6.7.3. Оборудование для гидравлического разрыва пласта

Гидравлический разрыв пласта проводят для увеличения дебита нефтяных и газовых скважин или приемистости нагнетательных скважин. Сущность процесса заключается в нагнетании в скважину высоковязкой жидкости со скоростью, превышающей скорость поглощения ее пластом. В этом случае в призабойной зоне создается высокое давление, благодаря которому расширяются имеющиеся трещины или образуются новые. Для сохранения трещин в раскрытом состоянии в жидкость разрыва вводят крупнозернистый песок (проппант, алюминиевые шарики, шарики из высокопрочного стекла и др.), который препятствует последующему смыканию трещин. Вязкая жидкость, заполнившая трещины, в процессе дальнейшей эксплуатации скважины извлекается на поверхность.

Для проведения гидравлического разрыва пласта применяется комплекс оборудования, состоящий из насосных и пескосмесительных установок, автоцистерн, арматуры устья скважин, блока манифольда, пакера и якоря. 

Процесс гидроразрыва следующим образом:

- до начала работ определяют глубину забоя скважины, промывают ее для удаления пробки и загрязняющих отложений;

- в скважину спускают на НКТ пакер с якорем, устанавливая его выше верхних отверстий фильтра (рис. 6.30), а устье скважины оборудуют специальной головкой — арматурой устья (рис. 6.31), к которой подключают насосные агрегаты для нагнетания в скважину жидкости гидроразрыва (рис. 6.32).

Гидравлический разрыв пласта состоит из следующих этапов:

- закачки в скважину жидкости гидроразрыва для создания трещин в пласте;

- закачки жидкости-песконосителя;

- закачки жидкости для продавливания в пласт.

Комплекс оборудования гидравлического разрыва пласта позволяет применять различные схемы расположения оборудования у скважины и в зависимости от заданного технологического процесса устанавливать необходимое число насосных установок и вспомогательного оборудования. Блок манифольда, устанавливаемый у скважины, к которому подключаются нагнетательные линии насосных агрегатов, позволяет наиболее рационально их расставить (рис. 6.32 [8]).

При гидроразрыве применяется насосная установка УН1- 630х700А, которая смонтирована на шасси грузового трехосного автомобиля и состоит из следующего оборудовании: силовой установки 4УС-800; коробки передач ЗКПм; трехплунжерного насоса 4Р-700; манифольда; системы управления (рис. 6.32). 

На раме автомобиля непосредственно за кабиной водителя расположена силовая установка 9УС-800, состоящая из дизель-мотора, системы питания, смазки, охлаждения, установки воздухоочистителей и других вспомогательных узлов.

Двигатель установки - дизель-мотор В2-800-ТК-СЗ двенадцатицилиндровый, четырехтактный с непосредственным вспрыском топлива и наддувом воздуха турбокомпрессорами ТКР14-2.

Насос 4Р-700 - трехплунжерный со сменными плунжерами, горизонтальный, одинарного действия. Насос комплектуется плунжерами диаметрами 100 и 120 мм, что обеспечивает работу насоса соответственно при давлениях до 70 или 50 МПа.

Манифольд установки состоит из приемной (диаметром 100 мм) и нагнетательной (диаметром 50 мм) линий. Приемный трубопровод оборудован трехходовым пробковым краном, что дает возможность присоединять к приему насоса одновременно два вспомогательных агрегата. На нагнетательном трубопроводе установлены манометр высокого давления с разделителем и предохранительный клапан гвоздевого типа, линия от которого выведена под настил. Установка укомплектована 100-мм приемным рукавом, шестью трубами высокого давления общей длиной 23,5 м и шестью гибкими металлическими сочленениями.

Установка пескосмесительная (УСП-50, ЗПА или иная) предназначена для транспортирования песка, приготовления песчаножидкостной смеси и подачи ее к насосным агрегатам при гидравлическом разрыве нефтяных и газовых пластов и гидропескоструйных процессах. Оборудование смонтировано на шасси автомобиля и включает: бункер с рабочим и загрузочным шнеками; смеситель; песковый насос; манифольд; гидро- и пневмосистемы; пост управления и другие вспомогательные узлы (рис. 6.34).

Бункер для транспортирования песка к месту работ стальной сварной конструкции с коническим днищем имеет квадратное сечение.

Загрузочный шнек служит для заполнения бункера песком в полевых условиях при отсутствии посторонних загрузочных устройств.

Рабочий шнек служит для подачи песка из отсеков бункера в смеситель для приготовления песчано-жидкостной смеси.

Внутри смесителя смонтирована лопастная мешалка, а также поплавковый уровнемер.

Песковый насос 5ПС-10 служит для отбора готовой смеси из смесителя и подачи ее к насосным агрегатам с подпором 0,2-0,3 МПа.

Рабочий и загрузочный шнеки, а также лопастная мешалка смесителя приводятся гидромоторами через одноступенчатые редукторы.

Техническая характеристика пескосмесительного агрегата ЗПА

Производительность агрегата (по песку), т/ч 2-40

Емкость бункера, м3 5

Подача пескового насоса, м3/ч 60; 130 и 200

Напор пескового насоса, м 30; 27,5 и 22

Диаметр напорного и приемного патрубков, мм 100

Привод насоса ДОС

Масса заправленного агрегата, т 24

При гидравличесом разрыве пласта и других технологических операциях устье скважицы оборудуют специальной арматурой, которая носит название Арматура устья скважины (см. рис. 6.30) универсальная 2АУ-70 и 2АУ-70СУ, так как этой арматурой можно пользоваться также при гидропескоструйной перфорации и цементировании скважин.

Арматура может присоединяться к подъемным трубам диаметром 73 и 89 мм. Отводы арматуры имеют гибкие соединения. Арматура устья укомплектована проходными кранами с цилиндрическими пробками, легко управляемыми при любом давлении.

Для упрощения обвязки агрегатов между собой и с устьевой головкой при нагнетании жидкости в скважину применяют самоходный блок манифольда.

Блок манифольда может быть также использован при цементировании скважин.

Блок манифольда 1БМ-700 для умеренного климата и 1БМ-700С для умеренного и холодного климата. Он состоит из напорного и приемно-раздаточного коллекторов, комплекта труб с шарнирными соединениями и подъемной стрелы. Все это оборудование смонтировано на шасси трехосного грузового автомобиля.