Сущность и условия применения ГРП

В качестве продавочной жидкости использовалась пластовая вода с УПСВ. 

 

 

1.7  Подготовительные работы перед ГРП

Согласно плана работ, составляемого геологами, производятся подготовительные работы на скважине, которые включают в себя следующий перечень операций.

Подготовка ЭК:

• очистка стенок ЭК скрепером с устья до интервала посадки пакера;
• шаблонирование ЭК под пакер ГРП;
• отсыпка забоя (при селективном ГРП);
• повторная перфорация (реперфорация) или дострел интервала залегания продуктивного пласта;
• промывка забоя;
• спуск и посадка пакера под ГРП на НКТ;
• монтаж УА под ГРП.

Геофизические методы исследования:

• качество цементного камня;
• наличие перетоков и негерметичности ЭК;
• определение текущего забоя;
• определение профиля притока.

 

1.8  Технология проведения ГРП

Технология проведения ГРП включает в себя следующие операции:

1. завоз емкостей для жидкостей ГРП и их затаривание тех. водой;
2. нагревание тех. воды в емкостях до 20 ÷ 30 °С;
3. расстановка спецтехники на территории скважины;
4. обвязка блендера с установкой дозировки химреагентов и емкостями, проверка герметичности соединений опрессвокой на 1,5 кратное рабочее давление;
5. загрузка химреагентов и загеливание жидкости;
6. обвязка блендера и насосных агрегатов с блоком манифольдов;
7. обвязка агрегата ЦА-320 с затрубным простанством скважины и проверка герметичности соединений на 1,5 кратное давление;
8. обвязка станции управления с датчиками блендера, устья скважины и блока манифольдов;
9. прокачка насосных агрегатов на блендер для проверки их работоспособности и вытеснения воздуха из насосов и линий низкого и высокого давления при закрытой задвижке на скважину;
10. опрессовка нагнетательных трубопроводов насосов и блока манифольдов поочередно каждым насосом на ожидаемое давление гидравлического разрыва пласта с коэффициентом запаса 1,4;
11. подъем давления в затрубном пространстве до рабочего агрегатом ЦА-320;
12. закачка жидкости разрыва (сшитого геля) для осуществления ГРП;
13. после достижения разрыва в скважину, согласно плана на ГРП, нагнетается от 10 до 60 м3 сшитого геля;
14. за жидкостью разрыва производится закачка загеленной жидкости с подачей расчетной дозы проппанта от 100 до 900 кг/м3 до определенной стадии объема закачки по плану на ГРП. Для закрепления трещин закачивается 4 ÷ 35 т проппанта;
15. непосредственно за смесью проппанта и жидкости закачивается жидкость продавки в объеме до кровли пласта;
16. скважина оставляется на распад геля, на 24 часа под остаточным давлением, с регистрацией изменения давления в виде графика на ЭВМ.

Управление процессом ГРП осуществляется с пульта управления и по радиосвязи. Темп нагнетания жидкости выдерживается расчетный, в пределах 3 ÷ 7 м3/мин, в зависимости от геолого-промысловых данных пласта.

Типовая расстановка операторов и ИТР при гидравлическом разрыве пласта:

• руководитель ГРП - в станции управления со стационарной радиостанцией;
• присутствующие на кусту ИТР - возле станции управления, в месте, указанном руководителем ГРП;
• механик с переносной радиостанцией возле насосных агрегатов;
• два оператора на блендере на подаче жидких и сыпучих химреагентов со стационарной и переносной радиостанциями;
• оператор на центральном пульте управления насосами со стационарной радиостанцией;
• оператор с переносной радиостанцией возле песковоза;
• один оператор работает с емкостями жидкости разрыва (при работе более чем с двумя емкостями необходимо два оператора).

Все остальные рабочие с места производства работ должны быть удалены на безопасное расстояние.

В процессе ГРП ведется непрерывная регистрация следующих параметров: давления нагнетания, темпа закачки, затрубного давления, количества проппанта, плотности жидкости, количества химреагентов. Регистрация параметров ведется одновременно в виде графика на экране ЭВМ, записи в памяти ЭВМ, записи на дискету, распечатки на принтере и записи в таблицу данных. Выдача документации по ГРП с ЭВМ производится в форме: сводки ГРП, графиков изменения параметров в процессе ГРП, графика изменения остаточного давления после ГРП.

 

1.9  Заключительные работы после ГРП

После проведения ГРП на скважине производится комплекс заключительных работ:

• демонтаж УА ГРП;
• срыв и подъем пакера ГРП;
• промывка забоя (вымыв проппанта, геля) перед КИИ-95;
• проведение исследования с помощью испытателя пластов (КИИ-95);
• промывка забоя после КИИ-95;
• спуск подземного оборудования согласно расчета по данным КИИ-95.

Промывка забоя перед проведением КИИ-95 необходима для того чтобы инструмент не забился проппантом. Промывка забоя после КИИ-95 необходима для того чтобы вымыть пропаннт или забойную грязь, которые могли поступить из пласта за счет создаваемой при испытаниях депрессии.

При испытаниях КИИ-95 определяется пластовое давление и коэффициент продуктивности скважины. По полученным данным технологом промысла производиться подбор подземного оборудования в программе "Автотехнолог".

 

 

2 РАСЧЁТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА  ПЛАСТА

 

 

Составить план поведения гидроразрыва пласта, выбрать рабочие жидкости и оценить показатели процесса для следующих условий: скважина эксплуатационная; глубина  L=1800 м; диаметр по долоту D= 0,25 м; вскрытая толщина пласта h=10 м ; средняя проницаемость k=0,05· ; модуль упругости пород  E= МПа ; коэффициент Пуассона v=0,3; средняя плотность пород над продуктивным пластом  =2600 кг/ ; напряженное состояние пород в условиях залегания подчиняется гипотезе А. Н. Динника.

Вертикальная составляющая горного давления:

 

gL=2600 · 9.81 · 1800 ·=45,91 Мпа                         (2.1)

 

Горизонтальная составляющая горного давления :

 

= /(1- ) = 45,91 · 0,3/(1- 0,3) = 19,68 МПа                    (2.2)

 

В подобных условиях ГРП следует ожидать образования вертикальной трещины.

Запроектируем гидроразрыв нефильтрующейся жидкостью. В качестве жидкости разрыва и жидкости-песконосителя используем загущенную нефть с добавкой асфальтита плотностью =930 кг/, вязкостью µ=200 МПа · с. Содержание песка принимаем  c =300 кг на 1 жидкости-песконосителя, для расклинивания трещины запланируем закачку примерно 3 т  кварцевого песка фракции 0,8-1,2 мм, темп закачки Q=12 л/с, что значительно больше минимально допустимого при создании вертикальных трещин .

При ГРП непрерывно закачивают жидкость разрыва в объёме 1 и жидкость-песконоситель в объеме 9 , которая одновременно является и жидкостью разрыва.

Оценим сначала ширину трещины после закачки 1 жидкости разрыва, для чего определим давление на забое в этот момент времени по формуле :

 

/( = 5,25Qµ/ [] =

=5,25· 12··0,2 / [ ·1] = 2·               (2.3)

 

/ = 1,057,    = 19,68·1,057 = 20,80 МПа.

 

В (2.3) - объем жидкости ,находящейся в трещине

 

= Qt+,                                                                      (2.4)

 

Где Q- расход закачиваемой жидкости, t- время закачки, - объём жидкости, находившейся в трещине до гидроразрыва.

Здесь и в дальнейшем принято , = 1

Длина трещины после закачки :

 

=       ==13,2 м                                           (2.5)

 

Раскрытость или ширина трещины :

 

= 4 ) / E =

=4 13,2/ = 0,0054 м = 5,4 мм                  (2.6)

 

Раскрытость трещины вполне достаточна , чтобы песок фракции 0,8 – 1,2 мм поступал в неё при закачке следующей порции жидкости разрыва (9), являющейся одновременно и жидкостью-песконосителем.

Объёмная доля песка в смеси:

 

= (G/)/(G/+1) = (300/2500)/(300/2500+1)= 0,107                               (2.7)

 

Где   G- масса песка, приходящаяся на 1 жидкости, кг;

         - плотность песка , кг/

Вязкость жидкости-песконосителя определим по формуле:

 

= µ exp (3,18 )= 200 exp(3,18· 0,107) = 280 мПа·с                                    (2.8)

 

   Давление  на забое скважины в конце  гидроразрыва  (после закачки 10 жидкости в трещину ) определим по (2.3) :

 

,

 

, .

 

Длину трещины – по (2.5) :

 

.

 

Ширину трещины  - по (2.6) :

 

.

 

   Жидкость  – песконоситель распространилась в трещине на расстояние от скважины , примерно равном 90% её длины, т.е.  ,  .

    После  снятия давления трещина закрывается  не полностью на интервале , в  котором находилась жидкость-песконоситель. Принимая пористость песка в трещине после её закрытия  m=0,3 , определим остаточную ширину трещины.

 

/(1-m) = 1,25 · 0,107/ (1-0,3) = 0,19 см.                                                  (2.9)

 

   Проницаемость  трещины такой ширины 

 

/ 12= 0,3 ·                                                                               (2.10)

 

Среднюю проницаемость в призабойной зоне при вертикальной трещине определяем по формуле :

[(D - ) k + ] / (D) =

= [(3,14 · 0,25 – 0,0019) 0,05 ·  + 0,0019 · 0,3 ·] /(3,14 · 0,25) =

= 726 ·                                                                                              (2.11)

 

    Средняя  проницаемость пласта при наличие  вертикальной трещины будет уменьшаться  с возрастанием расстояния от  скважины. При её оценке примем  ширину трещины после смыкания  одинаковой на любом расстоянии  от скважины, а её проницаемость неизменной. Тогда по (2.11) средняя проницаемость на расстояние 1 м от скважины будет :

 

= [(3,14 · 2,25 - 0,0019) 0,05 ·+ 0,0019 · 0,3 ·)] /(3,14 · 2,25) =

= 80,7 ·,

 

а на расстояние, равном радиусу раскрытости трещины,

.

 

  Как видно  из расчетов, в области распространения  трещины средняя проницаемость почти повсеместно больше, чем на два порядка превышает проницаемость пласта. Поэтому приток в скважину будет в основном происходить по трещине с направления, в котором трещина получила развитие.

  Гидроразрыв будем проводить через насосно-компрессорные трубы с внутренним диаметром d = 0,062м, изолирую продуктивный пласт пакером с гидравлическим якорем.

  Определим  параметры ГРП.

• Потери давления на трение при движении жидкости-песконосителя по НКТ.

Плотность жидкости-песконосителя

 

= ( 1 - ) + = 930 (1-0,107) + 2500 · 0,107 = 1098 кг/             (2.12)

 

Число Рейнольдса

 

Re = 4Q/ (d) = 4 · 12 · · 1098/(3,14 · 0,062 · 0,28) = 967                (2.13)

 

Коэффициент гидравлического сопротивления

 

λ=64/Re=64/967=0,066                                                                                        (2.14)

 

При наличии песка в жидкости при Re>200 происходит ранняя турбулизация потока , и потери на трение при Re=967  и =0,107 возрастают в 1,52 раза.

 

= 1,52 λ = = 25,29 МПа.          (2.15)

 

• Давление , которое нужно создать на устье при гидрорарыве

 

= - gL + = 20,80 – 1098 · 9,81 · 1800 · + 25,29 =

=26,7 МПа.                                                                                                            (2.16)

 

• Рабочие жидкости гидроразрыва в скважину закачивают насосными агрегатами 4АН-700 (таблица 2.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1 - Техническая характеристика 4АН-700

Скорость	Подача, л/с	Давление, Мпа
I	6	70
II	8,3	51
III	11,6	36
IV	14,6	29

 

Необходимое число насосных агрегатов

 

N= Q/() + 1 = 26,7 · 12/ (29 · 14,6 · 0,8) + 1 = 2 ,                             (2.17)

 

Где - рабочее давление агрегата;

  - подача агрегата при данном давлении;

  - коэффициент технического состояния агрегата в зависимости от срока службы

= 0,5  ̶  0,8

• Объём жидкости для продавки жидкости-песконосителя

 

= 0,785L = 0,785 · · 1800 = 5,43                                                 (2.18)

 

• Продолжительность гидроразрыва одним агрегатом при его работе на III скорости

 

t= ( + )/ = (10 +5,43 )/ (11,6 · · 60) = 22 мин                               (2.19)

 

 

 

 

 

 

 

3 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ  ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА

 

 

3.1 Правила безопасности при  закачке химреагентов

 

1) Работы должны  выполняться с применением необходимых 
средств индивидуальной защиты и в. соответствии с требованиями инструкции по применению данного реагента.     

2) На месте  проведения работ по закачке  агрессивных химреагентов (серной, соляной, фторной кислоты и т.д.) должен быть: аварийный запас спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты; запас чистой пресной воды; нейтрализующие компоненты для раствора (мел, известь, хлорамин).