Сущность и условия применения ГРП

Основные технические данные:

• наружный диаметр эксплуатационной колонны - 140 ÷ 168 мм;
• толщина стенок колонны - 6,5 ÷ 12 мм;
• максимальный перепад давления на пакер - 100 МПа;
• максимальная температура - 150 ºС;
• габаритные размеры, мм;
• максимальный диаметр по корпусу 112 ÷ 136 мм;
• диаметр проходного канала 46 ÷ 58 мм;
• длина пакера 2300 ÷ 2400 мм;
• нагрузка при пакеровке 60 ÷ 200 кН;
• масса не более 82 ÷ 118 кг.

Перед спуском пакера в скважину проводятся шаблонирование эксплуатационной колонны шаблоном, равным диаметру пакера и длиной 4 м, а также очистка ее внутренней поверхности в интервале установки от парафина, асфальтено-смолистых отложений, продуктов коррозии, песчаных налетов, заусенцов гидроскребком с обратным и сбивным клапанами. Пакер устанавливается на глубине выше кровли пласта на 20 м.

После окончательной установки пакера и устьевой арматуры, производится гидроиспытание на давления, указанные в плане работ (как правило, пакер через затрубное пространство опрессовывается на 12 ÷ 13 МПа колонна НКТ на 55 МПа).

Наземное оборудование:

• арматура устьевая АУ-105/65 – 1 шт.;
• насосная установка FC-2251 – 4 ед.;
• пескосмеситель МС-60 (блендер МС-60) – 1 ед.;
• песковоз (сандтрак) – 1 ед.;
• установка по дозировке химреагентов и минилаборатория -1 ед.;
• блок манифольдов – 1 ед.;
• станция контроля и управления – 1 ед.;
• емкость для хранения и приготовления жидкости, объем 60 м3 – 2 ед.;
• насосный агрегат ЦА-320 – 1 ед.;
• автоцистерана АЦН-8 (10) – 1 ед.;
• шланги низкого давления – 8 шт.;
• тубопроводы высокого давления – 4 шт.

Схема размещения техники на территории скважины представлена на

рисунке 1. 2

Рисунок 1.2 – Схема размещения техники на территории скважины при ГРП

 Арматура  устьевая АУ-105/65 является конструкцией  для обвязки устья скважины при гидроразрыве пласта на нефтяных и газовых месторождениях (рисунок 1.3) и обеспечивает перекрытие стволового прохода при выполнении технологических операций. Состоит из подвесного высокопрочного патрубка, обеспечивающего связь с НКТ, колонного фланца, предназначенного для монтажа арматуры на устье скважины, задвижки ЗМС 65 Х 1050К, верхних боковых отводов, служащих для соединения нагнетательных линий высокого давления от блока манифольдов и заглушки, которая при отвинчивании позволяет производить извлечение опрессовочной пробки (после гидроиспытания НКТ).

Рисунок 1.3 - Арматура устьевая АУ-105/65

 

Техническая характеристика:

• наибольшее рабочее давление - 105 МПа;
• диаметр условного прохода: ствола - 65 мм, бокового отвода - 50 мм ;
• привод задвижки - ручной;
• запорное устройство - шибер с уплотнением затвора “металл-металл”;
• диапазон рабочих температур от – 60 до + 100 °С;
• габаритные размеры - 855×455×1830 мм;
• масса - 313 кг.

Блендер (смеситель) - передвижной агрегат, предназначенный для:

• предварительного приготовления технологических жидкостей в резервуарах;
• смешивания технологической жидкости, сшивателя, деструктора, проппанта и последующей их подачи через систему манифольда на прием насосных агрегатов во время производства ГРП.

Привод блендера - гидравлический. Привод насоса от многоступенчатой коробки передач с гидроприводом от силовой установки на шасси автомобиля. Насос питает гидродвигатели, которые приводят в действие следующие агрегаты:

• всасывающий центробежный насос;
• нагнетательный центробежный насос;
• две системы сухих добавок;
• две системы жидких добавок;
• два шнека для подачи расклинивающего агента;
• смеситель;
• систему шнекового подъема расклинивающего агента.

Блендер содержит цилиндрический смеситель, построенный на принципе «бак в баке» для обеспечения полного и равномерного смешивания растворов. Чистая жидкость поступает в смесительный бак через всасывающий коллектор и далее проходит в радиальном направлении внутри наружной жидкостной камеры. Циркулируя в наружной камере, жидкость перетекает через верхнюю радиальную кромку наружной стенки внутренней камеры, во внутреннюю смесительную камеру, смешиваясь с подаваемыми в нее расклинивающими агентами.

Смеситель содержит также систему автоматического регулирования уровня жидкости. В камеру смешивания также подаются химические добавки из соответствующих систем сухих и жидких добавок.

В задней части блендера монтируются два шнека диаметром 30,5 см с переменной частотой вращения. У основания шнековых транспортеров установлен стальной бункер для загрузки проппанта. На шнеках смонтированы электрические датчики для регистрации объема и скорости подачи проппанта. Шнековый транспортер поднимается и опускается в транспортное или рабочее положение. Имеется также механическое блокировочное устройство для фиксации шнеков в установленном гидромеханизмами положении.

Всасывающий центробежный насос обеспечивает перекачивание жидкостей с интенсивностью 11 м3/мин, из емкостей в смесительный бак или к насосным установкам. На всасывающем коллекторе смонтировано девять входных штуцеров диаметром 4 дюйма с дроссельным затвором в каждом и соединительным фитингом с внутренней резьбой. Нагнетательная линия соединяется трубопроводами со смесительным баком. Нагнетательный центробежный насос  обеспечивает перекачивание жидкостей с интенсивностью 11 м3/мин, из смесительного бака, насыщенные проппантом смеси. На нагнетательном коллекторе смонтировано шесть входных штуцеров диаметром 4 дюйма с дроссельным клапаном в каждом и соединительным фитингом с внутренней резьбой.

Смеситель оснащен двумя системами сухих добавок с изменяемой частотой вращения. Для подачи сыпучих химикатов используются шнековые транспортеры с производительностью 0,037 мЗ/мин. Блендер оснащен двумя насосными системами жидких добавок с изменяемой частотой вращения каждая из них оборудована расходомерами в нагнетательной линии с датчиками и кабелями для соединения с сумматорами расхода добавок, которые смонтированы в кабине управления установкой.

Насосная установка FC-2251 - предназначена для закачки в скважину рабочей жидкости (смеси) под давлением и с производительностью, обеспечивающей процесс гидроразрыва пласта, а также для осуществления гидравлического, гидропескоструйного или химического воздействия на призабойную зону скважины на нефтяных и газовых месторождениях.

Промысловый грузовик (фискарс) предназначен для перевозки блока манифольдов.

Сандтрак - гидравлически управляемый самосвал полностью закрытой конструкции с гидравлически управляемой задвижкой для выгрузки проппанта. Бункер сандтрака разделён на два отсека, что делает возможным использовать две фракции проппанта.

Установка по дозировке химреагентов и минилаборатория предназначена для перевозки и подачи химреагентов, как в процессе приготовления рабочей жидкости так и при производстве ГРП (в поток).

Система АСС предназначена для осуществления автоматического управления по заданной программе за потоком химических добавок.

ACC поддерживает  показатели объёма химических  добавок на протяжении всей  работы, пока они не будут изменены  оператором. Это соотношение будет  поддерживаться на основании скорости входного потока чистой воды. Компьютер ACC вычислит добавочные нормы, которые необходимы для поддержания заданных пользователем значений. Система ACC может также считаться интерактивной, так как определяемые пользователем значения могут быть настроены, пока она находится в ручном режиме управления.

ACC установка  обеспечена ручным управлением  таким образом, чтобы агрегат  мог управляться независимо от  системы ACC. Все счётчики, не связанные  с АСС установкой, монтируются отдельно для полного независимого измерения и управления.

Полевая передвижная минилаборатория физико-химического анализа жидкостей, предназначена для проведения анализа базовой жидкости, линейного геля и тестирования рабочей жидкости перед и во время проведения ГРП.

Блок манифольдов состоит из двух частей: манифольда низкого давления и манифольда высокого давления. Манифольд низкого давления представляет собой сварную конструкцию из стальных труб диаметром 10 дюймов. Манифольд имеет 8 точек ввода, соединяемых шлангами с нагнетательной линией смесителя и по 6 выводов диаметром 4 дюйма с каждой стороны манифольда для подсоединения всасывающих линий насосных установок. Каждое соединение имеет дроссельный клапан.

Манифольд высокого давления представляет собой конструкцию, собранную из стальных труб диаметром 3 дюйма, жестко закрепленную на салазках и служит для подключения до шести насосных установок. На каждом из вводов установлен обратный клапан, что исключает перетек жидкости из линии высокого давления в насос и задвижка поворотного типа.

Снятие показаний давления в манифольде производится через датчик, соединенный при помощи кабеля с аналого-цифровым преобразователем, установленным в станции управления.

Блок манифольдов оснащен комплектом труб диаметром 3 дюйма и гибких соединений диаметром 3 дюйма различной длины. Демонтаж и монтаж блока производится при помощи гидравлической лебедки, смонтированной на шасси автомобиля.

Станция контроля и управления - это компьютерный центр управления насосными агрегатами и сбором информации по ГРП .

 

 

1.6  Основные характеристики агентов, технология приготовления

При ГРП в качестве жидкости разрыва и жидкости-песконосителя можно применять сшитый гель на водной основе. Для получения геля используется пластовая вода с УПСВ, затаривание емкостей производится на растворном узле БКНС.

Основным компонентом геля является сшитый водорастворимый полисахарид. Совершенные поверхностно-активные вещества и стабилизаторы глин делают гель совместимым с пластовыми жидкостями и породами. Отличные характеристики распада приводят к ускоренной очистке призабойной зоны после проведения гидроразрыва.

Преимущества жидкости на водной основе:

• экологически и пожаробезопасна;
• обеспечивает достаточную вязкость для образования широких трещин и переноса расклинивающего агента с высокой концентрацией;
• отличные характеристики по инфильтрации жидкости в пласт позволяют использовать минимальные объемы жидкости для создания необходимой геометрии трещины;
• низкие потери давления на трение в НКТ позволяют применять высокие расходы закачки при низком давлении нагнетания на поверхности и минимальном количестве насосных агрегатов;
• отличная температурная стабильность и стабильность к усилию сдвига в широком диапазоне температур;
• контролируемый распад позволяет использовать высокую вязкость при закачке распад до более низкой вязкости по мере закрытия трещины позволяет жидкости для гидроразрыва отрабатываться обратно во время промывки после проведения операции.

Рецептура гелирующего состава представлена в таблице 1.1.

Технология приготовления геля следующая. Производиться нагрев до 18 ÷ 30 ºС необходимого количества воды в емкостях. В нагретую воду, используя блендер, за один-два цикла перемешивания (по циркуляции емкость-блендер-емкость) равномерно вводится все расчетное количество стабилизатора набухания глин, буфера-регулятора, деэмульгатора и бактерицида. Жидкие добавки вводятся при помощи установкой по дозировке химреагентов, сухие – блендером.

Таблица 1.1 – Рецептура загеливания жидкости

№ п.п.	Хим. реагент	Марка	Дозировка
1	Гелеобразователь (gallant)	WG46DSH	3,8 кг/м3
2	Сшиватель боратный (cross-linker)	DBXL-90	3,3 л/м3
3	Стабилизатор набухания глин (Clay Stabilizer)	WCS-100	1,5 л/м3
4	Деэмульгатор (non emulsifier)	WNE-135	1 л/м3
5	Бактерицид (biocide)	AMA-35D-P	9,08 г/м3
6	Замедлитель деструкции (инкапсулятор)	WBCap-LT	по графику ГРП
7	Деструктор	WGB-1	по графику ГРП

После цикла перемешивания, вводится с ограниченной скоростью гелеобразователь. Производится отбор пробы (для проверки времени и качества сшивания) из двух точек емкости, где заготавливается жидкость разрыва (снизу и сверху). При проведении анализа в раствор вводиться расчетное количество боратного сшивателя и вискозиметром определяется его вязкость - структурированный гель должен образоваться в течении 5 секунд. После получения удовлетворительного результата в процессе гидроразрыва через емкости химических добавок в жидкость вводятся растворенный в расчетном количестве деструктор и боратный сшиватель.

В качестве расклинивающего агента применяют проппант алюмосиликатный – кварцевый песок, покрытый полимером, который соответствует международным требованиям API и имеет следующие характеристики:

• фракция 16/30;
• содержание основной фракции не менее 90 %;
• насыпная плотность 1,8 г/см3;
• удельный вес 3,14 г/см3;
• сферичность 0,87;
• округлость 0,83.