4.3. Технология и оборудование для гидроразрыва пласта

Последовательность работы оборудования следующая: агрегаты высокого давления 4АН - 700 подают в скважину жидкость гидроразрыва для образования в пласте трещин, которое отмечается по резкому снижению давления на агрегатах. После этого переходят на увеличенную подачу жидкости гидроразрыва, происходит новый подъем давления и соответственно развитие трещин. После этого в НКТ закачивается заранее подготовленная пескосмесителем смесь песка с жидкостью -песконосителем (пульпа). Пульпа подается в НКТ обычно старыми насосными агрегатами при относительно небольшом давлении. При этом трещины закрываются под действием горного давления. Затем эту порцию пульпы проталкивают буферной жидкостью при большом давлении в раскрываемые трещины пласта. Для этого используют насосные агрегаты 4 АН - 700.

Рис. 4.3.1. Насосный агрегат для ГРП 4АН-700:

1 - автомобиль КрАЗ-257; 2 - кабина управления; 3 - силовой агрегат; 4 - коробка скоростей; 5 - муфта сцепления; 6 - насосный агрегат; 7 - выкидной маинфольд; 8 - соединительные трубы высокого давления.

При этом должно соблюдаться требование, чтобы гидроразрывная и буферная жидкости закачивались одними и теми же агрегатами с автономным приводром. Насосы агрегатов должны иметь большую подачу и высокое давление, определяемое районом применения гидроразрыва.

Насосный агрегат 4АН - 700 смонтирован на шасси автомобиля КрАз - 257. Оборудование агрегата включает: силовую установку 4УС - 800, коробку передач 3КПм, горизонтальный 3-х плунжерный насос 4 Р -700, манифольд и систему управления.

Силовая установка состоит из дизеля В2 - 800 ТК - С2, 12 - цилиндрового четырехтактного ,V - образного двигателя с наддувом турбокомпрессором ТКР - 14-2. Номинальная мощность - 585 квт, число оборотов - 1800 мин ^-1. Двигатель соединен с коробкой передач фрикционной и зубчатой муфтами. Фрикционная муфта позволяет быстро отключать двигатель и останавливать насос.

Коробка передач 3КПм четырехступенчатая, обеспечивает передаточные отношения в соответствии с 1 - 4 скоростями: 4,67; 3,43; 2,43; и 1,94.

Насос 4Р -700 трехплунжерный, горизонтальный, одинарного действия. Гидравлическая часть насоса имеет сменные плунжеры диаметром 100 и 120 мм. Плунжер  100 мм применяется при давлении 70 МПа и подаче 6,3 л/с, а  120 мм - до 50 МПа и подаче 9 л/сек. Максимальная подача составляет 22 л/ с при Р= 21 МПа.

Насосный агрегат Мерседес Бенц 2635, двигатель Детройт Дизель 16 V - 149TIB мощностью 2250 л.с.(1654квт), число оборотов=2050 мин ^-1. На нем установлен трехплунжерный насос SPM TWS 2000 мощностью 2000 л.с. Диаметр плунжера-127 мм, длина хода- 203,2 мм. Насос достигает максимального давления 80 МПа при подаче 772 л/ мин (12,87 л/ сек). Максимальная подача насоса составляет 2547 л/ мин (42,45 л/ сек)

Пескосмеситель должен обеспечивать перевозку песка и приготовление песчано-жидкостной смеси. Он имеет две емкости для заполнения песком двух фракций - мелкой и крупной. Бункер оснащен загрузочным шнеком, приводимом в действие гидромотором. Гидропривод работает от ходового двигателя автомобиля. Для исключения образования песчаных пробок и прилипания песка к стенкам емкости на ней смонтированы вибраторы. Привод вибраторов пневматический от ходового компрессора, который периодически включает реле при снижении давления в пневмосистеме до 0,4 МПа и отключает - при достижении давления 0,7 МПа.

Песчано- жидкостная смесь приготавливается в гидросмесителе, оснащенном рабочим шнеком с гидроприводом. Производительность шнека 50 - 75 т/ час. Смесь накапливается в аккумуляторе, в котором песок поддерживается во взвешенном состоянии с помощью лопастной мешалки, вращаемой гидромотором. Вместимость аккумулятора 1,0 -1,5 м³ , смесь из аккумулятора подается песковым насосом к насосным агрегатам.

Характеристика пескового насоса 4 ПС - 9

Подача м³/час 60, 130, 200.

Напор, м 30, 27,5, 22.

Плотность пульпы,кг/ м³ 2000, 1500, 1200.

Доп. высота всасывания 6, 5,5; 4м.

Число оборотов насоса 1460 мин ^-1.

В настоящее время применяются пескосмесительные агрегаты - 4 ПА, 3 ПА, и УСП - 50.

Рис. 4.3.2. Пескосмесительный агрегат ЗПА:

1 - центробежный насос 4ПС; 2 - силовой блок двигателя ГАЗ-51; 3 - смесительное устройство; 4 - наклонный шнек; 5 - бункер для песка; 6 - приемный трубопровод; 7 - раздаточный трубопровод; 8 - автомобиль КрАЗ-257.

Автоцистерны должны иметь емкость заданного объема, устройство для подогрева жидкости , насос для перекачки жидкости. Автоцистерна должна обладать хорошей проходимостью и быть самоходной или перевозимой тягачом. В настоящее время используются автоцистерны ППЦ - 23 - 5524П; АЦН - 11 - 257; АЦН - 7,5 - 5334; ЦР - 7АПС; АП - 15 - 5320; АЦ - 10; АЦПП - 21 - 5523А. (Первая цифра - емкость в м³ )

Наиболее емкой является автоцистерна ППЦ - 23 - 5524П, включающая в себя собственно цистерну, насосный блок с трансмиссией, змеевик для подогрева и другое оборудование, смонтированное на КрАз - 257 и полуприцепе. Эта цистерна предназначена для перевозки неагрессивных жидкостей, подаче их на прием насосных установок при гидроразрыве, гидропескоструйной перфорации и кислотной обработке призабойной зоны. Перед цистерной смонтирован центробежный насос 4К6 с самовсасывающим устройством. Привод насоса осуществляется от раздаточной коробки автомашины. Наибольшая подача насоса 37,5 л/с , максимальное давление - 0,98 МПа. Вместимость цистерны - 23 м³.

Цистерны других марок отличаются от ППЦ - 23 вместимостью, транспортной базой, подачей насосов. Конструкция цистерны представляет емкость эллиптического или круглого сечения, сваренную из отдельных листов.

Автоцистерна ЦР - 7 АПС вместимостью 7 м³ в северном исполнении, имеет горелку серийного подогревателя ПЖД - 44Б и жаровую трубу, проходящую внутри цистерны. Насос этой цистерны обогревается выхлопными газами двигателя.

Манифольд предназначен для соединения в одну систему всех агрегатов комплекса, управления процессом гидроразрыва, контроля и защиты. Блок манифольда состоит из двух групп коммуникаций: низкого- 2,5 МПа и высокого - 70 МПа давлений и оснащен обратными клапанами, исключающими обратный переток жидкости в линию низкого давления при аварийной остановке одного из насосов. Распределительный коллектор на 2,5 МПа служит для распределения рабочей жидкости между насосными агрегатами.

Для контроля плотности, расхода и давления на центральной трубе имеются датчики.

Блок оснащен комплектом запасных НКТ общей длиной 80-100 м и диаметром 48 мм с быстромонтируемыми соединениями и подъемным краном. В настоящее время применяется блок 1 БМ - 700 (на базе автомобиля ЗИЛ - 131), который включает в себя напорный и приемный коллекторы, подъемную стрелу и комплект труб с шарнирными соединениями. Рассчитан на максимальное давление 70 МПа.

Напорный коллектор представляет собой кованую коробку с шестью подводами для соединения с насосными и цементировочными агрегатами , центральной трубы с датчиками контрольно - измерительных приборов: манометра, расходомера, измерителя плотности, двух отводов для соединения с арматурой на устье скважины, кранов и предохранительных клапанов.