способы и система для перфорирования пласта в подземной скважине

Формула изобретения

1. Способ перфорирования пласта в подземной скважине, содержащий снижение действующего напряжения в пласте в скважине, включающее увеличение порового давления текучей среды, и при сниженном действующем напряжении перфорирование пласта в первом стволе скважины, причем снижение напряжения в пласте дополнительно содержит увеличение давления во втором стволе скважины для снижения механического напряжения вблизи первого ствола скважины.

2. Способ по п.1, при котором напряжение в пласте обусловлено разностью между средним суммарным напряжением пласта и поровым давлением текучей среды пласта.

3. Способ по п.1, при котором снижение напряжения в пласте содержит временное увеличение порового давления текучей среды.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий регулирование времени увеличения порового давления текучей среды в соответствии с проницаемостью пласта.

5. Способ по п.1, при котором снижение напряжения в пласте содержит уплотнение интервала скважины, имеющего перфорационные отверстия, и увеличение давления в данном интервале.

6. Способ по п.5, дополнительно содержащий перфорирование пласта для образования перфорационных отверстий перед осуществлением перфорирования пласта при сниженном напряжении.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий формирование перфорационных отверстий в пласте перед перфорированием пласта.

8. Способ по п.7, при котором снижение действующего напряжения в пласте включает увеличение давления в скважине с помощью тяжелой текучей среды для формирования гидростатического напора для изоляции области скважины.

9. Способ по п.1, при котором снижение действующего напряжения в пласте содержит спуск колонны в скважину и перемещение текучей среды по колонне, и перфорирование пласта осуществляется с использованием колонны.

10. Способ по п.9, использование колонны включает запуск установленного на колонне стреляющего перфоратора.

11. Способ по п.10, в котором снижение действующего напряжения в пласте и перфорирование пласта осуществляются без извлечения колонны из ствола скважины.

12. Способ по п.1, в котором снижение действующего напряжения в пласте и перфорирование пласта осуществляются за одну спуско-подъемную операцию.

13. Способ по п.1, в котором снижение действующего напряжения в пласте содержит приложение тепловой энергии к пласту.

14. Система для перфорирования пласта в подземной скважине, содержащая первый инструмент для снижения действующего напряжения в пласте посредством увеличения порового давления текучей среды в первом стволе скважины посредством увеличения давления во втором стволе скважины и перфорационный инструмент, предназначенный для расположения в первом стволе скважины для перфорирования пласта при сниженном напряжении.

15. Система по п.14, в которой напряжение в пласте обусловлено разностью между средним суммарным напряжением пласта и поровым давлением текучей среды пласта.

16. Система по п.14, в которой первый инструмент предназначен для временного увеличения порового давления текучей среды.

17. Система по п.16, в которой время увеличения порового давления текучей среды зависит от проницаемости пласта.

18. Система по п.14, в которой первый инструмент и перфорационный инструмент являются частью колонны, дополнительно содержащий уплотнительное приспособление для уплотнения интервала скважины, содержащего перфорационные отверстия, и увеличения давления в данном интервале скважины.

19. Система по п.18, в которой перфорационный инструмент приспособлен для формирования перфорационных отверстий во время существования уплотнения.

20. Система по п.14, в которой первый инструмент содержит нагревательный элемент.

21. Система по п.14, в которой первый инструмент и перфорационный инструмент являются частью колонны.

22. Способ перфорирования пласта в подземной скважине, содержащий снижение напряжения в пласте в скважине, включающее увеличение порового давления текучей среды, и при сниженном напряжении перфорирование пласта в первом стволе скважины, причем снижение напряжения в пласте дополнительно содержит увеличение давления во втором стволе скважины для снижения механического напряжения вблизи первого ствола скважины.

23. Способ по п.22, при котором напряжение в пласте обусловлено разностью между средним суммарным напряжением пласта и поровым давлением текучей среды пласта.

24. Способ по п.22, при котором снижение напряжение напряжения в пласте содержит временное увеличение порового давления текучей среды.

25. Способ по п.22, который дополнительно содержит регулировку времени увеличения порового давления текучей среды в соответствии с проницаемостью пласта.

26. Способ по п.22, при котором снижение напряжения в пласте содержит уплотнение интервала скважины, имеющего перфорационные отверстия, и увеличение давления в данном интервале.

27. Способ по п.26, дополнительно содержащий перфорирование пласта для образования перфорационных отверстий перед осуществлением перфорирования пласта при сниженном напряжении.

28. Способ по п.22, дополнительно содержащий формирование перфорационных отверстий в пласте перед перфорированием пласта.

29. Способ по п.22, при котором снижение напряжения в пласте включает увеличение давления в скважине с помощью тяжелой текучей среды для формирования гидростатического напора для изоляции области скважины.

Приоритет: 31.08.2005 - пп.1-29.

Описание изобретения к патенту

Предшествующий уровень техники

Настоящее изобретение относится в основном к перфорированию пласта в подземной скважине.

В целях добычи скважинной текучей среды из пласта этот пласт обычно перфорируют изнутри ствола скважины для улучшения сообщения между коллектором и стволом скважины. Во время операции перфорирования перфоратор, как правило, опускают в ствол скважины (например, на колонне) внутри обсадной колонны к области пласта, которую надлежит перфорировать, и затем стреляют кумулятивными зарядами перфоратора для пробивания обсадной колонны скважины и создания соответствующих перфорационных отверстий в пласте. Все остальные аспекты являются одинаковыми, причем более глубокие перфорационные отверстия обычно приводят к более высокой производительности скважины, т.е. к добыче больших количеств нефти или газа в единицу времени на единицу энергии извлечения.

Согласно изобретению создан способ перфорирования пласта в подземной скважине, содержащий снижение действующего напряжения в пласте в скважине, включающее увеличение порового давления текучей среды, и при сниженном действующем напряжении перфорирование пласта в первом стволе скважины, причем снижение напряжения в пласте дополнительно содержит увеличение давления во втором стволе скважины для снижения напряжения вблизи первого ствола скважины.

Напряжение в пласте может быть обусловлено разностью между средним суммарным напряжением пласта и поровым давлением текучей среды пласта.

Снижение напряжения в пласте может содержать временное увеличение порового давления текучей среды.

Способ может дополнительно содержать регулирование времени увеличения порового давления текучей среды в соответствии с проницаемостью пласта.

Снижение напряжения в пласте может содержать уплотнение интервала скважины, имеющего перфорационные отверстия, и увеличение давления в данном интервале.

Способ может дополнительно содержать перфорирование пласта для образования перфорационных отверстий перед осуществлением перфорирования пласта при сниженном напряжении.

Способ может дополнительно содержать формирование перфорационных отверстий в пласте перед перфорированием пласта.

Снижение действующего напряжения в пласте может включать увеличение давления в скважине с помощью тяжелой текучей среды для формирования гидростатического напора для изоляции области скважины.

Снижение действующего напряжения в пласте может содержать спуск колонны в скважину и перемещение текучей среды по колонне, и перфорирование пласта может выполняться с использованием колонны. Использование колонны может включать запуск установленного на колонне стреляющего перфоратора.

Снижение действующего напряжения в пласте и перфорирование пласта могут осуществляться без извлечения колонны из ствола скважины, могут осуществляться за одну спуско-подъемную операцию.

Снижение действующего напряжения в пласте может содержать приложение тепловой энергии к пласту.

Согласно изобретению создана система для перфорирования пласта в подземной скважине, содержащая первый инструмент для снижения действующего напряжения в пласте посредством увеличения порового давления текучей среды в первом стволе скважины посредством увеличения давления во втором стволе скважины и перфорационный инструмент, предназначенный для расположения в первом стволе скважины для перфорирования пласта при сниженном напряжении.

Напряжение в пласте может быть обусловлено разностью между средним суммарным напряжением пласта и поровым давлением текучей среды пласта.

Первый инструмент может быть предназначен для временного увеличения порового давления текучей среды.

Время увеличения порового давления текучей среды может зависеть от проницаемости пласта.

Первый инструмент и перфорационный инструмент могут быть частью колонны, дополнительно содержащей уплотнительное приспособление для уплотнения интервала скважины, содержащего перфорационные отверстия, и увеличения давления в данном интервале скважины.

Перфорационный инструмент может быть приспособлен для формирования перфорационных отверстий во время существования уплотнения.

Первый инструмент может содержать нагревательный элемент.

Первый инструмент и перфорационный инструмент могут быть частью колонны.

Согласно изобретению создан способ перфорирования пласта в подземной скважине, содержащий снижение напряжения в пласте в скважине, включающее увеличение порового давления текучей среды, и при сниженном напряжении перфорирование пласта в первом стволе скважины, причем снижение напряжения в пласте дополнительно содержит увеличение давления во втором стволе скважины для снижения напряжения вблизи первого ствола скважины.

Напряжение в пласте может быть обусловлено разностью между средним суммарным напряжением пласта и поровым давлением текучей среды пласта.

Снижение напряжения пласта может содержать временное увеличение порового давления текучей среды.

Способ может дополнительно содержать регулировку времени увеличения порового давления текучей среды в соответствии с проницаемостью пласта.

Снижение напряжения в пласте может содержать уплотнение интервала скважины, имеющего перфорационные отверстия, и увеличение давления в данном интервале.

Способ может дополнительно содержать перфорирование пласта для образования перфорационных отверстий перед осуществлением перфорирования пласта при сниженном напряжении.

Способ может дополнительно содержать формирование перфорационных отверстий в пласте перед перфорированием пласта.

Снижение напряжения в пласте может включать увеличение давления в скважине с помощью тяжелой текучей среды для формирования гидростатического напора для изоляции области скважины.

Далее изобретение более подробно описано со ссылками на чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 представляет график, кривых, иллюстрирующий зависимость глубины перфорирования от действующего механического напряжения в пласте;

фиг.2, 3, 4, 7, 9 представляют блок-схемы последовательностей операций, изображающие способы перфорирования пласта, соответствующие разным вариантам осуществления изобретения;

фиг.5 представляет схему скважины, иллюстрирующую систему для увеличения порового давления текучей среды с целью уменьшения действующего механического напряжения в пласте в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

фиг.6 представляет схему скважины, иллюстрирующую многоскважинный способ увеличения порового давления текучей среды с целью уменьшения действующего механического напряжения в пласте в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

фиг.8 представляет схему скважины, иллюстрирующую способ, использующий тепловую энергию для уменьшения действующего механического напряжения в пласте в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Глубина (именуемая далее «глубиной проникновения в пласт»), на которую кумулятивный заряд проникает в пласт, изменяется обратно пропорционально действующему механическому напряжению в породе пласта.

Действующее напряжение - это разность между средним суммарным напряжением в породе коллектора и некоторым числом, кратным поровому давлению текучей среды (это кратное в общем случае равно единице, но может быть и немного больше единицы), где среднее суммарное механическое напряжение - это среднее значение вертикальной и двух горизонтальных составляющих суммарного напряжения. Более конкретно, среднее суммарное механическое напряжение (обозначенное символом «sm») можно математически описать следующим образом:

sm=(sv+sH+sh)/3, уравнение 1,

где символ «sv» обозначает вертикальную составляющую (т.е. «вскрышное механическое напряжение») суммарного механического напряжения, символ «sH» обозначает максимальную горизонтальную составляющую суммарного механического напряжения, а символ «sh» обозначает минимальную горизонтальную составляющую суммарного механического напряжения.

Действующее напряжение (обозначенное символом «s_eff») можно математически описать следующим образом:

s_eff=sm-а·Рр, уравнение 2,

где символ «Рр» обозначает поровое давление, а символ «а» обозначает постоянную Био, которая находится в диапазоне от нуля до единицы (для многих случаев постоянная «а» равна единице).

Подземные породы, для которых характерны большие значения механических напряжений, склонны снижать эффективность проникновения кумулятивного заряда. Так, уменьшая среднее суммарное механическое напряжение пласта и/или увеличивая поровое давление текучей среды (т.е. уменьшая действующее механическое напряжение) в нем, можно увеличить глубину перфорационного проникновения в пласт.

Фиг.1 иллюстрирует зависимость (показанную разными кривыми 6) глубины 2 перфорационного проникновения в пласт от действующего механического напряжения 4 в пласте для различных перфорационных зарядов. Эффект механического напряжения в породе пласта зависит от заряда, что иллюстрируется разными кривыми 6. Вместе с тем, как показано на фиг.1, увеличение действующего механического напряжения в пласте от нуля до 5000 фунтов-сил на квадратный дюйм (фн-с/кв.д) снижает глубину перфорационного проникновения на десять-сорок процентов. В способах и системах, описываемых в данной заявке, преимущество этой зависимости глубины перфорационного проникновения от действующего механического напряжения используется для увеличения глубины проникновения. Таким образом, фиг.1 показывает, что снижение действующего механического напряжения с 5000 фн-с/кв.д до нуля должно привести к увеличению глубины проникновения на одиннадцать-шестьдесят семь процентов.

Следовательно, уменьшая среднее суммарное механическое напряжение пласта и/или увеличивая его поровое давление текучей среды (т.е. снижая эффективное механическое напряжение), можно увеличить глубину перфорационного проникновения в пласт. В соответствии некоторыми вариантами осуществления изобретения описываемый здесь подход способствует снижению действующего механического напряжения в пласте за счет увеличения порового давления текучей среды. В предельном варианте поровое давление текучей среды может увеличиваться до значения, приводящего к тому, что действующее механическое напряжение становится отрицательным. В этом случае матрица породы находится в состоянии чистого растяжения, а глубина проникновения может быть дополнительно увеличена. Таким образом, состояние механического напряжения породы, достигаемое с помощью описываемых здесь способов, может обеспечить подход к определению механического напряжения в породе, которое создается во время операции гидравлического разрыва пласта.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения описываемые здесь операции могут включать этап «предварительного перфорирования», на котором в пласте формируют несколько перфорационных отверстий для нагнетания текучей среды в эти поры с целью увеличения локального порового давления текучей среды. Увеличение локального порового давления текучей среды, в свою очередь, снижает действующее напряжение в пласте, так что глубина перфорирования увеличивается. Эти этапы предварительного перфорирования могут и не проводиться в других вариантах осуществления изобретения. Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения этапы предварительного перфорирования можно не проводить при заканчивании скважин, не закрепленных обсадными трубами.

На фиг.2 иллюстрируется применяемый для увеличения глубины перфорационного проникновения способ 10, который включает стадию 12 уменьшения действующего механического напряжения в пласте, проходимом скважиной, а во время уменьшения действующего механического напряжения осуществляют стадию 14 перфорирования пласта. Уменьшение действующего механического напряжения в пласте, проходимом скважиной, может носить временный характер. Например, если поровое напряжение текучей среды в ближней зоне увеличивают путем увеличения давления текучей среды внутри ствола скважины, то время, за которое происходит повышение порового давления текучей среды в ближней зоне, может зависеть от проницаемости пласта. Таким образом, исходное увеличение давления приводит к установлению градиента давления между поровым давлением текучей среды в ближней зоне и поровым давлением текучей среды в дальней зоне, а проницаемость пласта обуславливает установление времени, затрачиваемого на то, чтобы поровое давление текучей среды в ближней зоне снова стало равным поровому давлению текучей среды в дальней зоне. Операцию перфорирования проводят в течение времени приложения сниженного действующего механического напряжения, а начинают ее в момент, когда поровое давление текучей среды в ближней зоне становится близким к среднему суммарному механическому напряжению пласта или даже превышающим это механическое напряжение.

Фиг.3 иллюстрирует способ 20 в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. Способ 20 включает стадию 22 уменьшения действующего механического напряжения в пласте, обуславливаемого разностью между средним суммарным механическим напряжением и поровым давлением текучей среды, путем увеличения порового давления текучей среды. Во время увеличения порового давления текучей среды осуществляют стадию 24 перфорирования пласта.

Фиг.4 иллюстрирует способ 30, при осуществлении которого на стадии 34 создают предварительные перфорационные отверстия в пределах интервала ствола скважины для установления сообщения между коллектором и стволом скважины. Этот интервал впоследствии запечатывают на стадии 36. Затем прикладывают давление к стволу скважины в пределах упомянутого интервала для увеличения порового давления текучей среды на стадии 38 и на стадии 40 осуществляют перфорирование пласта в пределах упомянутого интервала, при этом поровое давление текучей среды остается повышенным.

Можно применять многие разные способы увеличения давления в пределах упомянутого интервала. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения можно закачивать текучую среду с поверхности скважины в упомянутый интервал, пока не будет получено желательное давление (например, давление, близкое к среднему суммарному механическому напряжению). Затем течение текучей среды с поверхности прекращают, и это означает, что давление в пределах упомянутого интервала постепенно снижается благодаря проницаемости пласта. Однако в других вариантах осуществления изобретения возможно постоянное закачивание текучей среды в упомянутый интервал, чтобы свести на нет потери текучей среды и давления в пределах упомянутого интервала и тем самым поддержать постоянное давление текучей среды в пределах ближней зоны упомянутого интервала. Таким образом, возможны многочисленные изменения, находящиеся в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.

На фиг.5 показан вариант системы 50 для осуществления, по меньшей мере, части способа 30, содержащей колонну 60, проходящую в ствол 54 скважины. Ствол 54 скважины может быть обсажен обсадной колонной 56. Однако описываемый способ может быть с равным успехом применен к необсаженным стволам скважин в других вариантах осуществления изобретения.

Колонна 60 может включать перфоратор избирательного действия (не показан на фиг.5), который может быть использован для формирования предварительных перфорационных отверстий 72 в пласте 51, из которого надлежит провести добычу. Однако в других вариантах осуществления изобретения предварительные перфорационные отверстия 72 можно формировать посредством перфоратора, который опускают в ствол скважины во время предварительного рейса. В качестве альтернативы, в других вариантах осуществления изобретения перфорационные отверстия 72 могут быть выполнены заранее как часть прежней скважины. Таким образом, возможны многочисленные варианты, находящиеся в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.

Предварительные перфорационные отверстия 72 способствуют установлению протоков 74 сообщения, проходящих в пласт 51. Таким образом, путем формирования предварительных перфорационных отверстий 72 устанавливают сообщение посредством текучей среды между стволом 54 скважины и пластом 51 через обсадную колонну 56.

Колонна 60 включает, по меньшей мере, одно устройство для формирования кольцевого уплотнения, например, такого как пакер 64. В некоторых вариантах осуществления изобретения пакер 64, когда он установлен, образует верхнюю границу изолированного интервала 80 скважины. Нижний конец интервала 80, в свою очередь, может быть образован уплотнительным приспособлением, например, таким как мостовая пробка 90. В качестве примера отметим, что мостовую пробку 90 можно устанавливать на нижнем конце интервала 80 во время предварительного рейса. Вместе с тем, в других вариантах осуществления изобретения можно устанавливать пробку 90 на месте с помощью устанавливающего инструмента, который располагают на нижнем конце колонны 60. В альтернативном варианте пробку 90 можно заменить пакером, который является частью колонны 60. Следовательно, в различных вариантах осуществления изобретения можно применять многие разные уплотнительные компоновки для образования изолированной зоны 90.

Так, в некоторых вариантах осуществления изобретения верхний пакер 64 устанавливают для обеспечения изолированного интервала 80 после формирования предварительных перфорационных отверстий 72. После создания изолированного интервала 80 можно затем закачивать текучую среду с поверхности скважины через центральный проточный канал колонны 60. Закачиваемая текучая среда выходит из центрального проточного канала колонны 60 через радиальные отверстия 70 (например) в изолированный интервал 80. Таким образом, закачивая текучую среду с поверхности скважины, можно обеспечить увеличение давления в области скважины, заключенной в пределах изолированного интервала 80. Результирующее давление текучей среды сообщается в пласт 51, увеличивая поровое давление текучей среды в ближней зоне. Это увеличение порового давления текучей среды в ближней зоне, в свою очередь, снижает действующее механическое напряжение в пласте 51 около ствола 54 скважины, т.е. в той части пласта 51, в которой надлежит провести перфорирование.

После увеличения давления текучей среды выстреливают кумулятивные заряды перфоратора 84 (колонны 60) для создания соответствующих перфорационных отверстий 86 увеличенной глубины, проходящих в пласт 51. В зависимости от конкретного варианта осуществления изобретения перфоратор 84 может осуществлять стрельбу посредством любого из ряда разных механизмов, например с помощью давления, передаваемого по трубам, катушки индуктивности, электрического провода и т.д. Как показано на фиг.5, благодаря сниженному действующему механическому напряжению перфорационные отверстия 86 увеличенной глубины проходят в пласт 51 глубже, чем предварительные перфорационные отверстия 72.

Как сказано выше, стрельба кумулятивными зарядами из перфоратора 84 производится в течение временного интервала, на котором происходит повышение порового давления текучей среды в ближней зоне (например, до величины, близкой к среднему суммарному механическому напряжению или превышающей это напряжение).

В соответствии с другими вариантами осуществления изобретения поровое давление текучей среды в ближней зоне можно увеличивать и другими способами. Например, фиг.6 иллюстрирует систему 100 для увеличения порового давления текучей среды в ближней зоне в пласте 104 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. В отличие от системы 50, которая изображена на фиг.5, в системе 100 внутри ствола 112 скважины (ответвляющегося вбок от ствола скважины в этом примере), в котором сформированы перфорационные отверстия 170 увеличенной глубины, не применяется увеличенное или высокое давление ствола скважины. Вместо увеличения давления в стволе 112 скважины используют соседний ствол скважины, например соседний ответвляющийся вбок ствол 110 скважины, для увеличения давления в коллекторе и увеличения локального порового давления текучей среды вблизи ствола 112 скважины.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения стволы 110 и 112 скважины имеют общий вертикальный ствол 102 скважины. Однако следует отметить, что компоновка, изображенная на фиг.6, приводится лишь в качестве примера. Так, в других вариантах осуществления изобретения стволы 110 и 112 скважины могут находиться в совершенно разных скважинах, которые, хотя и сообщаются посредством текучей среды с пластом, не имеют общего ствола или секции.

Как показано на фиг.6, колонна 120 может быть введена в ствол 110 скважины для увеличения давления в коллекторе и увеличения порового давления текучей среды вблизи ствола 112 скважины. Колонна 120 может включать, например, уплотнительный элемент, такой как пакер 122, для образования одного конца изолированного интервала 114. Другой конец изолированного интервала 114 может быть образован другим уплотнением 124. В качестве примеров отметим, что уплотнение 122 может быть пакером, который устанавливают для образования кольцевого уплотнения между колонной 120 и стенкой ствола 110 скважины, и уплотнение 124 может быть мостовой пробкой. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения мостовую пробку можно продвигать отдельно от колонны 120, или в альтернативном варианте мостовую пробку можно продвигать и устанавливать с помощью колонны 120. Таким образом, возможны многие варианты, находящиеся в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.

После установки в нужных местах уплотнений 122 и 124 для образования изолированного интервала 114 радиальные отверстия 130 колонны 120, которые находятся в пределах интервала 114, можно использовать для передачи закачиваемой скважинной текучей среды с поверхности скважины для увеличения давления в изолированном интервале 114 и тем самым увеличения давления в пласте около ствола 112 скважины. Перед этим увеличением давления текучей среды в интервале 114 можно сформировать в этом интервале 114 одно или несколько предварительных отверстий 129 для улучшения сообщения между коллектором и изолированным интервалом 114.

Увеличение давления текучей среды в пределах интервала 114 увеличивает поровое давление текучей среды в ближней зоне ствола 112 скважины. В течение интервала времени достижения повышенного порового давления текучей среды можно стрелять кумулятивными зарядами из перфоратора 160 (находящегося в стволе 112 скважины) для формирования перфорационных отверстий 170 увеличенной глубины, проходящих в пласт 104 из ствола 112 скважины, перед увеличением давления в интервале 114. В качестве примера отметим, что перфоратор 160 может быть частью другой колонны 150, которую опускают в скважину внутри ствола 112 скважины. В некоторых вариантах осуществления изобретения уплотнительный элемент 154, такой как пакер, может образовывать уплотнение между колонной 150 и внутренней стенкой ствола 112 скважины.

Суммируя информацию о способе, применяемом для формирования перфорационных отверстий увеличенной глубины, отмечаем, что колонны 120 и 150 вводят внутрь скважины. После этого можно сформировать в стволе 110 скважины перфорационные отверстия 129 увеличенной длины, или в альтернативном варианте формирование предварительных отверстий возможно перед введением колонны 120 в скважину. Затем колонну 120 используют для образования уплотненного интервала 114 с целью увеличения порового давления текучей среды около ствола 112 скважины. Во время повышения порового давления текучей среды вблизи ствола 112 скважины (например, с достижением значения, близкого к среднему суммарному механическому напряжению или превышающего это напряжение) перфоратор 160 стреляет своими кумулятивными зарядами, создавая перфорационные отверстия 170 увеличенной глубины.

Показанный на фиг. 7 вариант осуществления способа 180 включает стадию 184 создания предварительных перфорационных отверстий в пределах интервала первого ствола скважины для установления сообщения между коллектором и первым стволом скважины и стадию 186 уплотнения интервала. Затем осуществляют стадию 188 приложения давления к первому стволу скважины в пределах упомянутого интервала для увеличения порового давления текучей среды вблизи еще одного, второго, ствола скважины. После этого на стадии 190 перфорируют пласт из второго ствола скважины, а поровое давление текучей среды при этом остается повышенным.

Отметим, что кольцевое уплотнение (для образования вышеописанного изолированного интервала) можно и не формировать в других вариантах осуществления изобретения. Например, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения можно увеличить давление в стволе скважины посредством более тяжелой текучей среды, на чем вместо кольцевого уплотнения и может быть основан гидростатический напор текучей среды для изоляции области скважины, в которой происходит перфорирование.

В других вариантах осуществления изобретения можно применять другие способы уменьшения действующего механического напряжения в пласте. Например, как показано на фиг.8, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения система 200 ствола скважины включает колонну 210, имеющую один или несколько нагревательных элементов 220 для изменения баланса давлений между матрицей породы пласта и поровой текучей средой в ближней зоне. Более конкретно, колонна 210 включает перфоратор 214, который опущен в скважину внутри ствола 202 скважины (в этом примере - обсаженного обсадной колонной 104) в положении, в котором надлежит сформировать перфорационные отверстия 230 увеличенной глубины. Нагревательные элементы 220 могут быть установлены между перфорационными зарядами перфоратора 214 выше перфоратора 214 или ниже перфоратора 214, в зависимости от конкретного варианта осуществления изобретения. Кроме того, колонна 210 может включать уплотнительный элемент, такой как пакер 212, для образования уплотнения между наружной поверхностью колонны 210 и обсадной колонной 204.

Следовательно, когда нужно сформировать перфорационные отверстия 230 увеличенной глубины, перфоратор 214 опускают в скважину на колонне 210 до достижения надлежащего положения. После этого устанавливают пакер 212 и включают нагревательные элементы 220 для нагрева пласта с целью изменения баланса давлений между матрицей породы и поровой текучей средой. После значительного изменения баланса давлений можно затем стрелять кумулятивными зарядами из перфоратора 214 для формирования перфорационных отверстий 230 увеличенной глубины.

Как показано на фиг.9, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения способ 250 включает стадию 252 приложения тепловой энергии в пределах интервала ствола скважины для изменения баланса давлений между матрицей породы пласта и поровой текучей средой благодаря различиям коэффициентов теплового расширения. Далее осуществляют стадию 256 перфорирования пласта в упомянутом интервале, сохраняя измененным баланс давлений.

Вышеупомянутое приложение тепловой энергии предполагает, что коэффициент теплового расширения текучей среды превышает коэффициент теплового расширения пласта. Зная эти коэффициенты теплового расширения, можно определить температуру, которой необходимо достичь. Кроме того, знание соответствующих теплоемкостей и интенсивностей теплопередачи гарантирует определение требований по энергии и мощности соответственно.

В других вариантах осуществления тепловую энергию можно прикладывать с помощью других компоновок. Например, вместо наличия нагревательных элементов 220 в колонне 210, она может обеспечивать подачу нагретой текучей среды с поверхности в изолированную зону, где надлежит провести перфорирование. В альтернативном варианте можно использовать химическую реакцию для генерирования тепловой энергии. Таким образом, в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения возможны многие варианты.

Возможны и другие способы и системы для уменьшения действующего механического напряжения во время перфорирования с целью увеличения глубины перфорирования, находящиеся в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.

Хотя настоящее изобретение описано применительно к ограниченному числу вариантов осуществления, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что в него можно внести многочисленные модификации и изменения. Предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения как находящиеся в истинных рамках существа и объема притязаний изобретения.