Расчетные характеристики

ПЗ 94 Выбор оборудования для проведения гидроразрыва пласта

Цель: научиться выбирать оборудование для проведения 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.

Машины и механизмы для ГРП

Оборудование для гидравлического разрыва пласта включает в себя следующие виды техники:

Наземные машины и устройства:

- насосные агрегаты (АНА-105, 2АН-500, 3АН-500, 4АН-700 и другие);

- пескосмесительные установки на шасси автомобилей (ЗПА, 4ПА, УСП-50, Kerui, Lantong и другие);

- песковозы;

- автоцистерны для транспортировки жидкостей (АЦН-8С и 14С, АТК-8, Sanji, Xishi и другие);

- обвязка устья (манифольд, устьевая головка, запорная арматура, раздаточный и напорный коллектор с обратными клапанами, манометры и другая аппаратура)

- емкости для технологических жидкостей, предназначены для временного хранения, перевозки, приготовления и подачи технологических жидкостей гидроразрыва. Емкости цилиндрические, горизонтальные, объемом от 45 м³ до 75 м³ смонтированы на колесных прицепах.

Подземное оборудование:

- пакеры для разобщения пласта, в котором планируется гидроразрыв, от другой части эксплуатационной колонны;

- якоря для предотвращения подъема подземного оборудования из-за воздействия высокого давления; колонна труб НКТ.

Вспомогательное оборудование:

- станция контроля и управления процессов ГПР.

Тип оборудования и количество единиц техники определяются исходя из расчетных параметров ГРП.

Расчетные характеристики

Для расчета гидравлического разрыва пласта используются следующие основные формулы:

1. Забойное давление (МПа) для ГРП при помощи фильтрующейся жидкости:

р = 10^-2 K· Lc,

где K – коэффициент, выбираемый из интервала значений 1,5-1,8 МПа/м,

Lc – длина скважины, м.

2. Давление закачки жидкости с песком (для расклинивания трещины):

р_п = р - ρ·g·Lc + p_t,

где р - забойное давление, МПа;

ρ – плотность жидкости песконосителя, кг/м³,

g = 9,8 м/с²,

p_t – потери давления на трение жидкости-песконосителя.

Последний показатель определяется по формуле:

p_t = 8λQ² ρ·Lc/(πd_B)²,

где λ – коэффициент гидравлических сопротивлений,

Q – скорость закачки, м³/с,

d_B – внутренний диаметр НКТ.

3. Количество насосных установок:

n = p·Q/(p_p·Q_p·K_T) + 1,

где p_p – рабочее давление насоса,

Q_p – его подача при данном давлении,

K_T – коэффициент технического состояния машины (выбирается в пределах 0,5-0,8).

4. Количество продавочной жидкости:

V = 0,785·d_B²·Lc.

5. Если гидравлический разрыв пласта происходит с использованием песка в качестве проппанта, то его количество на 1 операцию принимается равным 8-10 т, а количество жидкости определяется по формуле:

V = Qs·Cs,

где Qs – количество песка, т,

Cs – концентрация песка в 1 м³ жидкости.

Расчет данных параметров имеет большое значение, так как при излишне высоком значении давления во время гидравлического разрыва происходит передавливание жидкости в пласт, возникают аварии в эксплуатационной колонне. В противном случае, при слишком низком значении, потребуется остановка ГРП из-за невозможности достичь необходимого давления.