18.2. Гідравлічний розрив пластів

Сутність гідравлічного розриву полягає в утворенні високопроникних тріщин великої протяжності під дією тиску погано фільтруємої рідини, що нагнітається у свердловину. Процес складається з наступних етапів:

1) закачування в пласт рідини розриву для утворення тріщин, які потім заповнюються грубозернистим піском; 2) нагнітання рідини-пісконосія;

3) закачування продавлювальної рідини для продавлювання піску в свердловину. Момент розриву пласта відзначається різким збільшенням витрат рідини розриву.

Як рідини розриву і пісконосії для нафтових свердловин використовуються високов’язкі нафти, емульсії, загущені милами вуглеводневі рідини, для нагнітальних свердловин – розчини сульфіт-спиртової барди (ССБ) або воду, загущену полімерами.

Я кщо пласти газоносні, щоб уникнути проникнення рідин розриву в глибину, рекомендується перед початком робіт закачувати у свердловину крейдяні розчини, розчини хлористого кальцію або розсоли. При пластовому тиску нижчому гідростатичного використовують водо-конденсатні емульсії, водні розчини ПАР з добавками крейди, карбоксиметилцелюлозу (КМЦ) та інші знижувачі фільтраційних властивостей середовища. Водорозчинні реагенти КМЦ застосовують також для загущення водних розчинів – продавлювальних рідин і рідин-пісконосіїв. Крейдяні добавки після гідророзриву видаляються із пор кислотною обробкою.

При розриві карбонатних пластів в якості рідини розриву використовують кислотні емульсії вуглеводневих рідин. Для цього заготовляють 20 –50 м³ рідини розриву. За допомогою насосних агрегатів високого тиску 4АН-700 її нагнітають у свердловину по насосно-компресорних трубах. Обсадну колону від впливу високого тиску захищають пакером, який встановлюється вище покрівлі пласта (рис. 18.3). Щоб досягти необхідних темпів нагнітання (не менше 2 м³/хв.),

1 – пакер; 2 – гідравлічний якір; 3 – насосно-компресорні труби;

4 – арматура гирла

Рис. 18.3. Обладнання свердловини при гідророзриві пласта

одночасно використовують кілька агрегатів (рис. 18.4). Пісок змішується з рідиною-пісконосієм у спеціальному агрегаті. Піскоутримуюча здатність емульсій та загущених рідин досягає 1,2 кг/л. У тріщини вводяться 5 – 6 м³ крупнозернистого кварцового піску, а при посилених гідророзривах – до 500 т піску.

Залежно від властивостей пласта розрізняють наступні технології розриву: одноразовий, багаторазовий, поінтервальний. При багаторазовому розриві тріщини утворюються послідовно в декількох місцях продуктивних пластів, які розрізняються (блокуються) у процесі розриву пакерами або спеціальними відсікачами. Очікуваний тиск на гирлі р_г., необхідний для розриву пласта, можна наближено оцінити за формулою

,

де Р_гір і Р_пл – тиск відповідно гірничий і пластовий; Р_т – втрати тиску на тертя в трубах:

,

д е λ – коефіцієнт опорів (λ = 0,016 ÷ 0,02); v – швидкість руху рідини в трубах; Н – глибина залягання пласта; g – прискорення вільного падіння; d – діаметр труб.

Розрив пласта при тисках на вибої нижчих гірського (0,8^.р_гір) пояснюється частковим розвантаженням порід і зниженням напруги по вертикалі внаслідок пластичної деформації деяких глинистих вищележачих порід у процесі їх розтину під час буріння свердловини.

Гідравлічний розрив пласта – ефективний засіб підвищення дебітів свердловин, але він трудомісткий і вимагає витрат значних коштів і матеріалів. Доцільність здійснення гідророзриву (як і інших методів впливу на пласт) визначають з урахуванням очікуваних економічних показників.

1 – нафтова ємність; 2, 4 – агрегати високого тиску; 3 – свердловина; 5 – допоміжний агрегат; 6 – піскозмішувач;

7 – автоцистерни

Рис. 18.4. Обв’язка обладнання при гідророзриві