Определение основных параметров гидроразрыва пласта

По определению величины давления гидроразрыва накоплен значительный статистический материал по различным месторождениям мира и глубинам. Все фактические значения Р_р лежат между величинамы полного горного давления и гидростатического давления. Причем при малых глубинах (< 1000м) Р_р ближе к горному давлению, а при больших глубинах - к гидростатическому давлению.

Для неглубоких скважин (менее 1000 м)

Р_р = (1,74 ¸ 2,57)Р_ст. (4.1)

Для глубоких скважин (более 1000м)

Р_р = (1,32¸ 1,97)Р_ст. (4.2)

Сопротивление горных пород на разрыв обычно мало и составляет s_р = (1,5 - 3) МПа, поэтому оно не влияет существенно на Р_р.

Давление разрыва на забое Р_р и давление на устье скважины Р _у связаны соотношением:

Р_р = Р_у + Р_ст - Р_тр (4.3)

где Р_тр - потери давления на трение в НКТ.

Отсюда давление на устье:

Р_у = Р_р + Р_тр - Р_ст (4.4)

где Р_ст - гидростатическое давление, определяемое с учетом кривизны скважины.

Р_ст = r_ж g H cosb (4.5)

где Н - глубина (длина) скважины;

b - усредненный угол кривизны;

r_ж - плотность жидкости в скважине.

Если жидкость содержит наполнитель (песок, стеклянные шарики), то плотность подсчитывается как средневзвешенная.

r = r_ж(1 - n / r_н) + n (4.6)

где n - количество килограммов наполнителя в 1 м³ жидкости;

r_н - плотность наполнителя (для песка и стекла r_н= 2650 кг/ м³,

для агломерированного боксита - 1400 кг/ м³).

Потери на трение в НКТ определяются по формуле:

Р_тр =l , (4.7)

где l - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый в зависимости от числа Re;

Н - длина НКТ;

a - поправочный коэффициент, учитывающий наличие в жидкости

наполнителя (a =1.0 - 1.5 и определяется по рис 5.3 [ ] в зависи-

мости от плотности жидкости и количества наполнителя).

Вес колонны НКТ

Р_кол= q g H cosb. (4.8)

Осевое напряжение в НКТ

s_z= Р_кол / f. (4.9)

где f = 0,785(D² - d²) - площадь поперечного сечения трубы.

Окружное напряжение

s_t= Р_у D_н/ 2d. (4.10)

Эквивалентное напряжение по формуле:

s_экв= . (4.11)

Условием достаточной прочности НКТ будет

s_экв£s_т ¤ h, (4.12)

где s_т - предел текучести материала верхней секции НКТ.

Осуществление ГРП рекомендуется в следующих скважинах:

1. Дающих при опробывании слабый приток.

2. С высоким пластовым давлением, но с низкой проницаемостью коллектора.

3. С загрязненной призабойной зоной.

4. С заниженной продуктивностью.

5. Нагнетательных с низкой проницаемостью.

Не рекомендуется проводить ГРП в скважинах, технически неисправных и расположенных близко от контура водоносности или от газовой шапки. Очевидно, что эффективность ГРП зависит от размера трещины. Радиус трещины может быть определен по эмпирической формуле:

r_т= (0,0269 - 3,21 10 ^-6Н)[QÖ(mt/ k)]^0,5, (4.13)

где Q - подача насосных агрегатов при ГРП, л/мин;

m - динамическая вязкость жидкости гидроразрыва, мПа с;

t - продолжительность закачки жидкости, мин;

k - проницаемость пласта, mD;

Н - глубина залегания пласта,м.

В системе СИ формула будет иметь вид:

r_т= (0,421 - 50,2 10 ^-6Н)10 ^-3[QÖ(mt/ k)]^0,5, (4.14)

где Q - подача насосных агрегатов при ГРП, л/сек;

m - динамическая вязкость жидкости гидроразрыва, Па с;

t - продолжительность закачки жидкости, сек;

k - проницаемость пласта, м²;

Н - глубина залегания пласта, м.