ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти

Расчет параметров закачки производится инженерной службой организации, которая производит гидроразрыв, после получения исходных параметров по скважине от геологической службы НГДУ. Целью расчета является определение количества материалов, необходимых для проведения процесса (рабочих жидкостей, песка, химреагентов), давление на устье скважины при выбранных темпах закачки жидкости в пласт и потребной гидравлической мощности оборудования (число агрегатов, буллитов), а также концентрации песка в жидкости носителе.

Таблица 4 - Исходные данные для расчета ГРП на скважине 7082 куст 32а.

Искусственный забой, м

2369

Интервал перфорации (верх/низ)

2346-2361

Глубина посадки пакера, м

2313

Пластовое давление, кПа

22100

Пластовая температура, С

73

Проницаемость, мкмІ

4*10-6

Пористость, %

21

Градиент разрыва принят кПа/м, (Р)

13,6

Предел прочности песчаника на разрыв Мпа, П

9

Горное (геостатическое) давление, Мпа

37

Внутренний диаметр эксплуатационной колонны d, мм

130,6

Наружный диаметр НКТ dН, мм

88,9

Внутренний диаметр НКТ d вн, мм

76

Вместимость НКТ 88,9 мм, м3/м

0,00454

Объем затрубного пространства, м3/м

5,79/100

Плотность жидкости, кг/м3

1000

Плотность горных пород под продуктивным горизонтом, кг/м3

2600

Вертикальная глубина, м

2230

Средний удельный вес пород по разрезу, () н/м3

0,023

Вертикальная составляющая горного давления

РГв=ПQLE, (7.1)

Где П - плотность горных пород под продуктивным пластом;

Е - модуль упругости пород (1 - 2) 10-4 Мпа

РГв=26009,81236910-6=60,7 МПа.

Горизонтальная составляющая горного давления

РГг=РГв (/1-), (7.2)

Где =0,3 - Коэффициент Пуассона

РГг=60,7 (0,3/1-0,3) =26 МПа

В данном случае в условиях пласта образуются вертикальные трещины.

Рабочее забойное давление при ГРП

РГРП. З= (ПНР) , (7.3)

Где - коэффициент, учитывающий необходимое превышение забойного давления над давлением разрыва (=1,2 - 1,4)

РГРП. З= (0,023х2230х9) х1,4=64,6 МПа

Расчет устьевого расчетного давления ГРП

РГРП. У=РГРП. З-РСт+РТр, (7.4)

Где РСт - Статическое давление столба жидкости в скважине;

Р Ч ст=0,0101 Мпа/м;

РСт=Р Ч стН, (7.5)

Где H - вертикальная глубина, м;

РСт=0,0101х2230=22,5 МПа,

РТр - потери давления на трение при ГРП

(7.6)

Где - коэффициент гидравлического сопротивления;

(7.7)

(7.8)

Где А - коэффициент учитывающий увеличение сопротивления вызываемого ранней турбулизацией потока вследствие наличия песка.

А=1,46

Находим число Рейнольдса

Re=4GЖ/dЖ, (7.9)

Где Ж=0,285 сП - эффективна вязкость жидкости песконосителя;

Ж - плотность жидкости песконосителя

Ж= (1-n0) + АоNО, (7.10)

Где О - Плотность основы - 1 г/см2;

А - плотность расклинивающего агента, А=2,7 г/см3; nО - объемная доля его содержания в жидкости.

(7.11)

Где С - массовая концентрация пропанта, С=900 кг/м3.

Ж=1 (1-0,26) +2,7х0,25=1,42 г/см3,

Где число Re при G=4 м3/мин.

Re=441,42/3,140,0760,285=378>200;

Л=1,46()=0,24

Потери на трение

РГРП. У = 64,6-22,5+1,8=43,9 МПа

Ртр по градиенту потерь давления на трение:

Ртр=0,0016 Мпа

Ртр=РтрН=3,5 Мпа (7.12)

Требуемая мощность для проведения ГРП:

N= Ртр* ; (7.13)

N=3,5*106*=4,964*106 Вт

N5000 кВт.

Определяем количество агрегатов потребных для проведения ГРП:

(7.14)

Где Ра - рабочее давление агрегата;

Gа - подача агрегата при рабочем давлении;

KM - коэффициент технического состояния агрегата, kM=0,8.

Для производства ГРП используем насосный агрегат Т-800 производства США. Мощностью - 2500 л/с, трехплунжерный насос с дддиаметром плунжера 5", обороты двигателя на III скорости:

Ga=1,08 м3/мин, Ра=78 МПа.

N==2,5

Примем n=3 + 1 резерв.

Для производства ГРП требуется 4 агрегата Т-800.

Определяем объем буферной жидкости, исходя из опыта работ на данном месторождении равной 4 м3.

Для заливания применяют следующие химреагенты:

    - VQA - 1 - загеливатель - 4кг/м3; - BXL-10 - образователь песконесущей структуры 2 л/м3, снижает гидравлическое сопротивление.

Расход химреагентов ведется по полному объему жидкости. Для эффективного заполнения трещины песком с учетом инфильтрации необходимо не менее 70% жидкости-песконосителя от объема буферной жидкости.

VЖ. пн=30070/100=21 м3/мин.

Таблица 5 - Рекомендуемый порядок закачки пропанта

Стадия

Жидкость, м3

Смесь, м3

Концентрация, кг/м3

1

3

3,1

120

2

4

4,5

360

3

6

7,3

600

4

8

10,5

840

5

10

14

1080

Всего

31

39,4

120-1080

Пропанта необходимо 22,922 т., для транспортировки пропанта в пласт потребуется 31 м3 жидкости песконосителя.

Рассчитаем объем продавки:

Н=2230 м, dВн=76 мм.

Вместимость 1 погонного метра НКТ - 0,0045 м3.

Vпродавки= (0,00452230) +1=11,035 м3.

Для производства ГРП на данной скважине потребуется:

    - буферная жидкость - 4 м3; - жидкость песконоситель - 31 м3; - продавочная жидкость - 10,4 м3.

При производстве ГРП используются буллиты V=60 м3. На конец закачки в буллитах должно оставаться по 5 м3. Используются 2 буллита.

Vоб. =4+31+10,4+5+5=55,4 м3

При проведении ГРП создаются давления, которые могут быть опасными для эксплуатационной колонны. Поэтому в межтрубное пространство в 30 м над верхними отверстиями перфорации устанавливают пакер и опрессовывают на 6 МПа. В затрубное пространство закачивают жидкость и при помощи ЦА-320, нагнетая давление до 9 МПа, создают противодавление на НКТ и пакер. Необходимый объем жидкости в затрубном пространстве до пакера

VЗатр. =VОбс-VНКТ; (7.15)

VОбс=dОбс 2L/4; (7.16)

VОбс=*0,13062*2313/4=31 м3

VНКТ=dНкт 2L/4; (7.17)

VНКТ=*0,0762 *2313/4=10,5

VЗатр. =31-10,5=20,5 м3.

Радиус горизонтальной трещины приближенно можно определить по эмпирической формуле

RT= C*(Q* )0,5 (7.18)

Максимальный дебит скважины после гидравлического разрыва с образованием в призабойной зоне горизонтальных или вертикальных трещин можно найти по формуле Дюпюи

Q= (7.21)

Где Q - максимальный дебит, м3/с;

KП. з - проницаемость пласта;

ДP - депрессия на забое (3 Мпа);

- динамическая вязкость нефти (1сПа*с)

Q==5,78*10-4 м3/c=49,9 м3/cут=47,4 т/cут

Ожидаемый эффект от ГРП предварительно можно определить по приближенной формуле Г. К. Максимовича, в которой радиус скважины принимается rC после ГРП принимается равным радиусу трещины rT

N=Q1/Q2=lg(RK/rC)/lg(RK/rT) (7.22)

Где Q1 и Q2 - дебит скважины соответственно до и после гидроразрыва, RK=250 м, rC =0,075 м, rT=6,78 м.

N=lg(250/0,075)/lg(250/6,78)= 2,05 (раза)

Таблица 6 - Результаты расчетов

Рабочее забойное давление при ГРП, МПа

64,6

Устьевое расчетное давление ГРП, МПа

43,9

Требуемая мощность для проведения ГРП, кВт.

5000

Количество агрегатов потребных для проведения ГРП

4

Объем жидкости-песконосителя, м3

21

Объем продавки, м3

11,035

Необходимый объем жидкости в затрубном пространстве до

Пакера, м3.

20,5

Проницаемость до проведения ГРП, мкм2

4*10-6

Проницаемость после проведения ГРП, мкм2

8,42*10-6

Похожие статьи




ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА - Использование гидравлического разрыва пласта при добыче нефти

Предыдущая | Следующая