Выбор оборудования для проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП)

Технология ГРП включает: 1. Промывку скважины; 2. Спуск в скважину высокопрочных НКТ с пакером и якорем на нижнем конце; 3. Обвязку и опрессовку на 1,5- кратное рабочее давление устья и наземного оборудования; 4. Определение приемистости скважины закачкой жидкости; 5. Закачку в пласт жидкости-разрыва, жидкости-песконосителя и продавочной жидкости (собственно гидроразрыв); 6. Демонтаж оборудования и пуск скважины в работу.

При выборе оборудования для ГРП необходимо: определить технологическую схему - давление и расход жидкостей; типы и количество жидких сред и наполнителя.

Рис. 51. Технологическая схема гидравлического разрыва пласта

1 – трещина разрыва; 2 – продуктивный пласт; 3 – пакер; 4 – якорь; 5 – обсадная колонна; 6 – насосно-компрессорные трубы; 7 – арматура устья; 8 – манометр; 9 – блок манифольдов; 10 – станция контроля и управления процессом; 11 – насосные агрегаты; 12 – пескосмесители; 13 – емкости с технологическими жидкостями; 14 – насосные агрегаты

Давление нагнетания на устье скважины - Р _у

P _у = Р _грп + D Р _mp - Р _с,

где Р _с - гидростатическое давление столба жидкости в скважине; D Р _mp - давление на трение в трубах определяется по формуле Дарси-Вейсбаха (при необходимости с учетом увеличения потерь давления за счет наличия в жидкости песка); Р _грп ‑ забойное давление разрыва пласта устанавливают по опыту или оценивают по формуле:

Р _грп = Р _г + s _р,

где Р _г = Н × r _n× q - горное давление; s _р - прочность породы пласта на разрыв в условиях всестороннего сжатия (s _р=1,5¸З МПа); Н - глубина залегания пласта, м; r _n - средняя плотность вышележащих горных пород равная 2200¸2600 кг/м³, в среднем 2300 кг/м³; g ‑ ускорение свободного падения.

Пример: Н = 2000 м; s _р = 2 МПа; r _n = 2300 кг/м³

Р _грп = 2000´2300´9,8´10^-6 + 2»47 МПа

При глубине скважины Н>1000¸1200М можно определять Р _грп=(0,75¸0,8)´ Р _г (Данные статистического анализа).

Минимальный расход закачки жидкости должен составлять не менее 2 м³/мин и может быть оценен при образовании вертикальной и горизонтальной трещин соответственно по формулам:

;

,

где Q _верт, Q _гор - минимальные расходы, л/с; h - толщина пласта, см; W _верт, W _гор - ширина вертикальной и горизонтальной трещины, см; m - вязкость жидкости, МПа×с; R _т - радиус горизонтальной трещины, см.

В частности для расчетов можно принять следующие значения параметров: h»(5¸20) м; W _верт» (1¸20) см; W _гор» (1¸20) см; m» (50¸500) МПа×с; R _т» (50¸80) м.

Общая продолжительность процесса ГРП

, час,

где V _р - объем жидкости разрыва, м³, V _р» (5¸10) м³; V _жп - объем жидкости песконосителя, м³; V _жп = Q _п/ С _п, где Q _п - количество закачиваемого песка [ Q» (8¸10) т на один гидроразрыв; С _п - концентрация песка в 1 м³ жидкости, кг/м³; [Сп = (180¸400) кг/м³ для вязкой жидкости и С _п= (40¸50) кг/м³ для воды]; - объем продавочной жидкости; d _вн - внутренний диаметр НКТ (и обвязки); l _с - длина НКТ (и обвязки); Q _ср - средний расход жидкости, м³/час.

Потребное число агрегатов устанавливают, исходя из подачи одного агрегата q _аг и максимального расхода Q _max жидкости в процессе ГРП с учетом одного резервного агрегата:

n = Q _max/ q _аг + 1.

Давление гидроразрыва может доходить до 70¸100 МПа.

Пакеры и якори рассчитаны на перепад давления 30¸50 МПа, проходное сечение НКТ d _вн = 36¸72 мм.