Лекции 4. Технологические особенности и оборудование при гидравлическом разрыве пласта (грп)

4.1. Назначение и технологическая схема грп. 'требование к оборудованию

ГРП является одним из эффективнейших способов воздействия на призабойную зону пласта с целью увеличения её проницаемости. ГРП основан на особенности нефтяного пласта расщепляться (растрескиваться)под действием давления, превышающее горное ( горное давление – давление всех вышележащих пород), освоение метода потребовало создания специальных агрегатов не только для получения высокого давления для расщепления пласта, но и для закрепления трещин, а также специального оборудования для проведения технологических операций. Метод освоен, промышленностью и в настоящее время широко применяется и постоянно совершенствуется.

Проведение ГРП включает в себя следующие основные этапы: а) подготавливается скважина и в неё спускается на трубах пакер 1 и якорь 2, на устье устанавливается специальная арматура 3; рассчитываются параметры ГРП - объем жидкости разрыва, объем жидкости - пескомесителя, объем песка; в) в зависимости от этого устанавливается количество агрегатов, необходимых для проведения ГРП; г) процесс нагнетания в скважину жидкости разрыва следует вести с производительностью, превышающей поглотительную способность скважины в 2-3 раза; д) после разрыва пласта в скважину подается жидкость- песконоситель (вязкая жидкость).

Оборудование, применяемое для ГРП, должно отвечать следующим требованиям: а) получение больших давлений и расходов; б) подача в скважину абразивно-действующих агентов; в) подача в скважину вязких жидкостей (до 1000 сСт); г) получение растворов песка различной концентрации; д) транспортирова­ние и подача жидкостей на прием насосным агрегатам; е) контроль за проведением процесса.

1-пакер; 2-якорь; 3-устьевая арматура

Рисунок 39-Оборудование скважины для ГРП

Рисунок 40- Схема обвязки оборудования и скважины при ГРП

4.2. Основные агрегаты

В комплекс оборудования применяемого при ГРП входят: насосные агрегаты, пескосмесительные машины, автоцистерны для транспортировки жид­костей разрыва, арматура устья скважины, пакеры, якоря, трубопроводы.

Насосные агрегаты предназначены для подачи жидкости разрыва или жидкости песконосителя в скважину и задавки её в пласт, а также смешения рабочей жидкости с закрепляющим агентом (песком). Применяются насосные агрегаты типа ЦА-320М, 4АН-700, 2АН-5ОО,ЗАН-500.

Агрегат ЦА-320. В агрегат входят: а) силовая установка с двигателем В2-400А мощностью 300 кВт (400 л.с.); б) два горизонтальных, трехцилиндровых поршневых насоса двойного действия типа 9Т; в) турбопередача ТП1-300; г) двухскоростной редуктор; д) водопроводящие шестеренчатые насосы; е) манифольд высокого и низкого давления с баком объемом 6,4 м³.

Техническая характеристика насосного агрегата ЦА-320М приводится в таблице 15.

Таблица 15- Техническая характеристика насосного агрегата ЦА-320М

№ п/п	Показатели	ЦА-320М
1	Монтажная база (шасси автомобиля )	KpAS-257
2	Тип двигателя привода водоподающего насоса	ГАЗ-51А
3	Тип водоподающего насоса	1B
4	Подача насоса, л/с	13
5	Давление на выкиде, МПа	1,5
6	Тип цементировочного насоса	9Т
7	подача насоса, л/с: минимальная максимальная	2,9 23,0
8	Максимальное давление при минимальной подаче, МПа	32,0
9	Давление при максимальной подаче, МПа	40
10	Емкость мерного бака, м3	6,4
11	Общая масса агрегата, т	7,5

Двигатель В2-400А 1 (рисунок 41) является приводом насосов 2 через турботрансформатор 3 и редуктор двухскоростной 4

Двигатель 1 соединен через коробку отбора мощности с двигателем автомобиля 6, что позволяет в случае необ­ходимости заменить один двигатель вторым. Водоподводяшие насосы 8 при­водятся в действие от двигателя автомобиля.

Недостатком агрегата является непригодность для ГРП в скважинах глубиной более 2000 м, поэтому для проведения процесса необходимо одновре­менно несколько агрегатов.

1-двигатель; 2-насосы; 3-турботрансформатор; 4-редуктор; 5-передача; 6-двигатель автомобиля; 7-коробка отбора мощности; 8-водяные насосы

Рисунок 41-Блок-схема агрегата ЦА-320М

Агрегат 4АН-700, предназ­начен для проведения ГРП с давлением до 70 МПа. Смонтирован на автомобиле КРАЗ-257и состоит из силового блока 4УС-800, коробки передач ЗКПМ, трехплунжерного насоса 4Р700, манифольда, системы управления.

На раме, непосредственно за кабиной расположена силовая установка, состоящая из дизель-мотора с многодисковой фрикционной муфтой и центробежным вентилятором, систем питания смазки и охлаждения, воздухоочис­тителя. Управление - нейтральное из кабины.

Техническая характеристика агрегата 4АН-700 представлена в таблице 16.

Таблица 16 -Техническая характеристика агрегата 4АН-700.

№ п/п	Показатели	Параметры
1	Двигатель	В2-800ТК
2	Номинальная мощность, кВт	590
3	Частота вращения вала двигателя, об/мин	2000
4	Число передач	4
5	Насос -3х плунжерный, горизонтальный, одинарного действия 4Р-700 диаметр сменных плунжеров	100 и 120
6	Число двойных ходов в мин	192
7	Максимальное давление, МПа	70
8	Производительность, л/с	22 (при втулке 120 мм)
9	Тип зубчатой передачи	косозубая
10	Диаметр трубопровода, мм: всасывающего напорного	130 50
11	Число труб вспомогательного трубопровода	6
12	Общая длина вспомогательного трубопровода, м	23,5
13	Габариты агрегата, мм	9800х2900х3320
14	Масса, кг	20200

Автоцистерны, предназначены для перевозки жидкостей, используемых при ГРП и подачи её в пескосмесительный и насосные агрегаты. Смонтирована на шасси автомобиля и включает в себя цистерну, насос, арматуру, коробку отбора мощности, узел трансмиссии, узел жесткой буксировки, искрогаситель, пароподогреватель, поплавковый указатель уровня.

Технические характеристики применяемых цистер приведены в таблице 17.

Пескосмесительный агрегат, предназначен для транспортировки песка к скважине и механического приготовления песчано-жидкостной смеси при ГРП. Смонтирован на шасси автомобиля и включает в себя бункер со шнековыми питателями, коробку отбора мощности смесителя, раздаточ­ный коллектор, песковой насос.

Таблица 17 -Техническая характеристика автоцистерны

№ п/п	Показатель	ЦР-500	ЦР-7АП	4ЦР
1	Транспортная база – шасси автомобиля	МАЗ-500	КРАЗ-255Б	КРАЗ-257
2	Мощность двигателя автомобиля, л.с.	180	240	240
3	Емкость цистерны, м3	5,5	7,5	9,0
4	Насос максимальная подача, л.с. максимальное давление, МПа	Трехплунжерный 1В 13,4 10,0	Центробежный, одноступенчатый 14,4 7,3	Вертикальный 16,7 10,0
	Потребляемая мощьность, л.с.	20	20	30
5	Время заполнения цистерны, мин	7	30	9
6	Условный диаметр минифольда, мм: всасывающей трубы Нагнетательной трубы	100 50	100 50	100 50
7	Допустимая высота всасывания	6	6	6
8	Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота	7020 2660 2650	8645 2750 3200	10100 2740 2700
9	Масса автоцистерны, кг Порожней С жидкостью (= 1 г/см2)	8000 13800	12710 19670	13300 22315

У агрегата 3ПА бункер разделен на 2 половины, имеющие внизу шнековые питатели. Каждая половина вмещает до 5 т песка. Скорость подачи песка к смесителю от 2 до 40 т/час.

Лопастная мешалка готовит песчано-жидкостную смесь. Состоит из корпуса, вала с тремя рядами лопастей. Напор смеси до 30 м. Песковый насос откачивает песчано-жидкостную смесь на прием 4АН-700.

К 3ПА можно подключить 2 автоцистерны и 4 насосных агрегата.

Техническая характеристика приводится в табл.