Давление разрыва пласта на забое, ат

Лабораторная работа №10

Тема: Расчет гидравлического разрыва пласта

При гидроразрыве устраняется влияние на приток жидкости в скважину сильно загрязненной призабойной части пласта за счет образования глубоких трещин в пласте, что в совокупности дает значительное повышение продуктивности скважины.

Сущность гидравлического разрыва заключается в образовании высокопроницаемых трещин большой протяженности под воздействием давления нагнетаемой в скважину плохо фильтрующейся жидкости. Этот процесс состоит из следующих последовательных этапов:

1) закачки в пласт жидкости разрыва для образования трещин, заполняемых крупнозернистым песком;

2) нагнетания жидкости-песконосителя;

3) закачки жидкости для продавливания песка в скважину.

Момент разрыва пласта отмечается резким увеличением расхода жидкости разрыва.

В зависимости от объемов закачки рабочей жидкости и закрепляющего трещину проппаната (песка) можно получить тот или другой прирост добычи нефти. Эффективность ГРП также зависит от области дренирования скважины, проницаемости пласта, мощности продуктивной части и геометрических параметров трещины.

Задание

Рассчитать основные показатели для проектирования гидроразрыва пласта в эксплуатационной скважине со следующей характеристикой (по вариантам):

Нефтяной пласт выражен мелкозернистым сцементированным песчаником, имеет среднюю пористость 0,15 и небольшую естественную трещиноватость.

вариант параметры
Глубина скважины, Н, м
Диаметр колонны D, мм
Толщина пласта, h, м
Пластовое давление, Рпл., ат
Забойное давление, Рзаб., ат.
Дебит скважины до гидроразрыва, Q, т/сут
Вязкость нефти, μ, сПз
Проницаемость пласта kпл, дарси	0,05

Основными расчетными показателями процесса гидроразрыва являются:

1) давление разрыва;

2) расход рабочих жидкостей и песка (проппанта);

3) радиус трещины;

4) проницаемость трещин, призабойной зоны и всей дренажной системы;

5) дебит скважины после гидроразрыва;

6) тип и необходимое число насосных агрегатов;

7) ожидаемая эффективность гидроразрыва.

Расчет

Давление разрыва пласта на забое, ат,

, =400-150+15=265 атм (10.1)

где σ_р. = 15 ат – давление расслоения пород;

Р_в.г – вертикальное горное давление, ат,

=400 атм.

здесь γ_п = 2,5 г/см³ – относительный средний удельный вес горных пород;

Н – глубина скважины.

Также давление разрыва на забое приближенно можно определить по эмпирической формуле

=280атм (10.2)

где k_оп =1,5-2,0 – опытный коэффициент (принимаем среднее значение 1,75).

По двум результатам определяем среднее значение давления разрыва на забое

=272,5 атм.

2) Количество рабочей жидкости (жидкости разрыва) не поддается точному расчету. Оно зависит от вязкости жидкости разрыва и ее фильтруемости, проницаемости пород призабойной зоны (с учетом наличия естественной трещиноватости), темпа закачки жидкости и давления разрыва. По опытным данным V_разр = 5-10 м³. Для данной скважины принимаем среднее значение V_разр =7,5 м³.

3) Количество потребного песка (проппанта) также нельзя определить расчетом. Общее количество песка определяется суммарным объемом полученных вновь и расширенных естественных трещин, плюс объем имеющихся в отдельных случаях каверн и пустот.

По данным отечественной и зарубежной практики рекомендуется принимать G_песка =8-10 т. Принимаем G_песка =8 т.

4) Объем жидкости-песконосителя (проппантосителя), м³,

=26,7 м³ (10.3)

где С – концентрация песка – зависит от вязкости жидкости-песконосителя и ее закачки (для нефти вязкостью μ >50 сПз С =0,15-0,3 т/м³, для загущенных нефтепродуктов с μ до 250 сПз, С =0,3-0,5 т/м³). Принимаем С =0,3 т/м³.

Объем жидкости-песконосителя (проппантоносителя) должен быть несколько меньше емкости колонны труб, т.к. при закачке этой абразивной жидкости в объеме большем емкости колонны, буровые насосы в конце процесса закачки (после заполнения труб) будут работать при высоком давлении (необходимом для продавливания песка в трещины), а это приводит к очень быстрому износу цилиндров и клапанов насосов.

Предусматриваем закачку жидкости-песконосителя по обсадной колонне (т.к. за один прием можно вести в пласт в несколько раз большее количество песка, чем при закачке через колонну НКТ).

Емкость 168 мм обсадной колонны, м³,

=28,8 м³ (10.4)

5) Необходимый объем продавочной жидкости, м³,

=36,74 м³ (10.5)

где =0,15 м – средний внутренний диаметр 168 мм колонны.

Объем продавочной жидкости во избежание оставления на забое части песка (проппанта) должен быть на 20-30% больше, чем объем колоны. Избыточный объем продавочной жидкости должен закачиваться в скважину при сниженном давлении во избежание оттеснения песка (проппанта) и смыкания трещин вблизи стенок скважины.