Капитальный ремонт скважин. КР-7-2. Обработка призабойной зоны. Гидравлический разрыв пласта

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) — процесс гидравлической обработки его призабойной зоны для углубления и расширения уже имеющихся и образования новых трещин в породе продуктивного пласта, а также последующего их сохранения. Гидравлический разрыв пласта проводят для увеличения проницаемости призабойной зоны пласта, создания условий, облегчающих приток пластовой жидкости к эксплуатационной колонне или соответственно вход ее в пласт при работе нагнетательной скважины. При проведении ГРП расширившиеся старые и образовавшиеся новые трещины служат каналами для перетока пластовой жидкости, обладающими меньшим гидравлическим сопротивлением.

Основой ГРП является механическое разрушение породы продуктивного пласта под давлением жидкости, закачиваемой в него. Для сохранения образовавшихся трещин и предотвращения смыкания их стенок после снижения давления в них закачивают крупнозернистый песок.

Виды ГРП:

однократный — для создания одной трещины в продуктивном пласте;

многократный — для образования большого количества трещин;

направленный (поинтервальный) — для создания трещин в определенных интервалах пласта.

Процесс образования трещин в пласте может быть представлен следующим образом: породы, слагающие пласты, находятся в сжатом состоянии, что обусловлено весом лежащих над ними пород. Таким образом, чтобы образовались новые трещины или расширились старые, необходимо создать в пласте такое давление, которое преодолело бы горное и прочность породы. Для выполнения этого условия в пласт нагнетают жидкость с таким расходом, который превышает количество жидкости, поглощаемое пластом, и обеспечивает создание в нем требуемого давления.

Гидравлический разрыв пласта проводят (рис. 1):

в зоне пласта, подлежащей разрыву, устанавливают пакеры; (нижний может отсутствовать);

по специальной колонне труб закачивают жидкость для образования в пласте трещин. Установка пакеров обусловлена необходимостью разгрузки эксплуатационной колонны от давления жидкости, а также обеспечением нагружения определенного интервала пласта, находящегося между пакерами;

в трещину закачивают крупнозернистый песок, который остается в ней и в дальнейшем при эксплуатации скважин выполняет роль каркаса, препятствует смыканию стенок трещин после того, как давление жидкости будет снижено.

Рис. 1. Схема проведения гидравлического разреза пласта:

а — установка пакера; б — создание трещины; в — закачка песка; 1 — эксплуатационная колонна; 2 — колонна труб; 3 — продуктивный пласт; 4 — верхний пакер; 5 — нижний пакер;

I — жидкость разрыва; II — жидкость-песконоситель; III—продавочная жидкость

Последовательность работ при проведении ГРП:

Подготовительные работы. При гидравлическом разрыве пласта, когда давление может оказаться выше допустимого для эксплуатационной колонны, в колонне следует устанавливать пакеры.

Места установки агрегатов для ГРП должны быть соответствующим образом подготовлены и освобождены от посторонних предметов, препятствующих установке агрегатов и прокладке коммуникаций.

Перед ГРП в скважинах, оборудованных ШСК, необходимо отключить привод станка-качалки, затормозить редуктор, а на пусковом устройстве вывесить плакат «Не включать — работают люди!». Балансир станка-качалки устанавливают в положение, при котором можно беспрепятственно разместить заливочную арматуру и обвязать устья скважины.

После этого выполняют операции:

У устья скважины устанавливают агрегат подземного ремонта для спуска-подъема колонны труб при спуске и установке внутрискважинного оборудования. Рядом со скважиной располагают оборудование для выполнения непосредственно ГРП, насосные и пескосмесительные агрегаты, цистерны и другое оборудование. Агрегаты для ГРП устанавливают на расстоянии не менее 10 м от устья скважины и таким образом, чтобы расстояние между ними было не менее 1 м и кабины не были обращены к устью скважины. Из скважины извлекают оборудование, использовавшееся для ее эксплуатации (колонна подъемных труб, скважинный штанговый насос или ЭЦН). 

Скважину промывают для удаления загрязнений и песчаных пробок. В ряде случаев для повышения эффективности ГРП проводят кислотную обработку и дополнительное вскрытие продуктивного пласта в интервале, намеченном для гидроразрыва. При этом используют кумулятивную или гидропескоструйную перфорацию, создавая до 100 отверстий на 1 м скважины. В результате давление, развиваемое насосами при ГРП, уменьшается, а количество трещин в пласте возрастает.

На колонне НКТ спускают пакер с якорем и устанавливают на 5 — 10 м выше верхних отверстий перфорации. 

Скважину промывают и заполняют до устья жидкостью: если скважина эксплуатационная — дегазированной нефтью, если нагнетательная — водой.

Сажают и опрессовывают пакер той же жидкостью, какой заливают скважину. При этом во внутренней полости спущенных НКТ создают давление, а качество герметизации контролируют по отсутствию перелива жидкости из кольцевого пространства скважины. Опрессовывают пакер при двух давлениях — заведомо меньшем и максимально возможном, развиваемом насосами. Если пакер не обеспечивает требуемой герметичности, его срывают и проводят повторную посадку, после чего опять опрессовывают.

После опрессовки устье скважины обвязывают. Для этого используют специальную арматуру устья.

Выполнение ГРП:

Насосным агрегатом закачивают в скважину жидкость разрыва, которая в зависимости от физико-механических особенностей пласта имеет соответственно повышенную вязкость и бывает двух типов: на основе углеводородных жидкостей или водных растворов. В первом случае это могут быть сырая высоковязкая нефть, загущенные керосин или дизельное топливо, во втором — вода, сульфитспиртовая барда, загущенные растворы соляной кислоты. Жидкость разрыва закачивают при нескольких значениях подач насосов и на каждом режиме работы определяют приемистость скважины, строят график зависимости расхода поглощаемой жи¬кости от развиваемого давления. Расход жидкости, закачиваемой в пласт, ступенчато увеличивают до тех пор, пока не произойдет скачкообразного увеличения поглощения жидкости и некоторого уменьшения давления нагнетания, что свидетельствует об образовании трещин в пласте.

После появления трещин в колонну НКТ начинают закачивать жидкость-песконоситель. Это может быть та же жидкость, что использовалась при разрыве пласта, но смешанная с песком. Жидкость-песконоситель закачивают всеми насосными агрегатами при максимальных давлении и подаче. Содержание песка в жидкости изменяют в пределах 100 — 600 кг на 1 м3 жидкости. Перед ГРП его промывают от глины и пыли и отсеивают по размерам песчинок-фракциям. Наиболее приемлемой фракцией является песок с размером зерен 0,5 — 1,0 мм.

Без прекращения подачи жидкости и снижения давления. после окончания закачки жидкости-песконосителя начинают закачивать в скважину продавочную жидкость. В качестве продавочной жидкости используют маловязкую нефть или воду, обработанную ПАВ.

При гидравлических испытаниях обвязки устья и трубопроводов обслуживающий персонал удаляют от испытываемых объектов за пределы опасной зоны.

Во время закачки и продавки жидкости нахождение людей возле устья скважины и у нагнетательных трубопроводов запрещается. Во время работы агрегатов запрещается ремонтировать их или крепить обвязку устья скважины и трубопроводов. Перед отсоединением трубопроводов от устьевой арматуры следует закрыть краны на ней и снизить давление в трубах до атмосферного.

Пуск агрегатов разрешается только после удаления людей, не связанных непосредственно с выполнением работ, за пределы опасной зоны.

Заключительные работы:

После закачки продавочной жидкости устье скважины закрывают до тех пор, пока давление в колонне НКТ не уменьшится до атмосферного или близкого к нему. Это необходимо для пре¬отвращения выноса песка из трещин, созданных при гидроразрыве, и образования песчаных пробок. В это время обычно демонтируют коммуникации, соединявшие наземное оборудование, убирают его со скважины.

Срывают пакер и извлекают на поверхность внутрискважинное оборудование.

Промывают скважину от песка, не попавшего в пласт и осевшего на забой.

Освоение скважины проводят обычным путем: если она эксплуатационная — спускают насос, колонну НКТ и начинают отбор жидкости, если нагнетательная — промывают от взвешенных частиц; поднимают колонну промывочных труб и подключают к водоводу.

Остатки жидкости разрыва и нефти должны сливаться из емкостей агрегатов и автоцистерн в промышленную канализацию, нефтеловушку или специальную емкость-отстойник.

В зимнее время после временной остановки работ следует пробной прокачкой жидкости убедиться в отсутствии пробок в трубопроводах. Запрещается подогревать систему нагнетательных трубопроводов открытым огнем.

При ГРП используют оборудование, схема расстановки которого у устья скважины может изменяться в зависимости от параметров скважины и технологии проведения процесса. В комплексе оборудования входят: насосные агрегаты УН1- 630Х700А (4АН-700), пескосмесительные машины 4ПА, УСП-50, автоцистерны ЦР-500, ЦР-7АП, ЧЦР для транспортирования, а в ряде случаев и кратковременного хранения жидкостей, манифольд, арматура устья 2АУ-70 скважин, пакеры, якори и другое оборудование.

Арматуру устья соединяют двумя трубопроводами с блоком манифольда, напорный коллектор которого отдельными трубопроводами соединен с насосными агрегатами. Для обвязки оборудования с устьем применяют металлические трубы с шарнирными коленами. Перед началом работ обвязку опрессовывают (без скважины) на пробное давление, в 1,5 раза превышающее ожидаемое при разрыве пласта. К блоку манифольда подключают станцию контроля и управления для точного измерения расходов жидкости и ее давления. После ГРП на скважине остается агрегат подземного ремонта, насосная установка и емкость для воды, необходимые для окончательной промывки скважины и последующего ввода ее в действие.