Жидкости, применяемые при ГРП

Оборудование для гидравлического разрыва пласта.

При гидравлическом разрыве применяют комплекс оборудования, в который входят: насосные агрегаты, пескосмесительные машины, автоцистерны для транспортировки жидкостей разрыва, арматура устья скважины, пакеры, якори и другое вспомогательное оборудование. Основное оборудование – насосные агрегаты. Они монтируются на шасси трехосных тяжелых грузовых машин грузоподъемностью 10 – 12 т.

Для приготовления смеси жидкости с песком применяют пескосмесительные агрегаты, иногда со сложными автоматическими дозирующими жидкость и песок устройствами. Агрегаты монтируются на шасси тяжелого грузовика.

В качестве рабочих жидкостей гидроразрыва применяют различные жидкости, которые по физико-химическим свойствам можно разделить на две группы: жидкости на углеводородной основе и жидкости на водяной основе. По своему назначению жидкости разделяются на три категории: жидкость разрыва, жидкость-песконоситель и продавочная жидкость.

Углеводородные жидкости применяют в нефтяных скважинах; к ним относятся нефть повышенной вязкости, мазут, дизельное топливо или керосин, загущенные нефтяными мылами. Водяные же растворы применяют в нагнетательных скважинах, к ним относятся: водный раствор сульфит-спиртовой барды, пресная или солевая вода, соляная и плавиковая кислоты, загущенные реагентами-загустителями. Широко применяются в качестве жидкостей гидроразрыва различные эмульсии: нефтекислотные (гидрофобные), водонефтяные (гидрофильные) и кислотно-керосиновые.

Эмульсии приготавливаются путем механического перемешивания компонентов центробежными или шестеренчатыми насосами с введением необходимых химических реагентов. Для приготовления эмульсий в качестве одной из фаз используют керосин, дизельное топливо, различные нефти, в качестве второй фазы – воду или соляную кислоту.

Все жидкости, применяемые при гидроразрыве, должны удовлетворять следующим требованиям.

1. Рабочие жидкости не должны уменьшать ни абсолютную, ни фазовую проницаемость породы пласта. При фильтрации жидкостей с углеводородной основой через водонасыщенные породы фазовая проницаемость последних для воды существенно снижается. Также снижается фазовая проницаемость нефтенасыщенных пород для углеводородных жидкостей после фильтрации через них жидкостей с водной основой, поэтому при гидроразрыве в нефтяных скважинах применяют жидкости с углеводородной основой, а в нагнетательных – с водной. Рабочие жидкости для гидроразрыва не должны содержать механических примесей и при соприкосновении с пластовыми жидкостями и породами не должны образовывать нерастворимых осадков.

2. Рабочие жидкости должны обладать свойствами, обеспечивающими сохранение проницаемости пород пласта за счет наиболее полного извлечения их из созданных трещин и порового пространства пород. При этом лучшими будут жидкости, полностью растворяющиеся в пластовых жидкостях.

3. При применении вязких жидкостей вязкость их должна быть стабильной в условиях обрабатываемого пласта и в пределах времени проведения процесса гидравлического разрыва.

4. При проведении процесса в зимних условиях рабочие жидкости должны иметь низкую температуру замерзания.

5. Рабочие жидкости должны быть недорогими и недефицитными.

6. Жидкость разрыва должна иметь определенную вязкость. При малой вязкости для достижения давления разрыва потребуется закачка значительного объема жидкости в пласт и, соответственно, значительное число одновременно работающих насосных агрегатов. При большой вязкости жидкости разрыва для образования трещин необходимы очень высокие давления.

При разрыве ненарушенных пластов, лишенных естественной трещиноватости, жидкость разрыва должна хорошо фильтроваться через пористую среду. При гидроразрыве пластов с развитой системой естественных трещин следует применять жидкости, не фильтрующиеся или фильтрующиеся с быстрым снижением скорости фильтрации.

К жидкости-песконосителю, помимо общих требований, предъявляются следующие: она должна иметь минимальную фильтруемость и такую вязкость, которая бы давала возможность удерживать песок во взвешенном состоянии. Высокая удерживающая способность жидкости-песконосителя должна предупредить возможность оседания песка на пути движения песконосителя до забоя, а также потерю подвижности песка в самой трещине.

Повышение вязкости и уменьшение фильтруемости жидкостей достигают введением в них добавок. Такими добавками для углеводородных жидкостей являются соли органических кислот, высокомолекулярные и коллоидные соединения нефтей.

Продавочные жидкости закачивают в скважину только для того, чтобы довести жидкость-песконоситель до забоя скважины. Таким образом, объем продавочной жидкости равен объему НКТ, через которые ведется закачка жидкости-песконосителя. К расчетному объему НКТ прибавляется объем затрубного пространства между башмаком НКТ и верхними дырами фильтра. Продавочная жидкость при всех условиях должна иметь минимальную вязкость в целях снижения потерь напора при прокачке. В качестве продавочной жидкости используется практически любая недорогая жидкость, имеющаяся в достаточном количестве, и чаще всего обычная вода.

Наполнитель служит для заполнения образовавшихся трещин и предупреждения их смыкания при снятии давления и должен удовлетворять следующим требованиям:

- иметь достаточную механическую прочность, чтобы не разрушаться в трещинах под действием веса пород;

- сохранять высокую проницаемость.

Этим условиям удовлетворяет хорошо окатанный однородный кварцевый песок. Однако песок имеет очень большую плотность, которая сильно отличается от плотности жидкости, что способствует его оседанию из потока жидкости и затрудняет заполнение трещин. В связи с этим в мировой практике в последнее время находят применение в качестве наполнителя стеклянные шарики, а также зерна боксита соответствующего размера и молотая скорлупа грецкого ореха. Применяются наполнители из особо прочных искусственных синтетических полимерных веществ, имеющих плотность, близкую к плотности жидкости песконосителя.

Дата добавления: 2014-12-24