Розробка Штормового родовища (стр. 6 из 10)
Для глибокопроникного ГРП застосовують неньютонівські рідини з динамічною в’язкістю 50…200 мПа.с при швидкості зсуву 650…1100 с-1 (q=2100…3500 м3/добу) і температурі 20 0С, що утримують пысок з Кпск<500 кг/м3, і і температурі 20 0С не менше 8 год, стабільні (2 год) при пластовій температурі. Наприклад, ВНДІКРнафта запропоновано рецептуру на водній основі, яка містить 1…2,5% КМЦ, 1…3% хроматів, 0,2…0,7% лігносульфонату, 0,75…2,1% солі хлорнуватої кислоти й може застосовуватись для пластових температур 60…150 0С. Нові типи пісконосіїв розроблено в Україні.
Для закріплення тріщин в свердловинах глибиною до 3000 м придатний кварцовий пісок. У свердловинах більшої глибини, де бічний гірничий тиск перевищує 50…70 МПа, слід використовувати міцніші закріплювачі.
3.3 Методика розрахунку основних параметрів процесу
Тиск розриву пласта Рр є найважливішим параметром ГРП. Встановлено, що можна оцінити тиск розриву пласта за значенням гірничого тиску Ргрн
Рр = 0,8 Ргрн (3.2.1)
Оскільки Рр залежить від напруженого стану порід, який визначається не тільки глибиною їх залягання, така оцінка є дуже ненадійною.
Надійніше можна прогнозувати Рр методом, що грунтується на поєднанні промислового досвіду ГРП у свердловинах даного регіону з дослідженням приймальності тієї свердловини, в якій передбачається розрив.
Для аналізу процесу корисно використовувати індикаторні криві ГРП (рис. 3.2.1)
1- точка, одержана побудовою; 2 – режими ГРП; 3-дослідження свердловини на приймальність; 4 – режими ГРП при закріпленні тріщин; 5 – гіпотетична зміна приймальності.
Рис.3.2.1. Індикаторна крива ГРП, характерна для свердловин Чорного моря.
Розглядаючи типову картину на прикладі ГРП свердловин Чорного моря, бачимо, що в межах діапазону витрати ОА швидко зростає тиск до значення, достатнього для розкриття природних тріщин. Якщо бути точним, зміна тиску відбувається не лінійно, а по кривій (див. рис.6.2.1, поз.5). однак такі дані для побудови кривої звичайно відсутні, бо дослідження при витратах q0<200 м3/добу здійснюються лише в нагнітальних свердловинах, тому в діапазоні ОА зміну тиску вважають лінійною. В діапазоні витрати АВ тиск змінюється пропорційно витраті рідини. Можна вважати, що тут не відбувається розкриття нових тріщин, тільки розвивається вже існуючі. Тому при тиску в точці А закінчується процес розкриття природних тріщин у пласті.
При деяких ГРП (~ 35% усіх процесів) після досягшнення найбільшого тиску в точці В і тривалого (15…60 хв) нагнітання рідини з піском спостерігається повільне зниження тиску, а часом його різкий стрибок на 3…7 МПа. Перше можливе при очищенні стінок тріщин від забруднення або подальшого їх розвитку, друге – при утворенні нових тріщин. Після зниження тиску звичайно збільшують витрату рідини ( лінія СД ), аднак тиск уже не збільшується й значенння його в точці Д менше, ніж в точці В.
Для кожної свердловини, де проводиться ГРП, потрібно визначити: тиск на вибої Р0 з найменшою витратою рідини насосного агрегату q0, яка дорівнює 200…250 м3/добу, тиск на вибої РР4, що відповіда. Чотирикратному збільшенню коєфіцієнта приймальності свердловини, а також максимальний тиск на вибої РРm, досягнений при ГРП.
Для морського регіону
РР4 = 1,15 Р0 (3.2.2)
РРm = 1,22 Р0 (3.2.3)
звідки
РРm = 1,06 Р0 (3.2.4)
Для визначення очікуваного тиску ГРП використовують також поняття вертикального градієнта тиску gradP, який є відношенням тиску Р0, РР4, РРmдо глибини Н залягання пласта в даній свердловині у вигляді
gradP = Р/Н (3.2.5)
Очікуваний тиск розриву в даній свердловині визначають шляхом нагнітання в пласти даної свердловини рідини з витратою близько 200…250 м3/добу, заміряють тиск Р0 і, використовуючи залежність (3.2.2) і (3.2.3), вираховують тиск при розриві.
 |
і тангенсна кута tgb = DКпр/DР, кривих зміни коефіцієнта приймальності до осі тисків Кпр=f(Р), за умовноъ лінеаризації цієї залежності.
Типову картину зміни коефіцієнта приймальності від тиску наведено на рис.3.2.2.
точка А відповідає приймальності Кпр.0 при витраті q0 і тиску Р0;
точка В – при Р=РРmax;
точка D – при Кпр=Кпр.max
Рис.3.2.2 Зміна коефіцієнта приймальності свердловин під час ГРП.
Розрахункова формула має вигляд
 |
при чому для умов Чорного моря за
tgb = 13650 (10Р0)-1,235 (3.2.8)
Оріентація тріщин. З теорії ГРП відомо, що про вертикальність тріщин свідчать такі особливості перебігу процесу:
тиск розриву пласта менший від гірничого;
збільшення об’єму рідини, що нагнітається в пласт, супроводжується зниженням тиску;
пластовий тиск впливає на тиск розриву пласта.
Виявлено, що в свердловинах родовищ на Чорному морі під час ГРП звичайно тиск розриву дорівнює 0,7…0,8 від гірничого; тиск на гирлі свердловини після досягнення його максимального значення і при постійній найбільшій витраті рідини дуже часто знижується на 3…7 МПа; вплив пластового тиску на тиск ГРП оцінюється такими експерементальними залежностями:
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)
 |
Звідси
де qтр – витрата по тріщині, л/с; hiw - 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 hLqф1 (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); hiL- 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