vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

16. Теоретические основы проведения гидравлического разрыва пласта. Напряженное состояние пласта. Механизм образования трещин

ГРП предназначен для повышения проницаемости обрабатываемой области ПЗС и заключается в создании искусственных и расширении естественных трещин.

Наличие микротрещин в ПЗС связано с процессом первичного вскрытия в фазе бурения вследствие взаимодействия долота с напряженными горными породами, а также с процессом вторичного вскрытия (перфорации).

Сущность ГРП заключается в нагнетании под давлением в ПЗС жидкости, которая заполняет микротрещины и «расклинивает» их, а также формирует новые трещины. Если при этом ввести в образовавшиеся или расширившиеся трещины закрепляющий материал (например, песок), то после снятия давления трещины не смыкаются.

Общие положения. В невозмущенном горном массиве напряженное состояние горных пород характеризуется следующими напряжениями:

— вертикальным z Pz , определяемым весом вышележащих горных пород:

где п — плотность вышележащих горных пород; Н—глубина залегания горизонта, для которого рассчитываются напряжения;

поперечных ее деформаций.

Для песчаников и известняков 0,2 0,3 ; для упругих пород коэффициент Пуассона изменяется в пределах 0,25- 0,43. Для пластичных горных пород (глина, глинистые сланцы, каменная соль) коэффициент Пуассона стремится к 0,5, вследствие чего 1.

Одним из основных параметров ГРП является давление разрыва горных пород, которое зависит как от горного давления, так и от прочности горных пород. Прочность горных пород даже одного объекта разработки может изменяться в значительных пределах в зависимости от типа породы, ее пористости, структуры порового пространства, минералогического состава, а также от наличия глинистых разностей. Следовательно, давление разрыва Рр является трудно рассчитываемой величиной, но принципиально оно может соотноситься с горным давлением Рг следующим образом:

Pр Pгг

35

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В зависимости от соотношения Рр /Рг в определенной степени зависит и ориентация в пространстве образующихся трещин. Таким образом, соотношение Рр/Рг в реальных случаях может быть самым различным. Практика показывает, что во многих случаях Рр < Рг. В общем случае давление разрыва зависит от следующих основных факторов:

—горного давления Рг;

—проницаемости ПЗС и наличия в ней микротрещин;

—прочности и упругих свойств горной породы;

—структуры порового пространства;

—свойств жидкости разрыва;

—геологического строения объекта;

—технологии проведения ГРП и др.

При реализации ГРП в призабойной зоне могут образовываться трещины различной пространственной ориентации: горизонтальные, вертикальные или наклонные. На рис. 5.4 приведена схема горизонтальной и вертикальной трещин.

Рис. 5.4. Схема горизонтальной и вертикальной трещин А. Образование горизонтальной трещины.

Если в призабойную зону скважины нагнетать слабофильтрующуюся (среднефильтрующуюся) жидкость, то фильтрация начинается в наиболее проницаемые области ПЗС, определяемые, как правило, наличием трещин.

В этом случае слабофильтрующаяся жидкость действует как клин, увеличивая длину и раскрытость горизонтальной трещины. При этом положительный результат может быть получен только при определенном темпе закачки жидкости разрыва. Минимальный темп закачки жидкости разрыва определяют по эмпирической зависимости:

Qмин.г 106 Rг 0 , (5.14)

где Qмин.г —минимальная подача насосным агрегатом жидкости разрыва для образования горизонтальной трещины, м3/с;

36

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Rr— радиус горизонтальной трещины, м;

0 — ширина трещины на стенке скважины, м (см. рис. 5.4);

Принципиально возможно образование горизонтальной трещины и фильтрующейся жидкостью, что связано с существенным увеличением темпа и давления закачки.

Б. Образование вертикальной (наклонной) трещины

Если используется нефильтрующаяся жидкость разрыва, то по мере повышения давления закачки напряжение в горной породе возрастает. При определенном напряжении, превышающем предел прочности породы на сжатие, порода разрывается. Физически этот процесс протекает следующим образом. По мере роста давления закачки напряжение в горной породе возрастает и происходит ее сжатие. Сжатие происходит до определенного предела, определяемого прочностью на сжатие. После превышения этого предела порода не может сопротивляться увеличивающемуся сжатию и растрескивается. После снятия давления закачки возникают остаточные трещины (трещины разуплотнения), как правило, вертикальной или наклонной ориентации.

Минимальный темп закачки жидкости разрыва рассчитывают по следующей эмпирической зависимости:

где Qмин.в —минимальная подача насосным агрегатом жидкости разрыва для образования вертикальной трещины, м3/с;

h — толщина пласта, м.

Так как в процессе закачки определенная часть жидкости фильтруется в породу

37

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

17.Гидравлический разрыв пласта (ГРП). Виды ГРП

Виды ГРП:

По типу скважины:

-добывающие нефтяные

-добывающие газовые

-нагнетательные

По применяемому внутрискважинному оборудованию:

-без НКТ (разрыв в обсадной колонне)

-с использованием НКТ

-без пакера (давление разрыва пласта действует на обсадную колонну

По числу пластов в разрезе скважины:

-один

-два

-несколько

По виду ГРП:

-простой

-поинтервальный (многократный)

-направленный

-избирательный

-массированный

-Глубокопроникающий

-комбинированный (щелевая разгрузка+ГРП…)

По типу используемых при ГРП жидкостей и наполнителей

-водный ГРП

-Проппантный ГРП

-кислотный ГРП

По профилю проводки скважины:

-ГРП в вертикальных скважинах

-ГРП в горизонтальных скважинах

-ГРП в наклонно-направленных скважинах

38