Патент на изобретение №2386023

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ СМЫКАНИЯ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области гидравлического разрыва подземных пластов. Обеспечивает повышение эффективности способа за счет возможности определения давления смыкания трещины до того, как трещина сомкнется, – на основе оценки средней ширины трещины. Сущность изобретения: создают математическую модель распространения импульсов давления внутри ствола скважины и трещины. Подают в скважину серию импульсов давления с помощью наземного оборудования и регистрируют отклик скважины на импульсы давления с помощью датчиков давления. Определяют забойное давление, соответствующее подаче каждого импульса. Выводят среднюю ширину трещины с помощью математической модели распространения импульсов давления внутри ствола скважины и трещины и отношение между смоделированной средней шириной трещины и выведенным забойным давлением. Экстраполируют данное отношение в точку нулевой ширины и определяют давление смыкания как забойное давление, соответствующее нулевой ширине. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области гидравлического разрыва подземных пластов и, в частности, к способу определения давления смыкания трещины.

В нефтегазовой промышленности гидравлический разрыв является основным способом повышения продуктивности скважины путем формирования или расширения каналов от ствола скважины к нефтеносным пластам. Эта операция, в общих чертах, осуществляется путем гидравлической подачи жидкости для гидроразрыва в скважину, проходящую через подземные породы, причем эта жидкость нагнетается в слои породы под высоким давлением, достаточным для создания трещины растяжения в породе и увеличения, таким образом, площади контакта с пластом-коллектором. В слоях породы или горных породах возникают трещины, формирующие или расширяющие один или несколько разрывов, что, как правило, приводит к повышению добычи нефти из нефтеносного пласта. Аналогичная процедура применяется для интенсификации добычи газа из газовых месторождений или добычи пара из геотермальных источников. В скважину также закачивают керамические или песчаные частицы (расклинивающий наполнитель) для того, чтобы держать трещину открытой после того, как давление будет сброшено, и слои породы сомкнутся. Для травления наружной поверхности трещины и поддержания наружных поверхностей трещины в открытом состоянии используются различные кислотные системы в тех случаях, когда гидроразрыв применяется для воздействия на породу карбонатного типа.

Производительность скважины после гидроразрыва зависит от многих факторов, включая проницаемость коллектора, пористость, давление, свойства закачиваемой жидкости и т.д. Среди этих факторов одним из наиболее важных является давление смыкания трещины. Давление смыкания трещины определяется как давление жидкости, при котором существующая трещина в целом смыкается. Давление смыкания лежит в основе всего анализа трещины, а также используется для выбора расклинивающего наполнителя.

Для определения давления смыкания трещины были разработаны различные испытания. Например, испытание на нагнетание/откачку, которое определяет смыкание по разным скоростям спада давления (до и после смыкания) во время откачки жидкости на поверхность с постоянным расходом, а также анализ спада давления, который опирается на распознавание образцов и расчет специальной функции времени (G – график Нолте), а также анализ после смыкания, который опирается на обратный расчет времени до смыкания по поведению пласта-коллектора при линейном или переходном притоке к трещине; введение в эти методы можно найти в Главе 9 «Оценка трещины путем диагностики давления» книги «Воздействие на пласт-коллектор» (‘Fracture Evaluation Using Pressure Diagnostics’ Chapter 9 of ‘Reservoir Stimulation’), издатель: John Wiley & Sons Ltd, 2000 г. Данное испытание не получило широкого распространения в полевых условиях из-за неудобства монтажа откачивающего трубопровода с поддержанием постоянного расхода откачки.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в разработке способа, обеспечивающего определение давления смыкания трещины до того, как трещина сомкнется, на основе оценки средней ширины трещины.

Указанный технический результат достигается тем, что способ определения давления смыкания трещины гидроразрыва пласта включает в себя создание математической модели распространения импульсов давления внутри ствола скважины и трещины, подачу в скважину серии импульсов давления с помощью наземного оборудования, регистрацию отклика скважины на импульсы давления с помощью датчиков давления, определение забойного давления, соответствующего подаче каждого импульса, выведение средней ширины трещины с помощью сравнения результатов математического моделирования распространения импульсов давления внутри ствола скважины и трещины с реальными данными, выведение отношения между смоделированной средней шириной трещины и выведенным забойным давлением, экстраполяция данного отношения в точку нулевой ширины и определение давления смыкания как забойного давления, соответствующего нулевой ширине. Импульсы давления могут быть созданы как специальными установками, дополнительными к стандартному оборудованию для гидроразрыва, так и стандартным оборудованием, например одним из насосов гидроразрыва. В частности, естественный сильный импульс давления возникает при остановке насосов.

Способ определения давления смыкания трещины гидроразрыва пласта путем приложения импульсов давления к обрабатываемой скважине осуществляется следующим образом. Создают математическую модель распространения импульса внутри ствола скважины и трещины. Получают данные о заканчивании скважины и свойствах жидкости для гидроразрыва. С помощью модели распространения импульса внутри ствола скважины и трещины и полученных входных данных о заканчивании скважины и свойствах жидкости осуществляют моделирование для определения «чувствительного диапазона» ширины, к изменению ширины трещины в котором реакция скважины на импульс давления наиболее чувствительна (обычно данный диапазон составит 0-2 мм). Определяют (с помощью моделирования, например с использованием коммерческих симуляторов процедуры гидроразрыва пласта) чистое давление, соответствующее верхнему пределу чувствительного диапазона ширины, и оценивают устьевое давление, соответствующее указанному чистому давлению. Посылают последовательность импульсов давления в скважину с помощью наземного оборудования, например, одного из насосов и регистрируют реакции скважины на импульсы давления с помощью датчиков давления. Регулируют ширину трещины и другие параметры математической модели для обеспечения наилучшего соответствия между смоделированными данными и экспериментальными данными. Выводят забойное давление из данных о давлении и зависимость (например, наилучшую линейную аппроксимацию) между смоделированной средней шириной трещины и выведенным забойным давлением, после чего экстраполируют данную зависимость в точку нулевой ширины и определяют давление смыкания как забойное давление, соответствующее нулевой ширине.

Формула изобретения

1. Способ определения давления смыкания трещины гидроразрыва пласта, заключающийся в том, что создают математическую модель распространения импульсов давления внутри ствола скважины и трещины, подают в скважину серию импульсов давления с помощью наземного оборудования, регистрируют отклик скважины на импульсы давления с помощью датчиков давления, определяют забойное давление, соответствующее подаче каждого импульса, выводят среднюю ширину трещины с помощью сравнения результатов математического моделирования распространения импульсов давления внутри ствола скважины и трещины с реальными данными, выводят отношение между смоделированной средней шириной трещины и выведенным забойным давлением, экстраполируют данное отношение в точку нулевой ширины и определяют давление смыкания как забойное давление, соответствующее нулевой ширине.

2. Способ определения давления смыкания трещины гидроразрыва пласта по п.1, отличающийся тем, что импульсы давления создают стандартным оборудованием, например одним из насосов гидроразрыва.