Пример расчетов основных параметров ГРП.

Задача: Рассчитать давление и расход жидкости во время ГРП. Оценить возможность ГРП в скважине с использованием оборудования предприятия.

Пример расчета: Рассчитать ожидаемые давления и расход жидкости во время запланированного в скважине ГРП при следующих условиях: диаметр эксплуатационной колонны Д_к=146 мм,толщина стенки эксплуатационной колонны, d_к =10,0 мм; давление опрессовки эксплуатационной колонны р_опр =21 МПа, глубина искусственного забоя Н_з =2850 м; глубина, на которой размещены верхнее и нижнее отверстия перфорации, Н_в.п. = 2744 м, Н_н.п. =2847 м; толщина перфорированных пластов (без пропластков) h_п =35 м., в том числе тех, которые подвергаются ГРП, h =12 м; пластовое давление р_пл =26 МПа; пластовая температура Т_пл =75°С; текущий дебит жидкости Q_н =95 м³/сут; текущая обводненость W =0; приемистость агрегатом q₀ =250 м³/сут при давлении р_0у =20 МПа.

Для проведения ГРП спустить в скважину НКТ группы прочности Е диаметром d_т = 89 мм на глубину 2490 м якорь с пакером ПВН.

При ГРП применяют следующие жидкости: жидкость разрыва и продавливающую жидкость – водный раствор 0,2% неонола плотностью r_ж.р =1000 кг/м³; буферную жидкость и песконоситель – водный 0,4 %-ный раствор ПАА вязкостью m_ж.п =40 мПа×с и плотностью r_ж.р =1000 кг/м³.

Насосные агрегаты УН1-630х700А (4АН-700) обладают максимальным рабочим давлением 70 МПа, но и надежно работают только при давлении, не превышающем 60 МПа.

Решение.

Определим среднюю глубину интервала перфорации:

2. Рассчитаем давление на забое р₀ во время испытания скважины на приемистость при давлении на устье р_0у. Таккак для этого применяют маловязкую жидкость (водный раствор ПАВ на устье) с небольшим расходом ( м³/сут), то гидравлические потери незначительны приблизительно Dр_затр =0,02 МПа/100 м в 89-мм НКТ:

р₀=20+10^-5×2578×1000 - 0,01×2500×0,02=45,28 МПа.

3. Находим начальный коэффициент приемистости скважин для известных значений q₀ и p₀:

 

4. Рассчитаем ожидаемое давление на забое во время ГРП при четырехкратном увеличении приемистости. Для этого в начале рассчитаем

45,3+4×12,2/7,2=52,0 МПа

Ожидаемое максимальное давление во время ГРП:

МПа

 

5. Определим ожидаемый максимальный расход жидкости для ГРП приняв A_q= 6,7 для жидкости вязкостью m_ж.п =40 мПа× с:

q_м= 6,7×12,2(55,12-24,8)=2478»2500 м³/сут.

 

6. рассчитаем давление в устье скважины (на насосных агрегатах) во время нагнетания в пласты жидкости разрыва по уравнению:

р_р.у=р_р.м - р_гст + р_пот

где р_р.м – максимальное давление на забое, достигнутое при ГРП, МПа

р_гст – давление гидростатического столба жидкости, МПа

р_пот – потери давления во время нагнетания жидкости, МПа

гидравличекие потери состоят из потерь в 89-мм трубах и потерь в 146-мм колонне. Рассчитаем их для турбулентного режима:

в трубах

МПа;

В обсадной колонне

Следовательно гидравлические потери

р_пот = р_пот.т + р_пот.к =7,67+0,09=7,76 МПа.

 

7. сравнивая затраты на 100 м длины НКТ и колонны, а именно, 0,307 и 0,03 МПа/100 м, видим, что последние в десять раз меньше, поэтому в приближенных расчетах давления во время ГРП их можно не учитывать. Но мы производим точный расчет:

Таким образом:

 

8. Определим давление во время нагнетания в пласт буферной жидкости. Для этого вначале рассчитаем гидравлические потери в НКТ и колонне по тем же формулам, как и во время нагнетания жидкости разрыва.

Анализируя расчеты п. 7 видим, что гидропотери во время нагнетания вязкой жидкости с μ_б.ж=40 мПа∙с и ρ_ж.р = 1000 кг/м³ будут больше, чем при нагнетании воды, так как (μ_б.ж)^0,25=40^0,25=2,515.

Следовательно, потери в НКТ будут увеличены в 2,515 раз, а именно:

Ожидаемое давление на устье во время нагнетания буферной жидкости

 

9. Давлениево время нагнетания жидкости-песконосителя определяем с учетом влияния песка на гидравлические потери.

Для этого рассчитываем плотность и условную вязкость смеси жидкости с песком.

Плотность смеси:

где С_п = 90 кг/м³ – концентрация песка в жидкости; ρ_б.ж – плотность буферной жидкости; ρ_ж.р - плотность жидкости-песконосителя, кг/м³; ρ_п – плотность песка, кг/м³

Следовательно,

ρ_см = 90/(90+2550) × (2550 - 1550) +1000 = 0,034∙1550+100=1053 кг/м³.

Условна вязкость смеси:

Определим множитель увеличения гидропотери (расхода)

Следовательно, потери давления в трубах и колонне

р_пот = 25∙0,307∙2,584+3∙0,03∙2,584 = 19,83+0,23 = 20,06 МПа.

 

Ожидаемое давление на устье во время закрепления трещин песком

Р_ж.п.у = 57,8 – 28 + 20,06 = 49,9 МПа.

Таким образом, сравнивая максимальные ожидаемые давления на всех этапах ГРП (р_ж.р.у = 37,6 МПа; р_б.ж.у = 49,3 МПа и р_ж.п.у = 49,9 МПа), видим, что они меньше практически возможных для применяемых насосных агрегатов УН1-630×70А (4АН-700) давлений на 60 МПа. Поэтому ГРП в скважине имеющимися техническими средствами предприятия возможен.