Гідравлічний розрив пласта

Гідравлічний розрив пласта (ГРП) - це метод утворення нових тріщин або розширення і розвиток деяких існуючих в пласті тріщин при нагнітанні в свердловину рідини або піни

при високому тиску. Для забезпечення високої проникності тріщини заповнюються закріплюючим агентом, наприклад, кварцевим піском. Під дією гірничого тиску закріплені тріщини зімкнуться неповністю, завдяки чому значно збільшується фільтраційна поверхня свердловини, а іноді включаються в роботу зони пласта з кращою проникністю.

ГРП застосовується в будь-яких породах, за винятком пластичних сланців і глин. Це метод не тільки відновлення природної продуктивності свердловин, але й значного її збільшення. Сучасні технології ГРП звичайно передбачають закріплення тріщин приблизно десятьма тоннами піску і застосовуються для збільшення поточного дебіту нафтових, газо­вих або приймальності нагнітальних свердловин в низькопроникних (<0,05 мкм²) пластах товщиною не менше п'яти метрів, які залягають на глибинах 3500м, а також в пластах з де­що більшою проникністю, але забрудненою привибійною зоною.

При збільшенні кількості піску до 20т здійснюється глибокопроникний ГРП, який за­безпечує різке збільшення фільтраційної поверхні, зміну характеру припливу рідини від радіального до лінійного з підключенням нових зон пласта, ізольованих внаслідок макроне-однорідності. Тріщини такого ГРП досягають 100...150м довжини при ширині 10...20мм.

В газоносних пластах проникністю до 0,001 мкм² застосовують масивний ГРП, при якому розвивають тріщини довжиною до 1000 м, закріплені до 300т піску. Масивний ГРП дуже дорогий, тому передбачується кошторисною вартістю свердловини і збільшує її на 30-50%.

Для проведення ГРП зі свердловини піднімають НКТ й інше глибинне устаткування (насосне, газліфтне), шаблонують експлуатаційну колону, спускають пакер на НКТ і об-пресовують його. Процес ГРП починається з перевірки приймальності свердловини при найменшій витраті рідини розриву з поступовим її збільшенням (наприклад, 225, 450, 900, 1500 м³/добу) і аж до значення, при якому забезпечується закріплення тріщин. Далі зака­чується пісконосій з піском при постійній або зростаючій витраті рідини і при певній кон­центрації піску = 40...250 кг/м³, яка залежить від в'язкості рідини, її фільтрівності в пласт і витрати. На завершення процесу потрібно витіснити суміш рідини з піском із сверд­ловини в пласт протискуючою рідиною і закрити НКТ для зниження тиску до атмосферно­го. Опісля піднімають НКТ з пакером і спускають глибинне устаткування для експлуатації свердловини.

Для проведення ГРП на свердловину потрібно завезти закріплюючого агента (кварцево­го піску) = 10...20т фракцій 0,6...1мм або 1,0...1,6мм, рідину розриву пласта ( = 10...30 м³), рідину-пісконосій ( = 100...300 м³), рідину для протискування в пласт пісконосія в об'ємі тієї частини свердловини, по якій закачують рідини. Рідина розриву пла­ста має бути сумісною з пластовими флюїдами, добре фільтруватися в низькопроникну по­роду і не зменшувати її проникності, не горіти, бути доступною, недорогою і тому для цього найчастіше застосовують водні розчини ПАР.

Рідина-пісконосій має бути сумісною з пластовими флюїдами, мати здатність утриму­вати пісок, погано фільтруватися через поверхню тріщин, не горіти, бути доступною і недо­рогою. Для звичайних ГРП найкраще застосовувати водні розчини (0,1...0,3 %) ПАР і полімерів (ПАА, КМЦ, ССБ). Наприклад, на Прикарпатті застосування 0,4 % водного роз­чину ПАА забезпечує розвиток і закріплення тріщин піском кількістю до 10т при концент­рації його - 100 кг/м³, об'ємі рідини 100 м³ і її витраті близько 6000 м³/добу. Протиску­юча рідина має бути в'язкою і не горіти. Звичайно тут найкращі водні розчини (0,1...0,3 %) ПАР.

Утворення нових тріщин або розкриття існуючих можливе, якщо тиск, створений в пласті при нагнітанні рідини з поверхні, стає більшим від місцевого гірничого тиску, а для нових тріщин - ще й міцності порід. Зауважимо, що утворення нових тріщин характери­зується різким зниженням тиску на гирлі свердловини на 3-7МПа, яке іноді можна не помітити. Розкриття існуючих тріщин відбувається при незмінному тиску, або його незнач-

йому збільшенні. В обох випадках спостерігається підвищення коефіцієнта приймальності свердловин який після ГРП повинен збільшитися не менше, як в три-чотири рази, що вважається критерієм можливості закріплення тріщин піском.

Тріщини ГРП у неглибоких свердловинах (до 900м) мають горизонтальну орієнтацію, а в глибоких - вертикальну або похилу, близьку до вертикальної. Розвиток тріщин відбувається в такій площині, де найменші сили опору, тобто найменший гірничий тиск. Наприклад, напрям розвитку тріщин на деформованих антиклінальних складках Пере-дкарпаття переважно збігається з напрямом короткої їх осі.

Тиск розриву пласта є найважливішим параметром ГРП. Досвідом вияв-люно, що можна оцінити тиск розриву пласта за величиною гірничого тиску Оскільки залежить від напруженого стану порід, який визначається не тільки глибиною залягання, така його оцінка є дуже ненадійною. Надійніше можна прогнозувати методом, що грун­тується на поєднанні промислового досвіду ГРП у свердловинах даного регіону з дослідженням приймальності тієї свердловини, в якій передбачається розрив.

Для нагромадження промислового досвіду в кожній свердловині, де проводиться ГРП, потрібно визначити тиск на вибої МПа, при найменшій подачі насосного агрегата яка дорівнює близько 225 м³/добу, тиск на вибої , який відповідає чотирикратному збільшенню м³/(добу МПа),а також максима-льний тиск на вибої досягнений при ГРП.

Для передкарпатського регіону

= 1,22 = 1,06.

 

Точніше можна відшукати з врахуванням значення початкового коефіцієнта прий­мальності і тангенса кута нахилу кривих зміни коефіцієнта приймальності до осі тисків

 

Рис.16.3. Зміна приймальності свердло- Рис.16.4. Індикаторна крива ГРП,

вини під час ГРП, характерна для сверд- характерна для свердловин

ловин Прикарпаття: А-відповідає Прикарпаття: о-точка,

приймальності при витраті ; тиску одержана побудовою; X-режими ГРП; ●-

В-при р = D-при дослідження свердловини на приймальність; X-

Режими ГРП при закріпленні тріщин;

—-----гіпотетична зміна приймальності

при умовній лінізації цієї залежності (рис. 16.3) за формулою + причому для умов Передкарпаття =136,5

Аналізуючи індикаторні криві ГРП (рис.16.4) у взаємозв'язку із кривими приймаль-ності (рис. 16.3), вдалося виявити закономірності зміни витрати і тиску.

Очікувана найменша і найбільша витрати рідини при ГРП фільтрувальною рідиною і 10т піску становить, м³/добу

 

Зазначимо, що розрахункові значення при ГРП на Передкарпатті близькі до фак­тично досягнутих у свердловинах.

Решта параметрів ГРП: тиск на гирлі свердловини, кількість насосних агрегатів, маса піску, об'єм рідин — розраховуються методами, вказаними в інших довідниках.

Оцінка технологічної ефективності ГРП з горизонтальною тріщиною здійснюється за І.В.Кривоносовим з умови припливу до свердловини з радіусом, що дорівнює радіусу тріщини.

де — відповідно дебіти після і до ГРП; — радіус контура живлення; — радіус свердловини.

Якщо тріщина вертикальна, замість підставимо а якщо з забрудненою привибійною зоною, приймаємо - приведений радіус свердловини