Файл: Эффективность гидравлического разрыва пласта по Аксаковскому месторождению студенту группы 4Эд116 Зиннатуллину И. И.docx

Для гидравлического разрыва пласта принимаем эксплуатационную скважину №1125 со следующей характеристикой: глубина скважины H = 1400 м; диаметр эксплуатационной колонны D = 146 мм; эффективная мощность пласта h = 20 м; пластовое давление P_пл = 14 МПа; плотность жидкости-песконосителя ρ_ж.п. = 900 кг/м³; вязкость жидкости-песконосителя μ_ж.п. = 50 мПа*с.

Давление разрыва пласта

P_разр = P_в.г.– P_пл+ Q_p, МПа (1)

где P_в.г.– вертикальное горное давление, МПа

Q_p – давление расслоения горных пород, принимаем Q_p= 1,5 МПа

Вертикальное горное давление

P_в.г.= ρ_n * g * H, МПа

где ρ_n– плотность вышележащих пород, принимаем ρ_n= 2500кг/м³

P_в.г.= 2500 * 9,81 * 1400 = 34,3 МПа

P_разр= 34,3 - 14 + 1,5 = 21,8 МПа

Допустимое давление на устье скважины при закачке жидкости песконосителя

P_y = P_p– ρ_ж.п.* g * H + ∆P_тр, МПа

где ρ_ж.п.– плотность жидкости с песком, кг/м³

∆P_тр– потери давления на трение

ρ_ж.п.= ρ_ж.п.’* (1-β_п) + ρ_п* β_п, кг/м³, (4)

где ρ_ж.п.’ – плотность жидкости-песконосителя, кг/м³

в_п – объемная концентрация песка в смеси

ρ_п– плотность песка (ρ_п= 2600 кг/м³)

β_п =

, (5)

где C_п – концентрация песка в смеси, принимаем C_п= 250-300 кг/м³

β_п =

= 0,09

ρ_ж.п.= 900 * (1 - 0,09) + 2600 * 0,09 = 1053 кг/м³

Потери на трение по формуле Дарси-Вейсбаха

∆P_тр=

, МПа, (6)

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления (λ = 0,05)

ν – скорость движения жидкости в трубах (ν = 5,5 м/с)

∆P_тр=

= 20,7 МПа

P_y = 21,8 – 1053*9,81*1400+20,7 = 28 МПа

Объем жидкости разрыва (меняется от 4 до 6 м³ на 10 м толщины пласта). Так как толщина пласта 20 м, то V_p = 10 м³
Объем жидкости-песконосителя

V_ж.п.=

, м³, (7)

где Q_п – количество песка, кг (6-10 т песка)

V_ж.п.=

= 32 м³

Объем продавочной жидкости

V_п.р. = 0,785 * d_вн² * H, м³, (8)

V_п.р. = 0,785 * 0,062² *1400 = 4,22 м³

Необходимое количество насосных агрегатов

N =

, (9)

где Q_p – подача агрегата

P_агр= рабочее давление агрегата

k = 0,5…0,8 – коэффициент технического состояния агрегата

N =

= 2,87 ≈ 3 агрегата

Общая продолжительность процесса ГРП

t =

, сут, (10)

где Q – суточный расход рабочей жидкости, м³/сут

t =

= 0,037 сут = 0,88 ч = 52,8 мин

9 Правила безопасности при проведении работ по ГРП

При гидравлическом разрыве пласта возникают различные аварийные ситуации в процессе подготовительных работ или при собственно разрыве пласта. К основным недостаткам, приводящих к авариям и травматизму, относятся: отклонение обвязки агрегатов и устья скважины от принятых схем, отсутствие средств сигнализации, большие вибрации линий обвязки, шум агрегатов, превышающий нормы, нарушение правил сборки и разборки обвязки оборудования, отсутствие или неисправность приборов контроля процесса разрыва.

Для безопасности ведения подготовительных работ и самого процесса гидроразрыва следует придерживаться правил техники безопасности, заключающихся в следующем.

Гидравлический разрыв пласта должен проводиться специально подготовленной бригадой под руководством мастера или другого инженерно-технического работника по плану, утвержденному главным инженером предприятия.

При гидравлическом разрыве пласта, когда давление может оказаться выше допустимого для эксплуатационной колонны, следует проводить пакетирование колонны.

Места установки агрегатов должны быть соответствующим образом подготовлены и освобождены от посторонних предметов.

Перед гидравлическим разрывом пласта в скважинах, оборудованных ШСНУ, необходимо отключить станок-качалку, затормозить редуктор, а на пусковом устройстве двигателя вывесить плакат: “Не включать - работают люди”. Балансир станка-качалки следует демонтировать или установить в положение, при котором он позволит беспрепятственно установить заливочную арматуру и обвязать устье скважины.

Перед проведением разрыва пласта талевый блок должен быть спущен, отведен в сторону и прикреплен к ноге спуско-подъёмного сооружения.

Агрегат должен соединяться с цементировочной головкой специальными трубами или штангами высокого давления. На цементировочной головке или на напорных линиях должны быть установлены обратные клапаны, а на насосах - заводские тарированные предохранительные устройства и манометры. Выкид от предохранительного устройства на насосе должен быть закрыт кожухом и выведен под агрегат.

Для замера и регистрации давления к цементировочной головке должны быть подсоединены показывающий и регистрирующий манометры, вынесенные при помощи импульсных трубок на безопасное расстояние.

После окончания обвязки устья скважины следует опрессовывать выкидные трубопроводы на полуторократное давление от ожидаемого максимального при ГРП.

При гидравлических испытаниях оборудования и обвязки устья скважины люди должны отойти от испытываемых объектов за пределы опасной зоны.

Агрегаты для гидроразрыва пластов должны быть установлены на расстоянии не менее 10 метров от устья скважины и расставлены так, чтобы кабины их не были обращены к устью скважины.

Жидкость разрыва необходимо смешивать с песком пескосмесительными агрегатами.

Выхлопные трубы агрегатов и других специальных машин, применяемых при работах на нефтяных и газовых скважинах, должны быть снабжены глушителями, искрогасителями и нейтрализаторами выхлопных газов. При отсутствии нейтрализаторов выхлопные трубы должны быть выведены на высоту не менее 2 метров от платформы агрегата.

Во время работы агрегатов запрещается ремонтировать их или крепить обвязки устья скважины и трубопроводов.

Перед отсоединением трубопроводов от заливочной головки следует закрыть краны на головке и снизить давление в трубопроводах до атмосферного.

Остатки жидкости разрыва и нефти должны сливаться из емкостей агрегатов и автоцистерн в канализацию, нефтеловушку или специальную емкость.

10 Мероприятия по охране окружающей среды при проведении ГРП

Окружающая среда при гидравлическом разрыве пласта может быть загрязнена рабочими жидкостями, которые остаются по окончании процесса или же разлиты из-за небрежного обращения. В подготовительно-заключительный период из-за нарушений режимов глушения скважины или процесса освоения её возможны выбросы скважинной жидкости вплоть до неуправляемого фонтанирования.

Примыкающим к скважине землям ущерб может быть причинён и техническими средствами - агрегатами, пескосмесителями, автоцистернами и другой спецтехникой, применяемой при гидроразрывах, в случаях отсутствия подъездных путей к скважине, при их неудовлетворительном состоянии и нарушении маршрутов следования.

Используемые для контроля гидроразрыва радиоактивные изотопы также могут оказаться источником заражения окружающей среды при небрежном обращении с ампулами и контейнерами или активированными материалами (зернистыми или жидкими).

Для предупреждения загрязнения окружающей среды при ГРП проводятся следующие основные мероприятия:

Остатки жидкостей гидроразрыва из ёмкостей агрегатов и автоцистерн должны сливаться в промышленную канализацию, нефтеловушку или специальную ёмкость. Сливать их на землю запрещается.
Все углеводороды, оказавшиеся на территории вокруг скважины, по окончании работ должны быть собраны и утилизированы либо сожжены, если утилизация невозможна.
В случае, если возникло не управляемое фонтанирование, необходимо срочно соорудить земляной вал для ограничения возможности растекания пластового флюида по большой территории.
Территория вокруг добывающей скважины в соответствии с действующими нормами должна быть ограждена земляным валом и благоустроена.
Примыкающая к скважине территория в случае причинения ущерба при подъездах и т. д. должна быть рекультивирована для сельскохозяйственного или иного пользования.
Активированные изотопные материалы нельзя использовать в скважинах, если нет уверенности в надёжном разобщении интервала гидроразрыва от горизонтов артезианских и целебных вод, а также от пластов, имеющих сообщение с дневной поверхностью поблизости от скважин.
Зернистые материалы и активированные жидкости не должны попадать на дневную поверхность.
По окончании работы территорию скважины необходимо проверить и убедиться в отсутствии опасных концентраций веществ.
Остатки неиспользованных изотопов, а также жидкость после промывки ёмкостей и насосов, подвергавшихся воздействию изотопов, следует разбавить водой до безопасной концентрации и захоронить в специально отведённом месте.

Заключение

Целью гидроразрыва пласта является интенсификация текущей нефтедобычи при разработке низкопроницаемых залежей и повышения в конечном итоге коэффициента нефтеотдачи по месторождению.

Факторы, обеспечивающие успех планируемых работ по гидроразрыву пласта:

наличие необходимой ресурсной базы;
наличие большого фонда скважин, перспективных для проведения гидроразрыва;
использование своевременной высококачественной зарубежной техники, технологии и материалов, обеспечивающих стабильный успех и прирост добычи при гидроразрыве пласта.

Возможные факторы риска проведения гидравлического разрыва пласта:

снижение технологического эффекта от планируемых операций в связи с тем, что наиболее перспективные для гидроразрыва скважины уже обработаны;
опасность возникновения трещин в водоносных зонах залежи, что ведёт к быстрой обводнённости продукции;
недостаточная геологическая изученность месторождений;
сложное геологическое строение объектов разработки;

Разработка нерентабельных и низкорентабельных залежей — основная задача гидравлического разрыва пласта.

Список литературы

Покрепин, Б.В. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин «ИнФолио», 2016
Оборудование и технологии добычи нефти в осложненных условиях. Учебное пособие. 2016, 196 с.
Разработка нефтяных и газовых месторождений: Учебное пособие для ВУЗов. 2015, 340 с.
Вадецкий, Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для техникумов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М: Недра. 2016, 421 с.