Расчет основных параметров ГРП

РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

Цель: освоить методику расчета основных параметров процесса гидроразрыва пласта.

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) – это метод создания новых трещин или расширения существующих в пласте, вследствие нагнетания в скважину жидкости пены с высоким давлением. Для того, чтобы обеспечить высокую проницаемость, трещины заполняют закрепляющим агентом, полимер кварцевым песком. Под действием горного давления закрепленные трещины смыкаются полностью, в результате чего увеличивается фильтрационная поверхность скважины.

1. Средняя глубина интервала перфорации

,

где H_B.П.,Н_Н.П. - верхняя и нижняя отметка интервала перфорации соответственно, м;

2. Давление на забое, во время испытания скважины на приемистость с давлением на устье Р_0y

ρ_ж.р. - плотность жидкости разрыва, кг/м³;

Н_Т- глубина спуска насосно-компрессорных труб, м;

∆Р_ТР - гидравлические потери напора в НКТ, МПа/100м, зависит от приёмистости агрегата q₀

Таблица 1

Гидравлические потери напора в НКТ диаметром 60, 73, 89 мм

Приемистость агрегата ,	При диаметре ОК 146 мм	При диаметре ОК 168 мм
	0,03	0,025	0,020	0,020	0,018	0,015
	0,13	0,115	0,100	0,120	0,100	0,080
	0,31	0,270	0,23	0,270	0,230	0,190
	0,52	0,440	0,370	0,420	0,360	0,310

3. Начальный коэффициент приемистости скважины

q₀- приемистость агрегата, м³/сут;

Р_ПЛ - пластовое давление, МПа

4. Ожидаемое давление на забое во время проведения ГРП при четырехкратном росте приемистости

tgß - тангенс угла наклона кривых изменения коэффициента приемистости.

5. Ожидаемое максимальное давление во время ГРП

6. Ожидаемые максимальные потери жидкости для ГРП

- коэффициент потерь жидкости, A_q = 4…8, максимальное значение A_q применяется для жидкости с вязкостью близкой к вязкости пластовой жидкости, а минимальное для жидкостей со значительно большей вязкостью.

7. Давление на устье скважины во время нагнетания в пласт жидкости разрыва

Р_г.ст - гидростатическое давление столба жидкости в скважине, МПа;

Р_Н - гидравлические потери нагнетания жидкости разрыва, МПа;

, - гидравлические потери нагнетания жидкости разрыва в насосно-компрессорных трубах и обсадной колонне соответственно, МПа.

μ_{Ж.Р .}- вязкость жидкости разрыва, мПа∙с;

d _т - наружный диаметр труб НКТ, мм;

h_Т - толщина стенки труб НКТ, мм;

D_OK - наружный диаметр труб обсадной колонны, мм;

h_OK - толщина стенки труб обсадной колонны, мм.

8. Давление на устье скважины во время нагнетания в пласт буферной жидкости

P^′_H - гидравлические потери нагнетания буферной жидкости, МПа;

, - гидравлические потери нагнетания буферной жидкости в насосно-компрессорных трубах и обсадной колонне соответственно, МПа;

9. Давление на агрегатах во время закрепления трещин песком

P^″_H - гидравлические потери нагнетания жидкости песконосителя в насосно-компрессорных трубах и обсадной колонне, МПа.

- гидравлические потери нагнетания жидкости песконосителя в насосно-компрессорных трубах и обсадной колонне соответственно, МПа;

Расчет ведем по методике изложенной в пункте 7, с учетом плотности и вязкости жидкости песконосителя.

Плотность жидкости песконосителя

C_П - концентрация песка в жидкости песконосителя,кг/м³;

ρ_П - плотность кварцевого песка, кг/м³;

ρ_б.ж. - плотность буферной жидкости, кг/м³.

Вязкость жидкости песконосителя

Множитель увеличения гидравлических потерь

10. Необходимая полудлина трещины для обеспечения оптимального прироста дебита

- средняя проницаемость породы-коллектора, мкм².

11. Поверхность фильтрации двух полудлин трещин

h- толщина пласта коллектора подлежащего ГРП, м.

12. Необходимое удельное расширение закрепителя в трещине

- пористость породы-коллектора, кг/м³.

13. Масса песка необходимого для закрепления трещин

Примечания:

1. Плотность жидкости разрыва ρ_ж.р. =1000кг/м³, вязкость μ_Ж.Р. =1мПа∙с
2. Плотность буферной жидкости ρ_б.ж. =1000кг/м³, вязкость μ _б.ж.=40мПа∙c
3. Пористость породы-коллектора m=0,13
4. Средняя проницаемость породы-коллектора k=0,01

Таблица 2

Исходные данные для расчета

Показатель

Обозначение

Единицы измерения

Диаметр обсадной колонны

Doк

мм

Толщина стенки обсадной колонны

hoк

мм

Верхняя отметка интервала перфорации

HВ.П.

м

Нижняя отметка интервала перфорации

HН.П.

м

Глубина спуска НКТ

HT

м

Мощность пласта подлежащего ГРП

h

м

Пластовое давление

PПЛ

МПа

Гидростатическое давление столба жидкости в скважине

Pг.ст

МПа

Приемистость агрегата

q0

м^3/сут

Давление на устье

P0у

МПа

Диаметр НКТ

dТ

мм

Толщина стенки НКТ

hТ

мм

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5

РАСЧЕТ НАТЯЖЕНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Цель работы: освоить методику расчет натяжения обсадной колонны.

После затвердевания цементного раствора в кольцевом пространстве эксплуатационной колонны ее с помощью специальной колонной головки соединяют с предыдущей колонной. Растягивающее напряжения в обсадных трубах при этом можно значительно уменьшить, если обсадную колону частично разгрузить на цементный камень. Однако это приводит к изменению напряженного состояния резьбовых соединений, и напряжение в резьбовой части муфты могут превысить допустимые значения кроме этого, фактические значения растягивающих напряжений могут оказаться значительно большими из-за изгибающего момента который возникает в следствии продольного изгиба сжатой части.

Поэтому рациональным способом оборудовать устье скважины является его обвязка без загрузки обсадной колонны, тоесть в растянутом состоянии.

Изменение температуры и давления в процессе освоения и эксплуатации скважины приводят к осевым перемещениям не зацементированной части колонны, появлению дополнительных осевых нагрузок и изгибающих моментов. Одним из путей предупреждения негативного влияния изменения температуры и давления на работу обсадной колонны является ее натяжение при обвязке устья скважины.

Величину натяжения не зацементированной части обсадной колонны определяют с учетом ожидаемых изменений температуры и давления, которые действуют на колону, с целью предупреждения появления сжимающих нагрузок и продольного изгиба колонны.

1. Высота подъема цементного раствора за обсадной колонной при условии предупреждения продольного изгиба, от действий температуры и давления

где Δt_ср-приближенное значение средней температуры нагревания колонны, ⁰С

,

где t₁ и t₂- первая и вторая температуры по теоретическому градиенту соответственно, ⁰С

t_B- температура жидкости на выходе, ⁰С

t₄- температура жидкости движущейся по колонне, ⁰С

Вторая температура по геотермическому градиенту

,

где t_заб- температура не забое скважины, ;

- длина свободной (незацементированной) части колонны, м

H -глубина скважины, м

Температура жидкости, движущейся по колонне

m- коэффициент, величина которого представляет собой отношение наружного диаметра обсадной колонны к сумме средних толщин стенок труб

,

где D_H- наружный диаметр обсадной колонны, м

δ- средняя толщина стенок труб, м

H- глубина спуска колонны обсадных труб, м

ρ_n.ж., ρ_H- плотность продавочной жидкости и нефти соответственно, кг/м³

H₀- уровень жидкости в колонне, м

2. Величина устьевого натяжения обсадной колонны

где Q_св - вес свободной (незацементированной) части обсадной колонны в жидкости, кг

,

где H _ц.р.ф.- фактическая высота подъема цементного раствора за колонной, м;

ρ_м - плотность материала обсадных труб, кг/м³

q - вес 1м обсадных труб, кг

α - коэффициент линейного расширения метала при нагревании на 1 ⁰С, принимается равным 12•10^-5,

E - модуль упругости, принимается равным 0,21МПа;

μ - коэффициент Пуассона, принимается равным 0,3;

F- площадь поперечного сечения обсадной колонны на устье, м²

,

где d_вн- внутренний диаметр обсадной колонны на устье, м

Показатель

Обозначение

Единицы измерения

Диаметр обсадной колонны

Dok

мм

Толщина стенки обсадной колонны

Hok

мм

Верхняя отметка интервала перфорации

HИ..П.

м

Нижняя отметка интервала перфорации

HН.П.

м

Глубина спуска НКТ

HT

м

Мощность пласта подлежащего ГРП

h

м

Пластовое давление

PПЛ

МПа

Гидростатическое давление столба жидкости в скважине

Pг.сm

МПа

Приемистость агрегата

q0

м^3/сут

Давление на устье

P0

МПа

Диаметр НКТ

DТ

мм

Толщина стенки НКТ

hТ

мм

Таблица 2

Исходные данные для расчета

Дата добавления: 2014-12-10