Продолжение таблицы вариантов к практической работе 2

№	Варианты	33	34	35	36
	Параметры
1	d, м при f, м2	62 0,00302	62 0,00302	62 0,00302	62 0,00302
2	D, мм при F, м2	127 0,0128	127 0,0128	127 0,0128	127 0,0128
3	Н, м	1010	1015	1020	1025
4	рз, МПа	14	15	16	10
5	Т, К	300	310	320	300

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3

РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

Гидравлический разрыв пласта осуществляется в скважинах со следующей характеристикой:

Дано:

Глубина H = м;

Диаметры эксплуатационной колонны Dн = см;

Трубы из стали группы прочности Д;

Эффективная мощность пласта h = м ;

интервал перфорации эксплуатационной колонны 1980-1990;

На 1м эффективной мощности пласта просверлено 10 отверстий;

Коэффициент продуктивности скважины К = т/сут∙МПа;

Пластовое давление рпл = МПа;

Забойное давление рзаб = МПа;

Вода и песок в продукции скважины отсутствует;

Способ эксплуатации глубинно-насосный;

Нефтяной пласт сложен мелкозернистыми хорошо проницаемыми песчаниками и имеет пористость 0,15 - 0,28;

Проницаемость k = м²;

Нефтенасыщенность Sн = %;

Режим пласта упруго-водонапорный.

Решение

Для выяснения приемистости скважины и ожидаемого давления разрыва пласта скважина была предварительно испытана. По данным испытании была построена зависимость приемистости скважины от давления на забое (рис.3.1). Эта кривая позволяет определить давление разрыва пласта. Как видно из графика при давлении разрыва Р_з.р.=35 МПа, приемистость скважины составила 1300 м³/сут. При средней плотности вышележащих пород ρ_п= 2500 кг/м³ вертикальное горное давление составит

Р_в.г.= ρ_п ∙ g ∙ H ₌ Па

Рисунок – 3.1. Зависимость приемистости скважины от забойного давления при гид­роразрыве

Если давление расслоения пород будет равно σ_р= 1,5 МПа, то давление разрыва пласта будет определяться по формуле

Р_з.р.= Р_в.г.­-­ Р_п.л.+ σ_р = МПа

Давление разрыва на забое можно определить приближенно по эмпирической формуле

Р_з.р.= , МПа (3.1)

где К = 1,5-2,0, принимаем К = 1,75

Р_з.р.= МПа

Для выяснения возможности проведения процесса ГРП через обсадную колонну проверим прочность колонны на внутреннее давление по формуле Ламэ. Допустимое давление на устье скважины при закачке жидкости песконосителя вязкостью μ = 0,25 Па·с, определяется по формуле

, Па (3.2)

где D_в – внутренний диаметр нижней части эксплуатационных труб, см, D_в = 14,4 см

σ_тек – предел текучести для стали группы прочности Д, МПа, σ_тек = 380 МПа

k – запас прочности, k = 1,5

ρ – плотность, кг/м³, ρ = 950 кг/м³

h- потеря напора на трение в обсадной колонне, м

Потеря напора на трение в трубах для скважин глубиной 1750 м приведены в таблице 3.1. Для принятого расхода 1300 м³/сут (15 л/с) эти потери при глубине скважины 1750 м составляют h=56 м столба жидкости, а для нашей скважины глубиной Н = м они будут пропорционально равны

h = м

Следовательно, по формуле (3.2)

Па

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

, Па (3.3)

где р_стр – страгивающая нагрузка для обсадных труб из стали группы прочности Д, МН, р_стр = 1,59 МН

G – усилие затяжки при обвязки обсадной колонны, МН, G = 0,5 МН

k – запас прочности, k = 1,5

Подставляя цифровые величины в формулу (3.3), получим

Па

Из полученных двух значений Р_у принимаем меньшее Р_у = МПа

Возможное забойное давление при давлении Р_у = МПа составит

Па

Учитывая, что потребное давление разрыва на забое меньше ( МПа), давление на устье скважины

Па

Таблица 3.1

Давление на устье скважины ниже допустимого для принятых труб из стали группы прочности Д. Поэтому для уменьшения гидравлических сопротивлений при закачке рабочих жидкостей и для снижения общего давления разрыва ГРП осуществляем через колонну обсадных труб.

Количество жидкости разрыва не поддается точному расчету. По опытным данным объем жидкости разрыва изменяется о 5 до 10 м³. Для данной скважины принимаем средний объем V_р = 7,5 м³ нефти.

Концентрация песка С зависит от вязкости жидкости-песконосителя и темпа ее закачки. Рекомендуется принимать следующую концентрацию песка: для нефти вязкостью более 5 сПа·с 150 – 300 г/л, а для загущенных нефтепродуктов вязкостью до 25 сПа∙с 300 – 500 г/л.

Принимаем С = 300 г/л или 0,3 т/м³.

При этом условии объем жидкости-песконосителя

где G_п – содержание песка, т, G_п = 8 т

Оптимальную концентрацию песка можно определить по эмпирической формуле

, кг/м³ (3.4)

Для вязкости жидкости-песконосителя 25 сПа∙с, υ = 12 м/ч

кг/м³

Следовательно в объеме м³ содержится песка

кг

Емкость обсадной колонны и количество находящегося в них песка приведены в таблице 3.2. Как видно из этой таблицы, емкость D = мм обсадной колонны глубиной Н = м составляет м³, а принятое количество жидкости-песконосителя – .

Таблица 3.2

Необходимый объем продавочной жидкости

где D_в = 0,15 м – средний внутренний диаметр Dн = мм колонны.

м³

Общая продолжительность гидроразрыва определяется по формуле

сут = ч = мин

где Q – cуточный расход рабочей жидкости Q=1300 м³.

Радиус горизонтальной трещины можно определить по эмпирической формуле

(3.5)

где с – эмпирический коэффициент, с = 0,02

μ – вязкость жидкости разрыва, Па∙с, μ = 0,05 Па·с

k – проницаемость пород, м².

Q – расход жидкости разрыва, Q = 15 л/с или 900 л/мин

t_р – время закачки жидкости разрыва

t_р = 7,5·1440/1300 = 8,3 мин

Тогда по формуле (3.5)

м

Проницаемость горизонтальной трещины определяется по формуле

, м² (3.6)

где ω – ширина трещин, см, ω = 0,1 см

м²

Проницаемость призабойной зоны определяется по формуле

м² (3.7)

где k_п – проницаемость пласта, м²,

ω – ширина трещин, м, ω = 0,001 м

h- эффективная мощность пласта, м

По формуле (3.7) получим

м²

Проницаемость всей дренажной системы определяется по формуле

м² (3.8)

где R_к – радиус контура питания скважины или половина среднего расстояния между двумя соседними скважинами, принимаем R_к = 250 м;

r_с – радиус забоя скважины, м, r_с = 0,075 м

r_т – радиус трещины, r_т = 5,7 _м.

Подставляя цифровые значения величин в формулу (3.8), имеем

м²

Максимальный дебит скважины после ГРП можно найти по формуле Дюпюи

(3.9)

где μ – динамическая вязкость, сПа·с, μ = 1 сПа·с

ΔР – депрессия на забое, МПа

МПа

С учетом указанных величин по формуле (3.9) получим

м³/с

При ГРП жидкость закачивается по обсадной колонне при давлении на устье 16,95 МПа при помощи цементировочных агрегатов ЦА-320М. Для принятого темпа закачки жидкостей (q=15 л/с) необходимое число насосных агрегатов при одном резервном составит

(3.10)

где q_аг – производительность одного агрегата, q_аг = 5,1 л/с

Следовательно, по формуле (3.10)

Ожидаемый эффект от ГРП предварительно можно определить по приближенной формуле Г.К. Максимовича, в которой радиус скважины r_с принимают равным r_т

(3.11)

где Q₁ и Q₂ – дебит скважины до и после ГРП;

раза

Фактическая эффективность может быть несколько ниже, так как при движении жидкости по трещинам, заполненным песком, наблюдаются неучитываемые формулой небольшие потери напора.

ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ 3

№	Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8
	Параметры
1	Н, м	2000	1750	1500	1250	1000	750	500	1500
2	D, см	16,8	16,8	16,8	16,8	16,8	16,8	16,8	16,8
3	h, м	10	11	12	13	14	15	16	17
4	Интервал перфорации	1890-1990	1890-1990	1890-1990	1890-1990	1890-1990	1890-1990	1890-1990	1890-1990
5	К, т/сут∙МПа	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15	1,15
6	рпл, МПа	15	15,1	15,2	15,3	15,4	15,6	15,5	15,7
7	рзаб, МПа	12	12,1	12,2	12,3	12,4	12,6	12,5	12,7
8	К, м2	50∙10-15	50∙10-15	50∙10-15	50∙10-15	50∙10-15	50∙10-15	50∙10-15	50∙10-15
9	Sн, %	70	70	70	70	70	70	70	70