2.5.2 Гідравлічний розрив пласта

Суть гідравлічного розриву пласта полягає в утворенні і розширенні в пласті тріщин при створенні високого тиску на вибої рідиною, яка закачується в свердловину. У тріщини, що утворилися, нагнітають відсортований крупнозернистий пісок для того, щоб не дати тріщині зімкнутися після зняття тиску.

Утворені в пласті тріщини пов’язують свердловину з віддаленими від вибою продуктивними зонами пласта і стають провідниками нафти і газу. Протяжність тріщин углиб пласта може досягати декількох десятків метрів. Тріщини, що утворилися в породі, завширшки 1...2 мм, заповнені крупнозернистим піском, мають значну проникність.

Дебіт свердловин після гідророзриву пласта (ГРП) часто підвищується у декілька разів. Операція ГРП складається з таких послідовних етапів:

- нагнітання в пласт рідини розриву для утворення тріщин;

- нагнітання рідини-пісконосію;

- нагнітання рідини для продавлювання піску в тріщини.

Зазвичай, при ГРП рідина розриву і рідина-пісконосій одна і та сама. Тому для спрощення термінології, зазвичай, ці рідини називаються рідинами розриву. Рідини розриву, в основному, застосовують двох видів: вуглеводневі рідини і водні розчини. Іноді використовують водонафтові і нафтокислотні емульсії.

Вуглеводневі рідини застосовують у нафтових свердловинах. До них відносяться сира нафта підвищеної в’язкості; мазут або його суміш з нафтою; дизельне паливо або сира нафта, загущені нафтовим милом.

Водні розчини застосовують у нагнітальних свердловинах. До них відносяться вода; водний розчин сульфіт-спиртової барди; розчини соляної кислоти; вода, загущена різними реагентами; загущені розчини соляної кислоти.

При виборі рідини розриву в основному враховують такі параметри як в’язкість, спроможність до фільтрування і утримування зерна піску в зваженому стані.

Оскільки за незначної в’язкості для досягнення тиску розриву потрібне нагнітання в пласт великого об’єму рідини, необхідно використовувати декілька одночасно працюючих насосних агрегатів. Якщо в’язкість рідини перевищує допустимі величини, для утворення тріщин необхідний високий тиск, оскільки із збільшенням в’язкості ростуть втрати на прокачування рідини трубами.

Пісок для заповнення тріщин при ГРП має задовольняти такі вимоги:

- мати високу механічну міцність, щоб утворювати надійні піщані подушки в тріщинах, і не руйнуватися під дією ваги порід;

- зберігати високу проникність.

Таким є крупнозернистий, однорідний за грануло-метричним складом кварцовий пісок з розміром зерен від 0,5 до 1,0 мм. Потрібна кількість піску для нагнітання в пласт залежить від ступеня тріщинуватості порід. У дуже тріщинуваті породи (вапняки і доломіти) закачується до декількох десятків тонн піску. Значні кількості закачують також і в не стійкі породи, зазвичай, вже дреновані при попередній експлуатації і схильні до утворення пробок. У пласти, складені з пісковиків і мало тріщинуватих вапняків, доцільно закачувати 8...10 т піску на свердловину. В окремих випадках цю кількість зменшують до 4...5 т або ж, навпаки, збільшують до 20 т. Концентрація піску в рідині-пісконосії, залежно від її спроможності до фільтрування і утримувальної здатності, може коливатися від 100 до 600 кг на 1 м³ рідини.

Технологія гідророзриву пласта полягає в таких операціях. Спочатку вибій свердловини очищають від піску і глини і відмивають стінки від бруду. Іноді перед ГРП доцільно проводити солянокислотне оброблення або додаткову перфорацію. У таких випадках знижується тиск розриву і підвищується його ефективність. У промиту і очищену свердловину спускають труби діаметром не менше 89 мм, якими рідина розриву направляється до вибою. Труби меншого діаметру при ГРП застосовувати недоцільно, оскільки при прокачуванні рідини в них виникають великі втрати тиску.

Для захисту обсадної колони від дії високого тиску над пластом встановлюється пакер. Він повністю роз’єднує фільтрову зону свердловини від її вище розміщеної частини при цьому тиск, що створюється насосами, діє тільки на фільтрову зону і на нижню поверхню пакера. Таким чином, у процесі гідророзриву пласта на пакер з низу вверх діють великі зусилля. Якщо не вживати відповідних заходів, пакер разом з НКТ зриватиметься вгору, що неприпустимо. Для запобігання цьому на трубах встановлюють гідравлічний якір (рис. 2.45).

Рисунок 2.45 – Розташування пакера і якоря в свердловині:

1 – обсадна колона; 2 – НКТ;

3 – гідравлічний якір; 4 – пакер;

5 – продуктивний пласт; 6 – хвостовик

При нагнітанні в труби рідини тиск діє на поршні гідравлічного якоря, внаслідок чого вони виходять зі своїх гнізд і притискаються до обсадної колони. Чим більший тиск, тим з більшою силою поршні притискаються до колони. Кільцеві грані на торці поршнів врізаються в колону і перешкоджають переміщенню НКТ.

Устя свердловини обладнується арматурою, до якої підключаються агрегати для нагнітання в свердловину рідини розриву.

Схема обв’язування і розташування обладнання при гідророзриві пласта наведена на рис. 2.46.

До основного обладнання відносяться: насосні агрегати 4АН-700. Максимальний тиск цих агрегатів 70 МПа при подачі 6 дм³/с, при тиску 20 МПа подача становить 22 дм³/с.

Для змішування рідини-пісконосія з піском застосовують піскозмішувальні установки типу 3ПА або 4ПА, змонтовані на високопрохідних автомобілях. Процес змішування піску з рідиною і подачі суміші на прийом насосних агрегатів механізований.

Піскозмішувальний агрегат 4ПА має вантажопідіймальність 90 кН і продуктивність 50 т/год. Він обладнаний завантажувальним шнеком. За допомогою таких агрегатів приготовляють суміш піску з рідиною будь-якої заданої концентрації.

Рисунок 2.46 – Обв’язування обладнання при