Расчет гидравлического разрыва пласта

Составить план проведения гидроразрыва пласта, выбрать рабочие жидкости и оценить показатели процесса для седующих условий :

Эксплуатационная скважина (таблица 4), месторождения.

 Таблица 4.

1.Вертикальная составляющая горного давления:

Ргв = rgL = 2385,6*9,81*2100*10-6 = 46,75 МПа                                                      (2.6.)

2.Горизонтальная составляющая горного давления:

Рг = Ргв*n/(1-n) = 46,75*0,25/(1-0,25) = 15,58 МПа                                                   (2.7.)

В подобных условиях при ГРП следует ожидать образования вертикальной трещины.

Запроектируем гидроразрыв нефильтрующейся жидкостью. В качестве жидкости разрыва и жидкости песконосителя используем загущенную нефть с добавкой асфальтина , плотность и вязкость даны в таблице. Соддержание песка принимаем (см в таблице 4.) , для расклинивания трещины запланируем закачку примерно 5 т кварцевого песка фракции 0,8-1,2 мм, темп закачки (данные в таблице 4.), что значительно больше минимально допустимого при создании вертикальных трещин.

При ГРП непрерывно закачивают жидкость-песконоситель в объеме 7,6 м3  , которая одновременно является и жидкостью разрыва.

Для определения параметров трещины используем формулы, вытекающие из упрощенной методики Ю.П.Желтова.

3.Определим давление на забое скважины в конце гидроразрыва:

Рзаб/Рг*(Рзаб/Рг-1)3 = 5,25Е2*Q*m/((1-n2)2*Рг2*Vж) =5,25*(2*1010)2*12*10-3*0,2/(1-0,252)2*(15,58*106)3*7,6)  = 2*10-4                                                                                 (2.8.)

Рзаб = 49,4*106 = 49,4 МПа                                                                                                (2.9.)

4.Определяем длину трещины :

l = (VжE/(5,6(1-n2)h(Рзаб-Рг)))1/2 = (7,6*2*1010/(5,6*(1-0,252)*13,5*(49,4 - 15,58)*106))1/2 = 31,7 м                                                                                                                                  (2.10.)

5.Определяем ширину (раскрытость) трещины:                                                               (2.11.)

w = 4(1-n2)*l*(Рзаб-Рг)/E = 4*(1-0,252)*31,7*(49,4-15,58)*106/1010 = 0,0158 м =1,58 см

6.Определим распространение жидкости-песконосителя в трещине:

                                     l1=0,9*l = 0,9*31,7 = 28,5 м                                                          (2.12.)

7.Определим остаточную ширину трещины, принимая пористость песка после ее закрытия m=0,2:

                     w1 = wno/(1-m) =  1,58*0,107/(1-0,3) = 0,73 см                                            (2.13.)

8.Определяем проницаемость трещины такой ширины:

                         kт = w21/12 = 0,00732/12 = 4,44*10-6 м2                                                (2.14.)

Гидроразрыв будем проводить через НКТ с внутренним диаметром d = 0,076 м, изолируя продуктивный пласт пакером с гидравлическим якорем.

Определим параметры ГРП.

1.Потери давления на трение при движении жидкости-песконосителя по НКТ.

            rж = rн(1-no)+rпес*no = 930*(1-0,324)+2500*0,324 = 1439 кг/м3                      (2.15.)

Число Рейнольдса

                 Re = 4Qrж/(pdmж) = 4*12*10-3*1439/(3,14*0,062*0,56) = 516,9                    (2.16.)

Коэффициент гидравлического сопротивления

                l = 64/Re = 64/633,7 = 0,124                                                                                (2.17.)

По Ю.В.Желтову, при наличии песка в жидкости при Re>200 происходит ранняя турбулизация потока, и потери на трение при Re=516.9 и no = 0,324 возрастают в 1,52 раза:

                  16Q2L            1,52*0,124*16*(12*10-3)2*2100*1439

Рт = 1,52l¾¾¾   rж = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾  = 26 МПа              (2.18.)

                  2p2d5                                  2*3,142*0,0765

2.Давление, которое нужно создать на устье при ГРП:

Ру = Рзаб-rжgL + Рт = 49,4-1439*9,81*2100*10-6 + 26 = 45,9 Мпа                              (2.19.)

3.Рабочие жидкости гидроразрыва в скважину закачивают насосными агрегатами 4АН-700 (табл. 5.)

Таблица.5.

Необходимое число насосных агрегатов:

N = РуQ/(РаQakтс) +1 = 45,9*12/(29*14,6*0,8) + 1 = 3                                                   (2.20.)

Где Ра- рабочее давление агрегата;

Qa- подача агрегата при этом давлении

kтс - коэффициент технического состояния агрегата в зависимости от срока службы kтс = 0,5 - 0,8

4.Объем жидкости для продавки жидкости-песконосителя :

Vп = 0,785*d2L = 0,785*0,0762*2100 = 9,52 м3                                                             (2.21.)

5.Продолжительность гидроразрыва :

t = (Vж+Vп)/Qа = (7,6+6,37)/(14,6*10-3*60) = 19,5 мин.                                                   (2.22.)