Лекция № 4 Интенсификация добычи нефти с использованием технологии грп Общие положения
Гидравлический разрыв пласта (ГРП) – механический метод воздействия на пласт.
Порода разрывается в соответствии с напряженным состоянием или по плоскостям минимальной прочности под действием избыточного давления при закачке жидкости разрыва.
После разрыва трещина увеличивается и возникает ее связь с другими трещинами и зонами повышенной проницаемости. Расширяется область пласта, дренируемая скважинами.
В образованные трещины транспортируют зернистый материал (проппант) для закрепления трещины после снятия давления.
Таким образом гидравлический разрыв пласта (ГРП) заключается в создании искусственных и расширении естественных трещин. Микротрещины в ПЗС связаны с процессом первичного вскрытия в фазе бурения, а также с процессом вторичного вскрытия - перфорации).
Сущность ГРП заключается в нагнетании под давлением в ПЗС жидкости, которая заполняет микротрещины и расклинивает их, а также формирует новые трещины. Если при этом ввести в образовавшиеся или расширившиеся трещины закрепляющий материал (например, песок), то после снятия давления трещины не смыкаются.
Давление разрыва
1. В невозмущенном горном массиве напряженное состояние горных пород характеризуется следующими напряжениями:
вертикальным σz = Рг, определяемым весом вышележащих горных пород
σz = Pг = ρп g H , (1)
горизонтальным σх= σу =Ргг
σх= σу =Ргг=λ ρп g H , (2)
где ρп – плотность вышележащих горных пород,
Н – глубина залегания горизонта, для которого рассчитываются напряжения,
λ – коэффициент бокового распора, определяемый по формуле академика А.Н. Динника:
, (3)
ν – коэффициент Пуассона горной породы, зависящий от продольных и поперечных ее деформаций.
Для песчаников и известняков ν = 0,2 ÷ 0,3; для упругих пород коэффициент Пуассона изменяется в пределах 0,25 ÷ 0,43. Для пластичных горных пород (глина, глинистые сланцы, каменная соль) коэффициент Пуассона стремиться к 0,5, вследствие чего λ → 1.
Академик С.А.Христианович связывает величину горного давления, кроме того, с наличием в разрезе скважины глинистых пластичных пород.
Пусть горизонтальное горное давление в нем Ргг , а со стороны скважины – давление Рскв. Так как Рскв < Ргг , то:
Ргг – Рскв = ΔР .
Перепад давлений ΔР, действующий на глинистый пропласток, может оказаться выше прочности глины. В этом случае глина вытекает в скважину, формируя вокруг нее зону пониженного горного давления.
Рис. 1. К образованию зоны пониженного горного давления в разрезе
скважины
Давление разрыва Рр является трудно рассчитываемой величиной, но принципиально оно может соотноситься с горным давлением Рг следующим образом:
Рр < > Pг .
В общем случае давление разрыва зависит от следующих основных факторов:
горного давления Рг,
проницаемости ПЗС и наличия в ней микротрещин,
прочности и упругих свойств горной породы,
структуры порового пространства,
свойств жидкости разрыва,
геологического строения объекта,
технологии проведения ГРП и др.
Разрыв осуществляют так называемой жидкостью разрыва, а заполнение образовавшихся или расширившихся трещин закрепляющим материалом с жидкостью-носителем.
Эффект от ГРП связан со следующими факторами:
- снижение фильтрационных сопротивлений в ПЗ скважины;
- увеличение фильтрационной поверхности скважины;
- приобщение к выработке слабодренируемых зон и пропластков.
Технологии ГРП различаются объемами закачки технологических жидкостей и проппантов.
Локальный гидроразрыв как управление продуктивностью.
Длина трещины – 10 -20 м; десятки метров кубических жидкости и единицы тонн проппанта. Дебит скважины увеличивается в 2 -3 раза.
ГРП с протяженными трещинами (40 -60 м). Объемы закачки увеличиваются на порядок. Возможно вовлечение в разработку дополнительных запасов нефти – увеличение коэффициента охвата, снижение обводненности.
Селективный гидроразрыв - для вовлечения в разработку и повышения продуктивности низкопроницаемых слоев.
Массированный ГРП – трещины протяженностью до 1000 м (тысячи кубометров жидкостей, тысячи тонн пропанта).