Проектирование процесса гидравлического разрыва пласта

ПРАКТИКА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

Проектирование процесса гидравлического разрыва пласта представляет собой достаточно сложную задачу, которая состоит из двух частей: расчет основных характеристик процесса и выбор необходимой техники для его осуществления: определение вида трещины и расчет ее размеров.

Для расчета забойного давления разрыва пласта ρзаб при использовании нефильтрующейся жидкости можно воспользоваться следующей формулой (при закачке 1 м³ жидкости разрыва):

(1)

где Р_гг – горизонтальная составляющая горного давления, МПа;

, (2)

где n – коэффициент Пуассона горных пород (n =0,2-0,3); r_гв – вертикальная составляющая горного давления, МПа:

(3)

Р_п – плотность горных пород над продуктивным горизонтом, кг/м³ (r_п =2600 кг/м³); Е – модуль упругости пород (Е = (1-2)10 ⁴ МПа, Q- темп закачки жидкости разрыва, м³/с (в соответствии с характеристикой насосного агрегата); m_жр – вязкость жидкости разрыва, Па-с.

Для приближенной оценки забойного давления разрыва пласта при использовании фильтрующейся жидкости можно использовать формулу;

(4)

где K – коэффициент, принимаемый равным (1,5 -1,8) МПа/м. При закачке жидкости-песконосителя давление на устье скважины

, (5)

где Р_жп – плотность жидкости с песком, кг/м3:

Р_{жп = ,} (6)

где Р¹_жп - плотность жидкости, используемой в качестве песконосителя, кг/м3, Р_п – плотность песка, кг/м3 (ρ_п =2500 кг/м3);b_п – объемная концентрация песка в смеси.

b_п = , (7)

где С_п – концентрация песка в 1 м³ жидкости, кг/м³ (С_п =250-300 кг/м³). Потери давления на трение жидкости-песконосителя:

Р¹_тр = , (8)

где l – коэффициент гидравлических сопротивлений:

l = , (9)

Re = , (10)

Где Q –темп закачки, м³/с; m_жп – вязкость жидкости с песком, Па с;

m_{жп =} m ¹ _жп exp (3,18 b_п), (11)

где m¹_жп – вязкость жидкости, используемой в качестве песконосителя, Па с.

Если Re>200, то потери давления на трение по(5) увеличивают в 1,52 раза:

Р_тр =1,52 (12)

Необходимое число насосных агрегатов

N = , (13)

Где P_p –рабочее давление агрегата; Q_p – подача агрегата при данном P_{p ;} К_тс – коэффициент технического состояния агрегата (К_тс =0,5-0,8). Необходимый объем продавочной жидкости (при закачке в НКТ)

(14)

Минимальный темп закачки жидкости разрыва определяется по формулам:

Для горизонтальной трещины

Q_minr ³10^-3 (15)

Для вертикальной трещины

Q_minw ³10^-3 , (16)

Где R_Т радиус горизонтальной трещины, м; w_o – ширина (раскрытость) трещины на стенке скважины, м; m _жр – вязкость жидкости разрыва, Па с; h – толщина пласта, м.

В случае проведения разрыва пласта нефильтрующейся жидкостью можно принять фактический темп закачки жидкости Q равным Q_{min .} При проведении разрыва фильтрующейся жидкостью фактический темп закачки жидкости Q > Q_min.

Количество песка Q_п на один гидравлический разрыв пласта принимается равным 8-10 т. При концентрации песка в 1 м³ жидкости С_п объем жидкости

V_ж = (17)

Задача.

Рассчитать основные характеристики гидроразрыва пласта в добывающей скважине глубиной L -2270м. Вскрытая толщина пласта h – 10м. Разрыв провести по НКТ с пакером, внутренний диаметр НКТ d_вн=0.0759 м. В качестве жидкости разрыва и песконосителя используется нефильтрующаяся амбарная нефть плотностью Р_н =945 кг/м3 и вязкостью m_н =0.285 Па*с. Предполагается закачать в скважину Q_п = 4.5т песка диаметром зерен 1 мм. Принимаем темп закачки Q = 0.010 м3/с. Используется агрегат 4АН-700.

Решение: рассчитываем по (3) вертикальную составляющую горного давления

Р_гв = 2600 9.81 2270 10^-6 = 57.9 МПа.

Принимая n =0.3, по формуле (2) рассчитываем горизонтальную составляющую горного давления

Р_гг = =24.8 МПа.

В данных условиях предположительно образуются вертикальные или наклонные трещины. По формуле (1) рассчитываем забойное давление разрыва

или Р_забр= 25,47 МПа.

Рассчитаем по (7) β_п (принимая С_п =275 кг/м³);

β_п= = 0.1

Плотность жидкости с песком рассчитываем по (6);

Р_жп = 945 (1-0,1)+2500 0,1=1100 кг/м³.

Рассчитываем по (11) вязкость жидкости с песком

m_жп= 0,285 exp(3.18 0.1)=0.392 Па с.

Число Рейнольдса Re= =471;

Коэффициент гидравлического сопротивления λ= =0,136.

Потери на трение рассчитываем по (8)

Р¹_тр = МПа.

Учитывая, что Re=471>200, потери на трение составят: Р_тр =1,52 11=16,72 МПа.

Давление на устье скважины при закачке жидкости-песконосителя

Р_т =25,47-1100 9,81 2270 10^-6=17,7 МПа.

При работе агрегата 4АН-700 на IV скорости Р_р =29 МПа, а Q_р =0,0146 м³/с.

Необходимое число агрегатов

N= +1=2.

Объем продавочной жидкости V_п =0,785 2270=10,3 м³.

Объем жидкости для осуществления гидроразрыва (жидкость разрыва и жидкость-песконоситель) V_ж = =16,4 м³.

Суммарное время работы одного агрегата 4АН-700 на IV скорости t= или t= =1829 с или 30,5 мин.

Задание: Рассчитать основные характеристики ГРП в добывающей скважине по вариантам

При условии:Забойное давление разрыва = 26 Мпа

Вариант	Глубина скважины, м	Толщина пласта, м	Внутренний диаметр НКТ, м	Плотность нефти, кг/м^3	Вязкость нефти, Па*с	Масса песка, т	Диаметр зерна, мм	Темп закачки, м^3/с
			0,076		0,295		1,1	0,010
			0,074		0,290		0,85	0,012
			0,075		0,280	3,5		0,014
		7,5	0,0745		0,292	4,3	1,1	0,011
		12,5	0,075		0,300	3,8	1,05	0,009
			0,074		0,305	4,2	0,9	0,013
		8,2	0,075		0,293	4,1	0,95	0,015
		7,8	0,0748		0,302	4,2	1,02	0,012
		8,4	0,0746		0,310	3,8		0,014
		10,6	0,075		0,297	5,0	1,05	0,012
		10,5	0,075		0,297	5,0	1,05	0,012
		10,4	0,075		0,297	5,0	1,05	0,012
		10,3	0,0747		0,297	5,0	1,05	0,012
			0,0748		0,297	5,0	1,05	0,012

Дата добавления: 2015-08-29