Расчет гидравлического разрыва пласта (ГРП)

Помимо имеющихся исходных данных, необходимы ещё следующие характеристики горной породы, слагающей продуктивный пласт;

• · модуль Юнга — Еп = 1104 МПа,
• · коэффициент Пуассона — нр = 0,29,
• · средняя плотность горных пород — п = 2652 кг/м3.

Решение:

1. Вертикальная составляющая горного давления равна.

2. Горизонтальная составляющая горного давления равна.

В условиях, когда рг < ргв при ГРП в первую очередь следует ожидать образования трещин.

3. Проектируется осуществление ГРП нефильтрующейся жидкостью, в качестве которой (а также в качестве жидкости-песконосителя) используется дегазированная нефть, загущенная добавкой асфальтита в таком количестве, чтобы обеспечить:

плотность жидкости разрыва жр = 950 кг/м3.

вязкость мжр = 212 мПас (необходимое количество асфальтита для таких параметров жидкости разрыва определяется лабораторным путём);

содержание кварцевого песка фракции 0,8 ч 1,2 мм и плотностью пес = 2500 кг/м3. на 1 м³. жидкости-песконосителя Спес = 300 кг/м3; по опыту проведения ГРП для расклинивания трещин планируется 3000 кг кварцевого песка, т. е. объём жидкости-песконосителя Vпес = 10 м³.

4. Темп закачки рабочих жидкостей предварительно примем равным.

qзак= 15 л/с; закачка ведётся насосным агрегатом 4АН-700 на четвёртой передаче;

производительность агрегата qIV = 14,6 л/с, развиваемое давление РIV = 29 МПа.

• 5. При ГРП необходимо непрерывно закачивать жидкость разрыва в объёме одного кубометра (Vмжр = 1м3).
• 6. Для определения параметров трещины, образовавшейся в результате ГРП, используются упрощённые формулы Ю. П. Желтова.

Длина и ширина трещины после закачки одного кубометра жидкости разрыва оценивается по величине давления на забое скважины в момент разрыва пласта (Рзабр), которое определяется из трансцедентного уравнения.

откуда после нескольких подстановок величины.

.

получим Pзабр = 22,55 МПа.

7. Длина этой трещины определяется по формуле.

8. Раскрытость (ширина) трещины.

т.е. раскрытость трещины вполне достаточна для того, чтобы песок фракции 0,8 ч 1,2 мм поступал в неё при закачке следующей порции жидкости разрыва-песконосителя в объёме девяти кубометров.

9. Объёмная доля песка в жидкости-песконосителе.

10. Вязкость жидкости-песконосителя по сравнению с вязкостью жидкости разрыва увеличивается за счёт наличия в ней песка и составляет.

(3.7).

11. Размеры трещины, образовавшейся в результате ГРП, вычисляются по величине забойного давления в конце разрыва, определяемого по формуле и равного Рзабк = 10,60 МПа. Длина трещины в конце ГРП согласно lтрк, ширина согласно — щк = 9,8 мм.

Принимая пористость песка в трещине после её закрытия Кпп = 0,3, можно определить остаточную ширину трещины.

Проницаемость трещины такой ширины равна.

м2.

Средняя проницаемость в ПЗ при вертикальной трещине определяется по формуле.

Эта проницаемость с возрастанием расстояния от скважины уменьшается. Для оценки этой уменьшающейся проницаемости примем, что после смыкания ширина трещины, заполненной кварцевым песком, одинакова и равна щк, а её проницаемость постоянна на всём протяжении раскрытости трещины при замене Rпз на lтрк, равна 0,86 010−12 м2.

Таким образом, в области распространения трещины средняя проницаемость почти в три раза выше проницаемости пласта до ГРП. Это значит, что приток в скважину будет происходить с направления, в котором трещина получила развитие. Поэтому ГРП на скважине необходимо проводить периодически, стремясь изменять направление трещин (направленный ГРП).

12. ГРП проводится через НКТ с внутренним диаметром dнктв = 0,063 мм. Во избежание повышенных нагрузок на эксплуатационную колонну продуктивный пласт изолируется от её верхней части пакером с гидравлическим якорем.

Имея вышеприведенные данные, можно определить недостающие для составления плана ГРП параметры.

13. Расчёт потерь давления на трение при движении жидкости-песконосителя по НКТ.

Плотность жидкости-песконосителя.

число Рейнольдса.

коэффициент гидравлического сопротивления.

При наличии песка в жидкости при Re>200 происходит ранняя турбулизация потока, и потери на трение возрастают примерно в полтора раза и тогда.

(3.12).

14. Давление, которое необходимо создать на устье скважины при ГРП.

Это давление ниже того, которое развивает насосный агрегат на четвёртой передаче, на которой предполагалось вести ГРП. Поэтому ГРП следует вести на второй передаче (РII = 51 МПа), однако при этом подача агрегата будет составлять 8,3 л/с и параметры ГРП необходимо уточнить по следующим формулам.

15. Необходимое число насосных агрегатов определяется по формуле.

(3.14).

здесь Ктс — коэффициент технического состояния агрегата, зависящий от срока его службы и изменяющийся в пределах 0,5 ч 0,9.

16. Объём продавочной жидкости.

17. Продолжительность работ по ГРП одним агрегатом при работе на второй передаче.

мин.

Следовательно, давление на устье скважины ниже допустимого, поэтому можно проводить закачку жидкости гидроразрыва по НКТ 4.