Тиск під час нагнітання рідини-пісконосія визначаємо з урахуванням впливу піску на гідравлічні витрати

10. Тиск під час нагнітання рідини-пісконосія визначаємо з урахуванням впливу піску на гідравлічні витрати.

Для цього вирахуємо густину та умовну в’язкість суміші рідини з піском.

Густина суміші

де С_пс =90 кг/м³ – концентрація піску в рідині;

 r_б.р. – густина буферної рідини і рідини пісконосія, кг/м³.

Отже,

Умовна в’язкість суміші

m_см.= m _б.р е ^{(3,18 . 0,034)} = 40 е ^{(3,18 . 0,034)}=44,6 мПа ^. с.

Визначимо множник збільшення гідровитрат

(m_см)^0,25 = (44,6)^0,25=2,584.

Отже, втрати тиску в трубах і колоні

Р_втр.=0,477^. 18,7 ^. 2,584 + 0 ^. 2,584=23,05 МПа.

Очікуваний тиск на агрегатах під час закріплення тріщин піском:

Р_р.н.г = 49,86 – 18,34 + 23,05 = 54,57 МПа.

Таким чином, порівнюючи максимальні очікувані тиски на всіх етапах ГРП, бачимо, що вони менші від практично можливих для застосовуваних насосних агрегатів УН1-630х70А (4АН-700) тисків на 60 МПа. Тому ГРП у свердловині наявними технічними засобами – можливий.

II. Розрахуєм об’єм рідини для ГРП і масу закріплювача тріщин (піску).

1.Визначимо потрібну півдовжину вертикальної тріщини, яка має забезпечити оптимальний приріст дебіту за формулою (3.2.17)

L=143 k^-0,27 = 143 ^. 3^-0,27 = 106 м.

2.Поверхня фільтрації двох півдовжин тріщини за (3.2.18)

S_тр = 2 Lh=2 ^.106 ^.14 = 2968 м2.

3.Потрібний питомий розподіл закріплювача в тріщині за (3.2.19)

m_пс= 10+100 (0,16-0,11)=15 кг/м³ _.

4.Маса піску, необхідна для закріплення тріщини, згідно з (3.2.20)

M_пс = 2968 . 15/1000 = 44,52 т.

5.Об’єм рідини розриву розраховуємо відповідно до потреби дослідження на приймальність зі зростаючою витратою рідини і початковим розкриттям тріщин. Звичайно V_р.р = 20…30 м³ малов’язкої рідини.

6. Об’єм рідини-пісконосія визначаємо, виходячи з потрібної маси піску і допустимої його концентрації.

За рівнянням (3.2.23) і (3.2.24) рекомендована концентрація піску

К_пс =4000/638m^-0,73= 6,27 m_р.н.^-0,73

Для m_р.н = m_б.р.= 40 мПа ^. с знайдемо

К_пс =6,27 ^.14,77=92,6 кг/м³

Приймемо допустиму концентрацію піску К_пс =90 кг/м³.

Об’єм рідини-пісконосія визначаємо за залежністю (3.2.22)

V_р.п.=10^3.44,52 /92,6=480,78 м³

7. Об’єм буферної рідини знаходимо за умовою

V_б.р.=0,3 V_р.п.=0,3^. 480,78 = 144,23 м³

8. Об’єм протискуючої рідини розрахуємо за формулою (3.2.25)

V_п.р.=0,785 (1870 ^. 0,076²+(1840-1870)0,168²)=0,785 ^. 9,95=7,814м³

Таким чином, під час ГРП у свердловину буде запомповано послідовно рідини розриву – 30м³, буферної рідини – 144,23 м³ , рідини-пісконосія 480,78 м³, протискуючої рідини – 7,814 м³, піску – 44,52 т.

III. Розрахуємо розміри тріщини які утворюються під час ГРП.

Додаткові дані: коефіцієнт Пуассона для порід n=0,25, а молуль Юнга Е=10⁴МПа. Густина порід r_п=2600 кг/м3.

Попередньо обчислюємо бічний гірничий тиск за залежністю (3.2.27):

р_б=( DР_с+DР₀)/2

Знайдемо DР₀ – перепад тиску між свердловиною і пластом, напочатку розкриття тріщин, який дорівнює репресії на пласт на вісрі тріщини в глибині пласта

DР₀=Р₀ -Р_пл=38,513-25,1=13,413 МПа.

Перепад тиску між DР_с вибоєм свердловини і пластом під час ГРП

DР_с=Р_Рm-Р_пл=49,86-25,1=24,76 МПа.

Отже,

Р_б=(24,76+13,413)/2=19,09 МПа.

Для ідеально пружних порід з теоретичних міркувань бічний гірничий тиск можна вирахувати за формулою (3.2.28)

З визначених двох значень беремо більше, або Р_б=19,09 МПа

Розрахуємо півдовжину тріщини, що утворюється під час нагнітання рідини розриву за таких умов: V_р.р=30 м³=30 ^. 10⁶ см³, q=3100 м³/добу=35879,6 см³/с, m_p.p=1мПа ^. с=0,001 Па ^. с, h=14 м = 1400 см, h²=1,96 ^. 10⁶ см², m=0,16, k=0,003 ^.10⁸ см², m_ум = 4m = 0,004 мПа ^. с.

Підставивши у формулу(3.2.26), знайдемо

Ширина такої тріщини за (3.2.30) становить

Очевидно, тріщини такої ширини практично неможливо закріпити піском. Для збільшення розмірів тріщини нагнітаємо в’язку буферну рідину без піску за умовами і розрахунками попередніх розрахунків, тобто Vб.р.=144,23 м³=144,23 ^. 10⁶ см³.

Півдовжина тріщини, що утвороюється під час нагнітання в’язкої буферної рідини,

Ширина тріщини

Таким чином, після нагнітання буферної рідини тріщина розкрита достатньо широко і розвинута глибоко.

Розрахуємо розміри тріщини, яка утвориться після надходження в пласт вслід за буферною рідиною рідини-пісконосія.

Додаткові вхідні дані:

V=V_б.р+V_р.п =144,23 + 480,78 = 625,01 м³=625,01 ^. 10⁶ см³.

Півдовжина тріщини

Ширина тріщини

Ширина тріщини, очевидно, в декілька разів завищена. Оцінимо об’єм тріщини та порівняємо його з об’ємом закріплювача в кількості 44,52 т. Врахуємо, що питомий об’єм піску в тріщині дорівнює 1,6 м³/т. Об’єм піску, використаного під час ГРП,

V_пс = М_пс /1,6 = 44,52/1,6 = 27,825 м³.

Oб’єм тріщини

V_тр = S_тр^. w_р.н.= 2L_р.пhw_р.п = 2 ^. 50,62 ^. 14 ^. 0,024=34,02 м³

Таким чином, об’єм тріщин, що розкриваються, може вмістити значно більше піску, ніж запомповано з рідиною-пісконосієм.

Щоб заповнити утворений об’єм тріщини нам потрібно збільшити масу піску. Необхідна маса піску буде:

М_пс= V_тр ^. 1,6=34,02 ^.1,6 » 54,43 т.

Визначим тривалість проведення ГРП без підготовчо-завершальних робіт за формулою (3.2.32)

 t=1440 (30+144,23+480,78+10,42 )/3100 = 309 хв = 5,15 год.

Технологічну ефективність ГРП оцінимо за І.В. Кривоносовим за формулою (3.2.33)

Отже, дебіт після ГРП зросте на 1,74 і буде становити

Q_грп = Q_o^. 1,74 = 20 ^. 1,74 = 34,8 тис. м³/ добу.

Кількість насосних агрегатів розрахуємо за формулою (3.2.31)

Отже нам потрібно 5 насосних агрегатів УН-630х700А (4АН-700).

Для проведення процесу ГРП потрібно забезпечити на свердловині наявність слідуючої спецтехніки (Табл.3.3.2)

Таблиця 3.3.2

Вид спецтехніки і транспорту	Тип спецтехніки	Кількість
Агрегат насосний	4АН-700	5
Цементний агрегат	ЦА-320	6
Автоцистерни	АЦ-10(рейсів)
Піскозмішувальний агрегат	УСП-50	1
Резервуари	Резервуар, 100м3	7
Блок маніфольда насосного агрегату	1БМ-700	1
Станція контролю	СКЦ-2М	1
Вантажні автомобілі	ГАЗ-66, МАЗ, Урал
Паливозаправник	АТЗ-3,8	1