Расчет гидравлического разрыва пласта
Составить план проведения гидроразрыва пласта, выбрать рабочие жидкости и оценить показатели процесса для седующих условий :
Эксплуатационная скважина (таблица 14), месторождения.
Таблица 14.
| ПОКАЗАТЕЛЬ | ОБОЗНАЧЕНИЕ | ВЕЛИЧИНА | РАЗМЕРНОСТЬ |
| Глубина скважины | L | 2100 | м |
| Диаметр по долоту | D | 0,25 | м |
| Вскрытая толщина пласта | H | 13,5 | м |
| Средняя проницаемость | K | 9,8*10-8 | м2 |
| Модуль упругости пород | E | 2*1010 | Па |
| Коэффициент Пуассона | n | 0,25 | |
| Средняя плотность пород над продуктивным горизонтом | rп | 2385,2 | кг/м3 |
| Плотность жидкости разрыва | rн | 930 | кг/м3 |
| Вязкость жидкости разрыва | m | 0,2 | Па*с |
| Концентрация песка | С | 1200 | кг/м3 |
| Темп закачки | Q | 1,2*10-2 | м3/с |
1.Вертикальная составляющая горного давления:
Ргв = rgL = 2385,6*9,81*2100*10-6 = 46,75 МПа
2.Горизонтальная составляющая горного давления:
Рг = Ргв*n/(1-n) = 46,75*0,25/(1-0,25) = 15,58 МПа
В подобных условиях при ГРП следует ожидать образования вертикальной трещины.
Запроектируем гидроразрыв нефильтрующейся жидкостью. В качестве жидкости разрыва и жидкости песконосителя используем загущенную нефть с добавкой асфальтина , плотность и вязкость даны в таблице. Соддержание песка принимаем (см в таблице 4.) , для расклинивания трещины запланируем закачку примерно 5 т кварцевого песка фракции 0,8-1,2 мм, темп закачки (данные в таблице 4.), что значительно больше минимально допустимого при создании вертикальных трещин.
|
|
|
При ГРП непрерывно закачивают жидкость-песконоситель в объеме 7,6 м3 , которая одновременно является и жидкостью разрыва.
Для определения параметров трещины используем формулы, вытекающие из упрощенной методики Ю.П.Желтова.
3.Определим давление на забое скважины в конце гидроразрыва:
Рзаб/Рг*(Рзаб/Рг-1)3 = 5,25Е2*Q*m/((1-n2)2*Рг2*Vж) =5,25*(2*1010)2*12*10-3*0,2/(1-0,252)2*(15,58*106)3*7,6) = 2*10-4
Рзаб = 49,4*106 = 49,4 МПа
4.Определяем длину трещины :
l = (VжE/(5,6(1-n2)h(Рзаб-Рг)))1/2 = (7,6*2*1010/(5,6*(1-0,252)*13,5*(49,4 - 15,58)*106))1/2 = 31,7 м
5.Определяем ширину (раскрытость) трещины:
w = 4(1-n2)*l*(Рзаб-Рг)/E = 4*(1-0,252)*31,7*(49,4-15,58)*106/1010 = 0,0158 м =1,58 см
6.Определим распространение жидкости-песконосителя в трещине:
|
|
|
l1=0,9*l = 0,9*31,7 = 28,5 м
7.Определим остаточную ширину трещины, принимая пористость песка после ее закрытия m=0,2:
w1 = wno/(1-m) = 1,58*0,107/(1-0,3) = 0,73 см
8.Определяем проницаемость трещины такой ширины:
kт = w21/12 = 0,00732/12 = 4,44*10-6 м2
Гидроразрыв будем проводить через НКТ с внутренним диаметром d = 0,076 м, изолируя продуктивный пласт пакером с гидравлическим якорем.
Определим параметры ГРП.
1.Потери давления на трение при движении жидкости-песконосителя по НКТ.
rж = rн(1-no)+rпес*no = 930*(1-0,324)+2500*0,324 = 1439 кг/м3
Число Рейнольдса
Re = 4Qrж/(pdmж) = 4*12*10-3*1439/(3,14*0,062*0,56) = 516,9
Коэффициент гидравлического сопротивления
l = 64/Re = 64/633,7 = 0,124
По Ю.В.Желтову, при наличии песка в жидкости при Re>200 происходит ранняя турбулизация потока, и потери на трение при Re=516.9 и no = 0,324 возрастают в 1,52 раза:
16Q2L 1,52*0,124*16*(12*10-3)2*2100*1439
|
|
|
Рт = 1,52l¾¾¾ rж = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 26 МПа
2p2d5 2*3,142*0,0765
2.Давление, которое нужно создать на устье при ГРП:
Ру = Рзаб-rжgL + Рт = 49,4-1439*9,81*2100*10-6 + 26 = 45,9 Мпа
3.Рабочие жидкости гидроразрыва в скважину закачивают насосными агрегатами 4АН-700 (табл. 15.)
Таблица.15.
| Скорость | Подача, л/с | давление, мпа |
| 1 | 6,0 | 70 |
| 2 | 8,3 | 51 |
| 3 | 11,6 | 36 |
| 4 | 14,6 | 29 |
Необходимое число насосных агрегатов:
N = РуQ/(РаQakтс) +1 = 45,9*12/(29*14,6*0,8) + 1 = 3
Где Ра- рабочее давление агрегата;
Qa- подача агрегата при этом давлении
kтс - коэффициент технического состояния агрегата в зависимости от срока службы kтс = 0,5 - 0,8
4.Объем жидкости для продавки жидкости-песконосителя :
Vп = 0,785*d2L = 0,785*0,0762*2100 = 9,52 м3
5.Продолжительность гидроразрыва :
t = (Vж+Vп)/Qа = (7,6+6,37)/(14,6*10-3*60) = 19,5 мин.
Техника и технология гидравлического разрыва пласта
Технология ГРП включает следующие операции: промыву скважины; спуск в скважину высокопрочных НКТ с пакером и якорем на нижнем конце; обвязку и опрессовку на определение приемистости скважины закачкой жидкости; закачку по НКТ в пласт жидкости-разрыва, жидкости-песконосителя и продавочной жидкости; демонтаж оборудования и пуск скважины в работу.
|
|
|
По технологическим схемам проведения различают однократный, направленный (поинтервальный) и многократный ГРП.
При однократном гидроразрыве под давлением закачиваемой жидкости оказываются все вскрытые перфорацией пласты одновременно, при направленном - лишь выбранный пласт или пропласток (интервал), имеющий, например, заниженную продуктивность, а при многократном ГРП осуществляется воздействие последовательно на каждый в отдельности пласт или пропласток.
Проектирование технологии ГРП в основном сводится к следующему. Применительно к конкретным условиям выбирают технологическую схему процесса, рабочие жидкости и расклинивающий агент. При однократном ГРП, исходя из опыта, принимают 5-10т песка. Концентрацию песка в носителе устанавливают в зависимости от ее удерживающей способности. При использовании воды она составляет 40-50кг/м3. Тогда по количеству и концентрации песка рассчитывают количество жидкости-песконосителя. На основании опытных данных обычно используют 5-10м3 жидкости-разрыва. Объем продавочной жидкости равен объему обсадной колонны и труб, по которым проводится закачка в пласт жидкости-песконосителя.
Минимальный расход закачки жидкости должен составлять не менее 2м3/мин и может быть оценен при образовании вертикальной и горизонтальной трещин соответственно по формулам:
.
где Q гор – мин. расходы, л/с; h – толщина пласта, см; W верт , W гор – ширина верт. и гор. трещины, см; µ - вязкость жидкости, мПа х с; R т – радиус гориз. трещины, см.
Давление ГРП пласта устанавливают по опыту или оуенивают по формуле:
РГРП=р r + s р
где рГРП – заб. давление разрыва пласта; р r =H r п g – горное давление; s р – прочность породы пласта на разрыв в условиях всестороннего сжатия; H – глубина залегания пласта; r п – средняя плотность вышележащих горных пород, равная 2200-2600 кг/м3, в среднем 2300 кг/м3; g – ускорение свободного падения.
Давление нагнетания на устье скважины:
РУ = рГРП + Δртр - рс
где Δртр –потери давления на трение в трубах; рс – гидростатическое давление столба жидкости в скважине.
Если давление нагнетания рУ больше допустимого устьевого давления рУдоп, то на НКТ над кровлей продуктивного пласта устанавливают пакер якорем. Допустимое давление рУдоп принимается как наибольшее из двух давлений, вычисленых по формуле Ламэ и с использованием формулы Яковлева-Шумилова.
В осадочных горных породах обычно образуются субвертикальные трещины, длина которых достигает первых десятков метров, а раскрытие - нескольких мм, реже см. ГРП вызывает возрастание дебитов в 1,5-2 раза и более. Для повышения эффективности ГРП в карбонатных породах его сочетают с кислотной обработкой пород. Давление разрыва плохо поддается теоретическому предсказанию, поскольку зависит от многих причин: напряжений в породе, ее прочности, уже существующей трещиноватости, угла наклона пласта и т.д. Обычно избыточное давление подбирается эмпирически и колеблется от 0,1 до 1,5 (в среднем примерно 0,8) гидростатического.
Для проведения ГРП скважина соответствующим образом оборудуется. К ее устью подключаются высокопроизводительные насосы, способные развить необходимое избыточное давление. Внутрь обсадных труб опускаются насосно-компрессорные трубы, оборудованные в нижней части пакером (рис. 1). Затрубное пространство обсадной колонны выше интервала ГРП должно бать надежно зацементировано.
При соблюдении всех технологических требований и благоприятных условий для ГРП эффект его несомненен.
Специальные агрегаты и технические средства, применяемые при ГРП
Организация гидроразрыва состоит в приготовлении соответствующих реагентов в качестве жидкости гидроразрыва и последующей закачки ее в продуктивную зону с низким расходом и под высоким давлением с тем, чтобы расклинить породу, образовать в результате трещину как результат гидравлического воздействия. Прежде всего, чистая жидкость (буфер) закачивается в скважину для инициирования трещин и ее продвижения в пласте. После этого суспензия продолжает развивать трещину.
Подготовка жидкости ГРП производится на кусту скважин, непосредственно перед закачкой ее в пласт. Система подготовки жидкости ГРП включает: песковоз, ёмкость с нефтью или дизтопливом, смесительный агрегат (блендер). Обвязка системы имеет 1,5-кратный запас прочности.
Перед началом ГРП, оборудование и обвязка опрессовываются на рабочее давление. Управление непосредственно ГРП (насосными агрегатами) осуществляется через компьютерный центр, который имеет автоматическую защиту от возможных аварий (порывов обвязки). В случае аварии компьютерный центр автоматически отключает насосы, обратные клапана обвязки закрывают обратное течение жидкости у скважины и перед каждым насосным агрегатов. Сброс давления производится в вакуумную установку, входящую в комплект оборудования ГРП и постоянно включенную в обвязку. Эта жевакуумная установка собирает остатки жид кости в обвязке и насосах после ГРП, с целью исключения проливов на почву при демонтаже линий. Сброс давления из затрубного пространства производится в емкость ЦА-320, постоянно подключенной к устью скважины через крестовину фонтанной арматуры.
Для производства ГРП используется следующая техника (на примере рассматриваемой области месторождений):
1. КРАЗ-250 ЦА
2. Урал-4320 пожарная машина
3. Кенворд песковоз
4. Кенворд хим.фургон.
5. Кенворд блендер
6. Кенворд насосная установка
7. Кенворд цемент агрегат
8. Кенворд-трубовоз
9. Форд-350 лаборатория
10. УАЗ-3962 санитарный фургон
11. К-700 вакуумная установка
Техника Кенворд оборудована специальными фильтрами, улавливающими выбросы.
Подземное оборудование, применяемое при ГРП.
Глушение скважины производится специальным солевым раствором, который готовится на растворном узле.
Применяемая технология исключает попадание раствора на поверхность почвы и ближайшие водоемы. При подготовке скважины к ГРП для исключения возможных выбросов жидкости глушения и продукции скважины устье последней оборудуется превенторными установками «Нydril».
При подготовке к ГРП для закачки жидкости в скважину спускается колонна НКТ диаметром 89 мм. Затрубное пространство ( обсадная колонна и НКТ 89 мм ) герметизируется установленным в зоне ГРП пакером. Установка пакера проверяется опрессовкой затрубного пространства водой на рабочее давление обсадной колонны через ЦА-320.
Устье скважины для проведение ГРП оборудуется двумя задвижками "Хамера" (рабочая и дублирующая).
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 320; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!