Гидроразрыва пласта

1-насосный агрегат 4АН-700; 2-пескосмесительный агрегат; 3-автоцистерна; 4-песковоз; 5-блок манифольда 1БМ-700; 6 -арматура устья 2АУ-700;

7-станция контроля и управления процессом.

Оборудование устья предназначено для соединения напорной линии, идущей от манифольда, с устьем скважины и колонной НКТ, а также соединения НКТ с различными трубопроводами. В настоящее время устье скважины оборудуют универсальной арматурой 2 АУ - 700, которая может также использоваться при гидропескоструйной перфорации и цементировании скважин. Устьевая головка имеет 4 отвода, два из которых через пробковые краны подсоединены к напорным линиям от манифольда, третий резервный, а на четвертом установлены манометр и предохранительный клапан. Нижняя часть головки с помощью резьбы соединяется с эксплуатационной колонной.

Рис. 4.3.4. Арматура устья скважины 2АУ-700 для гидравлического разрыва пласта.

Внутрискважинное оборудование предназначено для направления потока жидкости в пласт при обеспечении сохранения ствола скважины. Для этого НКТ оснащаются пакером над фильтровой зоной ствола, предохраняющим ствол от воздействия высокого давления жидкости. Усилие, действующее на пакер от давления жидкости

Р= 0,785(D² - d²)(Р_гр - Р_ст), (4.15)

где D - внутренний диаметр эксплуатационной колонны;

d - наружный диаметр НКТ;

Р_гр - ожидаемое давление гидроразрыва под пакером;

Р_ст - гидростатическое давление.

Для исключения смещения пакера и разгрузки колонны труб устанавливается якорь (ЯПГ - 146 - 500: 168 - 500; 219 - 300 - якорь плашковый гидравлический, 146 - диаметр колонны, 500 - перепад давления (50 МПа).

4.4. Проверочный расчет оборудования

Шнековые устройства рассчитывают на их подачу и потребляемую мощность. Подача шнека, м³ /сек

Q= 0,785(D² - d²) Snyc, (4.16)

где D и d - наружный и внутренний диаметр витка шнека соответственно;

S - шаг витка шнека;

n - частота вращения;

y - коэффициент наполнения шнека;

c - коэффициент, учитывающий уменьшение наполнения при наклон-

ном шнеке.

Мощность привода шнека, квт.

N= QL(W + sinb)rg 10 ^-3, (4.17)

где L - длина шнека;

W-коэффициент сопротивления движению для абразивных грузов;

b - угол наклона шнека к горизонту.

Пусковая мощность привода лопастной мешалки ориентировочно равна:

N= 3,8 10 ^-3 frn³ h (D₁⁴ - d₁⁴) z, (4.18)

где f - коэффициент увеличения площади струи жидкости;

r - плотность смеси воды и песка;

n - частота вращения мешалки, сек ^-1;

h - высота проекции лопасти на вертикаль;

D₁ - диаметр круга, описываемый лопастью;

d₁ - диаметр вала мешалки;

z - число пар лопастей.

При гидроразрыве пласта НКТ испытывают большие перепады давления в наиболее напряженном месте - у устья скважины. Здесь действует собственная сила тяжести, устьевое давление жидкости внутри труб и обычно атмосферное давление за трубами.

Сила тяжести определяется по весу колонны с учетом погружения части ее в жидкость, а в некоторых случаях с учетом разгрузки силы тяжести на пакер.

Давление оценивается по ожидаемому давлению гидроразрыва для данного пласта, сопротивлению потока жидкости за вычетом гидростатического давления столба жидкости в трубах.

По действующим нагрузкам находят окружное s_t и осевое s_z напряжение и по 4-ой теории прочности - эквивалентное.

s_э= Ö(s_z² + s_t² - s_zs_t). (4.19)