Анализ методов интенсификации газовых скважин

      ГРП следует прежде всего проводить  в тех скважинах, в которых обнаруживается слабый приток нефти при освоениии после бурения, при высоком пластовом давлении, заниженный дебит, по сравнению с окружающими скважинами, низкая неравномерная по толщине продуктивного пласта приемистость.

      Гидравлический  разрыв пласта должен производиться  в скважинах с исправными обсадными колоннами. 
 
 

      3.2. Материалы, применяемые при ГРП.[2]

      Рабочие жидкости представляют собой жидкости на углеводородной основе, на водной основе и эмульсии. Наиболее часто в процессе ГРП на промыслах применяют следующие рабочие жидкости:

1) на  углеводородной основе - дегазированная  нефть, амбарная нефть, загущенная  нефть, мазут или его смеси  с нефтями, керосин или дизельное  топливо, загущенные специальными реагентами;

2) на  водной основе - сульфит-спиртовая  барда, вода, растворы соляной  кислоты, вода, загущенная различными  реагентами, загущенные растворы соляной кислоты;

3) эмульсии - гидрофобная водо-нефтяная, гидрофильная  водо-нефтяная, нефтекислотные и керосинокислотные.

      Для загущения керосина и дизельного топлива применяют алюминиевые  и натриевые соли нафтеновых кислот.

      К загущенным растворам соляной кислоты  относится смесь жидких концентратов ССБ с концентрированной технической соляной кислоты. Вязкость загущенной соляной кислоты зависит от соотношения исходных продуктов, содержания HCl в исходной кислоте и вязкости исходных концентратов ССБ.

      Для ГРП обычно применяют смесь из 40%-ной концентрированной соляной кислоты и 60%-ной ССБ. В смеси с ССБ соляная кислота медленно реагирует с карбонатами. Это позволяет задавливать загущенную кислоту с высокой активностью по образовавшейся трещине на большое расстояние от ствола скважины и растворять породы в глубине пласта. Таким образом, при применении загущенной кислоты ГРП совмещается с химическим воздействием на пласт.

      Если  водные растворы ССБ замерзают уже  при температуру минус 8 °С, то загущенная кислота замерзает при температуре, минус 82-42 ⁰С. Вода может загущаться путем добавления в нее ПАВ, крахмала и других реагентов.

      Гидрофобная водонефтяная эмульсия относится к  рабочим жидкостям ГРП на водной основе, так как ее внешней средой является вода. Стабильность гидрофильных водонефтяных эмульсий обеспечивается обязательным добавлением в них эмульгаторов, ПАВ (АФ-4, АФ-6, АФ-10, сульфанол и т.д.).

      При пластовых температурах 130-150 ⁰С вязкость растворов ССБ резко снижается. Поэтому в этих условиях рекомендуют применять водные растворы КМЦ (1,5-2%) иногда с добавлением хлористого натрия (до 25%).

      Во  всех случаям в нефтяных добывающих скважинах   рекомендуется применять собственную нефть месторождения. Только при невозможности создания трещин или их крепления песком рекомендует применять более вязкие жидкости.

      В водонагнетательиых скважинах воду применяют только в качестве жидкости разрыва. Остальные рабочие жидкости на водной основе применяют как жидкость разрыва и жидкость-песконоситель.

      В нефтяных добывающих скважинах в  качестве продавочной жидкости в  основном применяют собственную  дегазированную нефть. Пресную воду или пластовую воду следует применять только в тех случаях, когда по технологии ГРП попадание их в поры пласта исключено. В водонагнетательных скважинах во всех случаях в качестве продавочной жидкости применяют закачиваемую воду. 

      3.3. Песок для ГРП.[2]

      К песку (или другому наполнителю) для ГРП предъявляются следующие  требования:

1) механическая  прочность достаточная, чтобы  не разрушаться под воздействием  веса вышележащих пород;

2) высокая  проницаемость, отсутствие широкого разброса по фракционному составу;

3) отсутствие глины.

      На  практике в 1 м³ жидкости-песконосителя вводят 200-250 кг песка. Однако, в зависимости от фильтруемости и удерживающей способности жидкости-песконосителя количество песка может изменяться от 100 до 600 кг на 1 м³ жидкости.

      Для ГРП чаще всего применяют кварцевый  песок фракции 0,5-0,8 мм, но разработаны и другие искусственные наполнители.

      К технике ГРП относятся: установка  насосная УН1-630-700А (4АН-700), пескосмесительный  агрегат 4ПА и установка пескосмесительная УСП-50, автоцистерны ЦР-20, АЦПП-21-5523А, блоки манифольдов 1БМ-700 и 1БМ-700С, устьевая арматура (1АУ-700, 2АУ-7ЭО, 2АУ-700СЛ, пакеры, якори и др.).

      Установка УН1-630-700А. Оборудование смонтировано на шасси автомобиля КрАЗ-257Б1А. Трехплунжерный насос 4Р-700 имеет сменные плунжеры двух типоразмеров, способен развивать давление 70 МПа. Максимальная производительность насоса - 22 л/с. Для привода насоса использован двигатель 32-800-ТК-СЗ мощностью 588 кВт. На напорной линии насоса установлен предохранительный клапан.

      Установки пескосмесительные. Агрегат 4ПА и установка  УСП-50 предназначены для транспортирования  песка, приготовления песко-жидкостной смеси и подачи ее на прием насосных установок при ГРП. Агрегат состоит  из бункера и прикрепленных к его стенкам двух пневмовибраторов, загрузочного и рабочего шнеков, камеры гидравлического смешения, смесителя с поплавковым регулятором уровня, приемного и раздаточного коллектора и центробежного пескового насоса.

      Песчано-жидкостную смесь небольшой концентрации приготавливают следующим образом. Через приемный коллектор жидкость поступает в камеру гидравлического смешения. Сюда же рабочим шнекам из бункера подается песок. Количество подаваемого песка регулируется частотой вращения рабочего шнека и регулятором уровня в смесителе, соединенным с поворотной заслонкой в верхнем конце рабочего шнека.

      Песчано-жидкостная смесь большой концентрации приготавливают путем подачи песка и жидкости непосредственно в смеситель. При  этом камера гидравлического смешения заменяется патрубком.

      Автоцестерны  ЦР-20 и АЦПП-21-5523А предназначены  для транспортирования неагреосивных  жидкостей и подачи их в пескосмесительные  и насосные агрегаты при ГРП в  районе с умеренным климатом. Для транспортирования неагрессивных жидкостей с температурой  до 80⁰С и подачи их насосным и смесительным установкам при ГРП могут применяться также автоцистерны АЦН-2-257, АЦН-7,5-5334, ЦР-7АПС. Первые три автоцистерны применяются в районах с умеренным и холодным климатом.

      К наземному оборудованию для ГРП относятся блоки манифольдов, арматура устья, к подземному оборудованию - НКТ, пакеры, якоря.

      Блок  манифольдов предназначен для обвязки  насосных установок между собой и устьевым оборудованием при ГРП. Блоки манифольдов выпускаются для работы в районах с умеренным (1БМ-700) и с умеренным и холодным климатом (1БМ-700С).

      Блоки манифольдов смонтированы на шасси  автомобиля ЗИЛ-131 и состоят из напорного  и приемно-раздаточного коллекторов, комплекта труб с шарнирными соединениями и подъемной стрелы.

      Напорный коллектор высокого давления (до 70 МПа) имеет шесть приемных трубопроводов и два отвода. Каждый приемный трубопровод снабжен обратным клапаном для исключения возможности подачи жидкости к насосной установке, остановленной из-за поломок.

      На  платформе автомобиля перевозят и арматуру устья. Для ее погрузки и разгрузки блок манифольда снабжен поворотной стрелой (вылет 1,6 м) грузоподъемностью 0,4 т. 

      Арматура  устья 1АУ-700, 2АУ-700 и 2АУ-700СУ предназначен для обвязки устья скважин  с насосными установками и позволяют производить спуск и подъем НКТ без нарушения герметичности устья скважины.

      Пробковые краны с зубчатым сектором позволяют  открывать их при большом давлении в линиях после закачки жидкости перед отсоединением насосных установок. Обратные шариковые клапаны позволяют подключать в нагнетательную линию любое число насосных установок, а также не прерывать работы при остановке одного из агрегатов за счет автоматического перекрытия линии остановленной установки. 

      3.4. Пакеры и якоря.[2]

      Пакеры, применяемые для ГРП, предназначены для предохранения эксплуатационной колонны от воздействия высокого давления. Пакер должен выдержать максимальный перепад давления, действующие при проведении обработок. Для ГРП применяют следующие пакеры:

1) ПНМШ-пакер,  воспринимающий усилие от перепада давления,  направленный вниз (ПН), способ посадки и освобождения механический (М), т.е. уплотнение происходит под действием веса колонны труб, шлипсовый (Ш);

2) ПНГК - способ посадки гидравлический (Г); т.е. уплотнение и освобождение происходит от перепада давления, сероводородостойкого исполнения (К);

3) ПНГС - самоуплотняющийся.

      Во  время ГРП перепад давлений создает  усилия, действующие на пакер и  стремящийся вытолкнуть его вверх  вместе с колонной НКТ. Для предотвращения этого устанавливают якори. Якорь плашкового типа гидравлического действия ЯПГ выпускают трех типов для эксплуатационных колонн диаметром 146, 168 и 219 мм. 

      3.5. Технологи проведения ГРП.[2]

      Одним из важнейших параметров технологии проведения ГРП является давление разрыва пласта. В соответствии с работами Ф.Г.Клаппа, С.А.Христиановича, Г.И.Баренблатта, Ю.П.Желтона и др. условием разрыва пласта является превышение давления нагнетания над давлением, лежащих выше пород. Исходя из этого, следует, что для расслоения пласта, т.е. для образования в пласте горизонтальной трещины, необходимо внутри порового пространства создать давление Р_р, превышающее горное, на величину временного сопротивления горных пород на разрыв s_z, так как надо преодолеть силы сцепления частиц породы, т.е.

                        Р_р = Р_г + s_z = r_пgН + s_z,                (3.5.1) 

где r_п - средняя плотность вышележащих пород (принимается равной 2500 кг/м³); Н - глубина залегания пласта ; g - ускорение силы тяжести.                  .

      Устьевое  давление нагнетания жидкости разрыва  в момент образования трещины  в пласте будет равно: 

Р_н = r_пgН + s_z + Р_тр – Р_ст,        (3.5.2) 

где Р_тр - потери давления на трение в НКТ; Р_ст - давление столба                 жидкосги высотой Н.                                .

      Однако  фактическое давление разрыва часто  оказывается меньше горного по различным причинам, и в то же время, для проектирования процесса ГРП очень важно определить давление разрыва Р_р, которое необходимо создать на забое скважины.

      Накоплен  большой статистический материал по величине давлении разрыва пласта по различным месторождениям мира и при различных глубинах скважин, на основе которого предложены эмпирические зависимости для давления разрыва:

1) для  неглубоких скважин (до 1000 м) 

Р_р = (1.74 - 2.57) Р_ст;                 (3.5.3) 

2) для  глубоких скважин (более 1000 м) 

Р_р = (1,32 - 1,97) Р_ст.                   (3.5.4) 

      Сопротивление горных пород на разрыв обычно мало и лежит в пределах s_z = 1,3 - 5 МПа, поэтому оно не влияет существенно на Р_р. Фактическое значение давления разрыва пласта в процессе ГРП фиксируется по резкому увеличению условного коэффициента приемистости скважины.

      Под условным коэффициентом приемистости понимается отношение расхода закачиваемой в пласт жидкости разрыва к давлению нагнетания на устье скважины.

      В скважине, выбранной для ГРП, определяют дебит (приемистость), забойное и пластовое давление, содержание воды в добываемой продукции, газовый фактор. Следует выполнить весь комплекс исследований скважины на установившихся режимах фильтрации.