Характеристики жидкостей.

Наиболее важными характеристиками жидкостей для гидроразрыва являются:

• вязкость,

• эффективность,

• совместимость,

• стабильность,

• гидравлические потери,

• контролируемые разрушение геля и очистка,

• экономичность.

Так как вязкость может быть определена как сопротивление потока, то чем выше вязкость жидкости для гидроразрыва, тем сложнее ее ввести в пласт.

С другой стороны, так как жидкость должна переносить расклинивающий агент, она должна быть достаточно вязкой для предотвращения оседания расклинивающего агента до того, как он успеет достичь конца разрыва.

Эффективность жидкости для гидроразрыва определяется как отношение объема гидроразрыва к объему закачанной жидкости.

Так как успех работ по гидроразрыву зависит от увеличения производительности скважины, для того, чтобы гарантировать окупаемость затрат, надо помнить, что чем более эффективна жидкость для гидроразрыва, тем более выгодными являются работы по гидроразрыву для клиента (Необходимо также учитывать и другие факторы: транспортные расходы, затраты на очистку и т.д.).

При определении совместимости жидкости для гидроразрыва важно не только определить ее совместимость с жидкостями пласта, но также со всеми добавками, используемыми в ней. Несовместимые жидкости или добавки могут привести к ее эмульгированию или к блокированию пласта, что не позволит скважине после обработки достичь ожидаемого уровня производительности.

Стабильность жидкости для гидроразрыва означает продолжительность времени, в течение которого жидкость остается в гелеобразном состоянии после связки ее молекулярных цепей.

В прошлом рекомендовалось, чтобы при четырехчасовой продолжительности работ гель оставался стабильным в течение шести часов.

Работа зачастую планируется таким образом, чтобы стабильность жидкости, закачиваемой в конце работы, была значительно ниже, чем на стадии нагнетания в пласт. Низкая стабильность жидкости, такая как 15 минут, может считаться приемлемой или даже желательной в конце работы, для возможности быстрого обратного перетока с минимальным возвратом расклинивающего агента назад на поверхность.

Чем ниже гидравлические потери, тем выше эффективность работ по гидроразрыву. Большие гидравлические потери ведут к большим затратам на энергию для клиента, что ведет к увеличению затрат на работы по гидроразрыву. К тому же, более высокие гидравлические потери требуют повышенного давления нагнетания, что не так безопасно, как работа с низким давлением.

Необходимо контролировать разрушение связанного геля для того, чтобы быть уверенным в его стабильности и эффективности. Установление правильного времени разрушения геля позволяет повысить скорость очистки и эффективность работ по гидроразрыву. Контролируемое разрушение геля обычно определяет стабильность жидкости, рассмотренную выше.

Экономичность. Так как клиенты платят за работу по гидроразрыву ради улучшения окупаемости скважины, результатом операции должен стать возврат инвестиций в течение приемлемого периода времени. Уменьшенные затраты на энергию, правильный выбор типа и количества жидкости для гидроразрыва и более короткое время очистки могут сильно снизить расходы клиента на работы по гидроразрыву.

Применяемые жидкости.

Применяемые для ГРП жидкости приготавливаются либо на нефтяной, либо на водной основе. Сначала использовались вязкие жидкости на нефтяной основе для уменьшения поглощения жидкости пластом и улучшения песконесущих свойств этих жидкостей. С развитием и усовершенствованием технических средств для ГРП, увеличением подачи насосных агрегатов удается обеспечить необходимые расходы и песконесущую способность при маловязких жидкостях на водной основе. Переход на жидкости на водной основе привел к тому, что гидростатические давления за счет увеличения плотности этих жидкостей возросли, а потери на трение в НКТ уменьшились. Это в свою очередь уменьшило необходимые для ГРП давления на устье. По своему назначению жидкости разделяются на три категории: жидкость разрыва, жидкость-песконоситель и продавочная жидкость.

Жидкость разрыва должна хорошо проникать в пласт или в естественную трещину, но в то же время иметь высокую вязкость, так как в противном случае она будет рассеиваться в объеме пласта, не вызывая необходимого расклинивающего действия в образовавшейся трещине. В качестве жидкостей разрыва используют сырые дегазированные нефти с вязкостью до 0,3 Па-с; нефти, загущенные мазутными остатками; нефтекислотные эмульсии (гидрофобные); водонефтяные эмульсии (гидрофильные) и кислотно-керосиновые эмульсии.

Эмульсии приготавливаются путем механического перемешивания компонентов центробежными или шестеренчатыми насосами с введением необходимых химических реагентов. Как правило, жидкости на углеводородной основе применяют при ГРП в добывающих скважинах.

В нагнетательных скважинах в качестве жидкости разрыва используют чистую или загущенную воду. К загустителям относятся компоненты, имеющие крахмальную основу, полиакриламид, сульфит-спиртовая барда (ССБ), КМЦ (карбоксилметилцеллюлоза).

При использовании жидкости на водной основе необходимо учитывать ее взаимодействие с породой пласта, так как некоторые глинистые компоненты пластов чувствительны к воде и склонны к набуханию. В таких случаях в жидкости на водной основе вводят химические реагенты, стабилизирующие глины при смачивании. Обычно рецептура жидкостей составляется и исследуется в промысловых лабораториях и НИИ.

Жидкости-песконосители также изотавливают на нефтяной и водной основах. Для них важна пескоудерживающая способность и низкая фильтруемость. Это достигается как увеличением вязкости, так и приданием жидкости структурных свойств. В качестве жидкостей-песконосителей используются те же жидкости, что и для разрыва пласта. Для оценки фильтруемости используется стандартный прибор ВМ-6 для определения водоотдачи глинистых растворов.

При высокой фильтруемости перенос песка в трещине жидкостью ухудшается, так как довольно быстро скорость течения ее по трещине становится равной нулю, и развитие ГРП затухает в непосредственной близости от стенок скважины. Хорошей песконесущей способностью обладают эмульсии, особенно кислотно-керосиновые, обладающие высокой стойкостью, не разрушающиеся в жаркую погоду и выдерживающие длительную транспортировку с наполнителем. Известные трудности возникают при закачке песконосительной жидкости, так как из-за большой вязкости, наличия в ней наполнителя - песка и необходимости вести закачку на большой скорости возникают большие устьевые давления. Кроме того, насосные агрегаты хотя и делаются в износостойком исполнении, при работе на высоких давлениях быстро изнашиваются. Для снижения потерь давления на трение на 12 - 15 % разработаны химические добавки к растворам на мыльной основе, которые хотя несколько увеличивают вязкость, но уменьшают трение при движении жидкости по НКТ. Другим типом таких добавок являются тяжелые высокомолекулярные углеводородные полимеры. Заметим, что недостаточная песконесущая способность жидкости может быть всегда компенсирована увеличением ее расхода. В качестве жидкости-песконосителя как в нагнетательных, так иногда и в добывающих скважинах используется чистая вода. Дешевизна воды, повсеместное ее наличие, присущие ей свойства хорошего растворителя при введении различных облагораживающих добавок привели к тому, что в настоящее время около 90 % операций ГРП осуществляются с использованием жидкостей на водной основе.

Продавочные жидкости закачивают в скважину только для того, чтобы довести жидкость-песконоситель до забоя скважины. Таким образом, объем продавочной жидкости равен объему НКТ, через которые ведется закачка жидкости-песконосителя. К расчетному объему НКТ прибавляется объем затрубного пространства между башмаком НКТ и верхними дырами фильтра. В качестве продавочной жидкости используется практически любая недорогая жидкость, имеющаяся в достаточном количестве, и чаще всего обычная вода.

Наполнитель служит для заполнения образовавшихся трещин и предупреждения их смыкания при снятии давления. Известны факты эффективного ГРП без применения напол-нителя. Однако в этих случаях эффект менее продолжителен. Наполнитель при заполнении трещины воспринимает нагрузку от горного давления после снижения давления жидкости. В результате он частично разрушается, а частично вдавливается в породу стенок трещин. Поэтому он должен обладать высокой прочностью на смятие. В идеале наполнитель должен иметь плотность, равную плотности жидкости-песконосителя. В этом случае перенос его по трещине и ее заполнение были бы наиболее успешными. Размеры зерен наполнителя должны обеспечить его проникновение в самые удаленные части трещины и высокую их проницаемость при последующей эксплуатации скважин. Для ГРП применяют песок размером от 0,5 до 1,2мм. Обычно в первые порции жидкости-песконосителя замешивается более мелкая фракция (0,5 - 0,8 мм), а в последующую часть расчетного объема - более крупные фракции.

В качестве наполнителя наиболее часто используется чистый кварцевый песок. Однако песок имеет очень большую плотность (2650 кг/м³), которая сильно отличается от плотности жидкости, что способствует его оседанию из потока жидкости и затрудняет заполнение трещин. Кроме того, его плотность на смятие в ряде случаев бывает недостаточной. В связи с этим в мировой практике в последнее время находят применение в качестве наполнителя стеклянные шарики, а также зерна агломерированного боксита соответствующего размера и молотая скорлупа грецкого ореха. Плотность стеклянных шариков примерно равна плотности кварца, т. е. 2650кг/м³, но они прочнее и меньше вдавливаются в породу. Плотность порошка агломерированного боксита 1400 кг/м³ Производятся промышленные испытания наполнителя из особо прочных искусственных синтетических полимерных веществ, имеющих плотность, близкую к плотности жидкости (1100 кг/м³) песконосителя.

В настоящее время современная техника и применяемые жидкости позволяют осуществлять успешную закачку при средней концентрации песка порядка 200 кг/м³ жидкости. Однако применяются как большие, так и меньшие концентрации. Количество закачиваемого песка, расходуемого на одну операцию ГРП, по данным фирмы Халибартон, к настоящему времени доведено в среднем до 22,5т, а количество закачанной жидкости в среднем (жидкость разрыва + жидкость-песконоситель) до 151,4м³.

Добавки к жидкостям для гидроразрыва.

Жидкость для гидроразрыва – это не просто жидкость, вязкость которой повышена, как, например, вода с гуаровым полимером или дизельное топливо с полимером сложного эфира фосфата алюминия. Жидкости для гидроразрыва – это комплексные смеси, обычно содержащие пять или более добавок.

Добавки – это твердые или жидкие материалы, добавляемые к основе жидкости для гидроразрыва для того, чтобы изменить свойства жидкости (например, чувствительность к температуре или способность препятствовать фильтрации жидкости в пласт). Добавки – это все, что добавляется в жидкость для гидроразрыва, кроме воды, полимеров и связывающих агентов (сгустителей).

Некоторые материалы не считаются добавками потому, что они предназначены для приготовления основного раствора. К этим материалам относятся:

• активаторы,

• некоторые буферные жидкости,

• связывающие агенты (сгустители),

• эмульгаторы,

• пенообразующие агенты,

• полимеры,

• соли, такие, как хлорид калия (KCl), хлорид аммония (NH₄Cl) или хлорид тетраметиламмония ([CH₃]₄NCl).

Данные материалы не считаются добавками потому, что они входят в стоимость основной жидкости.

Стоимость добавок включается дополнительно в стоимость основной жидкости при определении цены для заказчика.

Наиболее распространенными типами добавок к жидкости для гидроразрыва являются:

• бактерициды (такие, как М275, которые препятствуют росту бактерий или М290, который убивает существующие бактерии),

• разрушители геля (которые расщепляют связанные жидкости),

• буферные растворы (которые используются для регулирования сгущения

• стабилизаторы неустойчивых глин (такие, как L55 и L64),

• добавки для снижения фильтрации (такие, как J418и J84),

• понизители трения (специальные гели, которые уменьшают трение в трубах),

• деэмульгаторы (такие, как W54 и W55),

• поверхностно-активные вещества (такие, как S75, U78 и F40),

• стабилизаторы температуры (такие J353 и K46).

Назначение бактерицидов заключается в следующем:

• снижать разложение геля в связи с ростом бактерий,

• защищать пласт от роста бактерий и

• предотвращать проникновение в пласт бактерий во время операции по гидроразрыву пласта

Одной из проблем, вызываемых бактериями, является образование бактериальной слизи в скважине, которая снижает проницаемость трещин. Считается, что бактерии, попадающие с жидкостью для гидроразрыва также вызывают закисание некоторых скважин.

Жидкости для гидроразрыва на водяной основе не должны закачиваться в скважину без каких-либо бактерицидов. Бактерициды необходимы в жидкости для гидроразрыва на нефтяной основе, которая применяется совсем по-другому, нежели ее аналог на водяной основе.

Бактерии бывают:

• аэробными,

• анаэробными.

Аэробным бактериям для жизни необходим кислород. Анаэробные бактерии могут существовать без кислорода.

Разрушители геля используются для уменьшения вязкости связанных (сгущенных) жидкостей для того, чтобы очистку можно было проделать быстрее и эффективнее. Кроме того, разрушители геля разрушают жидкость таким образом, что пропантная (расклинивающая) набивка разрушается, и повреждения поверхности пласта уменьшаются. Одним словом, они разрушают основу связей геля, что приводит к быстрому и легкому разложению геля.

Существуют разрушители геля как для жидкостей для гидроразрыва на водной основе, так и на нефтяной основе. Для жидкостей на водной основе предусмотрены ферментные разрушители геля (которые поглощают гель) и окисляющие разрушители геля (которые разлагают гель). Кроме того, существуют интенсификаторы разрушителей геля, которые используются для того, чтобы разрушители геля действовали более эффективно при пониженных температурах. J603 и M3 – это разрушители для жидкости на нефтяной основе. Эти разрушители геля ослабляют связи между углеводородами и гелем, понижая таким образом вязкость.

Буферные растворы используются для установления необходимого значения pH жидкости для гидроразрыва. Они бывают как слабыми кислотами, так и основаниями, хотя основания применяются более распространенно. Есть две различные области применения буферных растворов:

• Они обеспечивают гидратацию гуара или других полисахаридов для создания необходимой основной жидкости или не связанной (не сгущенной) жидкости, так как высокое значение pH или высокое содержание углеводородов затрудняют гидратацию.

• Они удерживают значение pH в довольно узком диапазоне при увеличении температуры (когда жидкость закачивается в скважину), что способствует более эффективному загущению полимеров.

Наиболее часто используемыми буферными растворами являются растворы карбоната натрия и бикарбоната натрия.

Стабилизаторы глины используются для предотвращения разбухания или перемещения глины в пласте в ходе разрыва, что может привести к снижению проницаемости. Глины состоят из алюмосиликатных минералов, диаметр частиц которых меньше диаметра частиц пыли или песка. Распространенными типами глин являются:

• каолинит,

• иллит,

• хлорит,

• смектит,

• смешанно-слоистая глина.

Хлорид калия, хлорид аммония и хлорид тетраметиламмония являются наиболее широко используемыми стабилизаторами глин и должны закачиваться при концентрации не более 2%. Закачивание растворов с концентрацией 4% или 5%, как это нередко делается, может привести к образованию в скважине накипи, из-за которой ухудшается добыча из пласта.

Основные методы регулирования глины таковы:

• ионная нейтрализация,

• образование органического барьера,

• объединение частиц.

Объединение частиц производится закачиванием в пласт кислоты.

Добавки для снижения водоотдачи используются для уменьшения фильтрации жидкости в пласт. Это увеличивает эффективность жидкости и предотвращает преждевременное выпадение песка.

Добавки для снижения водоотдачи никогда не должны закачиваться с песком, так как это может привести к нарушению эксплуатационных качеств пласта. Материалы, увеличивающие фильтрацию, должны вводиться в пласт на дополнительной стадии во время операции гидроразрыва, до закачивания жидкостей, содержащих расклинивающие агенты.

Есть три основных типа добавок для снижения водоотдачи:

• добавка в виде инертных частиц,

• нефтерастворимые добавки (которые, теоретически, растворяются пластовыми жидкостями во время эксплуатации скважины),

• эмульсии (агенты К1 и вспенивающие агенты).

Для уменьшения трения в жидкостях для гидроразрыва пласта на водяной основе обеспечивают низкие концентрации PSG или HPG. Для уменьшения трения в жидкостях для гидроразрыва пласта на нефтяной основе используется сополимер акрилонитрила (J257). Имеется также понизитель трения для кислот. Все эти понизители трения облегчают закачивание жидкости, уменьшая потери давления на трение в трубах, сокращая таким образом расходы заказчика на оплату энергии.

Понизители трения бесполезны, если жидкость закачивается в виде турбулентного потока.

Деэмульгаторы используются для предотвращения образования или для разрушения эмульсий, образующихся при смешивании жидкостей для гидравлического разрыва пласта с пластовыми флюидами. Эмульсии обычно образуются под действием эмульгирующих агентов, таких, как сырая нефть, частицы пыли или асфальтены. Деэмульгатор W54 используется для предотвращения эмульгирования агентов, а F54 – для разрушения эмульсий после их образования. Так как эти эмульсии могут препятствовать вытеканию пластовых флюидов в ствол скважины, их уменьшение необходимо для эффективной разработки пласта.

Для предотвращения эмульгирования или разрушения эмульсии необходимы лабораторные исследования. Избыточная концентрация деэмульгаторов может быть вредной.

Поверхностно-активные агенты используются для изменения характеристик на границах раздела сред жидкости-жидкость или жидкости-газ. Поверхностно-активные агенты могут быть как гидрофобными (нефтерастворимыми), так и гидрофильными (воднорастворимыми). Но поверхностно-активные агенты могут изменять смачиваемость породы. Так как порода, смоченная водой, позволяет нефти протекать мимо легче, чем порода, смоченная нефтью, следует обязательно удостовериться, что породы пласта не смочились нефтью во время закачки поверхностно-активных агентов в пласт.

Выбор поверхностно-активных агентов должен основываться на лабораторном тестировании или промысловых данных (поведении скважины).

Есть три главных типа поверхностно-активных агентов:

• не ионные,

• катионные,

• анионные.

Не ионные поверхностно-активные агенты (такие, как F75N и F40) электрически нейтральны, но очень хорошо улучшают смачиваемость материала водой.

Катионные поверхностно-активные агенты (такие, как F78) также улучшают смачиваемость материала водой, но имеют положительный заряд, в то время как анионные поверхностно-активные агенты (такие, как F52-1) улучшают смачиваемость материала водой, не растворяются в нефти и имеют отрицательный заряд.

Стабилизаторы температуры используются для предотвращения разложения жидкостей на водной основе при температурах выше 250^oF. Стабильность температуры зависит от типа и концентрации используемого полимера, значения pH жидкости и от присутствия в жидкости разрушителей геля. Обычно разрушители геля не используются в высокотемпературных скважинах, так как высокие температуры разрушают поперечные связи. Наиболее распространенными стабилизаторами температуры являются тиосульфат натрия (J353) и K46.

Техника для ГРП.

Гидроразрыв пласта всегда предпочтительно делать через обсадную колонну, если ее состояние, герметичность и прочность позволяют создать на забое скважины необходимые давления (Pр).

Потери давления на трение при закачке жидкостей через обсадную колонну малы по сравнению с потерями при закачке через НКТ, поэтому при данном давлении на устье скважины можно получить более высокое давление на забое.

Для защиты обсадных колонн от высокого давления в скважину опускают НКТ с пакером и якорем на нижнем конце, которые устанавливаются выше кровли пласта, намеченного для ГРП (рисунок 2.1). Для того чтобы пакер загерметизировал кольцевое пространство, его эластичный элемент (обычно специальная резина) надо сжать за счет веса труб. Для сжатия пакера необходимо создать опору. Такой опорой могут быть те же НКТ, башмак которых ставится на забой, либо особый подвижный элемент самого пакера с плашками, которые, освобождаясь при повороте НКТ, скользят по специальному конусу пакера, раздвигаются и вдавливаются во внутреннюю поверхность обсадной колонны. В связи с этим все пакеры разделяются на пакеры с опорой на забой (пакеры ПМ6"; ГШ8"; ОПМ6"; ОПМ8") и пакеры без опоры на забой (плашечные пакеры ПШ6", ПШ8", ПШ5"-500, ПШб"-500, ПС5"-500, ПСб"-500, ПГ5"-500, ПГб"-500). Пакеры допускают перепад давления (при правильной посадке) 30 - 50МПа над ним и под ним и имеют проходное сечение от 47 до 68мм в зависимости от типа и размера обсадной колонны.

Рисунок 2.1 - Схема оборудования забоя скважины для ГРП:

1 - обсадная колонна; 2 - насосно-компрессорные трубы; 3 - скважинные манометры; 4 - якорь; 5 - пакер; 6 - продуктивный пласт; 7 - хвостовик для опоры на забой.

При создании под пакером давления Pр на него действует очень большая страгивающая сила.

Это страгивающее усилие может сместить пакер и вызвать продольный изгиб НКТ. Вес части НКТ ниже пакера будет частично уравновешивать страгивающую силу Р. Для разгрузки НКТ от продольных сжимающих усилий и удержания пакера на месте, выше пакера устанавливают гидравлические якоря (рисунок 2.2). Якорь имеет в теле корпуса 8 - 16 плашек с насечками, которые могут перемещаться в горизонтальном направлении. Плашки удерживаются от выпадания пластинчатыми пружинками. При создании в якоре избыточного (по отношению к внешнему) давления плашки раздвигаются резиновым цилиндром, имеющимся в корпусе якоря, и вдавливаются в обсадную колонну. Чем больше внутреннее (в НКТ) давление, тем сильнее плашки прижимаются к обсадной колонне, предотвращая смещение пакера. Якоря рассчитаны на те же условия работы, что и пакеры, т. е. на перепады давлений 30 - 50МПа.

Рисунок 2.2 - Якорь плашечный гидравлический для ГРП:

1 - плашки с насечками; 2 - резиновый цилиндр.

Максимальные страгивающие усилия, воспринимаемые якорем (в зависимости от типоразмера) достигают 1250 кН. Длина якорей около 2м, масса 80 - 140кг, проходной диаметр 36 - 72мм.

Насосные установки:

Для осуществления ГРП применяются специальные насосные агрегаты. В компании Shlumberger применяют установки для гидроразрыва SPF/SPS 343 с агрегатом «Caterpillar» (рисунок 2.3) и с агрегатом «Detroit Diesel» (рисунок 2.4).

Рисунок 2.3 – Насосный агрегат «Caterpillar».

Рисунок 2.4 – Насосный агрегат «Detroit Diesel».

 Агрегаты имеют множество применений, включая мероприятия по интенсификации притока, например гидроразрывы, кислотные обработки, работы на гибких НКТ, закачка СО2. Кроме того, агрегат может быть использован в промышленности.

Диапазон рабочих давлений составляет от 0 до 103,4 МПа. При установке специальной гидравлической части и специальных труб для обработки, агрегат может быть использован для выполнения специальных работ при давлениях до 137,9 МПа.

Техническая характеристика агрегата:

1. Двигатель: MTU/DDC 4000 SCCC или Caterpillar 3512, 12 цилиндровый, мощность на валу 2250л.с.

2. Насос: устанавливаются трёхцилиндровые насосы типа GD 2250 или SPM TWS 2250. Номинальная гидравлическая мощность – 2000л.с. (1492кВт), подача до 4,5м³/мин.

Смесительный агрегат:

В настоящее время компания Shlumberger использует автосмеситель SBT-612 POD II (рисунок 2.5) смеситель жидкости для воздействия на пласт, смонтированный на автомобильном шасси.

Расклинивающие агенты, жидкость и сухие добавки могут дозироваться:

• вручную,

• полуавтоматически,

• полностью автоматически.

Рисунок 2.5 – Автосмеситель POD II.

Автосмеситель POD II оснащен регулирующими расходомерами жидких добавок, которые точно дозируют расход от 1 до 35 галлонов в минуту (галл/мин) и регулирующими расходомерами сухих добавок. Автосмеситель POD II с большой точностью обеспечивает необходимую концентрацию расклинивающего агента (± 0.2 PPA (фунта на общее количество реагентов)) и имеет абсолютно независимую резервную гидравлическую систему. Автосмеситель POD II имеет два независимых вихревых перемешивателя производительностью 35 баррелей в минуту, расположенных параллельно. Кроме того, автосмеситель оснащен системами самодиагностики. Система подачи жидких добавок ПЖД (LAS), в случае необходимости, может использоваться для закачивания растворов.

Автосмеситель POD II имеет два независимых вихревых перемешивателя производительностью 35 баррелей в минуту каждый. На рисунке 2.6 изображен типичный Вихревой перемешиватель типа Vortex.

Рисунок 2.6 – Перемешиватель Vortex.

Номинальный диапазон рабочих характеристик вихревого перемешивателя:

• скорость - от 900 до 1300 об/мин,

• производительность - от 0 до 35 баррелей в минуту для каждой стороны (70 баррелей в минуту для двух блоков),

• давление на выходе - от 0 до 100 фунтов на кв. дюйм,

• скорость загрузки песка - от 0 до 9000 фунтов в минуту на каждую сторону (или 18000 фунтов для двух блоков),

• объем - приблизительно 25 галлонов и

• максимальная производительность для каждой стороны - 24 барреля в минуту при максимальной загрузке песка.

Нормальная скорость вращения перемешивателя – 1100 оборотов в минуту. Эта скорость может меняться в зависимости от скорости разгрузки.

Автомобиль для транспортировки и подачи проппаната в смеситель­ный агрегат:

Для хранения проппанта на месте проведения работ и его транспортировки к смесителю во время работы служит главный конвейер песка, который также называют пескозагрузчиком (рисунок 2.7).

Главный конвейер песка поставляется двух размеров:

• SSF-З41 общей емкостью = 75,8м³ (2700 куб.фут)

• SSF-З51 общей емкостью = 112,0м³ (4000 куб.фут)

Рисунок 2.7 – Главный конвейер песка.

Каждый главный конвейер песка содержит четыре полностью независимых отделения для хранения наполнителя. Крышки отделений расположены в верхней части, по две на каждое отделение, что позволяет как загружать, так и выгружать продукт во время работы. Из соображений безопасности, а также чтобы избежать попадания воды в песок, все остальное время крышки должны быть закрыты.

Главный конвейер песка обеспечивает загрузк; песка или другого наполнителя из отделения на ленту конвейера, которая движется с переменной скоростью и соединяет установку I бункером, расположенным над смесителем.

В верхнем заднем углу главного конвейера песка расположена ручная станция гидравлического управления. Эта станция позволяет оператору открывать и закрывать заслонки и управлять скоростью конвейера, наблюдая за наполнителем во время транспортировки.

Главный конвейер песка нельзя перевозить заполненным, поэтому он загружается на месте выполнения работ песком и наполнителем с помощью транспортеров сыпучих материалов, и перед перевозкой на новое место полностью разгружается.

Автомобиль для перевозки химических реагентов:

Этот автомобиль предназначен для транспортировки хим.реагентов и подачи их в смесительный агрегат в процес­се приготовления жидкости ГРП. Конструктивно он представляет собой закрытый кузов, смонтированный на автомобильном шас­си.

Поскольку хим.реагенты ГРП могут эффективно использо­ваться только при определенной температуре (обычно +15 -+18°С), кузов выполнен в термоизолированном исполнении и оборудован мощными автономными обогревателями, за счет че­го внутри кузова обеспечивается требуемая температура при температуре окружающего воздуха до -40°С.

Как правило, транспортировка жидких хим.реагентов произ­водится в бочках, соответственно кузов оборудован специаль­ными приспособлениями для их надежного крепления.

К специальному оборудованию автомобиля относятся на­сосы для подачи хим.реагентов в смесительный агрегат. В стан­дартное оборудование кузова входят обычно три таких насоса -для раздельной подачи гелланта, активатора и сурфактанта, од­нако при необходимости (в зависимости от используемой систе­мы жидкости ГРП) могут устанавливаться дополнительные насосы. Примером может слу­жить специальный насос для подачи активатора системы ОС-10 - по­скольку при использовании этой системы активатор подается в процессе закачки жидкости, требуется насос более высокой производимости, чем производительность штатных насосов.

Средства транспортировки жидкости:

Для перевозки жидкостей, необходимых для ГРП, применяют средства транспортировки, которые выпускаются в нескольких конструкциях. В зависимости от требований обработки и географического положения средство транспортировки может иметь конфигурацию тягача и прицепа (рисунок 2.8) или резервуара, смонтированного на автомобиле (рисунок 2.9).

Рисунок 2.8 – Транспортировочный прицеп.

Рисунок 2.9 – Транспортировочный автомобиль.

Ёмкость транспортировочных прицепов:

• Один отсек: 30290 литров (31 м3);

• Два отсека: по 9466 литров (10 м3) каждый;

• Три отсека: по 6308 литров (6,5 м3) каждый.

На некоторых объектах в силу особенностей рельефа нельзя использовать тягачи с прицепами. Кроме того, ограничения по весу и правила пользования шоссейными дорогами не позволяют перевозить объём жидкости свыше определенного. В таких случаях используются резервуары, смонтированные на шасси автомобилей.

 Один резервуар: 11359 литров (11,5 м3).

Для ГРП используются и другие вспомогательные агрегаты на автомобильном ходу. Например, агрегат для транспортировки блока манифольда IBM-700 высокого давления (70 МПа) с подъемной стрелой для погрузки и разгрузки тяжелых деталей манифольда. Манифольдный блок предназначен для обвязки выходных линий нескольких насосных агрегатов высокого давления и присоединения их к арматуре устья скважины. Манифольдный блок транспортируется на специально приспособленной платформе автомобиля ЗИЛ-131 пли 311Л-157К.

В комплект входят:

1. Напорный коллектор из кованой стальной коробки с шестью отводами для присоединения шести насосных агрегатов, рассчитанный на давление 70МПа. Коллектор имеет центральную трубу с датчиками давления, плотномера и расходомера, с дистанционной регистрацией показаний на станции контроля и управления процессом ГРП. На коллекторе также предусмотрено шесть пробковых кранов и шесть предохранительных клапанов. Напорный коллектор присоединяется к устью скважины с помощью двух линий высокого давления.

2. Распределительный коллектор, рассчитанный на давление 2,5 МПа, служит для распределения рабочих жидкостей между насосными агрегатами. Он имеет большое проходное сечение (100мм), предусматривает возможность подключения десяти присоединительных линий и снабжен предохранительным клапаном на 2,5 МПа.

3. Комплект вспомогательных трубопроводов, состоящий из 23 труб высокого давления с условным диаметром 50мм и комплект быстросъемных шарнирных соединений, также рассчитанных на высокое давление.

4. Крановая арматура, резиновые шланги высокого давления, вспомогательное оборудование и инструмент для сборки, крепления, опрессовки и разборки соединительных манифольдов.

5. Арматура устья скважины (1АУ-700 или 2АУ-700), герметизирующая затрубное пространство и НКТ. Арматура 2АУ-700 (рисунок 2.10) отличается от арматуры 1АУ-700 возможностью подключения ее к НКТ диаметром 73 и 89мм, а также наличием гибких соединений двух боковых отводов. Верхняя трубная головка кроме двух отводов имеет в верхней части манометр с масляным разделителем. Нижняя устьевая головка, рассчитанная на давление 32,0МПа, имеет две подсоединительные линии с кранами, тройниками и быстросъемными соединениями для сообщения с кольцевым пространством скважины. Общая масса устьевой арматуры 2АУ-700 - 500кг.

Для дистанционного контроля за процессом служит специальная станция контроля и управления на автомобиле, укомплектованная необходимой контрольно-измерительной и регистрирующей дистанционной аппаратурой, а также усилителями и громкоговорителями для звуковой и телефонной связи с отдельными агрегатами и исполнителями. Для соблюдения техники безопасности все агрегаты располагаются радиаторами от скважины (рисунок 2.11), чтобы можно было беспрепятственно отъехать от нее при аварийной или пожарной опасности. Это особенно важно при использовании жидкостей на нефтяной основе.

Рисунок 2.10 - Арматура устья скважины 2АУ-700 для гидравлического разрыва пласта.

Рисунок 2.11 - Схема расположения оборудования при ГРП:

1 - насосные агрегаты 4АН-700; 2 - пескосмесительные aгрегаты ЗПА; 3 - автоцистерны ЦР-20 с технологическими жидкостями; 4 - песковозы; 5 - блок манифольдов высокого давления; 6 - арматура устья 2АУ-700; 7 - станция контроля и управления процессом (расходомеры, манометры, радиосвязь).