Расчет основных характеристик ГРП для нагнетательной скважины глубиной 1020м

3. Гидравлический разрыв пласта.

Рассчитать основные характеристики ГРП для нагнетательной скважины глубиной L=1020м. Разрыв провести по НКТ с пакером, условный диаметр d = 48мм, толщина стенки δ = 4мм. Проверить колонну НКТ на избыточное внутреннее давление и сделать заключение о пригодности НКТ для ГРП(группа прочности К). В качестве жидкости  разрыва и песконосителя нефильтрующийся амбарная нефть: плотность ρ = 945 кг/м, динамическая вязкость μ = 0,285 Па·с.  Предполагается закачивать  в скважину Q = 4,5 т песка с диаметром зерен 1мм. Темп закачки Q=0,01м³/с. Использовать агрегат 4АН – 700. Рассчитать необходимое количество агрегатов 4АН и автоцистерн для транспортировки на скважину промывочной жидкости. Определить размер трещины после ГРП. Толщина пласта h = 6 м.

Решение.

1.  Определение давления на забое Р:

 Вертикальная составляющая горного давления Р:

Р= ρ·g·L = 2500 · 9,8 · 1020 · 10= 25 МПа,

где ρ= 2500 – средняя плотность песка, кг/м.

 Горизонтальная составляющая горного давления Р:

Р = Рν/(1- ν) = 25·0,2/(1- 0,2) = 6,25 МПа,

где ν = 0,3 – коэффициент Пуассона.

 Давления на забое Р:

Для приближенной оценки разрыва пласта при использовании фильтрующейся жидкости:

Р = 10·к· L = 10·1,8·1020 = 15,3 МПа;

2.  Определение потерь давления на трение Р при движении жидкости – песконосителя по НКТ:

Плотность жидкости – песконосителя ρ:

ρ = ρ·(1- β) + ρ· β= 945·(1- 0,09) + 2500·0,09 =1085 кг/м,

где ρ= 1050 - плотность чистой жидкости без воды, кг/м;

      ρ= 2500 – плотность песка, кг/м;

        β =0,09 - объемная концентрация песка в смеси;

β= ;

где с = 300 – объемная концентрация песка в 1мжидкости, кг/м.

 Число Рейнольдса Rе:

Rе

где      Q = 10 ·10 - темп закачки жидкости – песконосителя,  м/c;

        d = 0,0403 – внутренний диаметр НКТ, м;

         μ = 0,381 - вязкость жидкости – песконосителя, Па·с.

μ = μ· е = 0,285·2,718 = 0,381 Па·с;

Так как Rе = 900 < 1530 – режим движения жидкости ламинарный. Значение коэффициента гидравлического сопротивления λ определится:

λ;

Р

3. Давление, которое необходимо создать на устье при гидроразрыве:

Р= Р + Р - ρgL = 15,3 + 6,0- 1085·9,8·1020·10^-6 = 10,5 МПа;

Рабочая жидкость гидроразрыва в скважину закачивают насосными агрегатами 4АН – 700.

Необходимое число насосных агрегатов:

N = Р· Q/(Р ·Q·к) + 1 = 10,5 ·10/(29· 14,6· 0,8) + 1 = 2,

где Р = 29 – рабочее давление агрегата на четвертой скорости, МПа;

      Q = 14,6 – подача агрегата при этом давлении, л/с;   

к = 0,5…0,8 – коэффициент технического состояния агрегата в зависимости   от срока службы. 

      Объем жидкости для продавки жидкости – песконосителя:

V = 0,785·d·L = 0,785·0,0403·1020 = 1,30 м;

Объем жидкости - песконосителя:

V = Q/ с  = 4,5·10³/ 200 = 22,5 м;

Время работы одного агрегата:

t = (V+ V)/ Q = (1,3+ 22,5)/ (14,6· 10 ·60) = 27,2 мин;

4.Определение параметров трещины:

Длина трещины после закачки V = 22,5 м:

l =м;

Раскрытие или ширина трещины:

        5.Проверка колонны НКТ на избыточное внутреннее давление:

Внутреннее избыточное давление, при котором наибольшее напряжение в трубах достигает предела текучести, определяется по формуле:

Р = 0,875 = 0,875= 71,6МПа,

где 0,875 – коэффициент учитывающий разность сечения трубы;

       σ = 491 – предел текучести для НКТ  группы прочности К, МПа.

Условие прочности трубы:

Р = 10,5 МПа < 54,2 МПа = Р/n,

где n = 1,32 – коэффициент запаса.

Вывод: колона Насосно-компрессорные трубы d = 48мм группы прочности К -  для нижнего участка трубы условие прочности выполняется и для проведения гидропескоструйной  перфорации подходят.