Обладнання для гідророзриву пласта

Гідравлічний розрив пласта.

Суть цього процесу полягає в нагнітанні в продуктивний пласт рідини під тиском під дією якого пласт розчленовується або по площинах напластування, або вздовж натуральних природних тріщин. Для попередження змикання тріщин при скиданні тиску в них разом з рідиною закачується крупний пісок, який зберігає проникливість цих тріщин.

Гідравлічний розрив проводять при тисках до 100 МПа, з великими витратами рідини і при використанні складної та багатогранної техніки.

На пористий пласт у вертикальному напрямку діє сила, яка рівна вазі вищезалягаючих порід. Середня густина порід приймається ρ = 2500 кг/м³. Тоді тиск гірських порід буде рівний:

Так як густина води ρ = 1000 кг/м³, то тиск гірських порід приблизно в 2,5 рази більший гідростатичного на однаковій глибині залягання пласта.

Для розчленування пласта потрібно всередині пористого простору створити тиск Р_р, який перевищує гірський на величину тимчасового опору гірських порід на розрив σ_z, так як потрібно подолати сили щеплення частин породи.

Гідророзрив пласта здійснюється наступним чином:

- в свердловину попередньо опускають НКТ, які здатні витримувати високі тиски (значно вищі ніж можуть витримати обсадні колони).

- вище продуктивного пласта встановлюють пакер-якор, який ізолює кільцевий простір і колону від тиску та попереджує переміщення.

- по спущених НКТ нагнітається спочатку рідина розриву в таких об’ємах, щоб отримати тиск на вибої достатнім для розриву пласта.

Момент розриву на поверхні фіксується як різке збільшення витрат рідини при тому ж тиску на усті або різке зменшення тиску на усті при тих же витратах. Більш об’єктивним показником, що характеризує ГРП є умовний коефіцієнт поглинальної здатності пласта.

де Р_у – тиск на усті.

Різке збільшення k під час закачування також інтерпретується як момент ГРП. Для вимірювання величини k є відповідні прилади.

Після розриву пласта в свердловину закачують рідину-пісконосій при тисках, які стримують тріщини в пласті в розкритому стані. Рідиною-пісконосієм може служити сира нафта, яка змішана з піском.

Пісок попереджує змикання тріщин при наступному зніманні тиску.

Рідини-пісконосії проштовхують в НКТ і в пласт продавлювальною рідиною. Продавлювальною рідиною може служити люба малов’язка рідина.

При проектуванні процесу ГРП визначають тиск розриву Р_р, який потрібно створити на вибої свердловини.

Світовий досвід показує, що між глибиною залягання пласта і тиском розриву чіткий взаємозв’язок відсутній.

На основі практичного досвіту можна рекомендувати такі наближені значення для тиску розриву:

- для свердловин Н ≤ 1000 м

- для свердловин Н > 1000 м

Р_ст – гідростатичний тиск стовпа рідини.

Опір гірських порід на розрив σ_р = 1,5 - 3 МПа.

Тиск розриву на вибої Р_р і тиск на усті свердловини Р_у

Р_тр – втрати тиску на тертя в колоні НКТ

З врахуванням кривизни свердловини

β – кут кривизни (середній).

Наближено Р_тр можна визначити за формулою

α – поправочний коефіцієнт, який враховує в рідині наповнювача, для чистої води α = 1.

Вимоги до обладнання ГРП

1) Забезпечення закачування рідини розриву і піконосія в пласт з тиском Р_р.

2) Забезпечення при тиску розриву максимальну і високу продуктивність.

3) Забезпечення надійної роботи всіх елементів обладнання для гідророзриву для взаємодії з агресивними і абразивними рідинами.

4) Весь комплекс обладнання вимагає високого ступеня автоматизації, погодження робочих параметрів і надійності в процесі розриву.

5) Забезпечення підвищених умов охорони праці.