СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts

64

Перед началом промышленного применения щелочь-ПАВ-полимерного заводнения должны быть найдены пути устранения выявленных осложнений.

Промышленное применение. Не смотря на высокую технологическую эффективность щелочь-ПАВ-полимерного заводнения для пласта АС11 решение о промышленном применении пока не принято, так как при существующей экономической ситуации (цена нефти, курс доллара и др.) и технических ограничениях (подготовка воды для заводнения, проблема солеотложений в УЭЦН, подготовка нефти и воды на установке подготовки нефти) проект является нерентабельным.

Список литературы

1.Приказ Министерства природных ресурсов и экологии от 1 ноября 2013 года N 477 «Об утверждении Классификации запасов и ресурсов нефти и горючих газов».

2.«Требования к составу и правилам оформления представляемых на Государственную экспертизу материалов по технико-экономическому обоснованию коэффициентов извлечения нефти. 2008».

3.Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1986. 332 с.

4.РД 153-39.0-110-01 «Методические указания по геолого-промысловому анализу разработки нефтяных и газонефтяных месторождений»

5.Сургучев М. Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. – М.:

Недра, 1985. – 308 с.

6.Ленченкова Л. Е. Повышение нефтеотдачи пластов физико-химическими методами. - М.:

ООО«Недра-Бизнесцентр», 1998. - 394 с.: ил. – ISBN 5-247-03815-0

7.Настольная книга по термическим методам добычи нефти / Д.Г. Антониади, А.Р. Гарушев, В.Г. Ишханов. – Краснодар: «Советская Кубань», 2000. - 464 с.

8.Мищенко И.Т. Расчеты при добыче нефти и газа - М.: Изд-во «НЕФТЬ и ГАЗ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. 2008. - 296 с., ил.

9.Юрчук А.М., Истомин А.З. Расчеты в добыче нефти. Учебник для нефтяных техникумов, 3-е изд., перераб. и доп., М. «Недра», 1979, 271 с.

10.Усачев П.М. Гидравлический разрыв пласта. Учебное пособие для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве. – М.: Недра, 1986, 165 с.

11.РД 39-0147035-2009-87 «Методическое руководство по определению технологической эффективности гидродинамических методов повышения нефтеотдачи пластов»

12.РД 153-39.1-004-96 «Методическое руководство по оценке технологической эффективности методов увеличения нефтеотдачи пластов»

13.Муслимов Р.Х. Планирование дополнительной добычи и оценка эффективности методов увеличения нефтеотдачи пластов. Казань. Издательство Казанского университета, 1999.

280 с.

14.Ибатуллин Р.Р., Ибраrимов Н.Г., Тахаутдинои Ш.Ф., Хисамов Р.С. Увеличение нефтеотдачи на поздней стадии разработки месторождений. Теория. Методы. Практика. – М.: ООО

«Недра-Бизнесцентр», 2004. – 292 с.: ил.

СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts

		65
	Темы практических занятий
	№	Наименование практических занятий
	п/п

1Заводнение. Капиллярные силы. Не вытесненная водой нефть (остаточная нефть) – формы существования.

2Гидродинамические методы увеличения нефтеотдачи при заводнении. Внутрипластовое горение (лекция 7). Парогравитационное дренирование

3пласта (лекция 9).

4Полимерное заводнение, полимеры (лекция 5). Щелочь-ПАВ-полимерное заводнение (лекция 11).

5Проектирование гидравлического разрыва пласта. Расчетная работа.

6Подсчет технологической эффективности МУН по характеристикам вытеснения. Подсчет эффективности по кривым падения дебитов нефти.

7Проектирование МУН и их внедрение на нефтедобывающих предприятиях.

Практическое занятие № 5. Проектирование гидравлического разрыва пласта

Проектирование процесса гидравлического разрыва пласта представляет собой задачу, состоящую из двух частей:

–расчет основных характеристик процесса и выбор техники для его осуществления;

–расчет размеров трещины.

Расчет основных характеристик процесса гидроразрыва

Для расчета забойного давления разрыва pЗАБ.Р при использовании нефильтрующсйся жидкости

используют формулу:

ЗАБ.Р

∙ (

ЗАБ.Р

−1)3 = 5,25 ∙

1

∙ (

)2

∙

ЖР

(1)

(1 − 2)2

ГГ

ГГ

ГГ

ГГ

где pЗАБ.Р - забойное давления разрыва пласта, Па;

pГГ – горизонтальная составляющая горного давления, Па;

- коэффициент Пуассона горных пород (= 0,2 – 0,3);

E – модуль упругости (модуль Юнга) горных пород, Па (= (1 – 2)·1010);

Q – расход жидкости разрыва при закачке, м3/с;

ЖР – вязкость жидкости разрыва, Па·с.

ГГ = ГВ ∙ 1 −

(2)

где pГГ – горизонтальная составляющая горного давления, МПа; pГВ – вертикальная составляющая горного давления, МПа; – коэффициент Пуассона горных пород (= 0,2 – 0,3).

pГВ = П·g·L·10-6

(3)

СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts

66

pГВ – вертикальная составляющая горного давления, МПа; П – плотность горных пород над продуктивным пластом, кг/м3(= 2600); g – ускорение свободного падения, м/с2; L – глубина скважины, м.

Для приближенной оценки забойного давления, необходимого для разрыва пласта, pЗАБ.Р используют формулу

	= 10−2 ∙ ∙	(4)
ЗАБ.Р

где К – коэффициент, принимаемый равным 1,5 – 2,0 МПа/м; L – глубина скважины, м. При закачке жидкости разрыва давление на устье скважины pУ

pУ = pЗАБ.Р - ЖР·g·L·10-6 + pТР

(5)

где pУ – давление на устье скважины при закачке жидкости разрыва, МПа; pЗАБ.Р – забойное давления разрыва пласта, МПа; ЖР – плотность жидкости разрыва (с проппантом), кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2; L – глубина скважины, м; pТР – потери давления на трение при закачке жидкости разрыва, МПа.

ЖР = Ж·(1- ) + П·

(6)

где ЖР – плотность жидкости разрыва, кг/м3; Ж – плотность жидкости, используемой в качестве песконосителя, кг/м3; П – плотность песка (проппанта), кг/м3; - объемная концентрация песка

(проппанта) в жидкости разрыва:		/ П
	= С		+ 1	(7)
		П

где С – концентрация песка (проппанта) в 1 м3 жидкости, используемой в качестве песконосителя, кг/м3.

Потери давления на трение при закачке жидкости разрыва:

pТР = 8· ·Q2·L· ЖР/( 2·dвн5)

(8)

где pТР – потери давления на трение при закачке жидкости разрыва, Па; - коэффициент гидравлического сопротивления, Q – расход жидкости разрыва при закачке, м3/с; L – глубина скважины, м; ЖР – плотность жидкости разрыва, кг/м3; dвн – внутренний диаметр насоснокомпрессорных труб (НКТ), м.

= 64/Re	(9)
Re – число Рейнольдса
Re = 4·Q· ЖР/( ·dвн· ЖР)		(10)
где Q – расход жидкости разрыва при закачке, м3/с; ЖР – плотность жидкости разрыва, кг/м3; ЖР
– вязкость жидкости разрыва, Па·с
ЖР = Ж·exp(3,18· )		(11)

СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts

67

где Ж – вязкость жидкости, используемой в качестве песконосителя, Па·с, - объемная концентрация песка (проппанта) в смеси (формула 7).

Если Re > 200, то потери давления на трение при закачке жидкости разрыва по (8) нужно увеличить

в 1,52 раза.		∙
Необходимое число насосных агрегатов N:				+ 1	(12)
=	∙ ∙ К
	У
Р		Р	Т

где pУ – давление на устье скважины при закачке жидкости разрыва, МПа; Q – расход жидкости разрыва при закачке, м3/с; pР – рабочее давление агрегата, МПа; QР – подача агрегата при данном pР, м3/с; КТ – коэффициент технического состояния агрегата (0,5-0,8).

Необходимый объем продавочной жидкости при закачке через НКТ

VП = ·(dвн)2·L/4

(13)

где dвн – внутренний диаметр НКТ, м; L – глубина скважины, м. Минимальная скорость закачки жидкости разрыва (м3/с):

– для горизонтальной трещины		=	∙ ГТ ∙ ∙ 10−3	(14)
Г
			ЖР
– для вертикальной трещины
			= ∙ ∙ 10−3	(15)
	В
			ЖР

где RГТ – радиус горизонтальной трещины, м; - ширина (раскрытость) трещины на стенке скважины, м; ЖР – вязкость жидкости разрыва, Па·с; h – толщина пласта, м.

В случае проведения разрыва пласта нефильтрующейся жидкостью можно принять фактический расход жидкости разрыва Q равным Qmin. При проведении разрыва фильтрующейся жидкостью фактический жидкости разрыва Q > Qmin на величину фильтрации жидкости в пласт.

Количество проппанта QП на один гидравлический разрыв пласта 8-10 тонн.

Пример расчета. Рассчитать основные характеристики гидроразрыва пласта в добывающей скважине глубиной L = 2270 м. Вскрытая толщина пласта h = 10 м. Разрыв провести по НКТ, внутренний диаметр НКТ dвн = 0,0759 м. В качестве жидкости-песконосителя использовать нефильтрующуюся нефть плотностью Ж = 945 кг/м3 и вязкостью Ж = 0,285 Па·с. Предполагается закачать в скважину QП = 9 т песка с диаметром зерен 1 мм, плотность песка П = 2500 кг/м3. Расход жидкости разрыва Q = 0,01 м3/с. Используем агрегат 4АН-700.

1.По (3) рассчитываем вертикальную составляющую горного давления pГВ = 2600·9,81·2270·10-6 = 57,9 МПа

2.Принимаем коэффициент Пуассона горных пород = 0,3 и по (2) рассчитываем горизонтальную составляющую горного давления pГГ

pГГ = 57,9·(0,3/(1-0,3)) = 24,8 МПа

СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts

68

3. По (4) рассчитываем забойное давление разрыва пласта pЗАБ.Р = 2270·1,75/100 = 39,7 МПа

Расчет по формуле (1) дает около 25 МПа (для расчета по (1) нужно сначала рассчитать вязкость жидкости разрыва ЖР).

Забойное давление разрыва меньше вертикальной составляющей горного давления и больше горизонтальной составляющей горного давления, в таком случае предпочтительно образуются вертикальные трещины.

4.Проппант не должен оседать из жидкости разрыва в процессе выполнения операций, поэтому его концентрация в жидкости-песконосителе должна быть оптимальной. Оптимальную концентрацию проппанта определяют на основании скорости падения проппанта в принятой жидкости-песконосителе (закон Стокса). Концентрация проппанта в жидкости-песконосителе определяется ее вязкостью, расходом жидкости разрыва при закачке и размером зерен проппанта.

При расходе жидкости разрыва 0,01-0,02 м3/с рекомендуемые концентрации проппанта составляют: 50-150 кг/м3 при вязкости жидкости-песконосителя 0,015-0,050 Па·с, 100-250 кг/м3 при вязкости 0,050-0,150 Па·с, 200-400 кг/м3 - при вязкости 0,20-0,40 Па·с, 400-700 кг/м3 при вязкости 0,5- 1,0 Па·с.

Внашем случае вязкость жидкости-песконосителя равна 0,285 Па·с, то есть концентрация песка должна быть от 200 до 400 кг/м3. Примем С = 275 кг на 1 м3 жидкости песконосителя, объем жидкости гидроразрыва:

VЖ = QП/С = 9000/275 = 32,7 м3

5.По (7) рассчитываем объемную концентрацию песка в жидкости разрыва:

= (275/2500)/(275/2500+1) = 0,1

6.По (11) рассчитываем вязкость жидкости разрыва

ЖР = 0,285·exp(3,18·0,1) = 0,39 Па·с

7.По (6) рассчитываем плотность жидкости разрыва

ЖР = 945·(1-0,1)+2500·0,1 = 1100 кг/м3

8.Число Рейнольдса по (10)

Re = 4·0,01·1100/(3,14·0,0759 ·0,39) = 473

9.Коэффициент гидравлического сопротивления по (9)

= 64/473 = 0,135

10.По (8) рассчитываем потери давления на трение при закачке жидкости разрыва: pТР = 8·0,135·0,012·2270·1100/(3,142·0,07595)/106 = 10,9 МПа

Так как Re > 200, то pТР увеличиваем в 1,52 раза: 10,9·1,52 = 16,6 МПа.

11.При закачке жидкости разрыва давление на устье скважины по (5)

pУ = 39,7 - 1100·9,81·2270·10-6 + 16,6 = 31,8 МПа

12.При работе агрегата 4АН-700 на IV скорости pР = 29 МПа, QР = 0,0146 м3/с, по (25)

N = (31,8·0,01)/(29·0,0146·0,5) + 1 = 3

13.Объем продавочной жидкости рассчитываем по (13)

СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts

69

VП = 3,14·(0,0759)2·2270/4 = 10,3 м3

14.Общий объем жидкости для проведения гидроразрыва

VОБЩ = (VЖ + VП) = 10,3+32,7=43 м3

15.Время одного работы одного агрегата 4АН-700 на IV скорости t = (VЖ + VП)/QР = 43/0,0146/60 = 49 минут

Расчет размеров трещин

В случае образования горизонтальной трещины радиус ее RГT (м) можно вычислить по следующей эмпирической формуле:

	= (0,0134 − 1,6 ∙ 106 ∙ ) ∙ (103 ∙ √ ЖР ∙ )0,5	(16)
ГТ

где L – глубина скважины, м; Q – расход жидкости разрыва при закачке, м3/с; ЖР – вязкость жидкости разрыва, Па·с; t – время закачки жидкости разрыва, с; k – проницаемость призабойной зоны скважины, м2.

Ширину (раскрытость) трещины на стенке скважины при разрыве фильтрующейся жидкостью рассчитывают по формуле

16	(1 − 2) ∙ (	−	) ∙
= 3 ∙	ЗАБ.Р	ГГ	ГТ	(17)
	∙

где - коэффициент Пуассона горных пород; pЗАБ.Р - забойное давления разрыва пласта жидкостью

	разыва, Па; pГГ – горизонтальная составляющая горного давления, Па; RГТ – радиус
	горизонтальной трещины, м; E – модуль упругости горных пород, Па.
	При разрыве нефильтрующейся жидкостью ширину трещины рассчитывают по формуле
	=	8 ∙ (1 − 2) ∙ (	−	) ∙	(18)
		ЗАБ.Р	ГГ	ГТ
		∙

При образовании вертикальной трещины при разрыве фильтрующейся жидкостью ширину трещины рассчитывают по формуле

	4 ∙ (1 − 2 ∙ ) ∙ (	− ) ∙ (1 + )
					∙ ∙	ЖР
	ЗАБ.Р	ГГ		Ж
=	3 ∙		∙ √2 ∙ ∙ 2 ∙ ∙ ∙					(19)
							ГГ

где - коэффициент Пуассона горных пород (=0,2-0,3); pЗАБ.Р - забойное давления разрыва пласта, Па; pГГ – горизонтальная составляющая горного давления, Па; объем жидкости гидроразрыва VЖ, м3; Q – расход жидкости разрыва при закачке, м3/с; ЖР – вязкость жидкости разрыва, Па·с; h – толщина пласта, м; m – пористость пласта; k – проницаемость призабойной зоны скважины, м2.

Длина трещины l (м):

СПБГУАП группа 4736 Контакты https://new.guap.ru/i03/contacts

		70
	∙ ∙			(20)
= √2 ∙ ∙ 2		∙ ∙ ∙
Ж		ЖР
			ГГ

При разрыве нефильтрующейся жидкостью ширину трещины рассчитывают по формуле

	= 4 (1- 2) l (pЗАБ.Р - pГГ)/E					(21)
Длина трещины
		∙			− )	(22)
	= √5,6 ∙ (1 − )2		∙ ∙ (
			Ж
				ЗАБ.Р	ГГ

Пример расчета. Для условий предыдущего примера рассчитать размеры трещины. Расход жидкости разрыва Q = 0,0146 м3/с; Объем жидкости гидроразрыва VЖ = 32,7 м3.

При разрыве образовалась вертикальная трещина. Вычисляем длину вертикальной трещины при разрыве нефильтрующейся жидкостью по (22)

l = ((32,7 1 1010)/(5,6 (1-0,3)2 10 (39,7 106 - 24,8 106))0,5 = 28,3 м

По (21) рассчитываем ширину образовавшейся вертикальной трещины

= 4 (1-0,32) 28,3 (39,7 106 - 24,8 106)/1 1010 = 0,176 м = 15,3 см

Врезультате проведения гидроразрыва в пласте образуется вертикальная трещина длиной 28,3 м и шириной на стенке скважины 15,3 см.