Принудительное удаление текучей среды с помощью капиллярного пропитывания

Номер патента: 2587

Опубликовано: 27.06.2002

Авторы: Инглэнд Кевин В., Хинкел Джеральд Дж.

Есть еще 7 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ удаления первоначально находящейся в разрыве смачивающей текучей среды из разрыва, прилегающего к геологической формации в подповерхностных окружающих породах, при котором создают или повышают градиент капиллярного давления на границе раздела, образованной, с одной стороны, разрывом и, с другой стороны, прилегающей формацией, при этом градиент капиллярного давления создают за счет введения несмачивающей текучей среды в формацию, находящуюся напротив разрыва, и позволяют первоначально находящейся в разрыве смачивающей текучей среде протекать по указанному градиенту через границу раздела из разрыва в формацию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что градиент капиллярного давления создают введением в формацию несмачивающей текучей среды, создающей разрыв в формации и затем перемещающейся в формацию, находящуюся напротив разрыва, и введением в разрыв смачивающей текучей среды, по меньшей мере, частично являющейся несмешиваемой с несмачивающей текучей средой и первоначально находящейся в разрыве напротив формации.

3. Способ интенсификации добычи углеводородов в подземной формации путем создания или расширения разрыва в формации, при котором вводят несмачивающую текучую среду в подземную формацию из скважины в жидкостном контакте с формацией и поверхностью скважины, позволяют несмачивающей текучей среде стекать из разрыва в формацию, вводят смачивающую текучую среду в разрыв, при этом смачивающая текучая среда первоначально находится в разрыве, и позволяют смачивающей текучей среде перемещаться из разрыва в формацию.

4. Способ по любому одному из пп.1-3, отличающийся тем, что несмачивающую текучую среду выбирают из группы, состоящей из загущенного дизельного топлива, загущенного десорбированного масла, загущенного керосина, загущенной сырой нефти, двуокиси углерода, азота и воды, в которые введено поверхностно-активное вещество.

5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что смачивающая текучая среда содержит, по меньшей мере, поверхностно-активное вещество, или полимер, или его сшитый вариант, выбираемые из группы, состоящей из кизельгура, гидроксипропилкизельгура, карбоксиметилкизельгура, карбоксиметилгидроксипропилкизельгура, гидроксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, ксантана, синтетических и сшитых полимеров.

6. Способ по любому одному из пп.1-5, отличающийся тем, что смачивающая текучая среда также содержит расклинивающий наполнитель.

7. Способ по любому одному из пп.1-6, отличающийся тем, что смачивающая и несмачивающая текучие среды являются, по меньшей мере, частично несмешиваемыми текучими средами.

8. Способ по любому одному из пп.1-7, отличающийся тем, что смачивающую текучую среду вводят несколькими этапами, каждый из которых отличается разным общим объемом и/или разной концентрацией расклинивающего наполнителя или типа расклинивающего наполнителя.

9. Способ по любому одному из пп.1-8, отличающийся тем, что формация является формацией, смачиваемой водой.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что когда формация является формацией, смачиваемой нефтью, содержит первую операцию введения в формацию некоторого материала для существенного изменения характеристик смачивания некоторой части формации, прилегающей к разрыву.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что материал выбирают из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ, окислителя и их смесей.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Предпосылки создания изобретения Область техники Данное изобретение относится к возбуждению скважин добычи углеводородов, и в частности - к способам и составам для удаления (в более общем смысле - перемещения) текучей среды, намеренно введнной в подземную формацию. Например, способы и составы в соответствии с данным изобретением включают в себя создание и последующее использование градиента капиллярного давления на забое гидравлического разрыва для систематического направления текучей среды из гидравлического разрыва в формацию (или из формации в гидравлический разрыв), тем самым увеличивая эффективную длину гидравлического разрыва,при этом повышая интенсивность притока. Данная заявка входит в группу патентных заявок авторов данного изобретения - Hinkel иTechnology Corp. Общий признак этих заявок состоит в том, что их объект заключается в перемещении текучей среды в подземной формации негидравлическими средствами. Прочие заявки этой группы следующие: Enhancing FluidSer.09/216,420. Каждая из этих заявок полностью включена в данный документ в качестве ссылки. Предшествующий уровень техники Данное изобретение в общем относится к добыче углеводородов (нефть и природный газ) из скважин, пробуренных в земле. Очевидно,что желательно довести до максимума и дебит,и общую производительность по углеводородам из подземной формации к поверхности для их добычи. Один комплекс методов выполнения этой задачи называется возбуждением, и один из них - гидравлическим разрывом, который является первичным, но не исключающим другие, объектом данного изобретения. Дебит или добыча углеводородов из геологической формации естественно зависит от многих факторов. Один из них - радиус ствола скважины; при увеличении радиуса ствола скважины производительность, при прочих равных условиях, растт. Другой фактор, относящийся к первому, это - пути движения, имеющиеся для перемещающегося углеводорода. Бурение скважины в подземной формации является дорогостоящей операцией, и это обстоятельство ограничивает число скважин, бурение которых будет рентабельно; и эти затраты растут только в общем с увеличением размера ствола скважины. Помимо этого, крупный ствол скважины увеличивает нестабильность геологической формации, тем самым повышая вероятность смещения формации вокруг ствола скважины и, поэтому - повреждения ствола скважи 002587 2 ны (в худшем случае - его разрушения). Поэтому, хотя более крупный ствол скважины, теоретически, увеличивает добычу углеводородов, он непрактичен, и имеется значительное нижнее крыло сброса. Но разрыв или большая трещина в продуктивном интервале геологической формации, исходящий и идущий в радиальном направлении от ствола скважины, может реально увеличить эффективный (в противоположность фактическому) радиус ствола скважины, и поэтому скважина ведт себя так (в смысле текущего дебита), как если бы весь радиус ствола скважины был гораздо больше. Поэтому углеводороды могут перемещаться из формации в, или вдоль, или внутри этого разрыва - и с большей лгкостью - в ствол скважины. Создание разрыва (в общем, имеется два типа: кислотный разрыв и расклиненный разрыв, из которых о последнем в данном документе говорится в первую очередь) поэтому относится к способам, используемым для интенсификации добычи текучей среды, находящейся в подземной формации, например, нефти, природного газа и рассолов. Создание гидравлического разрыва предусматривает буквальное разрушение или разрывание части окружающих пластов за счт введения специализированной текучей среды в ствол скважины, направленной к плоскости геологической формации, под давлением, достаточным для инициирования и увеличения разрыва в формации (т.е. давление выше минимального местного напряжения породы). Конкретно, текучую среду вводят через ствол скважины; текучая среда выходит через перфорационные отверстия в обсадной колонне и направляется к плоскости формации (иногда скважины являются законченными скважинами,не закреплнными обсадными трубами, и поэтому перфорационных отверстий не имеется, в результате чего текучую среду вводят через ствол скважины и непосредственно на плоскость формации) под таким давлением и с таким расходом, которые достаточны для преодоления минимального локального напряжения (также известного как минимальное главное напряжение), чтобы инициировать и/или увеличить разрыв(ы) в формации. Фактически, то, что создатся этим процессом, не всегда является единым разрывом, а представляет собой зону разрыва, т.е. зону с несколькими разрывами или трещинами в формации, через которые углеводороды могут свободно протекать в ствол скважины. На практике создание разрыва скважины представляет собой очень сложную работу, выполняемую с точным и изощрнным согласованием оборудования, высококвалифицированных инженеров и техников, с помощью мощных объединнных в комплекс компьютеров, контролирующих темпы, давления, объмы и пр. в реальном времени. Во время типичной работы по созданию разрыва десятки тысяч галлонов 3 материалов закачивают в формацию под давлениями, достаточно высокими, чтобы действительно расщепить формацию на две части за тысячи футов вглубь от поверхности земли. Типичная зона разрыва изображена на фиг. 1. Фактический ствол скважина, или скважина, в земле, в которую помещают трубу, по которой углеводород течт вверх из углеводородной формации к поверхности, изображены на фиг. 10, и вся зона разрыва - на фиг. 20. Вертикальная протяженность производящей углеводород зоны идеально (но не всегда) соответствует высоте зоны разрыва (по проекту). Эти две зоны одинаковой протяженности изображены на фиг. 22 и 24. Разрыв обычно создают в нужной производящей зоне (а не в другой геологической зоне), так как скважины или перфорационные отверстия 26, 28, 30, 32, 34, 36 намеренно создают в обсадных трубах заранее; поэтому жидкость для гидравлического разрыва стекает вниз(вертикально) по стволу скважины и выходит через перфорационные отверстия. При этом залежь не обязательно представляет собой единую зону в подземной формации, но скорее может представлять несколько зон разных размеров. Поэтому после завершения бурения скважины в формации нередко создают намеренно разрывы как средство интенсификации за счт увеличения эффективного радиуса ствола скважины. Поэтому, чем длиннее будет разрыв, тем,естественно, больше будет эффективный радиус ствола скважины. Точнее, скважины с гидравлическим разрывом дают как радиальное течение вокруг ствола скважины (обычно), так и линейное течение из углеводородонесущей формации в разрыв и последующее линейное течение вдоль разрыва в ствол скважины. Поэтому гидравлический разрыв является общим средством для возбуждения добычи углеводородов в формациях с низкой проницаемостью. Помимо этого, создание гидравлического разрыва также используют для возбуждения добычи в формациях с высокой проницаемостью. Если создание разрыва желательно в определнном случае, то оно также желательно, в общем, для создания по возможности как можно большей (т.е. длинной) зоны разрыва, например,более крупный разрыв означает увеличенный путь движения углеводородов, перемещающихся к стволу скважины и к поверхности. Вс же многие скважины ведут себя таким образом, как если бы длина разрыва была гораздо короче, поскольку разрыв загрязняется жидкостью для гидравлического разрыва (т.е., точнее, описываемые ниже текучая среда, используемая для доставки расклинивающего наполнителя, и также текучая среда, используемая для создания разрыва). Наиболее трудной для извлечения частью текучей среды является та,которая захватывается в конце разрыва, т.е. в самой удалнной от ствола скважины части разрыва. Поэтому попавшая в застой жидкость для 4 разрыва уменьшает извлекаемость углеводородов. Причины этого одновременно являются простыми и сложными. Упрощнно, наличие текучей среды в разрыве действует как барьер для движения углеводорода из формации в разрыв. Точнее, водная текучая среда насыщает пространство пор забоя разрыва, предотвращая движение углеводорода в них, т.е. эта насыщенная текучей средой зона имеет нулевую проницаемость для углеводорода. Действительно, уменьшившаяся по причине застойной, захваченной в конце разрыва текучей среды эффективная длина разрыва, возможно, является наиболее важной переменной, ограничивающей добычу (темп добычи и производительность) углеводородов из данной скважины. Это обстоятельство особо относится для залежей с низкой проницаемостью (около 50 миллидарси). Влияние этой застойной текучей среды на производительность скважины подтверждается эмпирическими наблюдениями, хорошо известными квалифицированным инженерам-промысловикам и заключающимися в том, что эффективная длина разрыва (истинная длина разрыва, минус дальняя часть разрыва, пропитанная текучей средой для гидравлического разрыва) обычно гораздо меньше истинной длины гидравлического разрыва. Для обеспечения большей эффективной длины разрыва, чтобы она приближалась к истинной длине разрыва, требуется удаление застойной текучей среды для гидравлического разрыва из разрыва, особенно из его конечной части. Принудительное удаление жидкости для разрыва из разрыва хорошо известно под термином очистка, т.е. этот термин относится к извлечению текучей среды после доставки в разрыв расклинивающего наполнителя. Применяемый в настоящее время способ очистки разрыва очень прост и заключается в откачке или в том, что текучей среде дают возможность вытечь из разрыва, поэтому текучая среда для разрыва, находящаяся в конечной части, должна пройти всю длину разрыва (и до ствола скважины), чтобы таким образом удалиться из разрыва. Наиболее трудная часть работы по очистке заключается в удалении застойной текучей среды для гидравлического разрыва, захваченной в конечной части разрыва (т.е. в части, наиболее удалнной от ствола скважины). Нередко некоторую часть разрыва можно гидравлически изолировать или отсечь, чтобы углеводород, текущий из формации в разрыв, полностью прошл в обход этой конечной области, как показано на фиг. 2. Уровень грунта изображн на фиг. 5. Направление течения углеводорода изображено позицией 38. Поэтому углеводород протекает при содействии со стороны наличия вновь созданного разлома от формации 40 в разрыв 42 и пересекает этот разрыв до достижения ствола 10 скважины, где его извлекают на поверхности. Аналогичный путь движения изображн позицией 44. Этипути движения могут определить 5 две области 46 - производящую область, и 48 не производящую область в конечной части разрыва, которая изолирована от остальной части разрыва, поскольку через эту часть разрыва углеводород не протекает, и поэтому отсутствует градиент давления. Это явление (помимо прочих) дат гарантию того, что застойная жидкость для разрыва останется в конечной части разрыва, а не будет вытесняться из-за добычи углеводорода, что может произойти в области 46. В общем, создание разрыва в углеводородонесущей формации требует применения сложного набора материалов. В случае обычных методов обработки разрыва необходима пятрка важных компонентов: текучая среда-носитель(обычно - вода или рассол), полимер, вещество сшивания полимера, расклинивающий наполнитель и реагент разложения. (Иногда добавляют прочие многие компоненты, например, агент утечки текучей среды, цель которого состоит в регулировании утечки или перемещения текучей среды в забой разрыва). Первые три компонента вводят первыми, и они фактически создают/расширяют разрыв. В общих словах, назначение этих текучих сред заключается, вопервых, в создании/расширении разрыва; вовторых, в доставке после достаточного раскрытия разрыва расклинивающего наполнителя в разрыв, который удерживает разрыв от закрытия по завершении закачки. Текучая среданоситель является просто средством, с помощью которого расклинивающий наполнитель и реагент разложения (реагент разложения можно также добавить в текучую среду, используемую для создания/расширения разрыва, что обычно и делается) доставляют в формацию. Поэтому жидкость для гидравлического разрыва обычно готовят путм смешивания полимерного загустителя с водным раствором (иногда на основе масла, иногда желательной будет многофазная текучая среда); нередко полимерным загустителем является сольватируемый полисахарид, например, галактоманнановые смолы, гликоманнановые смолы и производные целлюлозы. Назначение сольватируемых (или гидрируемых) полисахаридов: (1) обеспечение вязкости для текучей среды, чтобы та смогла создавать/расширять разрыв; и (2) загущение водного раствора, чтобы тврдые частицы - расклинивающий наполнитель (описываемый ниже) могли находиться во взвеси в растворе для доставки в разрыв. Назначение расклинивающего наполнителя также заключается в буквальном раскрытии и в сохранении раскрытия разрыва после его создания. Поэтому функция полисахаридов заключается в их роли обеспечения вязкости, т.е. они повышают вязкость водного раствора в 10 - 100 раз и даже больше. Во многих способах создания разрыва применяют вещество сшивания полимера, которое повышает вязкость раствора за счт сшивания полимера. 6 Ионы бора широко используются в качестве вещества сшивания полимера для гидрированных кизельгуровых смол и других галактоманнанов в целях образования водных гелей, напр.,патент США 3 059 909. Другие целесообразные вещества сшивания полимера включают в себя титан (патент США 3 888 312); хром,железо, алюминий и цирконий (патент США 3 301 723). Назначение расклинивающего наполнителя заключается в том, чтобы удерживать формацию с созданным в ней разрывом в состоянии разрыва, т.е. удерживать е от закрытия по завершении процесса разрыва; поэтому он предназначается для удерживания разрыва в открытом состоянии, другими словами - чтобы обеспечивать проницаемый путь (вдоль разрыва) для углеводорода, чтобы тот протекал через разрыв в ствол скважины. Конкретнее, расклинивающий наполнитель обеспечивает каналы внутри разрыва, по которым углеводород может протекать в ствол скважины и, поэтому, отбираться или добываться. Обычный материал изготовления расклинивающего наполнителя содержит песок (например, номера 20-40 сита), боксит,искусственные материалы средней прочности и стеклянные гранулы. Расклинивающий наполнитель также может иметь покрытие из смолы(для обеспечения прилипания частиц смолы друг к другу), чтобы содействовать исключению обратного течения расклинивающего наполнителя в определнных случаях применения. Таким образом назначение жидкости для гидравлического разрыва двоякая: (1) создать или расширить имеющийся разрыв за счт введения его под высоким давлением в нужную геологическую формацию; и (2) одновременно доставлять расклинивающий наполнитель в пустоту разрыва, чтобы тот смог создать постоянный канал, по которому углеводород сможет протекать в ствол скважины. По завершении этого второго этапа желательно удалить жидкость для гидравлического разрыва (минус расклинивающий наполнитель) из разрыва - е присутствие в разрыве вредно, т.к. она закупоривает разрыв и поэтому препятствует протеканию углеводорода. Этот эффект, естественно, усиливается в формациях с высокой проницаемостью, поскольку текучая среда может легко заполнить(более крупные) пустоты. Это загрязнение разрыва текучей среды считается фактором уменьшения эффективной длины разрыва. Процесс удаления текучей среды из разрыва после доставки расклинивающего наполнителя называется очисткой разрыва. Для этого применяют последний компонент жидкости для разрыва: реагент разложения. Назначение реагента разложения заключается в понижении вязкости текучей среды для облегчения е удаления из разрыва. Но полностью удовлетворительного способа для извлечения текучей среды и, поэтому, способа лишения е возможности сокра 7 тить эффективную длину разрыва не существует. Извлечение текучей среды после доставки расклинивающего наполнителя в разрыв представляет собой одну из основных технических дилемм в области обслуживания нефтепромыслов. Данное изобретение направлено в основном на способы извлечения текучей среды для гидравлического разрыва после успешной доставки расклинивающего наполнителя в разрыв. Уменьшение эффективной длины разрыва(ЭДЛ), вызванное удержанием текучей среды для гидравлического разрыва в разрыве, является эмпирически наглядной проблемой, которая приводит к существенному снижению дебита скважины. ЭДЛ можно вычислить путм анализа по методу переходных процессов применительно к снижению производства и давления; полученные таким образом значения можно затем сравнить с истинной длиной разрыва, полученной с помощью стандартных геометрических моделей. Значения ЭДЛ около половины фактической длины разрыва являются обычными. По существу, способы для очистки разрыва в смысле извлечения текучей среды, уже без расклинивающего наполнителя, часто предполагают снижение вязкости текучей среды в максимально возможной степени, чтобы она смогла легче протекать назад к стволу скважины. Опять же, цель заключается в извлечении максимально возможного объма текучей среды, поскольку оставшаяся в разрыве текучая среда уменьшает эффективную длину разрыва. Одна из самых трудных сторон извлечения текучей среды или очистки - извлечение той части текучей среды,которая осталась в самом конце разрыва. Все способы очистки жидкости для гидравлического разрыва согласно известному уровню техники предполагают удаление текучей среды для гидравлического разрыва по тому же пути, по которому она была введена в разрыв т.е. за счт протекания или откачки е обратно по стволу скважины и затем к поверхности, где е удаляют. Недостатки этого способа очевидны. Во-первых, текучая среда должна пройти всю длину разрыва - чаще более 1000 футов в формациях с низкой проницаемостью. Помимо этого, очистка таким способом является дорогостоящей, занимает много времени и редко обеспечивает эффективную очистку, т.е. текучая среда часто остатся в конечной части разрыва,тем самым уменьшая эффективную длину разрыва. Действительно, неоднократно подтверждаемые эмпирические наблюдения показывают, что эффективная длина разрыва составляет около 50-60% длины разрыва после очистки. Способ согласно данному изобретению направлен на способ удаления текучей среды без прохождения длины разрыва и до ствола скважины. Вместо этого текучую среду удаляют в соответствии с данным изобретением путм направле 002587 8 ния потока текучей среды в забои разрыва или ортогонально обычному пути движения потока. Несмотря на то, что система согласно данному изобретению имеет новизну, другие источники раскрыли перемещение текучей среды в подземной формации с помощью других не гидравлических средств, хотя и не в контексте гидравлического разрыва. Эрик ван Оорт и др. компании Шелл в серии статей SPE и в патенте США.5 686 396 исследовали проблему дестабилизации сланцев при бурении. Напр.,Eric van Oort, et al., Physico-Chemical Stabilization of Shales, SPE 37263; Eric van Oort, et al.,Manipulation of Coupled Osmotic Flows for Stabilization of Shales Exposed to Water-Based DrillingBorehole Instability, GasTIPS 30, Spring 1997. Эти авторы/изобретатели исходят из того,что экономически очень серьзная проблема нестабильности сланцев, из-за которой, помимо прочего, забиваются трубы по причине осыпи и разрушения скважин, нарушения цементирования и потери циркуляции, обусловлена движением малорастворнной текучей среды (т.е. буровой раствор) в окружающий сланец. Это движение происходит при реагировании на градиент химического потенциала, т.е. растворитель в текучей среде слабо растворенного вещества двигается к текучей среде сильно растворенного вещества, содержащейся в полых порах сланца. В результате этого сланец, окружающий ствол скважины, может забирать/абсорбировать буровой раствор до тех пор, пока он буквально не лопнет, т.е. внешнее напряжение, создаваемое поглощнной текучей средой преодолевает прочность самого сланца с сопутствующими проблемами для прилегающего ствола скважины. Это необычное поведение сланца является прямым следствием его способности иметь поведение избирательнопроницаемой мембраны(т.е. избирательно проницаемой для воды, предпочтительно, растворам). Патент США 5 686 396 раскрывает способ повышения осмотической эффективности сланца во время процесса бурения. В частности, согласно этому способу в буровой раствор вводят некоторые составы, в результате чего содержание растворнных веществ в буровом растворе почти соответствует этому содержанию в прилегающей сланцевой системе. Таким образом,сводят к минимуму проникновение бурового раствора в окружающую сланцевую систему. Существенные физико-химические концепции,из которых исходят авторы указанного патента,относятся к концепциям, лежащим в основе данного изобретения; тем не менее применение(бурение вместо возбуждения) и действительная решаемая проблема (не давать текучей среде проникать в сланец вместо намеренного введения текучей среды в сланец) совершенно отличаются друг от друга. Поэтому документы ван 9 Оорта, включая указанный патент, направлены на другую проблему в совершенно ином контексте. Наконец, документы ван Оорта раскрывают (или предполагают) только использование местных мембранных систем - ни один из этих документов не указывает намеренное создание градиента капиллярного давления в нижних горизонтах. Данное изобретение частично направлено на создание таких систем. Конкретнее, явление капиллярного пропитывания углублнно изучалось исследователями-промысловиками, чтобы лучше понять движение углеводородов в нижних горизонтах. См. напр., C.J. Radke, et al., A Pore-Level Scenario forthe Development of Mixed Wettability in Oil Reservoirs, SPE 24880/Физико-химические принципы в основе этого явления описываются, например, в R. Lenormand, et al., Modeling the Diffusion Flux Between Matrix and Fissure in a FissuredFunctions, SPE 49005; обе этих статьи полностью включены в данный документ в качестве ссылки, и в частности - те части статей, которые описывают общее явление капиллярного пропитывания. Понятие относительной проницаемости также применяется для возбуждения скважины - для области, на которое направлено данное изобретение, хотя и, по существу, для другого применения, именно - для регулирования охвата пород. Dalrymple et al. в Results of Using aRelative-Permeability Modifier with a FractureStimulation Treatment, SPE 49043 исследовал новый модификатор относительной проницаемости, который обычно формируют на месте и используют для герметизации зон относительно попадания в них воды, при этом разрешая поток углеводородов (т.е. непропорциональное снижение проницаемости). Авторы указывают, что механизм действия модификатора проницаемости основан на создании облицовки областей горловины пор, тем самым действуя как щтка или микроклапан, обеспечивая проникновение углеводородов и исключая движение воды. Статья Dalrymple не направлена на удаление отработанной текучей среды для гидроразрыва (очистки), но скорее на регулирование охвата. Сущность изобретения Аналогично другим изобретениям этой группы патентных заявок Hinkel и England: данное изобретение является частью нашей более широкой программы обеспечения имеющих новизну средств, основанных на негидравлических механизмах, для перемещения текучей среды, в частности жидкости для гидравлического разрыва, находящейся, например, в конечной части разрыва; причм конечной целью этой программы является увеличение интенсивности притока в разрыве и, поэтому, производительности по углеводородам. 10 Данное изобретение направлено на повышение добычи углеводорода (нефть и газ) из подземных скважин. В частности, данное изобретение входит в группу способов, известных под названием возбуждения. Одним из способов возбуждения является создание гидравлического разрыва, которое предполагает закачку текучей среды в ствол скважины под достаточным давлением в целях разрыва формации, и поэтому - увеличение эффективного радиуса ствола скважины, что в свою очередь повышает добычу углеводорода. Проблема заключается в том, что текучая среда, используемая для разрыва формации, остатся в разрыве и действует как барьер в отношении предполагаемого движения углеводорода в разрыв в сторону ствола скважины. Поэтому особый интерес представляют способы удаления этой текучей среды, в частности той е части, которая находится в конечной части разрыва (самая удалнная от ствола скважины область). Обычно считается (и также согласно здравому смыслу), что эту неподатливую текучую среду, остающуюся в конечной части разрыва, нужно удалять каким-либо принудительным образом, чтобы заставить е течь обратно в направлении ствола скважины(по длине скважины), где е можно будет извлечь на поверхности. В общем, этот способ не оказался действенным, о чм свидетельствует, по меньшей мере, отчасти то, что эффективная длина разрыва (свободная от текучей среды часть разрыва) составляет около половины фактической длины разрыва вероятно в большинстве случаев. Данное изобретение исходит из удаления отработанной текучей среды для гидравлического разрыва путм е перемещения поперк разрыва или параллельно стволу скважины в прилегающий забой разрыва. В соответствии со способами данного изобретения механизмом перемещения текучей среды является капиллярное пропитывание. Для этого нужно искусственно создать градиент капиллярного давления, то есть - область высокого капиллярного давления, налагаемую на область низкого давления. Эти две зоны должны контактировать друг с другом, и при этом они должны быть не смешиваемыми; поскольку желательно перемещать текучую среду из разрыва в формацию, поэтому область высокого капиллярного давления должна находиться в формации, а область низкого давления - в разрыве. Создание двух, по меньшей мере, частично несмешиваемых фаз для создания градиента капиллярного давления является главным признаком данного изобретения. В этих целях, в случае смачиваемой водой формации; предполагается закачка,по существу, несмачивающей текучей среды, за которой следует, по существу,смачивающая текучая среда, - поэтому они, по меньшей мере частично, являются не смешиваемыми. Несмешиваемость имеет существенное значение для установления градиента или 11 прерывистости. Первой текучей средой может быть, например, дизельное топливо, которое загустили для придания ему достаточной вязкости, чтобы инициировать и расширить разрыв. В этом отношении обработка разрыва согласно данному изобретению выглядит идентичной обычной обработке разрыва: загущенное топливо действительно является обычной жидкостьюзаполнителем, хотя оно гораздо более обычно,чем водные текучие среды, чаще всего используемые в настоящее время. Как и в обычной обработке разрыва, текучая среда-наполнитель(в этом случае - загущенное дизельное топливо) разработано для полного протекания в формацию; это полное протекание точно совпадает с прекращением расклинивающих этапов или с закачкой содержащего расклинивающий наполнитель раствора, в результате чего созданный разрыв расклинивают для его раскрытия. Для обработки скважин в соответствии с данным изобретением этап подачи раствора с расклинивающим наполнителем значительно отличается от обычной методики обработки тем, что в соответствии с данным изобретением этап раствора с расклинивающим наполнителем является этапом смачивающей текучей средой, т.е. водной текучей средой, а не углеводородной текучей средой. Согласно обычной практике: два типа текучих сред (углеводородная и водная) не комбинируют в одной обработке; другими словами, этапы подачи наполнителя и раствора с расклинивающим наполнителем обычно либо оба водные, либо оба неводные. За некоторыми исключениями небольшие количества, например, дизельного топлива вводят в этап водного наполнителя для регулирования содержания воды, или, например, первый этап можно вспенивать с помощью СO2 или N2 и затем подавать водную текучую среду с расклинивающим наполнителем. Поэтому данное изобретение значительно отличается от обычных способов обработки не только теоретически, но и практически. Данное изобретение основывается на следующих физико-химических принципах. Представим мензурку, на три четверти наполненную водой. Затем представим полую стеклянную трубку (капиллярную трубку), открытую с двух концов, с внутренним диаметром около 0,1 дюйма, вставленную в мензурку вблизи е центра. Будет наблюдаться следующее: вода в мензурке будет спонтанно входить в трубку снизу и проходить по трубке до уровня, который выше уровня воды в мензурке. Это увеличение высоты объясняется действием сил притяжения т.е. адгезионным напряжением между трубкой и водой; другими словами, адгезионное напряжение является силой, которая толкает жидкость вверх по стенке трубки. Это явление известно как капиллярное пропитывание, и разница уровней воды в мензурке и воды в трубке есть мера капиллярного давления системы. 12 Затем предположим, что полая стеклянная гильза установлена внутри капиллярной трубки,в результате чего внутренняя поверхность капиллярной трубки контактирует с внешней поверхностью гильзы (поэтому текучая среда не может войти в пространство между ними). Эффект вставки гильзы заключается в уменьшении радиуса капиллярной трубки. Результатом уменьшившегося радиуса будет подъм воды ещ на более высокий уровень в капиллярной трубке. Таким образом, капиллярное пропитывание есть явление, согласно которому можно перемещать текучую среду. Hinkel, England обнаружили, что этот принцип можно применить для перемещения текучей среды для гидравлического разрыва из разрыва в нижних горизонтах в соседнюю формацию и тем самым осуществить очистку разрыва. Систему в соответствии с данным изобретением поэтому можно рассматривать концептуально, хотя и очень приближнно, как средство для вставки гильзы в капиллярную трубку и, соответственно, принудительного перемещения текучей среды в нижних горизонтах. Основное уравнение, описывающее капиллярное давление где Рc - капиллярное давление: величина, которую необходимо довести до максимума;lv - межфазное натяжение жидкость-пар,которое характеризует натяжение между жидкой фазой и находящейся над ней прилегающей фазой;- угол между горизонтальной опорной отметкой и мениском;rс - радиус капиллярной трубки. Поэтому очевидно, что с уменьшением rс растт Рс или растт капиллярное давление. Возвращаясь к модели мензурки, уменьшение радиуса за счт вставки гильзы увеличивает Рс. Из этого уравнения также следует, что межфазное натяжение между тврдым телом и жидкостью увеличивается - растт капиллярное давление. В указанной модели эта система может быть и с двумя отдельными капиллярными давлениями. Наполненная водой мензурка имеет некоторое капиллярное давление, определяемое приводимой выше формулой. Это давление относительно низкое, так как rc или радиус мензурки большой. Капиллярная трубка также имеет капиллярное давление, гораздо большее,чем у мензурки, в основном благодаря его меньшему радиусу. Поэтому капиллярное пропитывание может происходить в результате создания контакта между двумя системами, имеющими неравные капиллярные давления. Резуль 13 татом является движение текучей среды или пропитывание из системы с низким давлением в систему с высоким давлением. Данное изобретение является непосредственным применением этих принципов в подземной формации. Содержащая углеводород подземная формация состоит из такой породы, как песчаник,которая является проницаемой, то есть имеет пустоты с нефтью. В поперечном сечении часть породы формации выглядит аналогичной сечению пучка капиллярных трубок. Поэтому можно представить, что перемещение углеводородов в подземной формации можно смоделировать как капиллярные пучки. Это - общий образец для моделирования движения текучей среды подземной формации. Представляющей интерес областью подземной формации является разрыв, принудительно введнный в подземную формацию. Этот разрыв фактически является крупной пустотой в формации и насыщен текучей средой для гидравлического разрыва. Для пояснения данного изобретения отмечается, что разрывом может быть мензурка с водой, текучей средой для гидравлического разрыва может быть вода в мензурке, а формация может быть капиллярной трубкой. Эта аналогия, хотя и приблизительная,уместна, поскольку разрывом является крупная,по существу, открытая, содержащая текучую среду залежь; а формацию, как уже упомянуто выше, моделируют как пучок капиллярных трубок. Чтобы продолжить аналогию, выше указано, что когда две системы с неравным капиллярным давлением вводят в контакт друг с другом, текучая среда будет двигаться от системы с низким давлением в систему с высоким давлением, т.е. вода будет идти вверх по капиллярной трубке. Поэтому, в случае разрыва в подземной формации, двумя системами являются следующие: (1) разрыв (мензурка) с очень низким капиллярным давлением, поскольку он является,по существу, открытой системой подобно мензурке; и (2) формация (капиллярная трубка). Эмпирически, эта разница давлений недостаточна, чтобы переместить текучую среду из разрыва в формацию. Если бы оно было достаточным, то наблюдалась бы очистка разрыва, но этого нет. Разница давлений может быть увеличена либо за счт уменьшения капиллярного давления разрыва, либо путм увеличения капиллярного давления формации. В соответствии с данным изобретением, если бы эта разница давлений была увеличена, т.е. если в системе с высоким давлением давление было повышено ещ выше (аналогично установке гильзы внутри капиллярной трубки), то текучая среда легче перетекала бы в формацию. Следовательно, это аналогично вставке гильзы внутри капиллярной трубки: фактически аналогично увеличению капиллярного давления за счт уменьшения радиуса пор. Это осуществляют в соответствии с 14 данным изобретением за счт введения в формацию несмачивающей текучей среды, такой как дизельное топливо. Эта текучая среда создат покрытие во внутренних диаметрах пор породы, тем самым уменьшая внутренние диаметры пор породы, и поэтому повышает капиллярное давление системы. Причм эта система, содержащая углеводороды формация, контактирует с разрывом, и поэтому текучая среда для гидравлического разрыва будет двигаться, реагируя на разницу капиллярного давления из области с низким давлением (разрыв) в область высокого давления (формация). Поэтому очистку разрыва можно осуществить за счт перемещения текучей среды из разрыва в формацию за счт капиллярного пропитывания, и это обеспечивают путм создания и использования градиента капиллярного давления между двумя контактирующими фазами подземной формации. Как показано на фиг. 3, 48 - конечная область, в которой текучая среда находится в застое. Во-первых, область высокого капиллярного давления А создают в формации, непосредственно прилегающей к разрыву, путм введения соответствующей текучей среды в ствол скважины и е cтекания в разрыв и ровного движения из разрыва в формацию. Граница раздела между формацией и разрывом обозначена позицией 50. Эта граница раздела разделяет две области: область А, имеющую (искусственно образованную) область высокого капиллярного давления, и область В, имеющую низкое капиллярное давление. Они контактируют в этой границе 50 раздела. Следствие жидкостного контакта между двумя областями с разными капиллярными давлениями (т.е. прерывистость капиллярного давления) заключается в том, что текучая среда будет двигаться из области В низкого давления в область А высокого давления в соответствии с путм 56 движения. Разрыв протекает по пути 56 движения. Этот путь 56 движения для удаления текучей среды для гидравлического разрыва в корне отличается от обычного пути движения, характеризующего удаление текучей среды согласно известному уровню техники и изображаемого под позицией 58.Согласно сегодняшней технике удаления текучей среды для гидравлического разрыва из разрыва (т.е. очистки разрыва) е нужно удалять по тому же пути, по которому е ввели: проходя всю длину разрыва (которая в формациях с низкой проницаемостью может превышать 1000 футов) и затем двигаясь вверх по стволу скважины. Поэтому независимо от конкретного применяемого способа очистки, общая характеристика всех этих способов состоит в том, что в каждом случае текучую среду удаляют по тому же пути. Неосновательность этого технического решения трудно оспаривать, вопервых поскольку разрыв представляет собой открытый канал, по которому может двигаться текучая среда и когда скважину эксплуатируют, 15 то текучая среда, естественно, будет двигаться через разрыв в сторону ствола скважины и к поверхности. Данное изобретение имеет коренное отличие от этой фактически неопровержимой ортодоксальности. Суть данного изобретения заключается в способе удаления текучей среды для гидравлического разрыва из разрыва за счт принудительного направления или канализирования текучей среды в сторону забоя разрыва и в формацию. В соответствии с обычной практикой порча забоев разрыва текучей средой для гидравлического разрыва (порча разрыва),помимо прочего содержащей вязкие органические полимеры с высоким молекулярным весом,очень нежелательна и обычно исключается, и намеренно ни в коем случае не создатся. Другими словами, способ согласно данному изобретению основан, частично, на необычно контринтуитивной концепции, которая, до е реализации, будет свидетельствовать специалисту не в пользу осуществимости данного изобретения. Эта концепция состоит в том, что в определнных случаях, в целях повышения продуктивности скважины, увеличение эффективной длины разрыва более важно, чем последующая порча формации или потеря проницаемости забоев разрыва. Другими словами, способ в соответствии с данным изобретением своим результатом часто будет иметь намеренную порчу забоя разрыва, т.е. остаток текучей среды для гидравлического разрыва (фильтрат) будет закупоривать части забоя, тем самым делая его менее проницаемым для углеводородов. При этом данное изобретение также частично исходит из того положения, что в определнных условиях снижение добычи из-за порчи забоя разрыва более чем компенсируется увеличенной добычей за счт увеличения эффективной длины разрыва (путм удаления текучей среды из конечной части разрыва). Таким образом, согласно данному изобретению, хотя порча забоя разрыва может понизить проницаемость для углеводорода и поэтому препятствовать добыче, вс же обратная выгода от движения текучей среды в забой разрыва заключается в том, что текучую среду удаляют из самого разрыва, тем самым увеличивая эффективную длину разрыва. Это увеличение эффективной длины разрыва нередко может повысить дебит скважины, компенсируя ущерб от порчи забоя скважины. Поэтому аргументы в пользу удаления текучей среды для гидравлического разрыва путм принудительного направления е в забои разрыва, по существу, отсутствуют в известном уровне техники. Но если эти аргументы представлены, тогда необходим рентабельный способ перемещения текучей среды в забой разрыва. Данное изобретение направлено на способ удаления текучей среды для гидравлического разрыва путм принудительного направления е 16 в забой разрыва. Конкретнее, данное изобретение направлено на способ очистки разрыва за счт создания и/или повышения градиента капиллярного давления (или прерывистости между застойной текучей средой для гидравлического разрыва, остающейся в разрыве, и текучей средой в порах в прилегающей формации. После создания этого градиента его затем используют для перемещения текучей среды для гидравлического разрыва в формацию по градиенту. Одно из преимуществ данного изобретения заключается в том, что оно дат увеличение эффективной длины разрыва, что в свою очередь означает, что текущий дебит и производительность будут повышены. Текущий дебит увеличивается по причине дополнительных путей движения для углеводорода; и общая производительность увеличивается благодаря увеличенной площади стока (область в содержащей углеводород формации, из которой можно эффективно извлекать углеводород). Второе преимущество данного изобретения заключается в том, что с увеличением эффективной длины разрыва соответственно увеличивается площадь стока, что в свою очередь означает то, что уменьшится число скважин,которые необходимо пробурить для извлечения данного количества углеводорода из данной формации. Описание чертежей Фиг. 1 - упрощнное сечение обычной зоны разрыва в подземной формации. Фиг. 2 - сечение упрощнного разрыва,модифицированного для изображения определнных существенных признаков типичной операции создания разрыва. Фиг. 3 - сечение упрощнного разрыва,модифицированного для изображения определнных существенных признаков данного изобретения. Фиг. 4 - данные лабораторных экспериментов, проведнных для получения параметра скорости для капиллярного пропитывания. Этот параметр будет использован для моделирования движения текучей среды в подземной формации, возникающего по причине пропитывания. Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретения Далее следует описание нескольких предпочтительных осуществлений данного изобретения. Способы и составы согласно данному изобретению концептуально неотделимы друг от друга и поэтому описываются совместно. Сущность данного изобретения заключается в намеренном перемещении выборочных компонентов текучей среды из одного дискретного подземного участка в другой за счт создания или повышения прерывистости капиллярного давления путм введения несмачивающей текучей среды в формацию, прилегающую к разрыву и контактирующую с ним. Водная те 17 кучая среда для гидравлического разрыва будет пропитывать область с высоким капиллярным давлением и, поэтому, перемещать текучую среду для гидравлического разрыва из разрыва в формацию и, тем самым, увеличивать эффективную длину разрыва. Способ в соответствии с данным изобретением легко реализуем без ограничений по типу жидкости для гидравлического разрыва или реагента разложения. Фактически все текучие среды для гидравлического разрыва содержат текучую среду-носитель, который обычно является водной текучей средой, и придающий вязкость полимер. Обычными гидрируемыми полимерами являются следующие: кизельгур, гидроксипропилкизельгур, карбоксиметилкизельгур, карбоксиметилгидроксипропилкизельгур,гидроксиэтилцеллюлоза,карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, и ксантан и др. синтетические полимеры. Текучая среда для гидравлического разрыва будет обычно также содержать одну или несколько добавок, таких как поверхностно-активные вещества, соли (например, хлорид калия), противовспениватели, бактерициды и вещества сшивания полимеров для загустителя полимеров. Способ согласно данному изобретению также реализуем, например, с помощью ClearFRAC - не имеющей полимеров жидкостью для гидравлического разрыва, разработанной и реализуемой компанией Schlumberger Dowell.ClearFRAC является товарным знаком компанииSchumberger для жидкостей для гидравлического разрыва на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ. Жидкости ClearFRAC раскрывают и заявляют в патентной заявке США (номер не выдан) на (Compositions Containing Aqueous Vis-cosifying Surfactants andof Fracturing Subterranean Formations), Card et al.,патентная заявка 09/166,658 (Methods for Limiting the Inflow of Formation Water and for Stimulating Subterranian Formations); патентная заявка США 08/727,877 (Elongated or Wormlike Micelles in Fracturing); патент США 5,551,516(Hydraulic Fracturing Process and Composition); и патент США 5,258,137 (Vis-cloelastic Surfactant Based Foam Fluids). Аналогично, способ согласно данному изобретению реализуем по типу реагента разложения. Реагенты разложения вводят в смесь текучей среды для гидравлического разрыва,чтобы разрушить или нарушить/уменьшить вязкость текучей среды для гидравлического разрыва (матрицу-носитель расклинивающего наполнителя), в результате чего эту текучую среду легче извлечь из разрыва во время очистки. Примеры реагентов разложения, пригодных для использования в данном способе в соответствии с данным изобретением включают в себя 18 энзимы (окислители или катализаторы окислителей). Помимо этого, реагенты разложения могут быть капсулированы для задержки их выделения согласно патенту США 4,741,401,который включн в данный документ в качестве ссылки, который выдан Walles et al., и переуступлен компании Schlumberger Dowell. Несмотря на основательную теоретическую базу данного изобретения и прошлые исследования, указывающие движение текучей среды в подземной формации при реагировании на воздействие других негидравлических средств (например, буровой раствор в сланец за счт осмотического течения), неясно, может ли действительно произойти очистка разрыва в какой-либо достаточной степени в соответствии с данным изобретением, и до сих пор доказуемая техническая вероятность этого для специалистов данной области техники не продемонстрирована. Достоверность любого компьютерного моделирования перемещения текучей среды в имеющей разрыв подземной формации зависит только от выбора значения для параметра капиллярного пропитывания. Аналогично, лабораторные эксперименты, предназначаемые для демонстрирования действенности удаления текучей среды для гидравлического разрыва из разрыва в подземной формации, ограничены невозможностью воспроизведения фактических условий подземной формации. Поэтому общий предпочтительный способ оценки эффективности с помощью этого скважинного способа компьютерная модель, которая в возможной степени моделирует реальные условия. В этих моделях введение параметров потока в алгоритм модели (в этом случае - параметр, характеризующий вызываемый капиллярным пропитыванием течение, или течение в соответствии с капиллярной прерывистостью) определяют лабораторным экспериментом и затем вводят в математическую модель очистки разрыва. Приводимые ниже примеры предназначаются для иллюстрирования данного изобретения, т.е. они демонстрируют эффективность способов и составов согласно данному изобретению для удаления текучей среды из конечной части разрыва. Приводимые ниже примеры разделены на три группы. Первая характеризует лабораторные эксперименты, спланированные,чтобы - помимо прочего - определить реалистичные эмпирические параметры для описания течения, вызываемого капиллярным давлением,либо течения текучей среды, обусловленного только прерывистостью давления. По получении этих определнных экспериментально параметров их затем вводят в простую математическую модель, чтобы смоделировать удаление текучей среды из разрыва. Эта модель очень простая и основывается на основе параметров и уравнений, хорошо известных специалистам. Результаты модели прогнозируют эффективность данного изобретения по удалению теку 19 чей среды из разрыва, обусловленному капиллярным пропитыванием, исходя из экспериментально выведенных значений для главного параметра - течения, вызываемого капиллярным пропитыванием. Таким образом, два примера,взятых в совокупности, характеризуют эффективность данного изобретения в моделируемых условиях, подражающих фактическим условиям нижних горизонтов: модель моделирует условия в нижних горизонтах, исходя из реалистичных параметров осмотического течения, определнных экспериментально. Третья группа примеров представляет методы обработки разрыва согласно данному изобретению. Пример 1. Определение эмпирического параметра для течения текучей среды, обусловленного капиллярным давлением. Этот пример представляет результаты лабораторных исследований, проведнных для определения реалистичного параметра скорости движения текучей среды, обусловленного пропитыванием. После выведения этого параметра его затем можно ввести в численную модель движения текучей среды для гидравлического разрыва. Результатом этих моделирований является общее время, требуемое определнному объму текучей среды (например, жидкости для гидравлического разрыва) для е перемещения из разрыва в формацию (т.е. для очистки). Были проведены лабораторные исследования для определения скорости перемещения воды через пористую среду, вызываемого пропитыванием. В частности, эти исследования предусматривали контролирование объма азота, т.е. несмачивающей текучей среды, вытесняемого из керна песчаника Огайо при контакте с водой (со смачивающей текучей средой). Сначала керн песчаника был пропитан деионизированной водой и затем был пропитан азотом путм введения этого газа в течение двух часов под давлением 150 пси. Результаты приводятся на фиг. 4. Эти данные изображают задержку около 40 ч при перемещении воды, когда она начинает входить в песчаник. Эти данные также демонстрируют, что скорость пропитывания является относительно постоянной в течение 50-110 ч, и начинает идти параллельно оси абсцисс после,приблизительно, 110 ч. Эта характеристика параллельности относительно оси абсцисс вероятнее всего вызвана перемещением достаточного количества воды для уравновешивания капиллярных давлений смачивающей воды и не смачивающего азота. Эта параллельность соответствует движению 1,5 мл воды в керн песчаника и характеризует менее 2% всего объма пор,приблизительно. Наконец, в соответствии с этими исследованиями выведена величина объмного потока,вызываемого пропитыванием, которая составляет около 0,00045 см/ч. 20 Пример 2. Численное моделирование очистки жидкости для гидравлического разрыва,основанное на эмпирически выведенном параметре потока. Получив указанный параметр объмного потока, теперь осуществляем численное моделирование очистки гидравлического разрыва(движение отработанной текучей среды для гидравлического разрыва из разрыва и в формацию) на основе выведенного в лабораторных условиях параметра. Для обеспечения максимально возможного приближения компьютерного моделирования к реальным условиям путм лабораторного эксперимента согласно примеру 1 был выведен параметр, используемый для описания течения, вызываемого капиллярным пропитыванием (Jv объмный поток, вызываемый течением, обусловленным капиллярным давлением) и являющийся главным параметром этой модели. Представленное в данном примере исследование означает ответ на следующий вопрос: если определено экспериментально значение для потока капиллярного давления, то является ли этот поток достаточно значительным для фактического перемещения значимых объмов текучей среды из конечной части разрыва в подземной формации. Или может ли данное изобретение действительно быть применено для очистки разрыва. В модели данного примера гидравлическое течение (или течение д'Арси) установлено на ноль, и поэтому любое течение удерживаемой в разрыве текучей среды для гидравлического разрыва должно быть течением, обусловленным капиллярным пропитыванием. На фиг. 3 показана конечная часть 48 разрыва т.е. дальняя часть разрыва, гидравлически изолированного от остальной части разрыва и поэтому удерживающего застойную текучую жидкость для гидравлического разрыва, которая препятствует течению углеводорода по этой части разрыва. Эта часть 48 является той частью разрыва, из которой нужно удалить текучую среду. Постоянные параметры, которые вводят в компьютерное моделирование: высота разрыва 100 футов, длина - 1000 футов, вертикальная ширина разрыва - 0,2 дюйма и проницаемость 8 миллидарси. Каждое из этих значений моделирует фактические значения реальных условий. Крайняя левая колонка табл. 2 указывает разные интервалы общей длины разрыва в 50 футовых интервалах - от 0 (у ствола скважины) до 1000 футов, т.е. до самой дальней части разрыва. Поэтому весь разрыв согласно этому компьютерному моделированию разбит на 50 футовые деления. Следующая колонка приводит последовательные значения ширины разрыва(предполагается, что она уменьшается с увеличением расстояния от ствола скважины). Следующие две колонки вычисляют по следующему уравнению:del x - длина дифференциальной части разрыва (в этих вычислениях она всегда равна 50 футам);wave - средняя ширина на протяжении длины этой части разрыва; и"V" - объм текучей среды, удаляемой из этой 50-футовой части разрыва; общая длина приводится на нижней строке каждой колонки. Строки от 650 до 1000 футов представляют конечную часть разрыва, т.е. ту часть разрыва, из которой трудно удалить текучую среду для разрыва по причине удалнности от ствола скважины и гидравлической изоляции этой части от разрыва. Поэтому цифры в рамке указывают эффективность данного изобретения в отношении удаления текучей среды из конечной части разрыва. Последняя колонка представляет время, требуемое для удаления текучей среды в прилегающей левой части (исходя из того, что весь объм разрыва был полностью заполнен жидкостью). В отдельной группе экспериментов обычными лабораторными способами были определены вероятные скорости диффузии. Цель данного эксперимента заключалась в том, чтобы проверить, что диффузия будет происходить достаточно быстро относительно экспериментально определнной скорости капиллярного пропитывания в обычных условиях подземной формации. Если диффузия растворнного вещества идт слишком медленно, то область, в которой растворнное вещество исчерпалось, будет вблизи границы раздела этот локальный градиент вблизи границы раздела гораздо меньше общего градиента вне области, непосредственно примыкающей к границе раздела. Эксперименты, проведнные в связи с данной патентной заявкой, определили, что фактически диффузия идт гораздо быстрее капиллярного пропитывания, и поэтому градиент растворнного вещества быстро восстанавливается на границе раздела по мере того, как концентрация растворнного вещества обедняется за счт перемещения воды из разрыва. Поэтому (см. табл. 1) в интервале 650-750 футов разрыва было удалено 1309 л текучей среды (из разрыва в прилегающую формацию) в течение менее 14 дней. Время вычисляют с помощью следующего уравненияJv - объмный поток, т.е. параметр, полученный из лабораторных экспериментов согласно примеру 1. Также в соответствии с табл. 1 потребовалось 5,63 дней для удаления всей текучей среды,остающейся в самой дальней части разрыва(950-1000 футов). Это число представляет движение текучей среды для гидравлического раз 002587 22 рыва из конечной части разрыва в прилегающую формацию; и это движение текучей среды вызвано только капиллярным пропитыванием,поскольку другая составная течения - гидравлическое течение - установлена на ноль. Поэтому представленные в табл. 1 данные демонстрируют специалисту, что капиллярное пропитывание при должном его использовании является значительным фактором общего течения в условиях разрыва в подземной формации, это свидетельствуется фактом очистки за две недели последних 100 футов разрыва, то есть застойная текучая среда для гидравлического разрыва была удалена из разрыва в формацию осмотическим течением. Для специалиста данной области техники эта цифра представляет важность,поскольку очистка разрыва может занять несколько дней, или недель, или месяцев, и даже после этого срока текучая среда в дальней части вс ещ остатся неудалнной. Поэтому данное изобретение является действенной системой для удаления застойной текучей среды для гидравлического разрыва из разрыва в подземной формации. Эффективность и наджность способа и состава согласно данному изобретению должны быть проверены в производственных условиях инженерами-промысловиками и прочим производственным персоналом, имеющим квалификацию в области возбуждения скважин. Эта задача легко осуществляется несколькими средствами. Например, данное изобретение обеспечит повышенное удаление текучей среды из разрыва и поэтому обеспечит увеличение эффективной длины разрыва. Поэтому обычную методику измерения эффективной длины разрыва можно применить для оценки эффективности способа и состава в соответствии с данным изобретением. Эти способы включают в себя анализ переходных процессов применительно к давлению. Эффективную длину разрыва затем можно сравнить с фактической длиной разрыва с помощью стандартных моделей геометрии разрыва. В этом численном исследовании единственным фактором перемещения текучей среды является пропитывание. Прочие факторы перемещения текучей среды, например, гидравлические средства, осмос и прочее не рассматриваются. Таблица 1. Численное моделирование движения текучей среды, основанное на выведенного лабораторно параметра скорости для пропитывания Сегмент длины Ширина Объм Время Время разрыва (футы) разрыва текучей Согласно табл. 1 для удаления текучей среды из этой удалнной части разрыва потребуется 14 дней при том условии, что движение обусловлено только капиллярным пропитыванием. Пример 3. Предпочтительная методика обработки разрыва. В примере 1 получен веденный в лабораторных условиях параметр течения для капиллярного пропитывания. В примере 2 этот параметр использован в численной модели движения текучей среды в разрыве для моделирования очистки текучей среды для гидравлического разрыва. Эти примеры показывают, что обработку разрыва можно осуществить в соответствии с данным изобретением. Эти методы обработки разрыва представлены в этом примере. В каждом примере исходят из того, что данная формация является формацией, смачиваемой водой, и фактически формации являются таковыми. Типичную обработку гидравлического разрыва можно подразделить на три фазы: (1) этап наполнителя, (2) этап раствора расклинивающего наполнителя, (3) промывка. В обычной обработке гидравлического разрыва сначала закачивают текучую среду-наполнитель с целью инициировать и распространить (расширить) разрыв. Вторая задача (не всегда нужная и достигаемая) заключается в герметизировании забоя разрыва, чтобы предотвратить потерю текучей среды, когда дополнительную текучую среду закачивают в разрыв на последующих этапах. Как правило, хотя и не всегда, наполнитель закачивают в течение одного этапа. Затем закачивают раствор с расклинивающим наполнителем. Эту фазу обычно подразделяют на несколько этапов, при этом каждый этап характеризуется разными объмами и разными концентрациями расклинивающего наполнителя. Наконец, делают промывку, которую, как правило, выполняют в один этап. В случае данного изобретения (также исходя из того, что формация является водосмачивающей) этапом наполнителя является несмачивающая текучая среда, а этапами расклинивающего наполнителя являются смачивающие текучие среды. Напротив, обычную обработку разрыва выполняют либо с помощью смачивающих жидкостей в качестве этапов наполнителя и раствора расклинивающего наполнителя, или, на 24 оборот, обе фазы являются несмачивающими текучими средами. Обработкаразрыва согласно данному изобретению предполагает применение несмачивающего наполнителя и смачивающего раствора расклинивающего наполнителя. Смысл этого необычного порядка обработки заключается в установлении градиента капиллярного давления на забое разрыва (определяемого формацией, с одной стороны, и открытым разрывом, с другой). Этот градиент устанавливают, например, путм введения несмачивающей текучей среды-наполнителя, которая затем протекает в формацию, после чего вводят смачивающий раствор расклинивающего наполнителя. Эти две несмешиваемые фазы создают нужный градиент. В приводимых ниже табл. 2-4 даны три приводимых в качестве примера метода обработки разрыва. В первой колонке дано название этапа; во второй - тип текучей среды; в третьей и четвртой - объмы текучей среды и концентрации расклинивающего наполнителя для данного этапа. Основная характеристика методики обработки разрыва в соответствии с данным изобретением - создание градиента капиллярного давления. Для этого наполнитель (который протекает, и поэтому в конечном счте располагается в формации, прилегающей к разрыву) и раствор расклинивающего наполнителя должны быть несмешиваемыми. В случае смачиваемой водой формации идеальными текучими средами-наполнителями являются загущнные масла,такие как YF GO III компании Schlumberger. YFGO III является жидкостью на основе загущнного масла, и первоначально она была разработана для обработки реагирующих на присутствие воде формаций. Для подготовки YF GO III загуститель и раствор активатора, представляющего собой вещество, регулирующее водородный показатель, и вещество сшивания полимера вводят в основную текучую среду (например, дизельное топливо, керосин и также разнообразная сырая нефть). Если YF GO III используется как текучая среда-наполнитель, тогда этапы раствора расклинивающего наполнителя состоят преимущественно из текучих сред из кизельгура или на основе кизельгура (например,HPG или CMHPG) - как сшитых, так и не сшитых. Как правило, способы обработки согласно данному изобретению могут содержать обычные добавки (например, бактерициды, реагенты разложения, антикоагулянты глин), но такие добавки как поверхностно-активные вещества,обычно не следует применять, поскольку они могут отрицательно повлиять на несмешиваемость двух фаз. Обычно целесообразность использования какой-либо добавки в соответствии с данным изобретением следует оценивать путм соответствующих лабораторных анализов. При этом также может быть нежелательным введение веществ регулирования потерь текучей среды, например, использование песка мелких 25 фракций, кварцевого порошка и пр., которые образуют фильтровальную лепшку на границе раздела разрыв-формация и также мешают перемещению текучей среды. Таблица 2. Методика обработки 1 Название этапа Тип текучей Объм Концентрация среды(фунт/галлон) Дизельное Наполнитель 50000 0 топливо, загущнное Кизельгуровая Раствор растекучая среда клинивающего 5000 1 на основе наполнителя 1 полимера Кизельгуровая Раствор растекучая среда клинивающего 7000 2 на основе наполнителя 2 полимера Кизельгуровая Раствор растекучая среда клинивающего 10000 3 на основе наполнителя 3 полимера Кизельгуровая Раствор растекучая среда клинивающего 12000 4 на основе наполнителя 4 полимера Кизельгуровая Раствор растекучая среда клинивающего 15000 5 на основе наполнителя 5 полимера Кизельгуровая Раствор растекучая среда клинивающего 13000 6 на основе наполнителя 6 полимера Кизельгуровая текучая среда Промывка 56000 0 на основе полимера Таблица 3. Метод обработки 2 Название этапа Тип теку- Объм Концентрация чей среды (галлоны) расклинивающего наполнителяYF GO III 50000 0 Раствор расклиниСшитый 5000 1 вающего наполниCMHPG теля 1 Раствор расклиниСшитый 7000 2 вающего наполниCMHPG теля 2 Раствор расклиниСшитый 10000 3 вающего наполниCMHPG теля 3 Раствор расклиниСшитый вающего наполни 12000 4 Таблица 4. Метод обработки 3 Название этапа Тип теку- Объм Концентрация чей среды (галлоны) расклинивающе 002587(фунт/галлоны) Наполнитель Наполнитель Раствор расклинивающего наполнителя 1 Раствор расклинивающего наполнителя 2 Раствор расклинивающего наполнителя 3 Раствор расклинивающего наполнителя 4 Раствор расклинивающего наполнителя 5 Раствор расклинивающего наполнителя 6 Промывка Приводимое выше описание предназначается для изложения нескольких предпочтительных вариантов реализации данного изобретения. Специалисту данной области техники, несомненно, будет ясно, что различные модификации описываемых способов и составов можно осуществить в рамках основных понятий и принципов данного изобретения. Изменения такого рода считаются входящими в рамки концепции и диапазона данного изобретения, которое ограничено только излагаемой ниже его формулой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления первоначально находящейся в разрыве смачивающей текучей среды из разрыва, прилегающего к геологической формации в подповерхностных окружающих породах, при котором создают или повышают градиент капиллярного давления на границе раздела, образованной, с одной стороны, разрывом и, с другой стороны, прилегающей формацией, при этом градиент капиллярного давления создают за счет введения несмачивающей текучей среды в формацию, находящуюся напротив разрыва, и позволяют первоначально находящейся в разрыве смачивающей текучей среде протекать по указанному градиенту через границу раздела из разрыва в формацию. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что градиент капиллярного давления создают введением в формацию несмачивающей текучей среды, создающей разрыв в формации и затем перемещающейся в формацию, находящуюся напротив разрыва, и введением в разрыв смачивающей текучей среды, по меньшей мере, частично являющейся несмешиваемой с несмачивающей текучей средой и первоначально находящейся в разрыве напротив формации. 3. Способ интенсификации добычи углеводородов в подземной формации путем создания или расширения разрыва в формации, при котором вводят несмачивающую текучую среду в подземную формацию из скважины в жидкостном контакте с формацией и поверхностью скважины, позволяют несмачивающей текучей среде стекать из разрыва в формацию, вводят смачивающую текучую среду в разрыв, при этом смачивающая текучая среда первоначально находится в разрыве, и позволяют смачивающей текучей среде перемещаться из разрыва в формацию. 4. Способ по любому одному из пп.1-3, отличающийся тем, что несмачивающую текучую среду выбирают из группы, состоящей из загущенного дизельного топлива, загущенного десорбированного масла, загущенного керосина,загущенной сырой нефти, двуокиси углерода,азота и воды, в которые введено поверхностноактивное вещество. 5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что смачивающая текучая среда содержит, по меньшей мере, поверхностноактивное вещество, или полимер, или его сшитый вариант, выбираемые из группы, состоящей из кизельгура, гидроксипропилкизельгура, карбоксиметилкизельгура,карбоксиметилгидроксипропилкизельгура, гидроксиэтилцеллюлозы,карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, ксантана, синтетических и сшитых полимеров. 28 6. Способ по любому одному из пп.1-5, отличающийся тем, что смачивающая текучая среда также содержит расклинивающий наполнитель. 7. Способ по любому одному из пп.1-6, отличающийся тем, что смачивающая и несмачивающая текучие среды являются, по меньшей мере, частично несмешиваемыми текучими средами. 8. Способ по любому одному из пп.1-7, отличающийся тем, что смачивающую текучую среду вводят несколькими этапами, каждый из которых отличается разным общим объемом и/или разной концентрацией расклинивающего наполнителя или типа расклинивающего наполнителя. 9. Способ по любому одному из пп.1-8, отличающийся тем, что формация является формацией, смачиваемой водой. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что когда формация является формацией, смачиваемой нефтью, содержит первую операцию введения в формацию некоторого материала для существенного изменения характеристик смачивания некоторой части формации, прилегающей к разрыву. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что материал выбирают из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ, окислителя и их смесей.

МПК / Метки

МПК: E21B 43/26

Метки: принудительное, помощью, текучей, среды, пропитывания, капиллярного, удаление

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/15-2587-prinuditelnoe-udalenie-tekuchejj-sredy-s-pomoshhyu-kapillyarnogo-propityvaniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Принудительное удаление текучей среды с помощью капиллярного пропитывания</a>

Похожие патенты