ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА
При снижении дебита добывающих скважин, а так же приёмистости нагнетательных скважин производят гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Подготовительный период:
1) До проведения ГРП в добывающих скважинах определяют поглотительную способность пластов:
· в скважину закачивают нефть и насосным агрегатом поднимают на устье давление до тех пор, пока пласт не начнёт поглощать жидкость.
· замеряют расход жидкости при постоянном давлении в течение 10 – 30 минут, затем увеличивают давление нагнетания на 2 - 3 МПа и вновь замеряют расход жидкости. Конечное давление при этом исследовании должно быть максимально возможным.
2) По данным исследования приёмистости пласта строят кривую в координатах давление - приёмистость скважины. Пользуясь кривой, можно найти:
· количество жидкости, необходимое для проведения ГРП,
· давление, при котором будет происходить ГРП (условно принимают давление, при котором приёмистость пласта возрастает в 3 - 4 раза по сравнению с первоначальным замером).
3) Затем скважину промывают (в отдельных случаях делают кислотную обработку, дополнительную перфорацию пласта, что способствует снижению давления разрыва пород и повышению эффективности ГРП).
Чаще всего ГРП производят через спущенные НКТ диаметром от 73 мм до 114 мм. Для предотвращения воздействия на эксплуатационную колонну высоких давлений над фильтром устанавливают самоуплотняющийся пакер. Чтобы пакер не смещался вверх под действием давления, над ним устанавливают якорь.
Якорь работает следующим образом: под действием давления в НКТ резиновая трубка выдвигает из корпуса якоря плашки, которые своей насечкой врезаются в тело обсадной колонны обеспечивая надёжную фиксацию пакера.
Операция ГРП состоит из трёх основных этапов:
I - закачка в пласт жидкости разрыва и образование трещин;
II - закачка в пласт жидкости – песконосителя (проппант);
III - продавка жидкости - песконосителя в пласт.
IV – закачка жидкости-разрушителя (брэкит), промывка скважины и вызов притока
Технология ГРП:
1) О моменте разрыва пласта, во время осуществления первого этапа ГРП, судят по резкому спаду давления и увеличению расхода закачиваемой в скважину жидкости разрыва.
2) После разрыва пласта переходят к второму этапу - закачке в скважину жидкости - проппантоносителя при большом её расходе и высоком давлении нагнетания.
3) После окончания закачки расчётного объёма жидкости - проппантоносителя её продавливают в пласт с максимальной скоростью при максимально возможном давлении нагнетания. Объём продавочной жидкости должен быть равен вместимости НКТ, через которые протекают все три этапа гидроразрыва.
4) После продавки проппанта в пласт, устье скважины закрывают и скважину оставляют в покое до тех пор, пока избыточное давление на устье не упадёт до нуля.
5) После этого скважину промывают для удаления проппанта, оставшегося в обсадной колонне, и приступают к её освоению.
Технология гидроразрыва продуктивных пластов, залегающих на глубинах более 2800 м, несколько отличается от описанной выше. В связи с повышенной величиной давления гидроразрыва, а так же при выполнении других операций на пакер создают противодавление в затрубном пространстве. Для этой цели используют вспомогательные агрегаты, подключенные к затрубному пространству.
ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАЗРЫВЕ ПЛАСТА
При гидравлическом разрыве пласта применяют комплекс оборудования:
· насосные агрегаты АН-500, 4АН-700,
· пескосмесительные машины 4ПА,
· автоцистерны для транспортирования жидкости разрыва 4ЦР и ЦР-20 или вертикальные резервуары (40-50 м3),
· устьевая обвязка
· пакеры (шлипсовые и самоуплотняющиеся) и якоря («Схема обвязки наземного оборудования при гидравлическом разрыве пласта» см. рис. 1).
Рисунок 4 - Схема расположения оборудования при ГРП: 1 - насосные агрегаты 4АН-700; 2 - пескосмесительные aгрегаты ЗПА; 3 - автоцистерны ЦР-20 с технологическими жидкостями; 4 - песковозы; 5 - блок манифольдов высокого давления; 6 - арматура устья 2АУ-700; 7 - станция контроля и управления процессом (расходомеры, манометры, радиосвязь)
Агрегат 4АН-700 - основной. Насос этого агрегата рассчитан на создание давления 70 МПа. Все узлы насосного агрегата (силовая установка, коробка передач, трёхплунжерный насос, манифольд) смонтированы на грузовом автомобиле КрАЗ - 257 грузоподъёмностью 100-200 кН. Производительность трёхплунжерного насоса при давлении 70 МПа составляет 6,3 л/с, а при 20 МПа - 22 л/с.
Пескосмесительные агрегаты 4ПА используют для транспортирования песка (пропанта) и приготовления песчано - жидкостной смеси. Оборудование агрегата (бункер для песка, смеситель, система подачи песка в смеситель и загрузки песка в бункер, насос для перекачки песчано - жидкостной смеси) смонтировано на шасси автомобиля КрАЗ - 257. Вместимость бункера 6,5 м3. В течение часа работы система подачи песка из бункера обеспечивает переработку 50 тонн песка.
Автоцистерна 4ЦР используют для перевозки жидкости разрыва, смонтированна на шасси автомобиля КрАЗ - 219. Цистерна оборудована вертикальным плунжерным насосом и обвязкой для откачки жидкости в агрегаты 4АН-700. Плунжерный насос имеет производительность, равную 16,7 л/с при давлении 2,0 МПа.
Арматурой 1АУ-700 оборудуют устье скважины при гидроразрыве, которую крепят к эксплуатационной колонне на резьбе. Арматура рассчитана на давление 70 МПа и состоит из крестовины, устьевой головки, предохранительного клапана и пробковых кранов.
Для транспортирования системы обвязки всего комплекса оборудования и управления им используют самоходный блок манифольда 1БМ-700, смонтированный на шасси автомобиля ЗИЛ-157К. В состав оборудования блока манифольда входят:
· напорный и раздаточный коллекторы,
· комплект НКТ, диаметром 60 мм, с шарнирными и быстро-сборными соединениями.
Напорный коллектор состоит из:
· клапанной коробки с шестью отводами для подсоединения насосных агрегатов,
· центрального отвода с КИП (манометр, плотномер, расходомер),
· двух отводов для соединения с устьевой арматурой,
· пробковых кранов
· предохранительного клапана.
Раздаточный коллектор предназначен для распределения рабочих жидкостей (жидкостей разрыва, песчано-жидкостной смеси, продавочной жидкости) по насосным агрегатам.
Контрольные вопросы:
1. Что представляют собой кислотные ванны?
2. Какое применяется оборудование при гидравлическом разрыве пласта?
3. В каких годах возникла идея создания гидравлической трещины в продуктивном пласте?
Установка пескосмесительная 4ПА предназначена для транспортирования песка, приготовления песчаножидкостной смеси и подачи ее на прием насосных установок при гидроразрыве нефтяных и газовых пластов, а также при гидропескоструйной перфорации в скважинах.
Установка 4ПА (рис. 6.18) состоит из бункера, разделенного перегородкой на две секции для песка двух различных фракций; прикрепленных к стенкам бункера пневмовибраторов; рабочего и загрузочного шнеков; регулятора выдачи сыпучего материала; смесителя, представляющего собой цилиндрическую емкость с коническим днищем и лопастной мешалкой; раздаточного и приемного коллектора, а также центробежного пескового насоса.
Рис. 6.18. Агрегат 4ПА: 1 - пульт управления; 2 - аккумулятор; 3 - рабочий шнек; 4 - сварной бункер; 5 - загрузочный шнек; 6 - пневмовибратор
Бункер установки с днищем конической формы разделен продольной перегородкой на два одинаковых отсека, что позволяет одновременно транспортировать песок (или смеси) двух фракций. Осмотр и очистка отсеков проводятся через люки в крышке, которые снабжены металлическими решетками, препятствующими попаданию в бункер крупных твердых включений.
Шнек загрузочный составной во время переезда отводится в сторону и крепится к монтажной раме.
С помощью рабочего шнека песок подается из отсеков бункера в аккумулятор (смеситель) для приготовления смеси. На коническом днище бункера предусмотрены два пневмовибратора, приводимых от пневмосистемы автомобиля и улучшающих условия поступления песка в рабочий шнек. Аккумулятор смеси - емкость с лопастной мешалкой и поплавковым указателем уровня. Готовая песчано-жидкостная смесь из аккумулятора отбирается песковым насосом, установленным на раме установки, и подается к насосным установкам.
Привод узлов осуществляется от тягового двигателя автомобиля. Для привода шнеков, а также для лопастных мешалок применяются гидростатические передачи с гидромоторами. Управление осуществляется одним оператором с пульта, расположенного в кабине автомобиля.