- •Методы воздействия на призабойную зону скважины
- •Методы воздействия на призабойную зону скважины
- •1. Назначение методов и их общая характеристика
- •2. Обработка скважин соляной кислотой
- •3. Термокислотные обработки
- •4. Поинтервальная или ступенчатая ско
- •5. Кислотные обработки терригенных коллекторов
- •6. Техника и технология кислотных обработок скважин
- •7. Гидравлический разрыв пласта
- •8. Осуществление гидравлического разрыва
- •Оценка размеров горизонтальных трещин
- •Значения коэффициентов n(b) и n(b)
- •9. Техника для гидроразрыва пласта
- •Техническая характеристика пескосмесительного агрегата зпа
- •10. Тепловая обработка призабойной зоны скважины
- •11. Термогазохимическое воздействие на призабойную зону скважины
- •12. Другие методы воздействия на призабойную зону скважин
- •Техническая характеристика вибраторов
8. Осуществление гидравлического разрыва
Осуществление ГРП рекомендуется в следующих скважинах.
Давших при опробовании слабый приток.
С высоким пластовым давлением, но с низкой проницаемостью коллектора.
С загрязненной призабойной зоной.
С заниженной продуктивностью.
С высоким газовым фактором (по сравнению с окружающими).
Нагнетательных с низкой приемистостью.
Нагнетательных для расширения интервала поглощения.
Не рекомендуется проводить ГРП в скважинах, технически неисправных и расположенных близко от контура водоносности или от газовой шапки. Очевидно, что эффективность ГРП зависит от размеров трещины. В зарубежной литературе приводится формула для оценки радиуса трещины
, (5.10)
Причем для коэффициента С рекомендованы такие значения: для скважин глубиной H = 600м - С = 0,025; для скважин с глубиной Н = 3000 м - C = 0,0173.
Используя линейную интерполяцию, можно получить для С следующее выражение:
, (5.11)
Подставляя (5.11) в (5.10), получим
, (5.12)
где Q - подача насосных агрегатов при ГРП, л/мин; - динамическая вязкость жидкости разрыва, мПас; t - продолжительность закачки жидкости, мин; k - проницаемость пласта; Н - глубина залегания пласта, м. Формула (5.12), переведенная в СИ, имеет вид
, (5.13)
где Q - л/с; - Пас; t - с; k - м2; H - м; rт - м.
Определение ширины трещины затруднительно, хотя и имеются формулы для ее вычисления. У стенки скважины ширина трещины наибольшая и к концу убывает до нуля. При закачке в пласт маловязкой жидкости, легко проникающей в горизонтальный проницаемый прослой, возникает, как правило, горизонтальная трещина, в которой давление превышает локальное горное. В результате происходит упругое расщепление пласта по наиболее слабым плоскостям. При закачке нефильтрующейся жидкости образуются вертикальные трещины, так как вслед-ствие отсутствия фильтрации в пласт явление разрыва становится подобным разрыву длинной трубы с бесконечно толстыми стенками. При наличии в пласте естественных трещин разрыв будет происходить по их плоскостям независимо от фильтруемости жидкости.
Предугадать эти явления, конечно, трудно. В специальной литературе приводится формула для определения ширины и объема вертикальной трещины
, (5.14)
где w - ширина вертикальной трещины у стенки скважины; - коэффициент Пуассона (примерно 0,1 - 0,2); р - превышение давления на забое скважины над локальным горным; Е - модуль Юнга для горной породы [примерно (1 - 2)102 МПа]; L - длина трещины.
Полагая, что вертикальная трещина имеет форму клина с основанием w высотой L и длиной h., равной толщине пласта, получим ее объем
, (5.15)
Имеется ряд других формул для вертикальных и горизонтальных трещин (Ю. П. Желтов и С. А. Христианович). Однако они достаточно сложны для использования.
Таблица 5.2.
Оценка размеров горизонтальных трещин
Площади трещины, м2 |
Эквивалент- ный радиус, м |
Объем трещины, м3 , при ширине | |||
2 см |
1 см |
0,5 см |
0,25 см | ||
20 |
2,523 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
0,05 |
40 |
3,570 |
0,8 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
80 |
5,046 |
1,6 |
0,8 |
0,4 |
0,2 |
160 |
7,136 |
3,2 |
1,6 |
0,8 |
0,4 |
320 |
10,092 |
6,4 |
3,2 |
1,6 |
0,8 |
640 |
14,273 |
12,8 |
6,4 |
3,2 |
1,6 |
По различным оценкам ширина трещин может достигать нескольких сантиметров. Имеются факты закачки в трещины при ГРП шариков диаметром более 1 см, которые заклинивались в трещинах и не извлекались при последующей эксплуатации скважины. Количество закачиваемого песка при обычном однократном разрыве составляет 2 - 6 т. Известны успешные операции ГРП, при которых количество закачанного песка достигало нескольких десятков тонн. Все это подтверждает, что раскрытие трещин и их протяженность получаются достаточно большими. Объем трещины Vт можно определить как произведение ее площади на среднюю толщину. Приравнивая площадь трещины f равновеликому кругу, найдем приближенно ее объем
, (5.16)
Оценка размеров горизонтальной трещины и ее объема по (5.16) показывает следующие результаты (табл. 5.2). Скорость движения жидкости-песконосителя с увеличением радиуса трещины также уменьшается.
Следует, однако, иметь в виду, что не вся жидкость, закачиваемая агрегатами, движется по трещине. Часть отфильтровывается через стенки трещины в пласт, что снижает скорость движения жидкости по трещине, затрудняя или вовсе прекращая перенос песка по трещине. Поэтому важно для достижения положительных результатов ГРП применять песконосительную жидкость с низкой фильтруемостью и закачивать ее с большой скоростью.
Для оценки гидродинамической эффективности ГРП необходимо знать уравнение радиального притока жидкости к скважине, имеющей в призабойной зоне трещину. Эта задача в строгой постановке сложна. Достаточно точные результаты в свое время были получены автором методом электролитического моделирования для различных случаев расположения горизонтальных и вертикальных трещин, их размера и их проницаемости.
Обработка результатов электромоделирования позволила получить следующую формулу для оценки гидродинамической эффективности ГРП в скважине с открытым забоем:
, (5.17)
где - кратность увеличения дебита после ГРП; Qт - дебит скважины после ГРП; Qo - дебит до ГРП при прочих равных условиях; Nв - коэффициент, зависящий от величины b = h/2rc; h - толщина пласта; rт - радиус трещины; rc - радиус скважины; n(b) - коэффициент, также зависящий от b (табл. 5.3).
Для промежуточных значений b соответствующие величины n и N находятся интерполяцией. Имеются приближенные формулы для оценки гидродинамической эффективности ГРП. Например, можно предположить, что вся притекающая к скважине жидкость на расстоянии r = rт попадает в трещину и далее без сопротивления движется по ней до стенки скважины. Это соответствует радиальному притоку жидкости к скважине с радиусом, равным радиусу трещины rт. В таком случае можно записать
, (5.18)
Деля (5.18) на дебит Qo несовершенной скважины, имеющей приведенный радиус rпр, получим
, (5.19)
Числовые оценки показывают, что при Rк = 200 м; rпр = rс = 0,1 м; rт = 20 м = 3,3; при Rк = 400 м; rпр = rс = 0,1 м; rт = 10 м = 2,25.
Таблица 5.3.