Эксплуатация нефтяных и газовых скважин

5.8. Осуществление гидравлического разрыва

Осуществление ГРП рекомендуется в следующих скважинах.

1. Давших при опробовании слабый приток.

2. С высоким пластовым давлением, но с низкой проницаемостью коллектора.

3. С загрязненной призабойной зоной.

4. С заниженной продуктивностью.

5. С высоким газовым фактором (по сравнению с окружающими).

6. Нагнетательных с низкой приемистостью.

7. Нагнетательных для расширения интервала поглощения.

Не рекомендуется проводить ГРП в скважинах, технически неисправных и расположенных близко от контура водоносности или от газовой шапки. Очевидно, что эффективность ГРП зависит от размеров трещины. В зарубежной литературе приводится формула для оценки радиуса трещины


, (5.10)

Причем для коэффициента С рекомендованы такие значения: для скважин глубиной H = 600м - С = 0,025; для скважин с глубиной Н = 3000 м - C = 0,0173.

Используя линейную интерполяцию, можно получить для С следующее выражение:


, (5.11)

Подставляя (5.11) в (5.10), получим


, (5.12)

где Q - подача насосных агрегатов при ГРП, л/мин; m - динамическая вязкость жидкости разрыва, мПа×с; t - продолжительность закачки жидкости, мин; k - проницаемость пласта; Н - глубина залегания пласта, м. Формула (5.12), переведенная в СИ, имеет вид


, (5.13)

где Q - л/с; m - Па×с; t - с; k - м2; H - м; rт - м.

Определение ширины трещины затруднительно, хотя и имеются формулы для ее вычисления. У стенки скважины ширина трещины наибольшая и к концу убывает до нуля. При закачке в пласт маловязкой жидкости, легко проникающей в горизонтальный проницаемый прослой, возникает, как правило, горизонтальная трещина, в которой давление превышает локальное горное. В результате происходит упругое расщепление пласта по наиболее слабым плоскостям. При закачке нефильтрующейся жидкости образуются вертикальные трещины, так как вслед-ствие отсутствия фильтрации в пласт явление разрыва становится подобным разрыву длинной трубы с бесконечно толстыми стенками. При наличии в пласте естественных трещин разрыв будет происходить по их плоскостям независимо от фильтруемости жидкости.

Предугадать эти явления, конечно, трудно. В специальной литературе приводится формула для определения ширины и объема вертикальной трещины


, (5.14)

где w - ширина вертикальной трещины у стенки скважины; n - коэффициент Пуассона (примерно 0,1 - 0,2); Dр - превышение давления на забое скважины над локальным горным; Е - модуль Юнга для горной породы [примерно (1 - 2)×102 МПа]; L - длина трещины.

Полагая, что вертикальная трещина имеет форму клина с основанием w высотой L и длиной h., равной толщине пласта, получим ее объем


, (5.15)

Имеется ряд других формул для вертикальных и горизонтальных трещин (Ю. П. Желтов и С. А. Христианович). Однако они достаточно сложны для использования.

Таблица 5.2.

Оценка размеров горизонтальных трещин

Площади трещины, м2

Эквивалент- ный радиус, м

Объем трещины, м3 , при ширине

2 см

1 см

0,5 см

0,25 см

20

2,523

0,4

0,2

0,1

0,05

40

3,570

0,8

0,4

0,2

0,1

80

5,046

1,6

0,8

0,4

0,2

160

7,136

3,2

1,6

0,8

0,4

320

10,092

6,4

3,2

1,6

0,8

640

14,273

12,8

6,4

3,2

1,6

По различным оценкам ширина трещин может достигать нескольких сантиметров. Имеются факты закачки в трещины при ГРП шариков диаметром более 1 см, которые заклинивались в трещинах и не извлекались при последующей эксплуатации скважины. Количество закачиваемого песка при обычном однократном разрыве составляет 2 - 6 т. Известны успешные операции ГРП, при которых количество закачанного песка достигало нескольких десятков тонн. Все это подтверждает, что раскрытие трещин и их протяженность получаются достаточно большими. Объем трещины Vт можно определить как произведение ее площади на среднюю толщину. Приравнивая площадь трещины f равновеликому кругу, найдем приближенно ее объем