Розробка Штормового родовища

gradP0=0,107+qradРпл, 3.2.9)

gradPР4=0,122+qradРпл, (3.2.10)

Таким чином, тріщини, що розкриваються під час ГРП у свердловинах Чорного моря, мають орієнтацію близьку до вертикальної.

Витрата рідини. Усі методи розрахунку потрібної витрати рідини під час ГРП базуються на лабораторних чи промислових експерементальних даних.

За G-D Ю.П.Желтова використовують аналітичні рішення, наведені для розрахунку розмірів тріщини. Водночас, додатково, за формулами Гірстма і Де Клерка, враховують витрати рідини в стінки тріщини. Це аналітично складний метод, який потребує застосування ПЕОМ.

Інший підхід полягає в окремому розрахунку витрати рідини, необхідної для перенесення піску по тріщині qтр, і витрати рідини для компенсації фільтраційних витрат рідини через її стінки. Отже, потрібна витрата рідини

 qmіn = qтр + qф (3.2.11)

де qтр – витрата по тріщині, л/с; h i w - висота вертикальної тріщини та її ширина, см; m - в’язкість рідини-пісконосія, мПа × с.

Витрату рідини для компенсації кількості відфільтрованої рідини розраховують, використовуючи дані лабораторного експеременту. Визначають фільтрацію даної рідини через одиницю поверхні натурального зразка породи, що підлягає ГРП, а потім розраховують:

 qф = 4 hL qф1 (3.2.13)

де qф – витрата рідини для компенсації фільтраційних витрат, л/с; qф1 – фільтраційні витрати на одиницю поверхні з двох сторін тріщини, л/(с × см2); h i L- висота та довжина півтріщини, см.

Відомий також простий і надійний підхід для планування витрат рідини під час ГРП з достатньою точністю. Для цього використовують вже описаний спосіб дослідження окремої свердловини на приймальність.

Очікувану найменшу й найбільшу витрату рідини під час ГРП визначають з точністю до 20% за такими залежностями:

 qР4 = 4 Кпр(Рр4 -Рпл), (3.2.14)

 qm = Aq Кпр(1,06Рр4 -Рпл), (3.2.15)

де Аq=4…8. Зазначимо, що Аq=8 застосовують для рідин з в’язкістю, близькою до в’язкості пластової рідини, а Аq=4 для рідин з в’язкістю на два порядки більшою.

Тиск на гирлі свердловини визначають для заданих діаметра НКТ, глибини спуску, густини рідини і піску, концентрації піску в рідині, в’язкості рідини та її витрат.

Тиск на гирлі свердловини під час ГРП

 Рр.г=РРm-Pгс.т+Рвтр, (3.2.16)

де Рвтр – втрати тиску під час нагнітання рідини; Pгс.т - тиск гідростатичного стовпа рідини, який визначають з урахуванням густини рідини.

Маса закріплювача тріщин. Для свердловин глибиною до 3000 м, закріплювачем тріщин може бути кварцовий пісок, що відповідає ТУ 39-982-84. Звичайно застосовують пісок фракції 0,4…1,6 мм.

Розрахунок маси закріплювача (піску) доцільно здійснювати з урахуванням потрібної поверхні тріщини ГРП та питомого розподілу його на одиницю поверхні. Відомо, що прийнятні значення провідності тріщини ГРП спостерігається при питомій концентрації закріплювача mпс=0,5 кг/м2, яка відповідає розрідженому моношару. Концентрації більші від mпс=2,4 кг/м2 відповідають багатошаровому розміщенню закріплювача. На практиці ГРП рекомендується застосовувати до mпс=5…20 кг/м2.

Оптимальну півдовжину вертикальної тріщини визначають за залежністю, одержаною з обробки даних

 L=143 k-0,27, (3.2.17)

де L – півдовжина (одного крила) двобічної вертикальної тріщини, м;

 k- проникність породи, фм2 (1фм2=10-3 мкм2).

Поверхня двох півдовжин тріщини

 Sтр = 2 Lh, (3.2.18)

де L – визначається за формулою (3.2.17); h – звичайно дорівнює товщині пласта, що підлягає ГРП, м.

Питомий розподіл закріплювача (кг/м2) в тріщині можна розрахувати за емпіричними залежностями

 mпс= 4+40 (m-0,09) для m <= 0,11, (3.2.19)

де m = 0,07¸0,20 – пористість породи, частки одиниці.

Масу закріплювача (піску) (т), потрібну для закріплення тріщин, розрахуємо так:

 Mпс = Sтрmпс/1000. (3.2.20)

Як випливає з рівнянь (3.2.19) і (3.2.20), у міцних породах малої пористості кількість закріплювача (піску), необхідна для закріплення тріщин, значно менша, ніж у м’яких породах з великою пористістю.

Об’єм рідини для ГРП і концентація піску. Під час ГРП у свердловину послідовно нагнітають ньютонівську малов’язку рідину розриву пласта, буферну та рідину-пісконосій, що характеризується однаковими властивостями, які звичайно мають не тільки більшу в’язкість, але й часто неньютонівські властивості. Наприкінці запомповують малов’язку протискуючу рідину.

Об’єм малов’язкої рідини розриву звичайно Vр.р=20…30 м3.

Об’єм буферної рідини, яка знаходиться перед рідиною-пісконосієм, повинен забезпечити розкриття тріщин на ширину в 3…5 разів більшу, ніж діаметр закріплювача, а це 3…5 мм.

Наближено об’єм буферної рідини можна визначити так:

 Vб.р.=(0,1…0,3) Vр.п., (3.2.21)

Об’єм рідини пісконосія

 Vр.п.=103Мпс /Кпс, (3.2.22)

де Кпс – концентація піску в рідині-пісконосію, кг/м3.

Оптимальна концентрація піску в рідині-пісконосію залежить від швидкості падіння зернинок закріплювача u.

Залежність швидкості падіння піщинок діаметром 0,8 мм від в’язкості рідини за даними запишемо у вигляді

 u= 638m-0,73, (3.2.23)

де u – швидкість падіння, м/год; m - в’язкість мПа . с.

Концентацію піску (кг/м3) визначають за формулою

 Кпс =4000/u (3.2.24)

Об’єм протискуючої рідини (м3)

 Vп.р.=0,785 (Hтd2в.т+(H-Hт)D2в.к), (3.2.25)

де Hт – глибина спуску НКТ з пакером, м; H – глибина залягання пласта, що підлягає ГРП, м; dв.т і Dв.к – внутрішні діаметри НКТ і експлуатаційної колони, м.

крила вертикальної двосторонньої тріщини рідиною, яка фільтрується, має такий вигляд

де L – півдовжина тріщини, см; Vр.п - об’єм рідини-пісконосія, см3; qm – витрата рідини під час закріплення тріщин (qР4 , qm), см3/с; m - в’язкість рідини мПа . с; h- товщина пласта, см; m- пористість породи, частка одиниці; k- проникність породи, см2.

 рб=( DРс+DР0)/2 (3.2.27)

де рб – бічний гірничий тиск, Па; DРс =Рpm-Pпл. і DР0 =Р0 -Pпл .

де рб – теоретичний бічний гірничий тиск, МПа; n- коефіцієнт Пуассона, звичайно n=0,25; H- глибина пласта в свердловині, м; rп – густина породи, кг/м3; g=9,8 м/с2.

Вважають, що утворення тріщини можливе, якщо перепад між тиском у свердловині та пластовим тиском був більшим, ніж бічний гірничий тиск DРс> рб.

Якщо в’язкість рідини-пісконосія близька до в’язкості пластової рідини, то для одержання прийнятних розмірів тріщини у чисельник формули (3.2.26) вводимо коефіцієнт умовного збільшення в’язкості, прийнявши

m = 4m. (3.2.29)

де n– коефіцієнт Пуасона для гірських порід (n=0,25); w - ширина тріщини, см; Е – модуль Юнга для гірських порід (Е »104 Мпа).

Тривалість проведення ГРП наближено оцінюють за такою залежністю:

 t=1440(Vp.p+Vб.р.+Vр.п+Vпр)/qm (3.2.32)

де Qгр і Q0 – відповідно дебіти після і до ГРП; Rк – радіус контура живлення, rс- радіус свердловини.

Якщо свердловина має забруднену привибійну зону, приймаємо за rс приведений радіус свердловини rс = rпр.

3.3 Розрахунок ГРП

Таблиця 3.3.1. Вихідні дані для розрахунку ГРП

При ГРП застосовують такі рідини: рідина розриву та протискуюча рідина – водний розчин 0,2% неонолу густиною rр.р.=1000 кг/м3; буферна рідина і пісконосій – водний 0,4% розчин ПАА в’язкістю mр.п.=40 мПа с, густиною rр.п.=1000 кг/м3.

I.Розрахуєм тиск та витрату рідини під час ГРП.

1.                

2.                

Отже витрати приблизно дорівнюють 0,006+0,00023=0,01 Мпа/100м.

Отже тиск на вибої:

4. Розрахуємо очікуваний тиск на вибої під час ГРП при чотирикратному рості приймальності за формулою (3.2.7). Для цього спочатку розрахуємо tgb за формулою (3.2.8) значення

Ррм =1,06 . Рр4 = 1,06 . 47,034 = 49,86 МПа

6.Розрахуємо тиск на гирлі свердловини (на насосних агрегатах) під час нагнітання в пласт рідини розриву за рівнянням (3.2.16)

Рр.г. = Рр.m + Ргс.т. + Рвтр.

і в обсадній колоні:

Рвтр.=Рвтр.т.+Рвтр.к=8,92+0 = 8,92 Мпа

Таким чином, за формулою (3.2.16)

Рр.р.г = 49,86 – 18,34 + 8,92 = 40,44 МПа

9. Визначимо тиск під час нагнітання в пласт буферної рідини. Для цього спочатку розрахуємо гідравлічні втрати в НКТ і в колоні за такими ж формулами, що й під час нагнітання рідини розриву. Аналізуючи розрахунки п.7 бачимо, що гідровитрати під час нагнітання в’язкої рідини з mб.р = 40 мПа× с і rб.р = 1000 кг/м3 будуть більші ніж при нагнітанні води:

(mб.р)0,25 = 400,25 =2,515.

Отже, витрати в НКТ будуть збільшені в 2,515 разів, а саме:

Рвтр.т = 0,477 . 18,7 . 2,515 = 22,43 МПа;

 Рвтр.к = 0 . 2,515 = 0 МПа;

 Рвтр = 22,43 +0=22,43 МПа.

Очікуваний тиск на гирлі під час нагнітання буферної рідини

Рб.р.г = 49,86 – 18,34 + 22,43 = 53,95 МПа.

10. Тиск під час нагнітання рідини-пісконосія визначаємо з урахуванням впливу піску на гідравлічні витрати.

Для цього вирахуємо густину та умовну в’язкість суміші рідини з піском.

Густина суміші

де Спс =90 кг/м3 – концентрація піску в рідині;

 rб.р. – густина буферної рідини і рідини пісконосія, кг/м3.

Умовна в’язкість суміші

mсм.= m б.р е (3,18 . 0,034) = 40 е (3,18 . 0,034)=44,6 мПа . с.

Визначимо множник збільшення гідровитрат

(mсм)0,25 = (44,6)0,25=2,584.

Отже, втрати тиску в трубах і колоні

Рвтр.=0,477. 18,7 . 2,584 + 0 . 2,584=23,05 МПа.

Очікуваний тиск на агрегатах під час закріплення тріщин піском:

Рр.н.г = 49,86 – 18,34 + 23,05 = 54,57 МПа.

Таким чином, порівнюючи максимальні очікувані тиски на всіх етапах ГРП, бачимо, що вони менші від практично можливих для застосовуваних насосних агрегатів УН1-630х70А (4АН-700) тисків на 60 МПа. Тому ГРП у свердловині наявними технічними засобами – можливий.

II. Розрахуєм об’єм рідини для ГРП і масу закріплювача тріщин (піску).

1.Визначимо потрібну півдовжину вертикальної тріщини, яка має забезпечити оптимальний приріст дебіту за формулою (3.2.17)

L=143 k-0,27 = 143 . 3-0,27 = 106 м.

2.Поверхня фільтрації двох півдовжин тріщини за (3.2.18)

Sтр = 2 Lh=2 .106 .14 = 2968 м2.

3.Потрібний питомий розподіл закріплювача в тріщині за (3.2.19)

mпс= 10+100 (0,16-0,11)=15 кг/м3 .

4.Маса піску, необхідна для закріплення тріщини, згідно з (3.2.20)

Mпс = 2968 . 15/1000 = 44,52 т.

5.Об’єм рідини розриву розраховуємо відповідно до потреби дослідження на приймальність зі зростаючою витратою рідини і початковим розкриттям тріщин. Звичайно Vр.р = 20…30 м3 малов’язкої рідини.

6. Об’єм рідини-пісконосія визначаємо, виходячи з потрібної маси піску і допустимої його концентрації.

За рівнянням (3.2.23) і (3.2.24) рекомендована концентрація піску

Кпс =4000/638m-0,73= 6,27 mр.н.-0,73

Для mр.н = mб.р.= 40 мПа . с знайдемо

Кпс =6,27 .14,77=92,6 кг/м3

Приймемо допустиму концентрацію піску Кпс =90 кг/м3.

Об’єм рідини-пісконосія визначаємо за залежністю (3.2.22)

Vр.п.=103.44,52 /92,6=480,78 м3

7. Об’єм буферної рідини знаходимо за умовою

Vб.р.=0,3 Vр.п.=0,3. 480,78 = 144,23 м3

8. Об’єм протискуючої рідини розрахуємо за формулою (3.2.25)

Vп.р.=0,785 (1870 . 0,0762+(1840-1870)0,1682)=0,785 . 9,95=7,814м3

Таким чином, під час ГРП у свердловину буде запомповано послідовно рідини розриву – 30м3, буферної рідини – 144,23 м3 , рідини-пісконосія 480,78 м3, протискуючої рідини – 7,814 м3, піску – 44,52 т.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5