книги из ГПНТБ / Соломатин Г.Г. Гидравлический разрыв пласта (опыт нефтяников Туркмении)

20% больше объема труб или объема кольцевого пространства, по которым прокачивается смесь песка с жидкостью от устья и до фильтра скважины. При не­ достаточном объеме продавочной жидкости часть песка может остаться в виде пробки на забое скважины. Обра­ зование песчаной пробки вызовет нежелательные за­ траты времени у бригады для ее промывки.

2.Выбор количества песка, необходимого для закач­ ки в скважины

Для закрепления трещин, образующихся в пластах при гидроразрыве, в большинстве нефтяных районов страны применяют отсортированный крупнозернистый кварцевый песок. В районах нефтепромыслов Туркме­ нии, несмотря на мощное развитие барханных песков, крупнозернистые кварцевые пески отсутствуют. Турк­ менским филиалом ВНИИ предложено применять для целей гидроразрыва аркозовый песок.

Аркозовый песок (добывается из карьера в районе ж.-д. станции Белек) в основном состоит из кварца, кремнистых минералов, ортоклоза и других полевых шпатов.

Проведенные лабораторные, а затем и промысловые испытания показали, что аркозовый песок может при­ меняться для закрепления трещин по всем встречаемым глубинам скважин, при этом результаты процесса прак­ тически не отличаются от таковых с применением квар­ цевого песка.

Разделение песка на различные фракции в карьере производится механическим ситом (типа вибросита), изготовленным дорожной конторой Объединения «Турк-

.меннефть».

В зависимости от назначения песок готовится нес­ кольких фракций. Для закрепления трещин в пластах

41

готовится песок фракции 0,5 — 0,85 мм и 0,85— 1,2 мм. Для создания песчаных фильтров за колонной, с целью борьбы с пробкообразованием, готовится песок фракции

1,2 — 2,5 мм.

Количество песка, подлежащего закачке в пласт, определяется на основе промысловых данных псследрвання изменения производительности скважин до и после гидроразрыва. На недостаточное количество пес­

(см. табл. 6) по результатам, полученным на месторож­ дении Кум-Даг за 1961 год [11].

Из таблицы 6 следует, что с увеличением количества песка, закачиваемого в скважины при гидроразрыве, увеличивается эффективность этого процесса, так как растет количество успешных операций, увеличивается прирост дебита в скважинах.

Практика внедрения гидравлического разрыва плас­ тов не только по месторождению Кум-Дага, но и пов­ семестно показывает, что с увеличением количества песка, закачиваемого в пласт, эффективность этого про­ цесса увеличивается [1]. Однако, если при осуществле­ нии гидроразрыва увеличивать только количество песка за счет повышения концентрации его в жидкости, то такое изменение технологии процесса не только не при­ водит к повышению эффективности, но, наоборот, ухуд шит результаты этого процесса.

Выше было показано, что размеры трещин, образую­ щихся в пласте, зависят от темпа нагнетания и пара­ метров жидкости разрыва и песконосителя (фильтруемости, вязкости). Если не изменять эти параметры, то ость фактически не увеличивать размер трещины, но в

42

большей степени заполнять ее песком, пропускная спо­ собность такой трещины быстро уменьшится, соответст­ венно, будет меньшим прирост дебита из скважины за счет гидроразрыва.

Та бл и ц а 6

Для повышения эффективности процесса гидроразры­ ва, исходя из приведенных соображений, с увеличением количества песка, закачиваемого в пласты, необходимо одновременно с этим увеличивать количество жидкости разрыва и песконосителя и темп нагнетания их в сква­ жину.

Парк насосных агрегатов для гидроразрыва, имею­ щийся на наших промыслах, не позволяет создавать та­ ких высоких темпов нагнетания жидкостей, соответст­ венно, назначается меньшее количество песка для закач­ ки в скважину за один процесс.

Исходя из опыта гидроразрыва промыслов Туркме­ нии, при темпе нагнетания смеси в скважину в преде-

4 3

высокой фнльтруемостью.

С повышением темпа нагнетания и применении слабофильтрующпхся жидкостей указанное количество песка может быть значительно увеличено.

При проведении гидроразрывов в иных условиях ре­ комендуемые данные должны быть уточнены оценочны­ ми опытами.

3.Исследование и подготовка скважин к гидроразрыву

Прежде чем назначать скважину для гидравлическо­ го разрыва, необходимо проверить чистоту забоя и сос­ тояние лифта или насосной.установки и добиться опти­ мального технологического режима ее эксплуатации, а затем уже провести исследование с установлением коэф­ фициента продуктивности.

В процессе исследования скважины необходимо определить: дебит нефти, воды и газа, количество пес­ ка, содержащегося в отбираемой жидкости, забойное и пластовое давление.

.44

По нагнетательным скважинам определяют объем воды, закачиваемый при различных давлениях нагнета­ ния, и на основе этих данных вычисляют коэффициент приемистости.

Коэффициенты продуктивности или приемистости, полученные до и после гидроразрыва, позволяют опре­ делить изменение проницаемости призабойной зоны пласта и более точно оценить эффективность проведен­ ного процесса.

По скважине, намеченной для гидроразрыва, прово­ дится анализ всех промысловых материалов и устанав­ ливается мощность фильтра, наличие выноса породы из пласта и степень дренированное-™, наличие притока воды и источник поступления воды, наличие газа и источник повышенных газовых факторов, расположение скважины на структуре, проводимые ранее мероприятия по повышению производительности скважин и их эф­ фективность. На основе этих данных составляется план подготовки скважин к гидроразрыву и технология его осуществления.

Непосредственно для процесса подготовка скважины включает следующие операции:

1. Из скважины извлекаются насосно-компрессорные трубы, замеряется забой и при-наличии песчаной проб­ ки производится промывка ее, проверяется состояние колонны шаблоном или печатью.

В тех случаях, когда гидроразрыв планируется про­ изводить с закачкой радиоактивных изотопов, с целью установления зон разрыва, перед процессом замеряется естественная радиоактивность пород в скважине (конт­ рольный замер ГК).

2. В скважинах, работающих с выносом песка из пласта, производится определение циркуляции жидкости за колонной путем закачки радиоактивных изотопов.

В зависимости от глубины скважины, ожидаемого

4 5

давления и прочностной характеристики колонны в скважину спускаются насосно-компрессорные трубы с пакером и якорем.

В неглубоких скважинах, которые заливаются водой или глинистым раствором, для удаления этих жидкостей из колонны перед процессом требуется спускать насос­ но-компрессорные трубы, которые обычно оставляют в скважине и на время процесса.

Закачку жидкости в этом случае производят в на­ сосно-компрессорные трубы и затрубное пространство одновременно или только в трубы.

4. Устье скважины, в зависимости от ожидаемо давления, может быть оборудовано различной армату­ рой.

При высоких давлениях (свыше 250 ат) устанавли­ вается специальное устьевое оборудование для гидро­ разрыва типа АУ-5. При низких давлениях пользуются обычно упрощенной фонтанной арматурой, собранной из крестовины с задвижками, катушки, тройника с зад­ вижкой и буфером. Вместо буфера может быть установ­ лен лубрикатор для спуска глубинного манометра.

4.Организация работ при осуществлении процесса гидроразрыва и применяемое оборудование

Одновременно с подготовкой скважины готовится необходимое оборудование, жидкости для процесса и песок.

За время освоения процесса гидроразрыва на про­ мыслах Кум-Дага и Небит-Дага применялось различное оборудование и различные схемы обвязки их. Подача и дозировка песка, например, в начале внедрения гидро­ разрыва осуществлялась вручную через гидравлическую цементно-смесительную воронку, позже — цементносмеси тельной машиной СМН-20, затем пескосмесительным

46

агрегатом типа 2ПА. В настоящее время дозировка и смешение песка с жидкостью производится совершен­ ным пескосмесительным агрегатом типа ЗПА. Из пес­ космесительного агрегата ЗПА жидкость с песком цент­ робежным насосом подается на приемы специальных насосов для гидравлического разрыва, типа АН-500, которые откачивают смесь в скважины при высоких давлениях.

Транспортировку рабочих жидкостей к скважине и подачу их в песконоснтельный агрегат предусматрива­ ется производить с помощью автоцистерн 4ЦР, обору­ дованных насосом и устройством для подогрева жид­ костей.

В ряде районов рабочие жидкости для разрыва го­ товятся около скважины в емкостях, объемом по 18 м3, подвозимых на металлических санях или лафетах. В этом случае жидкости из емкостен откачиваются и по­ даются в пескосмесительный агрегат с помощью це­ ментировочных насосных агрегатов типа ЦА-150 или ЦА-300.

Процесс разрыва пласта начинается с проверки гер­ метичности соединений нагнетательных линий от агре­ гатов к скважине. Одновременно производится испыта­

руют расход и среднее давление нагнетания.

По мере роста давления, наблюдают за состоянием линии нагнетания, арматурой устья и агрегатами. При наличии пропусков насосные агрегаты останавливают и устраняют щефекты, после чего испытание продолжают.

Свидетельством достижения разрыва, или точнее образования в пласте трещин необходимого размера, как показано в разделе I, является трех-четырехкрат- ное увеличение коэффициента приемистости скважины.

4 7

В случае, если при увеличении темпа нагнетания давление будет непрерывно расти покажется в 1,5 — 2 раза выше расчетного, это будет свидетельствовать о плохой связи скважины с пластом. Если последую­ щий рост давления может оказаться недопустимым для

пескоструйную перфорацию или кислотную обработку пласта.

После достижения разрыва в скважину нагнетается 2—5 ж3 чистой жидкости-песконосителя, вслед за ко­ торой подается смесь песка с жидкостью. Темп нагнета­ ния жидкости с песком в скважину не должен быть ниже темпа нагнетания, достигнутого при испытании на поглощение.

Если планом предусмотрена закачка радиоактивного

арматуре закрывают и скважину оставляют в покое для полного спада или установления постоянного давления на устье. В дальнейшем из скважины извлекаются на­ сосно-компрессорные трубы (пакер и якорь), замеряет­ ся забой. Пли наличии песчаной пробки производится промывка ее.

В том случае, если закачивался радиоактивный песок, производится повторный замер гамма-каротажа

48

(основной замер ГК). Подготавливается оборудование для освоения скважины.

Сопоставление контрольного и основного замера ГК позволяет установить зоны разрыва или интервалы, где происходило поглощение жидкости с песком.

5. Ввод в эксплуатацию и исследование скважин после гидравлического разрыва

Освоение и эксплуатация.скважины после процесса в большинстве случаев производится тем же способом,- как и до гидроразрыва.

После установления постоянного отбора жидкости из скважины производится исследование, с установлением коэффициента продуктивности по нефтяным (коэффи­ циента приемистости по нагнетательным) скважинам. Для выявления изменении, происшедших в скважине после гидроразрыва, следует производить замеры деби-' та нефти и газа, процента обводненности, количества выносимого песка и т. д.

Для более полного представления о длительности эффекта в скважине при последующей эксплуатации ее, помимо замеров дебита нефти и газа, необходимо перио­ дически (один раз в месяц) производить исследования, определять депрессию и коэффициент продуктивности. Особенно такие исследования необходимы при значи­ тельных изменениях режима работы насосной установки (длины хода, числа качаний, глубины подвески н диа­ метра насоса) или фонтанного лифта (диаметра шту­ цера и подвески лифта!.

4 Г. Г. Соломатин