Гидравлический разрыв пласта - Контрольная работа «Управление продуктивностью скважин»

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) предназначен для повышения проницаемости обрабатываемой области ПЗС и заключается в создании искусственных и расширении естественных трещин. Наличие микротрещин в ПЗС связано с процессом первичного вскрытия в фазе бурения вследствие взаимодействия долота с напряженными горными породами, а также с процессом вторичного вскрытия (перфорации).

Сущность ГРП заключается в нагнетании под давлением в ПЗС жидкости, которая заполняет микротрещины и «расклинивает» их, а также формирует новые трещины. Если при этом ввести в образовавшиеся или расширившиеся трещины закрепляющий материал (например, песок), то после снятия давления трещины не смыкаются.

В невозмущенном горном массиве напряженное состояние горных пород характеризуется следующими напряжениями:

— вертикальным , определяемым весом вышележащих горных пород

;                                            (1)

— горизонтальным 

,                             (2)

где  — плотность вышележащих горных пород;

Н – глубина залегания горизонта, для которого рассчитываются напряжения;

λ — коэффициент бокового распора, определяемый по формуле академика А.Н. Динника:

,

ν — коэффициент Пуассона горной породы, зависящий от продольных и поперечных ее деформаций.

Для песчаников и известняков v=0,2…0,3; для упругих пород коэффициент Пуассона изменяется в пределах 0,25 - 0,43. Для пластичных горных пород (глина, глинистые сланцы, каменная соль) коэффициент Пуассона стремится к 0,5, вследствие чего λ→ 1.

Рисунок 1 – К образованию зоны пониженного горного давления в разрезе скважины

В пределах залежи или месторождения фактическое горное давление может отличаться от такового, рассчитываемого по (1). Это вызвано перераспределением горного давления между различными участками пласта и зависит не только от свойств горных пород в разрезе скважины, но и от формы их залегания. Академик С.А. Христианович связывает величину горного давления с наличием в разрезе скважины глинистых пластичных пород.

Рассмотрим схему, приведенную на рисунке 1. В разрезе скважины имеется глинистый пропласток. В процессе бурения глинистый пропласток вскрыт долотом. Горизонтальное горное давление в нем Ргг, а со стороны скважины — давление Рскв. Так как Рскв < Ргг., то:

                                               (3)

Перепад давлений ΔР, действующий на глинистый пропласток, может оказаться выше прочности глины. В этом случае глина вытекает в скважину, формируя вокруг нее зону пониженного горного давления. Кстати, поступление глины в скважину в процессе бурения является одной из причин неконтролируемого изменения качества бурового раствора.