Методичка к лаб ГРП. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине Подземный и капитальный ремонт скважин
 Скачать 2.9 Mb.
|
Все оборудование смонтировано на шасси «Мерседес-Бенц», которое приспособлено для использования в условиях бездорожья на нефтяных месторождениях.Блендер на шасси «Мерседес-Бенц». а) смеситель, смонтированный на шасси, приводимый в действие при помощи вспомогательного привода двигателя; б) мощность двигателя 450 л.с; в) максимальный объем прокачки проппанта 6000 кг/мин.; г) максимальный объем прокачки жидкости 16 м3/мин.; д) подающие механизмы для сухих и жидких хим.реагентов; е) количество всасывающих патрубков – 9; ж) рециркуляция. Блендер – это смесительная установка, предназначенная для смешивания жидкости гидроразрыва с хим.реагентами и проппантом. Насосный агрегат. Предназначен для закачки всех видов жидкости для гидроразрыва: кислот, гелей на водчной и нефтяной основе с проппантом в скважину. Трехплунжерный насос фирмы SPM приводится в действие через трансмиссию «Аллиссон» от двигателя Дейтрот Дизель, имеющего общую мощность 2250 л.с. а) насосный агрегат, смонтированный на шасси, имеет мощность 2250 л.с. Рабочее давление 1050 атм.; б) трехплунжерный насос SPM. Минимальный объем прокачки 1.8 м3/мин., максимальный объем прокачки 4 м3/мин.; в) двигатель Дейтрот Дизель (с радиаторным охлаждением) общей мощностью 2250 л.с. при 2300 об./мин.; г) гидравлический стартер, приводимый в действие при помощи вспомогательного привода; д) обогреватель воды 380В; е) трансмиссия «Аллиссон», дистанционное управление всеми функциями двигателя. Песковоз. Предназначен для транспортировки проппанта и погрузки в блендер определенных порций проппанта. а) опрокидывающее устройство с гидравлическим приводом, полностью закрытый корпус с гидравлическим затвором; б) гидравлический трехходовой клапан для управления опрокидывающим устройством и люком для высыпания проппанта, расположенным в хвостовой части автомобиля; в) размеры опрокидывателя 4800/2300/1500; г) максимальный объем от 14 до 15 м3, грузоподъемность 20000 кг; д) максимальный угол опрокидывания 450; е) длина выступа опрокидывающего устройства составляет 0.3 м; ж) конструкция, выполненная сваркой; з) минимальная высота над землей 1.4 м (в опрокинутом состоянии); и) высота разгрузочного люка 1080 м; к) минимальный запас высоты над разгрузочным люком 300 мм; л) 3 люка в верхней части по 0.5 м3; м) лестница-стремянка (мостик на крышке резервуара). Станция контроля и управления. Полностью изолирована, оснащена кондиционером и предназначена для стимуляции гидроразрывов, управления процессом ГРП, сбора и анализа данных. а) компьютерный вагончик установлен на раме грузового шасси в соответствии со стандартами фирмы «Catoil»; б) отопление и кондиционер в компьютерном вагончике; в) изоляция контейнера для эксплуатации при 500С; г) все люки и двери фиксируются замками; д) дизельный генератор 3 кВ; е) вытяжная вентиляция, смонтированная на крыше кабины; ж) выдвижная лестница для попадания в вагончик. Промысловый грузовик. Предназначен для транспортировки, погрузки и разгрузки различного тяжелого оборудования, в особенности для манифольда, смонтированного на салазках. а) платформа промыслового грузовика оборудована в хвостовой части роликами для затягивания тяжелых грузов; б) гидравлическая лебедка грузоподъемностью 25 т; в) гидравлический кран грузоподъемностью 10 т с опорами с обеих сторон, смонтированный за кабиной водителя; г) платформа промыслового грузовика выполнена в виде стальной рамы с деревянной обшивкой; д) хвостовая часть грузового шасси оборудована защитным фартуком, в котором встроены задние фары; е) гидравлический бак с обогревателем установлен возле лебедки; ж) комплект тросов и канатов для работы с грузами при помощи лебедки и крана. Манифольд высокого и низкого давления. Предназначен для перемещения жидкости гидроразрыва, замешиваемой в блендере, в насосные агрегаты. Две раздельные системы давления обеспечивают бесперебойную работу механизма. Жидкости гидроразрыва, поступащие из блендера, проходят через систему низкого давления к насосным агрегатам. Насосные установки, оснащенные насосами высокого давления, перекачивают жидкость для гидроразрыва в скважину при помощи системы высокого давления манифольда. а) конструкция манифольда выполнена на салазках для транспортировки при помощи промыслового грузовика и рассчитана для погрузки, разгрузки при помощи гидравлического пресса и лебедки, установленных на грузовике; б) система низконапорного манифольда представляет собой систему сварных труб, оснащенных двухстворчатыми клапанами; в) система нагнетательного манифольда представляет собой сборную систему, состоящую из пригоночных труб, крестовин, тройников и клапанов высокого давления; г) система связана при помощи ударных соединений; д) дополнительное оснащение компонентами высокого давления: пригоночные трубы, шарнирные соединения и шланги; е) фиксирующие устройства для транспортировки манифольда; ж) отдельная секция транспортировки шлангов; з) ящика для инструментов с замками; и) двухцветная окраска. Цементировочный агрегат ЦА-320М. Предназначен для глушения скважин, технологических промывок, устранения негерметичности эксплуатационных колонн при подготовительных работах, при гидравлическом разрыве пласта для поддержания давления в затрубном пространстве скважины. В состав агрегата входят: 1. Поршневой насос для нагнетания цементного и глинистого растворов или воды. Насос для подачи воды при приготовлении цементного раствора. Элементы трансмиссии, включая и коробку отбора мощности, необходимую для привода и изменения его режима работы. Приемный и напорный трубопроводы в соответствующей запорной арматуре. Замерной бак 6 м3. Гидравлическая цементомешалка и приемный пункт для цементного раствора. Поршневой насос 9 т, которым укомплектовывается агрегат, имеет сменные цилиндрические втулки диаметром от 90 до 127 мм, что в сочетании с двумя приводными ступенями передачи позволяет получить восемь ступеней производительности давления. Производительность и давление ЦА-320М Таблица 3.5
Автоцистерны. Для перевозки жидкости гидроразрыва пользуются автоцистернами 4ЦР, смонтированными на шасси ЯАЗ-219. Основные узлы оборудования автоцистерны: цистерна объемом 9 м3; подогревательное устройство; трехплунжерный вертикальный насос 1В одинарного действия, предназначенный для перекачки жидкости; обвязка насоса. Пакеры. Для предохранения обсадной колонны от воздействия большого давления над разрываемым пластом устанавливают пакер (рис.6), который разобщает фильтровую зону пласта от ее вышележащей части. Вследствие чего, создаваемое насосами давление передается только на фильтровую зону и нижнюю поверхность пакера. Пакеры можно классифицировать по способу установки их в скважине, деформации уплотнительного элемента от перепада давлений, который пакер воспринимает, а также по спуску пакера в скважину. По способу установки в скважине различают пакеры с опорой на забой и пакеры без опоры на забой, т.е. «висячие». Преимущество пакеров с опорой на забой – простота и надежность их конструкции и легкость уплотнения в скважине. Однако для установки пакера необходимо иметь твердый забой, а также дополнительные трубы для хвостовой опоры. Кроме того, в процессе гидроразрыва при образовании песчаных пробок возможен прихват хвостовика песком. У пакеров висячего типа преимуществом является возможность их установки на любой глубине ствола скважины. При их использовании образование песчаных пробок на забое осложнений не вызывает. По способу деформации уплотнительного элемента и герметизации колонны пакеры делятся на механические и гидравлические. У механических пакеров уплотнительный элемент срабатывает от воздействия на него веса колонны труб. Преимуществом этих пакеров является простота конструкции и высокая надежность их в работе. К недостаткам следует отнести обязательное нагружение их весом труб, что не всегда возможно, как, например, при небольших глубинах спуска пакера. У гидравлических пакеров резиновый элемент деформируется и герметизирует колонну вследствие давления, создаваемого нагнетательной жидкостью. Эти пакеры способны воспринимать перепады давлений до 500 кг/см2 и более. Однако конструкция этих пакеров сложнее конструкции механических, что является их недостатком. В ООО «Фил-ОрАм» в процессе производства гидравлического разрыва пласта применяют пакер «Omegamatic» компании «Sitе» механического действия, который имеет канал с гладкопроходным сечением. Конструкция пакера включает плунжеры – стопоры, препятствующие перемещению инструмента вверх, во время операции пакеровки, три уплотнительных элемента и систему внутреннего перетока жидкости между затрубным пространством над и под пакером с большой пропускной способностью.
Рисунок 6. Пакер «Omegamatic» Конструкция пакера включает плунжеры – стопоры, препятствующие перемещению инструмента вверх, во время операции пакеровки, три уплотнительных элемента и систему внутреннего перетока жидкости между затрубным пространством над и под пакером с большой пропускной способностью. Устьевая арматура для гидравлического разрыва пласта. Устье скважины при проведении гидравлического разрыва пласта оборудуют специальной арматурой, состоящей из устьевой головки и резьбовой арматуры. Устьевую головку соединяют с эксплуатационной колонной через переводник. В корпусе головки помещены резиновые уплотнительные и металлические кольца, уплотняемые гайкой. Это уплотнение предназначено для герметизации межтрубного пространства. На одном отводе устьевой головки укреплен предохранительный клапан (шариковый), а на другом – пробковый кран с устройством, имеющим зубчатую передачу, которая облегчает поворот пробки крана под давлением. Шарик клапана прижимается к седлу пружиной и отжимается потоком жидкости. В верхней муфте колонны труб, спущенных в скважину через проводник, присоединена специальная резьбовая арматура, в которой нагнетательная головка имеет три горизонтальных отвода. На двух отводах, соединяемых с коллектором 50 мм гибкими металлическими трубопроводами, установлены обратные шариковые клапаны, а на третьем отводе – пробковый кран с верньером для сообщения с атмосферой внутреннего пространства колонны, спущенных труб. На верхнем конце патрубка имеется сальниковое уплотнение с отверстием для пропуска проволоки, на которой подвешен глубинный манометр. В ООО «Фил-ОрАм» при производстве ГРП применяются в качестве устьевого оборудования колонные головки фирмы «Cooper Cameron Corporation» (приложение 1), технический паспорт оборудования приведен в таблице 3.6, а также используется отечественное устьевое оборудование типа «2АУ-700», технические характеристики приведены в табл. 3.7 Технический паспорт оборудования «Cooper Cameron Corporation» Таблица 3.6
Техническая характеристика арматуры устья 2АУ-700. Таблица 3.7
3.4 Критерий успешности и целесообразности применения гидравлического разрыва пласта. К вышеназванным критериям условно отнесены такие параметры, как текущие пластовое давление, толщина пласта, его проницаемость и вязкость пластового флюида. I. Текущее давление. Давление продуктивного пласта определяет запас пластовой энергии, которая влияет на продолжительность работы объекта после ГРП с увеличенным дебитом. В ряде случаев текущее пластовое давление перед гидроразрывом составляло 48.5-96.1% от начального пластового давления. Низкие текущие пластовые давления (48.5 - 67.3% от рпо) пласта не позволяет получать устойчивый эффект от ГРП. На основе полученных данных рекомендовано подбирать скважины для ГРП, текущее пластовое давление в которых не ниже 75% от начального пластового давления. II. Толщина пласта. На месторождениях ОАО «Оренбургнефть» гидроразрыв проводился на объектах с эффективной толщиной пласта от 1.8 до 14.4 м. По критериям подбора объектов для ГРП эффективная толщина пласта не должна быть менее 4-5 м. Это положение подтверждается промысловыми данными месторождений Западной Сибири и Оренбургской области. Из 91 скважины, обработанной ГРП, в 10 скважинах эффективная толщина составляла 1.8-3.6 м. В добывающих скважинах положительный результат при толщине продуктивного пласта более 5 м, увеличение дебитов нефти от 3 до 96 т/сут. Следует считать, что наряду с организационными и технологическими причинами на результаты ГРП в условиях месторождений ОАО «Оренбургнефть» существенное влияние оказывает толщина пласта. Поэтому при проектировании и оценке эффективности ГРП необходимо обращать внимание на изучение этого вопроса. III. Проницаемость пласта и динамическая вязкость нефти. Начальная проницаемость продуктивных пластов, обработанных гидроразрывом, колеблется в широких пределах от 0.001 до 0.865 мкм2, динамическая вязкость пластовой нефти от 1.24 до 11.2 мПа·с. По критериям подбора объектов проницаемость пласта не должна превышать 0.03 мкм2 для нефтей с вязкостью в пластовых условиях до 5 мПа·с и 0.05 мкм2 для нефтей с вязкостью 5-50 мПа·с. При подборе объектов и проектировании ГРП используется средняя проницаемость по пласту. При неоднородности пласта по площади это может привести к большим ошибкам и осложнениям при ГРП с закреплением трещин проппантом. Поэтому рекомендуется использовать коррекционные зависимости между пористостью и проницаемостью. Ошибки в этом случае не будут превышать 15%. IV. Толщина экранов. Анализ результатов ГРП свидетельствует, что в некоторых скважинах получены отрицательные результаты из-за недоучета толщины нижнего экрана. Так, в скважинах, дававших продукцию с обводненностью 0 - 4%, после проведения ГРП обводненность продукции выросла до 80-100%. Резкое увеличение содержания воды обусловлено тем, что образовавшиеся трещины, очевидно, соединили нефтенасыщенные породы с водонасыщенными, так как толщина нижнего экрана выбранных объектов была значительно ниже критических значений и составляла 0.8-4.8 м. Сравнивая результаты ГРП с темпом закачки жидкости и толщиной экранов, можно рекомендовать проведение ограниченного гидроразрыва пласта с толщиной экранов не менее 5-6 м при темпе закачки 1 – 1.5 м3/мин. V. Скин-эффект. Гидроразрыв пласта в настоящее время является одним из основных методов снятия скин-эффекта. Для определения величины загрязнения призабойной зоны необходимо проводить исследования скважин на нестационарных режимах фильтрации методом восстановления забойного давления. Этот метод производит существенное изменение гидродинамической связи скважины через трещину с удаленной зоной пласта. 3.5 Методики проектирования процессов гидроразрыва пласта. Для проектирования процессов ГРП используется программа Майера, состоящая из трех моделей: JDK, PKN и эллипсоидальной. Модель JDK или ХГК, предложенная Христиановичем и Желтовым и в дальнейшем развитая Гиретмой и Де Клерком, предполагает постоянную высоту Н и постоянную по вертикали ширину трещины, т.е. Wо и W. Здесь Wо - ширина трещины после ГРП у основания, а W - ширина трещины на любом расстоянии от стенки скважины. В этой модели высота трещины очерчивается литологическими границами. Модель двухмерная. Длина и ширина трещины вычисляются с помощью постоянной высоты с учетом модуля Юнга, вязкости жидкости разрыва, приемистости пласта, коэффициента утечек жидкости и времени нагнетания. В двухмерной модели PKN, развитой ПаркинсономКерном и Нордгреном, высота трещины Н также постоянна, но ширина в вертикальном сечении меняется, так как трещина имеет эллиптическую форму. Модель двухмерная. Эллипсоидальная модель состоит из двух типов: вертикальной эллипсоидальной и горизонтальной эллипсоидальной. Вертикальная эллипсоидальная модель в программе MF RAC-П называется пространственной, отличается от моделей УДК и PKN, (где Н – constanta) тем, что в ней высота трещины зависит от длины. Это достигается путем введения коэффициента эллипсоидальности λ=Н/L, где L – полудлина вертикальной трещины. В программе Майера Н принимается менее суммарной толщины покрышек и продуктивного пласта. Коэффициент λ позволяет высоту трещины представить функцией времени Н=λL(t). Таким образом, указанные три временные координаты (L,Wо, Н) позволяют выразить объем трещины в функции времени. Эта псевдотрехмерная модель в ООО «Фил-ОрАм» является основной при проектировании технологии ГРП. Горизонтальная эллипсоидальная модель в проектировании технологии ГРП не используется. Ранее в 50-60 годах в отечественной и зарубежной практике была разработана и использовалась теория горизонтального трещинообразования. Однако последующие теоретические и стендовые исследования показали, что при горизонтальном напряжении, меньшем вертикального, образуется вертикальная трещина. Образование горизонтальных трещин возможно в тех случаях, когда горизонтальное напряжение будет превышать вертикальное (равное постатическому давлению), т.е. в районах с тектанической активностью или в мелких скважинах (по расчетам глубиной до 900 м). В табл. 3.8 приведено сопоставление технологических параметров ГРП и параметров трещины, рассчитанных по трем методикам для условий пласта Д3 скважины № 186 Родниковского месторождения. Как видно из табл.3.8, по всем трем методикам были получены одинаковые объемы жидкости разрыва и жидкости разрыва с проппантом, несмотря на то, что при расчетах использовались разные модели трещин. Разность в величинах устьевых и забойных давлений получена незначительная. Высота трещины в моделях РКN и JDK составила 51.5% от суммарной толщины покрышек и продуктивного пласта, а в пространственной модели - 95%. Отличие по длине трещины получено небольшое, но по ширине оно значительно. Наибольшее значение объема трещины дает пространственная модель, но уровень ее закрепления является наименьшим – 31%. Модель PKN дает меньший объем трещины, но ее коэффициент «эффективного» объема (закрепления) является наибольшим – 41%. Сопоставление проектных параметров ГРП по скважине № 186 Родниковского месторождения, рассчитанных по трем методикам программы Майера. Таблица 3.8
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
