Расчёт давления гидроразрыва пласта.

Р_разр = Р_в.г. – Р_пл + s_р;

где Р_в.г. – вертикальное горное давление; Р_пл – пластовое давление; s_р – давление расслоения пород. Вертикальное горное давление Р_в.г. – определяют по формуле:

Р_в.г. = r_пgН,

где Н – глубина залегания пласта; r_п = 2500 кг/м³ – средняя плотность вышележащих горных пород.

Р_в.г. = 2500*9,81*2250 = 55,181 МПа

Если давление расслоения пород s_р = 1,5 МПа, то давление разрыва пласта будет:

Р_разр = 55,181 – 17 + 1,5 = 39,681 МПа.

Давление разрыва на забое можно определить приближенно по эмпирической формуле:

Р_разр = 10⁴ * НК,

где К = 1,5 – 2. Принимаем среднее значение К = 1,75. Тогда

Р_разр = 10⁴ * 2250*1,75 = 39,375 МПа.

2. Расчет рабочего устьевого давления гидроразрыва.

Допустимое устьевое давление ГРП определяется по формуле:

Р_д.у = - rgH + Р_тр,

где D_н², D_В² – наружный и внутренний диаметры обсадных труб, м D_н = 0,173м D_В = 0,144 м; s_тек = 650 МПа – предел текучести стали марки L; К = 1,5 – запас прочности, Р_тр = потери напора на трение в трубах определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

Р_тр =l

где l - коэффициент гидравлического сопротивления труб, определяется из соотношения l = 0,3164/Re^0,5 для турбулентного или l = 64/Re для ламинарного режимов движения жидкости в трубе. Здесь Re (число Рейнольдса) – параметр, определяющий режим течения; при Re < 2300 поток считается ламинарным, а при

Re >2300 турбулентным.

Re = ndr_см /m_см

где m_см – вязкость песчано-жидкостной смеси:

m_см=90*е^3,18*0,091 = 120 мПа*с;

n - скорость движения жидкости по трубам, м/с определяется из выражения

n = Q/F

где Q – темп закачки жидкости гидроразрыва, м³/сут (0,015 м³/сут),F – площадь внутреннего сечения НКТ: F = pD_B²/4 = 3.14*0.144²/4 = 0.0162, м². Скорость движения жидкости:

n = 0,015/0,0162 = 0,926 м/с.

r_см = (r_п - r_ж)С + r_ж – плотность смеси (нефть + песок),

С = С₀/(С₀+r_п) - объёмное содержание песка, С₀ – концентрация песка,

С = 250/(250+2500) = 0,091

r_см = (2500-895)*0,091 + 895 = 1041 кг/м³

число Рейнольдса:

Re = 0,926*0,144*1041/(120*10^-3) = 1156,76 тогда l = 64/ Re = 0,055

Потери давления на трение в трубах

Р_тр = 0,055*(1041*0,926²*2250)/(2*9,81*0,144) = 0,039 МПа.

Следовательно допустимое устьевое давление составляет:

Р_д.у. = (0,173²-0,144²)/(0,173²+0,144²)*(650/1,75)+17-1041*9,81*2250*10^-6=

=61,418 МПа.

Допустимое давление на устье скважины в зависимости от прочности резьбы верхней части колонны труб на страгивающие усилия определяется по формуле

Р_д.у =

где Р_стр – страгивающая нагрузка для обсадных труб из стали группы прочности L, равна 1,59 МН, G – усилие затяжки при обвязке обсадной колонны (берётся по данным бурового журнала), равное 0,5 МН; к – запас прочности, который принимаем равным 1,5. Тогда допустимое устьевое давление:

 

Р_д.у. = 34,4МПа.

Из полученных двух значений Р_д.у. принимаем меньшее (34,4 МПа).

Возможное забойное давление при допустимом давлении на устье 34,4 МПа составит:

Р_з = Р_д.у. + rGН – P_тр = 34,4*10⁶ + 1041*9,81*2250 – 0,039*10⁶ = 57,34 МПа

Учитывая, что потребное давление разрыва на забое Р_разр = 39,375 МПа меньше Р_з = 57,34 МПа, определим рабочее давление на устье скважины

Р_у = Р_разр - rgН + Р_тр = 39,375*10⁶ - 1041*9,81*2250 + 0,039*10⁶ = 16,9 МПа.

Следовательно, давление на устье скважины ниже допустимого, поэтому можно проводить закачку жидкости гидроразрыва по НКТ.

3. Определение необходимого количества рабочей жидкости.

Количество жидкости разрыва не поддаётся точному расчету. Оно зависит от вязкости жидкости разрыва и фильтруемости, проницаемости пород призабойной зоны скважины, темпа закачки жидкости и давления разрыва. По опытным данным объем жидкости разрыва изменяется от 5 до 10 м³. Примем для нашей скважины V_р = 7,5 м³ нефти.

Количество жидкости-песконосителя зависит от свойств этой жидкости, количества закачиваемого в пласт песка и его концентрации. На практике заготавливают 20 – 50 м³ жидкости (V_пж) и 8 – 10 т песка(G_пес).

Концентрация песка C зависит от вязкости жидкости песконосителя и темпа её закачки. Для нефти вязкостью 90 мПа*с принимаем С = 250 кг/м³. При этом условии объем жидкости песконосителя:

V_пж = G_пес/С = 8000/250 = 32 м³.

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 будут работать при высоком давлении, необходимым для продавливания песка в трещины. А закачка жидкости с абразивными частицами при высоких давлениях приводит к очень быстрому износу цилиндров и клапанов насосов.

Емкость 168 – мм обсадной колонны длиной 1800 м составляет 34 м³, а принятое количество жидкости-песконосителя - 29 м³

Оптимальная концентрация песка может быть определена на основании скорости падения зерен песка в принятой рабочей жидкости по формуле

С = 4000/n

где С – концентрация песка, кг/м³; n - скорость падения зерен песка диаметром 0,8 мм в м/ч в зависимости от вязкости жидкости находится графически. Для вязкости жидкости-песконосителя 90 МПа*с n = 15 м/ч, следовательно

С = 4000/15 = 267 кг/м³.

Содержание песка в объеме 29 м³ составит:

G = 267*29 = 7743 кг.

Объем продавочной жидкости во избежании оставления на забое песка следует принимать в 1,2 – 1,3 больше, чем объем колонны, по которой закачивается песок. Необходимый объем продавочной жидкости:

V_пр = = 3,14*0,144^2*2250*1.3/4 =47.6 м³

⇐ Предыдущая123456

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: