Расчет процесса ГРП

Исходные данные по скважине:

Глубина скважины 2700, интервал перфорации 2651−2666 м, дебит скважины по нефти до проведения ГРП составляет 7,8 т/сут, по воде 2,6 т/сут, по жидкости 10,4 т/сут. Пластовое давление составляет 9,8 МПа.

Необходимо определить следующие показатели: давление разрыва, допустимое давление на устье скважины, объем жидкости разрыва, количество песка, концентрацию песка в жидкости-песконосителе, объем жидкости-песконосителя, объем продавочной жидкости, общую продолжительность процесса ГРП, тип и число необходимых насосных агрегатов.

Решение.

При ГРП расчет сводится к определению следующих данных: основных технологических показателей процесса ГРП, увеличение проницаемости призабойной зоны скважины после гидроразрыва за счет образования трещин в этой зоне, ожидаемого прироста дебита скважины после ГРП при различной глубине и ширине распространения трещин, экономической эффективности ГРП.

Определяем давление разрыва:

Рразр = Рвг + ур — Рпл (3.1).

Где Рвг — вертикальное горное давление, Рпл — пластовое давление, ур — давление расслоения пород, принимаем равным 1,5 МПа.

Вертикальное горное давление определяем по формуле:

Рвг = Н*сп*g (3.2).

где Н — глубина залегания пласта (нижних отверстий фильтра), Н = 2700 м, сп — средняя плотность вышележащих пород, сп = 2500 кг/м3.

Рвг = 2700 * 2500 * 9,81 * 10−6 = 66,2 МПа.

Рразр = 66,2 + 1,5 — 9,8 = 54,9МПа ГРП можно проводить как через эксплуатационную колонну, так и через колонну НКТ. Для выяснения возможности проведения ГРП через обсадную колонну следует определить допускаемое давление на устье скважины из условий прочности колонны на разрыв от внутреннего давления и прочности резьбового соединения.

Определим допустимое давление на устье скважины по формуле:

где Дн — наружный диаметр обсадных труб, равный 14,6 см, Дв — внутренний диаметр обсадных труб, равный 12,8 см, утек — предел текучести для труб из стали группы прочности С, равный 320 МПа, К — коэффициент запаса прочности, принимаем К = 1,5,.

h — потери напора на трение в обсадной колонне, сжр — плотность жидкости разрыва, принимаем сжр = 950 кг/м3,.

L — глубина скважины.

Потери напора на трение найдем из формулы:

(3.4).

Допустимое давление на устье составит:

Допустимое давление на устье скважины в зависимости от прочности резьбы верхней части колонны труб на страгивающие усилия, определяем по формуле:

(3.5).

где Рстр — страгивающая нагрузка для обсадных труб из стали С, равная 1,25 МН, К — запас прочности равный 1,5,.

G — усилие натяжки при обвязке обсадной колонны, принимаем 0,5 МН.

Из полученных значений Ру принимаем наименьшее 18 МПа. Соответствующее забойное давление при давлении на устье скважины 18 МПа составит:

Рзаб = Ру + Н*сжр*g — h*сжр*g (3.6).

Рзаб = 18 + 620*950*9,81*10−6 — 120*950*9,81*10−6 = 22 МПа Полученное значение забойного давления оказалось больше, чем давление разрыва, 22> 11,5. поэтому проведение ГРП возможно провести без установки пакера.

Объем жидкости разрыва по опытным данным колеблется в пределах 5−10 м3. Принимаем для нашей скважины объем жидкости разрыва равный Vр = 10 м³, исходя из опыта предыдущих обработок.

Количество песка потребное для гидроразрыва берется из опыта проведения ГРП в пределах 10−30 т на одну операцию. Принимаем для наших условий Gп = 15 т.

Концентрация песка С зависит от вязкости жидкости-песконосителя и темпа ее закачки. Обычно для нефти вязкостью 5*10−2 Па*с значение ее колеблется в пределах 150−300 кг/м3. Принимаем для нашего случая С = 250 кг/м3.

Объем жидкости-песконосителя при принятых количестве песка и его концентрации в жидкости составит:

(3.7).

объем продавочной жидкости принимают на 20−30% больше, чем объем колонны труб, по которым закачивают жидкость с песком.

(3.8).

где dв — внутренний диаметр труб, по которым закачивают жидкость с песком, для 73 мм труб dв = 0,062 м, К — коэффициент, учитывающий превышение объема жидкости над объемом труб, принимаем К=1,3,.

Н — глубина спуска труб, она составляет 2750 м, так как трубы допущены на 10 м выше верхних отверстий фильтра.

Объем продавочной жидкости составит:

Vпр = 0,785*1.3*0,0622*620 = 2,4 м³.

Общая продолжительность процесса ГРП:

(3.9).

где Q — расход рабочих жидкостей, равный согласно принятой скорости их нагнетания 0,03 м3/с, тогда:

Определяем число насосных агрегатов.

Так как при ГРП применяются агрегаты 4АН-700, то с учетом их подачи, равной 0,017 м3/с при давлении 26 МПа и требуемом расходе жидкости, равном 0,03 м3/с, число агрегатов составит:

Определим увеличение проницаемости призабойной зоны скважины после гидроразрыва. Для определения увеличения проницаемости призабойной зоны скважины необходимо знать ширину трещины, радиус ее распространения и проницаемость пласта. Радиус горизонтальной трещины определяем приближенно по формуле:

(3.10).

где С — эмпирический коэффициент, зависящий от давления и характеристики горных пород, равный 0,02; Q — расход жидкости разрыва м3/мин; - вязкость жидкости разрыва, Пас; tр — время закачки жидкости разрыва, мин; k — коэффициент проницаемости, мкм2.

Для наших условий имеем следующие данные: С — 0,02; Q = 0,03 м3/мин; = 0,025 Пас; tр = 4,4 мин = 264 с; k = 0,0210−12 м2.

В ходе проведения ГРП по скважине дебит до проведения по нефти составлял 7.8 т/сут, а после проведения возрос до 12,48 т/сут.