вышележащих пород; 2) от величины пластового давлепия; 3) от перераспределения напряжения в пласте, вызываемого его разбури ванием; 4) от естественной трещиноватости пород пласта.
Для выяснения приемистости скважины и величины ожидаемого давления разрыва рекомендуется предварительно испытать скважину па поглощение при различных давлениях и определить опытным путем давление разрыва и расход жидкости разрыва. Такое испыта ние проводится путем закачки в скважину маловязкой нефти в на растающих объемах. Для этого к устью скважины присоединяют один или несколько иасосиых агрегатов высокого давления. Увели чивают давление и замеряют расход рабочей жидкости несколько раз, чтобы получить достаточное число точек для построения кривой зависимости приемистости скважины от давления иа забое скважины. По этой кривой (рис. 67) можно определить давление разрыва иа забое (350 кгс/см2) и соответствующую ему приемистость скважины
(1300 м3/сут).
|
Вертикальное горное |
давление |
|
|
|
|
|
Рв. |
г = -"fir = |
200°102’5 =500 |
кгс/см2 |
(49 МПа), |
где Н = |
2000 м — глубина залегания |
пласта; рп = 2 , 5 — средняя |
относительная плотность вышележащих пород. |
|
Давление |
разрыва |
пласта |
|
|
|
|
гДе |
Рпл |
= |
150 кгс/см2 |
Рразр |
Р в . г |
Р п л “Ь ^ p i |
ар = 15 кгс/см2 — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— пластовое |
давление; |
давление |
расслоения |
пород; |
|
|
|
|
|
|
|
Рразр = 500 — 150 + 1 5 = |
365 кгс/см2 (35,7 МПа), |
|
Приближенно давление разрыва на забое можно определить по |
эмпирической |
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
.Рразр |
ЯЛ- |
2000 • 1,75 = |
350 кгс/см2 |
(34,2 МПа), |
|
|
|
10 |
|
J0 |
|
|
|
|
где к = |
1,5—2,0; принимаем среднее значение |
к = 1,75. |
|
Для |
выяснения возможности проведения разрыва пласта через |
обсадную колоипу проверим прочность колонны на внутреннее давление по формуле Ламэ.
Допустимое давление на устье скважины при закачке жидкости-
песконосителя |
вязкостью (л |
= |
250 спз |
будет |
|
|
|
|
п |
к>н — Дв |
°тек |
I ' _ |
, |
hp |
Lp |
кгс/см2, |
|
|
|
/у |
Р>й + Р | |
А “ГРпл"Г 10 |
10 |
|
|
где D H |
= 16,8 |
см — наружный |
диаметр |
обсадных |
труб; |
D n |
|
= 14,4 см — внутренний |
диаметр |
иижней части |
колонны |
труб; |
|
= |
Щек = |
3200 кгс/см2 — предел |
текучести |
для |
стали |
марки С; к = |
= 1,5 |
— запас прочности; Іг — потери напора на трение в обсадной |
колонне; р = 0,95 — относительная плотность жидкости разрыва; L = 2000 м — длина обсадной колонны.
Потери иапора в трубах для скважин глубиной 1750.м были приведены в табл. 17 (в м столба жидкости).
Для принятого расхода 1300 м3/сут (15 л/с) эти потери напора при глубине скважины 1750 м составляют 56 м ст. жидк., а для нашей скважины глубиной 2000 м они будут
56 • 200 = 64 м ст. жидк.
1750
|
16,82-14,42 |
3200 |
' 150- 1 |
64 • 0,95 |
2000 ■0,95 |
У |
16,82 + 14,42 |
1,5 |
10 |
10 |
= 294 кгс/см2 (28,S МПа).
Допустимое давление па устье скважины в зависимости от проч ности резьбы верхней части колонны труб па страгивающие усилия будет
|
|
-HE.-G |
|
|
Ру = |
ІС |
кгс/см2, |
|
- лЩ |
где Рстр |
— 125 тс — страгивающая |
нагрузка для обсадных труб |
пз стали |
марки С [11; |
к = 1,5 — запас прочности; G = 50 тс — |
усплие затяжки при обвязке обсадной колонны (берется по данным бурового журнала):
1000
/V |
'200 кгс/см2 (19,6 МПа). |
3,14 • 14,6- |
Из полученных двух значений ру принимаем меньшее (200 кгс/см2). Возможное забойное давление при давлении на устье 200 кгс/см2
составит
Яэаб Ру |
Я р |
Ар |
200- 1 |
2000 • 0,95 |
|
64 • 0,95 |
10 |
10 |
= |
10 |
|
10 |
|
= 384 |
кгс/см2 |
(37,6 МПа). |
|
|
Но так как потребное давление разрыва |
на забое меньше |
(350 кгс/см2), то давление |
на |
устье |
скважины |
будет |
Ру —Рзаб" |
£Н-4~^£- = 350- |
2000-0,95 |
, |
64-0,95 |
10 |
|
10 |
10 |
1 10 |
|
|
|
|
|
: 166 |
кгс/см2 |
(16,3 МПа). |
|
|
Следовательно, давлеиие на устье скважины (166 кгс/см2) будет ниже допустимого для принятых труб из стали марки С (при тол щине стенки 12 мм трубы испытываются на внутреннее давлеиие
185 кгс/см2). Поэтому для уменьшения гидравлических сопротивле ний при закачке рабочих жидкостей и для снижения общего давле ния разрыва гидравлический разрыв ведем непосредственно через колонну обсадных труб.
Количество жидкости разрыва не поддается точному расчету. Оно зависит от вязкости жидкости разрыва и ее фильтруемости, проницаемости пород призабойной зоны (с учетом естественной трещиноватости), темпа закачки жидкости и давления разрыва. По опытным данным, объем жидкости разрыва колеблется в преде
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лах 5—10 м3. Для данной скважины |
принимаем |
средний объем |
Ѵр = |
7,5 |
м3 |
нефти. |
|
|
|
|
|
|
Количество жидкости-песконоси |
|
|
|
теля |
зависит от |
свойств этой жид |
|
|
|
кости (вязкость, фильтруемость и |
|
|
|
пескоудерживающая |
способность), |
|
|
|
количества |
закачиваемого |
в |
пласт |
|
|
|
песка и концентрации его. |
Общее же |
|
|
|
количество |
песка |
определяется сум |
|
|
|
марным объемом полученных |
вновь |
|
|
|
и расширенных естественных трещин |
|
|
|
плюс объем имеющихся в отдельных |
|
|
|
случаях |
каверн |
и |
пустот. |
Но эти |
|
|
|
объемы не поддаются заранее даже |
|
|
|
приближенному расчету, а потому |
Ч I |
__U____ ___ М М ___j |
нельзя |
определить расчетом и коли |
чество |
потребного |
песка. |
|
|
2 |
Ч 6 8 1 0 |
20 40 5030wo wo |
|
|
Скорость падения зере» песка, м /ч |
По данным отечественной и зару |
Рис. 68. |
Зависимость скорости |
бежной |
|
практики |
рекомендуется |
принимать количество закачиваемого |
падения |
зерен |
песка от вязкости |
жидкости-песконосителя |
при |
гидроразрыве |
|
песка |
8—10 т и |
|
|
|
больше на одну скважину. |
|
вязкости жидкости-пескоио- |
Концентрация |
песка С зависит от |
сителя и темпа ее закачки. Рекомендуется принимать следующую концентрацию песка: для нефти вязкостью более 50 спз 150—300 г/л,
а для загущепных |
нефтепродуктов, вязкостью до 250 спз |
300— |
500 г/л. |
С = 300 |
г/л |
или 0,3 т/м3. |
|
|
Принимаем |
|
быть |
При этом |
условии объем жидкости-песконосителя должен |
|
|
V |
* |
п |
= |
с |
= — = 26 7 м3 |
|
|
|
|
|
0,3 |
’ |
|
(Gn — содержание |
песка). |
|
|
|
|
|
Оптимальная концентрация песка может быть определена на основании скорости падения зерен песка в рабочей жидкости по эм пирической формуле [27]:
^4000
где С — концентрация песка в кг/м3; ѵ — скорость падения зерен песка диаметром 0,8 мм в м/ч. В зависимости от вязкости жидкости значение ѵ находим по рис. 68.
Для вязкости жидкости-песконосителя 250 спз ѵ = 13 м/ч, по
этому С = |
= 308 кг/м3. |
Следовательно, в объеме |
26,7 м3 |
|
Іо |
308 • 26,7 = 8250 кг или |
8,2 т. |
содержание песка составит Gn = |
Объем жидкости-песконосителя должен быть несколько |
меньше |
емкости колонны труб, так как при закачке этой жидкости в объеме, превышающем емкость колонны, насосы в конце процесса закачки (после заполнения труб) будут работать при высоком давлении, необходимом для продавлнваиия песка в трещины. Закачка же жид кости с абразивными частицами при высоких давлениях приводит к очень быстрому износу цилиндров и клапанов насосов.
При закачке рабочей жидкости непосредственно по обсадной колопне можно за одни прием ввести в пласт в несколько раз больше песка, чем при закачке ее через насосно-компрессорные трубы.
Емкость обсадных колонн и количество находящегося в них песка приведены в табл. 45. Как видно из этой таблицы, емкость 168-мм обсадной колонны длиной 2000 м составляет 36 м3, а при
нятое |
количество |
жидкости-песконосителя — 26,7 м3. |
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 45 |
Количество песка, вводимого в скважину через обсадную колонну |
|
|
146-мм колонна |
|
|
108-мм колонна |
Глубина |
|
Содержание песка в кг |
|
Содержание песка в кг |
сива- |
|
|
жилы, |
Емкость, |
при концентрации |
Емкость, |
при концентрации |
|
ы8 |
200 г /л |
300 г/л |
м* |
200 г /л |
300 г /л |
|
|
|
500 |
6,25 |
1250 |
1875 |
9,0 |
1800 |
2 700 |
750 |
9,4 |
1880 |
2820 |
13,5 |
2700 |
4 050 |
1000 |
12,5 |
2500 |
3750 |
18,0 |
3600 |
5 400 |
1250 |
15,6 |
3120 |
4680 |
22,5 |
4500 |
6 750 |
1500 |
18,8 |
3760 |
5640 |
27,0 |
5400 |
8 100 |
1750 |
21,8 |
4360 |
6540 |
31,4 |
6280 |
9 420 |
2000 |
25,0 |
5000 |
7500 |
36,0 |
7200 |
10 800 |
Чтобы на забое не осталось части песка, объем продавочной жид кости следует принимать на 20—30% больше, чем объем колонны, по которой закачивается песок. Избыточный объем продавочной жид кости должен закачиваться в скважину при сниженном давлении во избежание оттеснения песка и смыкания трещин вблизи стенок скважины. Необходимый объем продавочной жидкости
Vпр |
nDlHWA |
3,14 - 0,152 2000-1,3 = 46 м®, |
|
4 |
|
где Dg = 0,15 м — средний внутренний диаметр 168-мм колонны.
Общая продолжительность процесса гидроразрыва
Ѵ р + Ѵ |
Ж.Г1 + |
^пр |
7’°^300 |
= 0,0615 сут = 1,48 ч или |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ч 29 мин, |
где Q — суточный |
расход рабочих |
жидкостей в м3. |
Радиус горизонтальной трещины приближенно можно определить
по эмпирической формуле |
[13]: |
Гт |
м, |
где с — эмпирический коэффициент, зависящий от горного давления и характеристики горных пород, который для скважины глубиной
2000 м принимается равным 0,02; Q = 15 л/с = |
900 л/мин — расход |
жидкости |
разрыва; |
р. = 50 |
спз — вязкость |
жидкости разрыва; |
tf |
~ |
7І з Г ~ ~ ^ |
мин — время |
закачки жидкости |
разрыва; к = |
= |
0,05 Д — проницаемость |
пород; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гт= |
0,02 (900 | / ' ^ 3 |
. ) 0'5 = 5,7 м. |
|
|
|
Проницаемость горизонтальной трещины определяется по фор |
муле |
|
|
|
|
Ю8Ш2 |
|
10« • 0,12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
- |
83 000 |
Д, |
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
где со — ширина трещины (принимаем |
со = |
0,1 |
см). |
|
|
|
Проницаемость |
призабойной зоны |
будет |
|
|
|
|
|
|
|
knh-\~ /стсо |
0,05 • 10+ 83 000 • 0,001 |
8,35 |
Д, |
|
|
|
ft+co |
— |
|
10 + 0,001 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где кп = |
0,05 Д — проницаемость |
пласта; |
h = 10 м — эффектив |
ная мощность пласта; |
со = |
0,001 |
м. |
|
|
|
|
|
|
|
Проницаемость всей дренажной системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 , |
-I |
|
Дк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"П''П. 3 lg |
----- |
|
|
|
|
|
|
|
|
^Д. С— ' |
|
|
|
|
>С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кп. з lg гт “Н knlg ~г~ |
|
|
|
где RK — радиус контура питания скважины или половина среднего |
расстояния между |
двумя соседними |
скважинами в |
м |
(принимаем |
і?к = |
250 м); гс — 75 мм = |
|
0,075 |
м — радиус |
забоя |
скважины; |
гт = |
5,7 |
м — радиус |
трещины; |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05 • 8,35 lg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,075 |
|
=0,11 д. |
|
|
|
|
|
Д- С 8, 3 5 l g 4 ^ + 0 , 0 5 l g . 5’7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,7 |
|
0,075 |
|
|
|
|
|
Как видно из этого расчета, при наличии только одной горизон |
тальной |
трещины |
шириной |
0,1 |
см |
|
колоссально |
увеличивается |
