1 Технология ГРП. 1.1 Для чего предназначен ГРП? Гидроразрыв пласта (ГРП) – метод интенсификации добычи нефти и приемистости нагнетательных скважин, заключающийся в создании высокопроводимой трещины в целевом пласте под действием подаваемой в него под давлением жидкости для улучшений условий притока добываемого флюида к забою скважины. Цель достигается созданием высокого гидравлического давления на стенки скважины крупнозернистым с последующим наполнителем заполнением (проппантом) трещин для специальным предотвращения их обратного смыкания. Назначение ГРП заключается в следующем: 1. Интенсификация дебита скважин с загрязненной призабойной зоной в пластах с различной проницаемостью; 2. Разработка неоднородных по структуре залежей; 3. Улучшение гидродинамической связи скважины с естественной системой трещин в коллекторе; 4. Расширение зоны притока пластового флюида; 5. Разработка пластов с низкой проницаемостью и низкорентабельных скважин; 6. Изменение фильтрационных потоков в нагнетательных скважинах; 7. Восстановление параметров скважин, не поддающихся воздействию другими методами. 1.2 Перечислите виды ГРП Существуют следующие виды ГРП: По типу скважины: - добывающие нефтяные; - добывающие газовые; 1 - нагнетательные. По применяемому внутрискважинному оборудованию: - без НКТ (разрыв в обсадной колонне) - с использованием НКТ - без пакера (давление разрыва пласта действует на обсадную колонну По числу пластов в разрезе скважины: - один - два - несколько По виду ГРП: - простой; - поинтервальный (многократный); - направленный; - избирательный; - массированный; - глубокопроникающий; - комбинированный (щелевая разгрузка+ГРП…) По типу используемых при ГРП жидкостей и наполнителей - проппантный ГРП; - кислотный ГРП; - пенный ГРП; По профилю проводки скважины: - ГРП в вертикальных скважинах; - ГРП в горизонтальных скважинах; - ГРП в наклонно-направленных скважинах. 2 1.3 Какие типы жидкостей используются для ГРП, какие требования к ним предъявляются? По своему назначению различают следующие жидкости для ГРП: Жидкость разрыва - жидкость, нагнетаемая в призабойную зону пласта для нарушения целостности горной породы с образованием новых трещин или расширением уже существующих. Жидкость-песконоситель - жидкость, которая применяется для транспортировки песка с поверхности до трещины и заполнения ее проппантом. Продавочная жидкость - жидкость, используемая для задавки из насоснокомпрессорных труб в обрабатываемый пласт, в полученную трещину жидкости разрыва и жидкости-песконосителя. К жидкостям ГРП существуют следующие требования: 1) жидкости для ГРП должны обладать достаточной динамической вязкостью для создания трещин высокой проводимости за счет их большего раскрытия и эффективного заполнения проппантом; 2) иметь низкие фильтрационные утечки для получения необходимых размеров при минимальных затратах жидкости; 3) обеспечивать минимальное снижение проницаемости зоны пласта, контактирующей с жидкостью разрыва; 4) обеспечивать низкие потери давления на трение в трубах; 5) иметь достаточную для обрабатываемого пласта термостабильность и высокую сдвиговую стабильность, т.е. устойчивость структуры жидкости при сдвиге; 6) легко выноситься из пласта и трещины гидроразрыва после обработки; 7) быть технологичными в приготовлении и хранении промысловых условиях; 8) иметь низкую коррозионную активность; 9) быть экологически чистыми и безопасными в применении; 3 в 10) иметь относительно низкую стоимость. Основными требованиями к жидкости-песконосителю являются высокая пескоудерживающая способность и низкая фильтруемость. При выборе подходящей системы жидкостей ГРП следует использовать следующие данные: 1. Распределение потерь давления на трение для различных жидкостей ГРП; 2. Реологические свойства жидкостей при различных температурах; 3. Проводимость для различных систем жидкостей ГРП; 4. Совместимость жидкости ГРП с пластом; 5. Совместимость жидкости ГРП с определенными компонентами; 6. Характеристики поведения жидкости ГРП в окружающей среде; 7. Свойства и условия разрушения геля. 4 В таблице 1 представлены рекомендуемые жидкости ГРП в зависимости от условий применений. Таблица 1 – Жидкости разрыва и условия применения 1.4 Какие материалы используются для заполнения трещин, чем обусловлен выбор материала для заполнения трещин? • на глубинах до 2400 м используют фракционированный песок по ТУ 39 - 982—94, 5 • свыше 2400 м — искусственные среднепрочностные по ТУ 39-01470002—92 и высокопрочностные по ТУ 39- 1565 —91 расклинивающие материалы (проппанты). В настоящее время в России в качестве закрепляющих трещин материалов используют: керамические проппанты; полимернопокрытые проппанты; особопрочные пропанты; легкие проппанты. Как правило, используются проппанты с покрытием из синтетических смол, отверждающиеся в пластовых условиях, для решения проблемы выноса. Песок не используется - по причине его низкого качества и, как следствие, не достижения расчетных параметров добычи. Проппант в отличии от песка обладает высокой прочностью, сферичностью и округлостью, а как следствие более высокой проводимостью и проницаемостью. Все это позволяет увеличить пропускную способность жидкости через закаченную в скважину пачку проппанта. Также за счет высокой прочности проппанта время работы скважины увеличивается в десятки, а то и в сотни раз. Выбор проппанта обусловлен характеристиками скважины, параметрами проппанта и видом ГРП, например: напряжение смыкания трещины; проницаемость проппанта; температура; размер гранул; прочность проппанта; глубина залегания пласта; тип жидкости для ГРП (кислоты!). 6 1.5 Опишите порядок проведения работ при ГРП. ГРП состоит из трех принципиальных операций: 1. Создание в коллекторе искусственных трещин (или расширение естественных); 2. Закачка по НКТ в ПЗС жидкости с наполнителем трещин; 3. Продавка жидкости с наполнителем в трещины для их закрепления. Подготовка скважины — исследование на приток или приемистость, что позволяет получить данные для оценки давлени разрыва, объема жидкости разрыва и других характеристик. Промывка жидкостью с скважины добавкой Принеобходимости в — скважина нее определенных осуществляют промывается промывочной химических декомпрессионную реагентов. обработку, торпедирование или кислотное воздействие. При этом рекомендуется использовать насосно-компрессорные трубы диаметром 3-4" (трубы меньшего диаметра нежелательны, т.к. велики потери на трение). Закачка жидкости разрыва. Жидкость разрыва — тот рабочий агент, закачкой которого создается необходимое для разрыва горной породы давление для образования новых и раскрытия существовавших в ПЗС трещин. В зависимости от свойств ПЗС и других параметров используют либо фильтрующиеся, либо слабофильтрующиеся жидкости. Закачка жидкости-песконосителя. Песок или любой другой материал, закачиваемой в трещину, служит наполнителем трещины, являясь, по существу, каркасом внутри нее и предотвращает смыкание трещины после снятия (снижения) давления. Жидкость-песконоситель выполняет транспортную по отношению к наполнителю функцию.Основными требованиями к жидкостипесконосителю являются высокая пескоудерживающая способностьи низкая фильтруемость. Закачка продавочной жидкости. Основной целью этой жидкости является продавка жидкости-песконосителя до забоя и задавка ее в трещины. 7 После закачки наполнителя в трещины скважина оставляется под давлением. Время выстойки скважины под давлением должно быть достаточным, чтобы система (ПЗС) перешла из неустойчивого в устойчивое состояние, при котором наполнитель будет прочно зафиксирован в трещине. В противном случае в процессе вызова притока, освоения и эксплуатации скважины наполнитель выносится изтрещин в скважину Вызов притока, освоение скважины и ее гидродинамическое исследование. Следует подчеркнуть, что проведение гидродинамического исследования является обязательным элементом технологии, т.к. его результаты служат критерием технологической эффективности процесса. 1.6 Что такое многостадийный гидроразрыв пласта (МГРП), в каких случаях он применяется? Многостадийный ГРП (МГРП) – последовательное проведение гидроразрывов пласта в одной скважине. Данная технология применяются в горизонтальных скважинах для разработки сложных и нетрадиционных нефтеносных пластов. 1.7 Чем отличается технология проведения МГРП при открытом и обсаженном забое? Гидропескоструйная перфорация при проведении МГРП в обсаженном стволе для прорезки ОК и каналов в пласте. В открытых стволах для разобщения интервалов используются набухающие или гидравлические пакеры. 8 2 Наземное оборудование для ГРП. 2.1 Перечислите состав наземного оборудования для ГРП. В комплекс наземного оборудования для ГРП входят: насосные дизельные агрегаты или газотурбинные; смеситель (блендер) для приготовления рабочих гелевых смесей для ГРП; машина манифольдов; установки гидратационные; автоматизированная станция управления АСУ; танки (резервуары) для геля и проппанта (наполнителя). 2.2 Укажите названия оборудования и его элементов, согласно позициям,помеченным на рисунке 2.1 Рисунок 2.1 –Универсальная насосная установка: 1 – шасси – КрАЗ – 65101; 2 – двигатель; 3 – плунжерный насос высокого давления ; 4 – коробка передач; 5 – топливный бак; 6 – бак мерный ; 7 – узел управления коробкой передач. 9 2.3 Назовите основные технические параметры агрегата для ГРП. Основные технические параметры агрегата для ГРП: полезная мощность насосной установки; наибольшее давление нагнетания; наибольшая идеальная подача. 2.4 Чем обусловлен выбор количества насосных агрегатов для ГРП? Количество агрегатов определяется подачей агрегата qагр при давлении гидроразрыва и его техническим состоянием по формуле: 𝑁= 𝑞 𝑞агр 𝐾 + 1, (1) где: К=0,5-0,8 коэффициент технического состояния агрегата, qагр –производительность агрегата 2.5 Какие типы насосов применяются на насосных агрегатах для ГРП? На насосных агрегатах для ГРП применяют плунжерные насосы. 2.6 Укажите название оборудования и его элементов, согласно позициям на рисунке 2.2. Рисунок 2.2 – Плунжерный насос: 1- коренной вал, 2- кривошип, 3- крейцкопф, 4- плунжер, 5- уплотнение плунжера, 6- нагнетательный клапан, 7- всасывающий клапан, 8- уплотнение корпуса 10 2.7 Какое оборудование используется для подключения несколькихнасосных агрегатов к устью скважины? Для подключения нескольких насосных агрегатов к устью скважины используются блоки манифольдов, рукава высокого давления с БРС. 2.8 Укажите название оборудования и его элементов, согласнопозициям на рисунке 2.3. Рисунок 2.3 – Агрегат для приготовления смеси: 1- дизельный привод, 2- баки жидких добавок, 3-смеситель, 4механизм подачи проппанта, 5- всасывающий насос, 6- дозировочные насосы, 7- расходомеры жидких добавок. 2.9 Каким образом осуществляется контроль за техническими показателями процесса ГРП? Контроль осуществляется машиной контроля и управления. Регистрируемые параметры: ‐ Давление (в МВД, в нагнетательном коллекторе, в затрубье); ‐ Температура рабочей жидкости (смеси); ‐ Темп нагнетания; ‐ Объем закаченной смеси; ‐ Концентрация проппанта в смеси. 11 3 Скважинное оборудование для ГРП. 3.1 Перечислите состав скважинного оборудования для ГРП. Рисунок 3.1 – Скважинное оборудование для ГРП 1 – ОК, 2 – НКТ, 3 – якорь, 4 – пакер, 5 – продуктивный пласт, 6 – хвостовик. 3.2. Какие типы НКТ используются при ГРП и почему? Так как при проведении ГРП производится закачка жидкости под высоким давлением до 105 МПа, то для ГРП используются гладкие высокогерметичные трубы с трапецеидальной резьбой и узлом уплотнения «металл-металл» повышенных групп прочности. 12 3.3 Укажите название оборудования и его элементов, согласнопозициям на рисунке 3.2. Рисунок 3.2 – Пакер: 1- переводник, 2- опорное кольцо, 3-ограничительная втулка, 4- резиновая защитная, уплотнительная втулка, 5- разделительное кольцо, 6- конус, 7плашки, 8- направляющий паз, 9- переводник 13 3.4 Для чего в компоновке скважинного оборудования применяется якорь. Представьте рисунок якоря, обозначьте его основные элементы и дайте описание принципа его работы. Якорь (рис. 3.3, .3,4) применяется для удерживания пакера от перемещения вверх при создании перепада давления под пакером при гидравлическом разрыве пласта. Рисунок 3.3 – Гидравлический якорь типа ЯГ 14 Рисунок 3.4 – Гидравлический якорь: 1 – муфта НКТ; 2 –патрубок; 3 – корпус; 4 – винт; 5 – плашка; 6 – пружина; 7 – плашка Якорь крепится к пакеру и колонне НКТ посредством резьбы НКТ по ГОСТ 633-80. Якорь состоит из корпуса 3 со сквозным осевым каналом и поперечными окнами, в которые вставлены круглые плашки 5. Плашки подпружинены. Пружины 6 удерживают плашки в корпусе в утопленном положении. Планки 7 ограничивают ход плашек в радиальном направлении, предотвращая их выпадение, и крепятся на корпусе при помощи винтов 4. 15 Заякоривание происходит под действием давления жидкости. Под действием давления в осевом канале корпуса 3. Под действием давления в корпусе ЯГ плашки 5 выдвигаются наружу в радиальном направлении и внедряются в стенку эксплуатационной колонны, заякориваясь на ней. При отсутствии давления в трубах плашки возвращаются в исходное положение под действием пружин 6 и якорь освобождается. 3.5 Какое скважинное оборудование применяется при МГРП? При МГРП используют следующее оборудование: стыковочный инструмент (стингер); спусковой инструмент; якорь колонный; пакер-подвеска хвостовика (в эксплуатационной колонне); якорь открытого ствола; пакеры (в открытом стволе); муфты (порты) ГРП (шаровые разбуриваемые, шаровые извлекаемая системы, системы с растворимыми картриджами, сдвижные системы, системы с селективным пакером); гидропескоструйный перфоратор; локатор муфт; уравнительный клапан. 3.6 Какие типы муфт ГРП применяются МГРП, каким образом происходит активация муфт ГРП? При МГРП применяются следующие типы муфт: раздвижные муфты: o муфты, активируемые шарами (с растворимыми или разбуриваемыми элементами); 16 o муфты, активируемые ключом, спускаемом на НКТ либо ГНКТ; муфты гидравлические (разрывные, настраиваемые на определенное давление), активируемые давлением жидкости; системы с селективными пакерами (открытие/закрытие циркуляционного порта осуществляется с помощью пакера ПВЗ); муфты с комбинированными способами активации (шар+ключ). 3.7 В каких случаях, и для каких целей при МГРП применяется ГПП? ГПП применяется при проведении МГРП в обсаженных стволах для прорезания обсадной колонны и цементного камня, и каналов в пласте. 3.8 Какая из технологий МГРП показана на рис. 3.3? Укажите названиеоборудования и его назначение, согласно позициям на рисунке 3.3. Рисунок 3.3 – Состав скважинного оборудования для МГРП в открытом стволе: 1 – набухающий пакер рукавного типа; 2 – центратор; 3 – башмак с обратным клапаном; 4 – муфта ГРП, активируемая шаром; 5 – пакерподвеска; 6 – спусковой инструмент; 7 – стингер 17
