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 + DР_mp - Р_с ,

где Р_с - гидростатическое давление столба жидкости в скважине; DР_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.