|
|
2 Технологический раздел (2). 2. 1 Назначение и виды грп гидравлический разрыв пласта
Экономичность.  Так как клиенты платят за работу по гидроразрыву ради улучшения окупаемости скважины, результатом операции должен стать возврат инвестиций в течение приемлемого периода времени. Уменьшенные затраты на энергию, правильный выбор типа и количества жидкости для гидроразрыва и более короткое время очистки могут сильно снизить расходы клиента на работы по гидроразрыву.
Применяемые жидкости.
Применяемые для ГРП жидкости приготавливаются либо на нефтяной, либо на водной основе. Сначала использовались вязкие жидкости на нефтяной основе для уменьшения поглощения жидкости пластом и улучшения песконесущих свойств этих жидкостей. С развитием и усовершенствованием технических средств для ГРП, увеличением подачи насосных агрегатов удается обеспечить необходимые расходы и песконесущую способность при маловязких жидкостях на водной основе. Переход на жидкости на водной основе привел к тому, что гидростатические давления за счет увеличения плотности этих жидкостей возросли, а потери на трение в НКТ уменьшились. Это в свою очередь уменьшило необходимые для ГРП давления на устье. По своему назначению жидкости разделяются на три категории: жидкость разрыва, жидкость-песконоситель и продавочная жидкость.
Жидкость разрыва должна хорошо проникать в пласт или в естественную трещину, но в то же время иметь высокую вязкость, так как в противном случае она будет рассеиваться в объеме пласта, не вызывая необходимого расклинивающего действия в образовавшейся трещине. В качестве жидкостей разрыва используют сырые дегазированные нефти с вязкостью до 0,3 Па-с; нефти, загущенные мазутными остатками; нефтекислотные эмульсии (гидрофобные); водонефтяные эмульсии (гидрофильные) и кислотно-керосиновые эмульсии.
Эмульсии приготавливаются путем механического перемешивания компонентов центробежными или шестеренчатыми насосами с введением необходимых химических реагентов. Как правило, жидкости на углеводородной основе применяют при ГРП в добывающих скважинах.
В нагнетательных скважинах в качестве жидкости разрыва используют чистую или загущенную воду. К загустителям относятся компоненты, имеющие крахмальную основу, полиакриламид, сульфит-спиртовая барда (ССБ), КМЦ (карбоксилметилцеллюлоза).
При использовании жидкости на водной основе необходимо учитывать ее взаимодействие с породой пласта, так как некоторые глинистые компоненты пластов чувствительны к воде и склонны к набуханию. В таких случаях в жидкости на водной основе вводят химические реагенты, стабилизирующие глины при смачивании. Обычно рецептура жидкостей составляется и исследуется в промысловых лабораториях и НИИ.
Жидкости-песконосители также изотавливают на нефтяной и водной основах. Для них важна пескоудерживающая способность и низкая фильтруемость. Это достигается как увеличением вязкости, так и приданием жидкости структурных свойств. В качестве жидкостей-песконосителей используются те же жидкости, что и для разрыва пласта. Для оценки фильтруемости используется стандартный прибор ВМ-6 для определения водоотдачи глинистых растворов.
При высокой фильтруемости перенос песка в трещине жидкостью ухудшается, так как довольно быстро скорость течения ее по трещине становится равной нулю, и развитие ГРП затухает в непосредственной близости от стенок скважины. Хорошей песконесущей способностью обладают эмульсии, особенно кислотно-керосиновые, обладающие высокой стойкостью, не разрушающиеся в жаркую погоду и выдерживающие длительную транспортировку с наполнителем. Известные трудности возникают при закачке песконосительной жидкости, так как из-за большой вязкости, наличия в ней наполнителя - песка и необходимости вести закачку на большой скорости возникают большие устьевые давления. Кроме того, насосные агрегаты хотя и делаются в износостойком исполнении, при работе на высоких давлениях быстро изнашиваются. Для снижения потерь давления на трение на 12 - 15 % разработаны химические добавки к растворам на мыльной основе, которые хотя несколько увеличивают вязкость, но уменьшают трение при движении жидкости по НКТ. Другим типом таких добавок являются тяжелые высокомолекулярные углеводородные полимеры. Заметим, что недостаточная песконесущая способность жидкости может быть всегда компенсирована увеличением ее расхода. В качестве жидкости-песконосителя как в нагнетательных, так иногда и в добывающих скважинах используется чистая вода. Дешевизна воды, повсеместное ее наличие, присущие ей свойства хорошего растворителя при введении различных облагораживающих добавок привели к тому, что в настоящее время около 90 % операций ГРП осуществляются с использованием жидкостей на водной основе.
Продавочные жидкости закачивают в скважину только для того, чтобы довести жидкость-песконоситель до забоя скважины. Таким образом, объем продавочной жидкости равен объему НКТ, через которые ведется закачка жидкости-песконосителя. К расчетному объему НКТ прибавляется объем затрубного пространства между башмаком НКТ и верхними дырами фильтра. В качестве продавочной жидкости используется практически любая недорогая жидкость, имеющаяся в достаточном количестве, и чаще всего обычная вода.
Наполнитель служит для заполнения образовавшихся трещин и предупреждения их смыкания при снятии давления. Известны факты эффективного ГРП без применения напол-нителя. Однако в этих случаях эффект менее продолжителен. Наполнитель при заполнении трещины воспринимает нагрузку от горного давления после снижения давления жидкости. В результате он частично разрушается, а частично вдавливается в породу стенок трещин. Поэтому он должен обладать высокой прочностью на смятие. В идеале наполнитель должен иметь плотность, равную плотности жидкости-песконосителя. В этом случае перенос его по трещине и ее заполнение были бы наиболее успешными. Размеры зерен наполнителя должны обеспечить его проникновение в самые удаленные части трещины и высокую их проницаемость при последующей эксплуатации скважин. Для ГРП применяют песок размером от 0,5 до 1,2мм. Обычно в первые порции жидкости-песконосителя замешивается более мелкая фракция (0,5 - 0,8 мм), а в последующую часть расчетного объема - более крупные фракции.
В качестве наполнителя наиболее часто используется чистый кварцевый песок. Однако песок имеет очень большую плотность (2650 кг/м3), которая сильно отличается от плотности жидкости, что способствует его оседанию из потока жидкости и затрудняет заполнение трещин. Кроме того, его плотность на смятие в ряде случаев бывает недостаточной. В связи с этим в мировой практике в последнее время находят применение в качестве наполнителя стеклянные шарики, а также зерна агломерированного боксита соответствующего размера и молотая скорлупа грецкого ореха. Плотность стеклянных шариков примерно равна плотности кварца, т. е. 2650кг/м3, но они прочнее и меньше вдавливаются в породу. Плотность порошка агломерированного боксита 1400 кг/м3 Производятся промышленные испытания наполнителя из особо прочных искусственных синтетических полимерных веществ, имеющих плотность, близкую к плотности жидкости (1100 кг/м3) песконосителя.
В настоящее время современная техника и применяемые жидкости позволяют осуществлять успешную закачку при средней концентрации песка порядка 200 кг/м3 жидкости. Однако применяются как большие, так и меньшие концентрации. Количество закачиваемого песка, расходуемого на одну операцию ГРП, по данным фирмы Халибартон, к настоящему времени доведено в среднем до 22,5т, а количество закачанной жидкости в среднем (жидкость разрыва + жидкость-песконоситель) до 151,4м3.
Добавки к жидкостям для гидроразрыва.
Жидкость для гидроразрыва – это не просто жидкость, вязкость которой повышена, как, например, вода с гуаровым полимером или дизельное топливо с полимером сложного эфира фосфата алюминия. Жидкости для гидроразрыва – это комплексные смеси, обычно содержащие пять или более добавок.
Добавки – это твердые или жидкие материалы, добавляемые к основе жидкости для гидроразрыва для того, чтобы изменить свойства жидкости (например, чувствительность к температуре или способность препятствовать фильтрации жидкости в пласт). Добавки – это все, что добавляется в жидкость для гидроразрыва, кроме воды, полимеров и связывающих агентов (сгустителей).
Некоторые материалы не считаются добавками потому, что они предназначены для приготовления основного раствора. К этим материалам относятся:
активаторы,
некоторые буферные жидкости,
связывающие агенты (сгустители),
эмульгаторы,
пенообразующие агенты,
полимеры,
соли, такие, как хлорид калия (KCl), хлорид аммония (NH4Cl) или хлорид тетраметиламмония ([CH3]4NCl).
Данные материалы не считаются добавками потому, что они входят в стоимость основной жидкости.
Стоимость добавок включается дополнительно в стоимость основной жидкости при определении цены для заказчика.
Наиболее распространенными типами добавок к жидкости для гидроразрыва являются:
бактерициды (такие, как М275, которые препятствуют росту бактерий или М290, который убивает существующие бактерии),
разрушители геля (которые расщепляют связанные жидкости),
буферные растворы (которые используются для регулирования сгущения
стабилизаторы неустойчивых глин (такие, как L55 и L64),
добавки для снижения фильтрации (такие, как J418и J84),
понизители трения (специальные гели, которые уменьшают трение в трубах),
деэмульгаторы (такие, как W54 и W55),
поверхностно-активные вещества (такие, как S75, U78 и F40),
стабилизаторы температуры (такие J353 и K46).
Назначение бактерицидов заключается в следующем:
снижать разложение геля в связи с ростом бактерий,
защищать пласт от роста бактерий и
предотвращать проникновение в пласт бактерий во время операции по гидроразрыву пласта
Одной из проблем, вызываемых бактериями, является образование бактериальной слизи в скважине, которая снижает проницаемость трещин. Считается, что бактерии, попадающие с жидкостью для гидроразрыва также вызывают закисание некоторых скважин.
Жидкости для гидроразрыва на водяной основе не должны закачиваться в скважину без каких-либо бактерицидов. Бактерициды необходимы в жидкости для гидроразрыва на нефтяной основе, которая применяется совсем по-другому, нежели ее аналог на водяной основе.
Бактерии бывают:
Аэробным бактериям для жизни необходим кислород. Анаэробные бактерии могут существовать без кислорода.
Разрушители геля используются для уменьшения вязкости связанных (сгущенных) жидкостей для того, чтобы очистку можно было проделать быстрее и эффективнее. Кроме того, разрушители геля разрушают жидкость таким образом, что пропантная (расклинивающая) набивка разрушается, и повреждения поверхности пласта уменьшаются. Одним словом, они разрушают основу связей геля, что приводит к быстрому и легкому разложению геля.
Существуют разрушители геля как для жидкостей для гидроразрыва на водной основе, так и на нефтяной основе. Для жидкостей на водной основе предусмотрены ферментные разрушители геля (которые поглощают гель) и окисляющие разрушители геля (которые разлагают гель). Кроме того, существуют интенсификаторы разрушителей геля, которые используются для того, чтобы разрушители геля действовали более эффективно при пониженных температурах. J603 и M3 – это разрушители для жидкости на нефтяной основе. Эти разрушители геля ослабляют связи между углеводородами и гелем, понижая таким образом вязкость.
|
|
|
Скачать 3.25 Mb.