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. W_о и W. Здесь W_о - 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 Паркинсоном Керном 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,W_о, 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

Параметры	Методика программы Майера
	PKN	JDK	простран- ственная
Общий объем закаченной жидкости, м^3	81, 636	81,636	81,636
Объем жидкости разрыва – нефтяного геля, м^3	70	70	70
Объем жидкости разрыва с проппантом, м^3	11,636	11,636	11,636
Продолжение таблицы 3.8
Эффективность жидкости разрыва, доли единицы	0,078	0,097	0,103
Объем потерь жидкости разрыва на фильтр, м^3	75,28	73,7	72,23
Объем созданной трещины, м^3	6,34	7,9	9,00
Длина одного крыла трещины, м	72,23	66,59	69,1
Высота трещины, м	17	17	31,36
Ширина трещины у основания, мм	4,8	7,02	5,13
Коэффициент закрепления объема трещины (отношение объема проппанта и трещины, доли единицы)	0,41	0,35	0,31
Масса проппанта, т	4,4	4,5	4,5
Максимальное устьевое давление, МПа	64,65	61,33	62,79
Минимальное устьевое давление, МПа	59,12	58,73	57,17
Устьевое давление после прекращения закачки, мПа	27,31	26,92	25,38
Максимальное забойное давление, МПа	53,69	50,35	51,51
Минимальное забойное давление, МПа	50,33	49,97	48,4
Наибольшие потери на трение, МПа	41,19	41,19	41,19
Наименьшие потери на трение, МПа	31,81	31,81	31,81
Потери давления на перфорац.отверстия, МПа:
наибольшие	0,003	0,003	0,0037
наименьшие	0,002	0,002	0,0024
«Чистое давление», МПа	4,86	4,148	4,474

Несмотря на разную геометрию трещины технологические параметры ГРП (объем жидкости разрыва, количество проппанта), рассчитанные по всем методикам программы Майера, получились или равными, или сравнительно близкими. Поэтому при проектировании технологии ГРП возможно применение всех трех методик, моделирующих вертикальную трещину. Здесь единственным ограничителем является градиент разрыва экранирующих пород, т.е. градиент разрыва продуктивного пласта не должен превышать градиент разрыва экранов, в противном случае при проектировании ГРП по любой методике можно получить обводнение скважины после операции ГРП.