Гидравликалык жаракалар: түрлөрү, эсептөө жана технологиялык процесс

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-02 13:58

Гидравликалык жардыруу (ГФ) эң эффективдүү геологиялык-техникалык чаралардын бири болуп саналат, анын максаты өндүрүштүк скважиналарга катмар суюктугунун агымын интенсивдештирүү болуп саналат. Бул технологияны колдонуу скважиналардын дренаждык радиусунда запастардын алынышын көбөйтүүгө гана эмес, ошондой эле бул аянтты кеңейтүүгө, катмардын акыркы мунай алуусун жогорулатууга мүмкүндүк берет. Бул факторду эске алуу менен, кенди иштетүүнү долбоорлоо сейрек скважинанын схемасы менен ишке ашырылышы мүмкүн.

Кыска сүрөттөмө

Гидравликалык жаракалардын маңызы төмөнкү процесс менен сүрөттөлөт:

• резервуар ашыкча басымга дуушар болот (процесстик суюктукту керектөө тоо тектерге сиңе тургандан бир топ жогору);
• ылдыйдагы басым коллектордогу ички стресстерден ашканга чейин жогорулайт;
• таштар эң аз механикалык бекемдиктеги тегиздикте (көбүнчө кыйгач багытта же вертикалдуу) жыртылат;
• кайрапайда болгон жана эски жаракалар көбөйөт, алардын табигый тешикче системасы менен байланышы пайда болот;
• скважинага жакын жерде өткөргүчтүктү жогорулатуу зонасы жогорулайт;
• Атайын гранулдуу пропанттар (пропанттар) кеңейтилген сыныктарга айдалат, аларды катмардагы басым жоюлгандан кийин ачык абалда бекитет;
• каттам суюктугунун кыймылына каршылык дээрлик нөлгө барабар болот, натыйжада скважинанын агымы бир нече эсеге жогорулайт.

Тоолордогу жаракалардын узундугу бир нече жүз метрге жетип, скважинанын түбү суу сактагычтын алыскы аймактары менен байланышып калат. Бул дарылоонун натыйжалуулугунун эң маанилүү факторлорунун бири фильтрация каналын түзүүгө мүмкүндүк берген жараканы бекитүү болуп саналат. Бирок, скважиналардын өндүрүмдүүлүгү чексиз жогорулай албайт, анткени сыныктардын көлөмү көбөйөт. Максималдуу узундук бар, андан жогору агымдын ылдамдыгы интенсивдүү болбойт.

Колдонуу чөйрөсү

Бул технология өндүрүү (күчөтүлгөн мунай алуу) жана куюу (инъекциялык жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу), горизонталдык жана вертикалдык скважиналарда да колдонулат. Гидравликалык жаракаларды колдонуунун төмөнкү тармактары бөлүнөт:

• өткөргүчтүгү ар кандай болгон резервуарлардагы булганган түпкү зонасы бар скважиналардын өндүрүшүнүн ылдамдыгын күчөтүү;
• гетерогендүү кендерди иштетүү;
• скважинанын резервуардагы табигый жаракалар системасы менен гидродинамикалык байланышын жакшыртуу;
• резервуар суюктуктарынын агып кирүүчү зонасын кеңейтүү;
• өткөргүчтүгү төмөн суу сактагычтарды иштеп чыгуу жанатөмөнкү маржа скважиналары;
• инжектордук скважиналардагы агып чыгуулардын өзгөрүшү;
• башка ыкмалар таасир этпеген скважинанын параметрлерин калыбына келтирүү.

Гидравликалык жарака технологиясы үчүн чектөөлөр төмөнкү өзгөчөлүктөр менен мүнөздөлгөн газ-мунай зоналары болуп саналат:

• тез конус (сууну скважинанын түбүнө тартуу);
• суунун же газдын капыстан скважинага агып чыгышы;
• запастары аз болгон суу сактагычтар, аз көлөмдөгү майга каныккан линзалар (экономикалык рентабелсиздиктен).

Көбүнчө гидравликалык жарака орто жана жогорку өткөргүчтүү резервуарлар үчүн стимулдаштыруу ыкмасы катары колдонулат. Алар үчүн резервуар суюктугунун агымын көбөйтүүнүн негизги фактору болуп пайда болгон жараканын узундугу, ал эми тоо тектерин өткөргүчтүгү аз кендерде анын туурасы эсептелет.

Гидравликалык жарака: артыкчылыктары жана кемчиликтери

Гидравликалык сындыруунун артыкчылыктары:

• геологиялык түзүлүшү ар түрдүү аймактарга тиешелүү;
• бүтүн суу сактагычка да, анын бөлүгүнө да таасири;
• түбүнүн зонасында гидравликалык каршылыктын эффективдүү төмөндөшү;
• жаман дренаждалган чектеш аймактардын биригүүсү;
• арзан жумушчу суюктук (суу);
• жогорку рентабелдүүлүк.

Кемчиликтерге төмөнкүлөр кирет:

• суу, кум, кошумча химиялык заттардын чоң запасына муктаждык;
• тектин жаракаларын түзүүнүн көзөмөлсүз процесси, механизмдин күтүүсүз болушукрекинг;
• дебиты жогору болгон скважиналарды гидравликалык жардыруудан кийин ишке киргизүүдө пропант жаракаларды жүргүзүүгө болот, натыйжада алардын ачылуу даражасы төмөндөйт жана ишке киргенден кийинки алгачкы айларда дебит азаят. операция;
• контролсуз агып чыгуу жана айлана-чөйрөнү булгоо коркунучу.

Процесстин вариациялары

Жарыктыруу ыкмалары сыныктардын пайда болуу түрү, сайылган суюктуктун жана пропанттардын көлөмү жана башка мүнөздөмөлөрү боюнча айырмаланат. Гидравликалык жаракалардын негизги түрлөрүнө төмөнкүлөр кирет:

• Солитке тийгизген таасири аянты боюнча: жергиликтүү (жарыктардын узундугу 20 мге чейин) - эң кеңири таралганы; терең өтүүчү (сынык узундугу 80-120 м); массалык (1000 м жана андан көп).
• Тигиштерди жабуу боюнча: жалгыз (бардык тигиштерге жана катмарларга таасир); көп (2 же андан көп катмары ачылган скважиналар үчүн); интервал (белгилүү бир суу сактагыч үчүн).
• Атайын методдор: кычкыл менен сындыруу; TSO технологиясы - суу-мунай контактына алардын таралышына жол бербөө жана пропант инъекциясынын көлөмүн азайтуу үчүн кыска жаракаларды түзүү (бул ыкма кумдуу резервуарларда жогорку натыйжалуулукту көрсөтөт); импульс (тери эффектин азайтуу үчүн орто жана жогорку өткөрүмдүүлүктөгү тектерде бир нече радиалдык дивергенттүү жаракаларды түзүү - чыпкалоочу катмар суюктугунун курамындагы бөлүкчөлөр менен булгануусунан улам тешикчелердин өткөрүмдүүлүгүнүн начарлашы.

Бир нечебоштук

Бир нече гидротехникалык жарака бир нече ыкмалар менен аткарылат:

1. Биринчиден, жарака кадимки технологиянын жардамы менен түзүлөт. Андан кийин тешиктерди жабуучу заттарды (гранулдуу нафталин, пластмасса шарлар жана башкалар) сайып, убактылуу бүтөлүп калат. Андан кийин гидравликалык жарака башка жерде жасалат.
2. Зоналарды бөлүү пакерлердин же гидравликалык дарбазалардын жардамы менен жүргүзүлөт. Ар бир интервал үчүн гидравликалык жарака салттуу схема боюнча жүргүзүлөт.
3. Ар бир астыңкы зонаны кум тыгыны менен изоляциялоо менен этаптуу гидравликалык жарака.

Чополуу участоктордо вертикалдык жаракаларды түзүү эң натыйжалуу болуп саналат, анткени алар өндүрүмдүү нефть жана газ аралык катмарларды бириктирет. Мындай жаракалар чыпкаланбаган суюктуктардын аракетинен же инъекциянын ылдамдыгынын тез өсүшүнөн пайда болот.

Гидравликалык сындырууга даярдык

Гидравликалык резервуардын технологиясы бир нече этаптан турат. Даярдык иштери төмөнкүчө:

1. Скважинаны катмар суюктугунун агымы үчүн изилдөө, жумушчу суюктукту соруп алуу жана гидравликалык жарака үчүн зарыл болгон басымды аныктоо.
2. Туңгуюктун түбүн кумдан же чопо кабыгынан тазалоо (басым астында суу менен жуу, туз кислотасы менен тазалоо, гидро-кумдатуу жана башка ыкмалар).
3. Кудукту атайын шаблон менен текшерүү.
4. Жумушчу суюктукту берүү үчүн скважина түтүктөрүнө түшүү.
5. Капкакты коргоо үчүн басым пакеттерин жана гидравликалык анкерлерди орнотуу.
6. Скважинанын оозун орнотуунасостук агрегаттарды инжектордук трубаларга туташтыруу жана скважинаны пломбалоо үчүн жабдуулар (коллектор, майлоочу жана башка түзүлүштөр).

Гидравликалык жарака учурундагы технологиялык жабдуулардын түтүктөрүнүн негизги схемасы төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн.

Жаралуу ырааттуулугу

Гидравликалык сындыруунун техникасы жана технологиясы төмөнкү процедуралардан турат:

1. Инъекциялык түтүктөр жумушчу суюктук менен камсыздалат (көбүнчө өндүрүш скважинасы үчүн мунай же инъекциялык скважина үчүн суу).
2. Жардыруучу суюктуктун басымын максималдуу долбоордук мааниге чейин көтөрүңүз.
3. Пакердин бекемдигин текшериңиз (шакекчеден суюктук ашып кетпеши керек).
4. Пропант гидравликалык жарака пайда болгондон кийин жумушчу суюктукка кошулат. Бул скважинанын инъекциялык жөндөмдүүлүгүнүн кескин жогорулашы менен аныкталат (насостордогу басымдын төмөндөшү).
5. Радиоактивдүү изотоптор пропанттын акыркы партиясына ядролук каротаждын жардамы менен жоготуу зонасын кийинки текшерүү үчүн киргизилген.
6. Ишенимдүү жараканы бекемдөө үчүн эң жогорку басымдагы сыгуу суюктугун бериңиз.
7. Скважинага катмар суюктугунун киришин камсыз кылуу үчүн жардыруучу суюктукту түбүнөн алып салуу.
8. Техникалык жабдууларды демонтаждаңыз.
9. Скважина ишке киргизилүүдө.

Эгерде скважина салыштырмалуу тайыз болсо, анда жумушчу суюктукту каптоочу түтүктөр аркылуу берүүгө уруксат берилет. Ансыз да гидравликалык жардыруу иштерин жургузууге болотпакер - түтүк түтүктөр жана шакек аркылуу. Бул жогорку илешкектүү суюктуктар үчүн гидравликалык жоготууларды азайтат.

Гидравликалык жардыруу үчүн машиналар жана механизмдер

Гидравликалык жаракалар жабдуулардын төмөнкү түрлөрүн камтыйт:

• Жер үстүндөгү машиналар жана приборлор: насостук агрегаттар (ANA-105, 2AN-500, 3AN-500, 4AN-700 жана башкалар); машинанын шассисинде кум аралаштыргыч заводдор (ZPA, 4PA, USP-50, Kerui, Lantong жана башкалар); суюктуктарды ташуу үчүн автоцистерналар (ATsN-8S жана 14S, ATK-8, Sanji, Xishi жана башкалар); скважина түтүктөрү (коллектор, скважинанын оозу, жабуу клапандары, бөлүштүрүү жана басым коллекторлору, текшерүү клапандары, манометрлер жана башка жабдуулар).
• Көмөкчү жабдуулар: өчүрүү операциялары үчүн агрегаттар; лебедкалар; мониторинг жана контролдоо станциялары; түтүк ташуучу унаалар жана башка жабдуулар.
• Жер астындагы жабдуулар: өндүрүш сапынын башка бөлүгүнөн гидравликалык жардыруу пландаштырылган катмарды обочолонтуу үчүн пакерлер; жогорку басымдын кесепетинен жер астындагы жабдууларды көтөрүүнү болтурбоо үчүн анкерлер; түтүк сап.

Жабдуулардын түрү жана жабдуулардын саны гидравликалык жаракалардын долбоордук параметрлеринин негизинде аныкталат.

Дизайн өзгөчөлүктөрү

Төмөнкү негизги формулалар гидравликалык жаракаларды эсептөө үчүн колдонулат:

1. BHP (МПа) чыпкаланган суюктуктун жардамы менен гидравликалык жарака үчүн: p=10^-2KL_c, мында K – 1, 5-1, 8 МПа/м, L маанилеринин диапазонунан тандалган коэффициент _{c – скважинанын узундугу, м.}
2. Кум менен суюктуктун инъекциялык басымы (сыныкты колдоо үчүн): p_p =p - ρgL_c + p_t, мында ρ – кум алып жүрүүчү суюктуктун тыгыздыгы, кг/м³, g=9,8 м/с², p _t – кум алып жүрүүчү суюктуктун сүрүлүүсүнөн пайда болгон басымдын жоголушу. Акыркы көрсөткүч формула менен аныкталат: p_t =8λQ² ρL_c/(πdB₎2 ^B – түтүктүн ички диаметри.
3. Насостук агрегаттардын саны: n=pQ/(p_pQ_pK_T) + 1, мында p_p - насостун иштөө басымы, Q_p - анын берилген басымдагы берүүсү, K T- машинанын техникалык абалынын коэффициенти (0,5-0,8 чегинде тандалган).
4. Алмаштыруучу суюктуктун көлөмү: V=0, 785d_B²L_c.

Эгер гидравликалык жарака кумдун пропант катары колдонулушу болсо, анда анын 1 операциядагы өлчөмү 8-10 тонна деп кабыл алынат, ал эми суюктуктун көлөмү төмөнкү формула менен аныкталат:

V=Q_sC_s, мында Q_s – кумдун саны, t, C_s – 1 м^{3 суюктуктагы кумдун концентрациясы.}

Бул параметрлерди эсептөө маанилүү, анткени гидравликалык жарака учурунда басымдын өтө жогору маанисинде суюктук резервуарга сыгылып, авариялар пайда болот.өндүрүштүк колонна. Болбосо, маани өтө төмөн болсо, талап кылынган басымга жете албагандыктан, гидравликалык жаракаларды токтотуу керек болот.

Жардыруу дизайны төмөнкүдөй аткарылат:

1. Учурдагы же пландаштырылган кен иштетүү системасына ылайык скважиналарды тандоо.
2. Бир нече факторлорду эске алуу менен жаракалардын эң жакшы геометриясын аныктоо: тоо тектеринин өткөрүмдүүлүгү, скважина торлору, мунай-суунун контактына жакындыгы.
3. Тоо тектердин физикалык-механикалык мүнөздөмөлөрүн талдоо жана жараканын пайда болушунун теориялык моделин тандоо.
4. Пропанттын түрүн, өлчөмүн жана концентрациясын аныктоо.
5. Тийиштүү реологиялык касиеттери бар сындыргыч суюктукту тандоо жана анын көлөмүн эсептөө.
6. Башка технологиялык параметрлерди эсептөө.
7. Экономикалык эффективдүүлүктүн аныктамасы.

Frac Fluids

Жумушчу суюктуктар (орун алмаштыруу, жаракалоо жана кум алып жүрүүчү) гидротехникалык жаракалардын эң маанилүү элементтеринин бири. Алардын ар кандай түрлөрүнүн артыкчылыктары жана кемчиликтери биринчи кезекте реологиялык касиеттерге байланыштуу. Эгерде мурда илешкектүү нефть негизиндеги композициялар гана колдонулса (алардын резервуар тарабынан сиңирилишин азайтуу үчүн), анда насостук агрегаттардын кубаттуулугун жогорулатуу азыр илешкектүүлүгү төмөн суу негизиндеги суюктуктарга өтүүгө мүмкүндүк берди. Ушундан улам скважинанын оозундагы басым жана түтүк тилкесиндеги гидравликалык каршылык жоготуулары азайды.

Дүйнөлүк практикада төмөнкүдөйгидравликалык жарака суюктуктардын негизги түрлөрү:

• Пропанттары бар жана кошулбаган суу. Анын артыкчылыгы төмөн наркы болуп саналат. Кемчилиги - суу сактагычка кирүү тереңдиги аз.
• Полимердик эритмелер (гуар жана анын туундулары PPG, CMHPG; целлюлоза гидроксиэтил эфири, карбоксиметил целлюлоза, ксантан сагызы). Молекулаларды кайчылаш байланыш үчүн B, Cr, Ti, Zr жана башка металлдар колдонулат. Баасы боюнча полимерлер орто категорияга кирет. Мындай суюктуктардын кемчилиги резервуардагы терс өзгөрүүлөрдүн жогорку коркунучу болуп саналат. Артыкчылыктарга тереңирээк өтүү кирет.
• Көмлеводороддук фазадан (дизель майы, мунай, газ конденсаты) жана суудан (минералдык же таза) турган эмульсиялар.
• Гидрокарбон гелдери.
• Метанол.
• Коюуланган көмүр кычкыл газы.
• Көбүк системалары.
• Кайчылаш байланышкан гелдерден, азот же көмүр кычкыл газынан турган көбүк гелдери. Алардын баасы жогору, бирок коллектордун сапатына таасир этпейт. Башка артыкчылыктары - жогорку пропант өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана аз калды суюктук менен өзүн-өзү жок кылуу.

Бул кошулмалардын функцияларын жакшыртуу үчүн ар кандай технологиялык кошумчалар колдонулат:

• беттик активдүү заттар;
• эмульгаторлор;
• суюктуктун сүрүлүүсүн азайтуучу муундар;
• көпкүргүчтөр;
• кычкылдуулукту өзгөртүүчү кошумчалар;
• термикалык стабилизаторлор;
• бактерициддик жана антикоррозиялык кошумчалар жана башкалар.

Гидравликалык жарылуучу суюктуктардын негизги мүнөздөмөлөрү төмөнкүлөрдү камтыйт:

• жарыкты ачуу үчүн динамикалык илешкектүүлүк керек;
• суюктукту жоготууну аныктоочу инфильтрациялык касиеттер;
• проппантты эритмеден эрте түшүрбөй алып жүрүү мүмкүнчүлүгү;
• кыюу жана температуранын туруктуулугу;
• башка реагенттер менен шайкештик;
• коррозиялык активдүүлүк;
• жашыл жана коопсуз.

Төмөн илешкектүү суюктуктар резервуардагы талап кылынган басымга жетүү үчүн чоң көлөмдөгү инъекцияны талап кылат, ал эми жогорку илешкектүү суюктуктар насостук жабдуулар тарабынан иштелип чыккан көбүрөөк басымды талап кылат, анткени гидравликалык каршылыкта олуттуу жоготуулар болот. Көбүрөөк илешкектүү суюктуктар тоо тектериндеги чыпкалануу жөндөмүнүн төмөн болушу менен мүнөздөлөт.

Текшерүүчү материалдар

Эң көп колдонулган пропанттар же пропанттар:

• Кварц күмү. таралган табигый материалдардын бири, ошондуктан анын баасы төмөн. Ар кандай геологиялык шарттарда жаракаларды оңдойт (универсалдуу). Гидравликалык жарака үчүн кум бүртүкчөлөрүнүн өлчөмү 0,5-1 мм тандалат. Кум алып жүрүүчү суюктуктагы концентрация 100-600 кг/м3 арасында өзгөрөт. Күчтүү жаракалар менен мүнөздөлгөн тоо тектерде материалдын чыгымдалышы 1 скважина үчүн бир нече ондогон тоннага жетиши мүмкүн.
• Бокситтер (алюминий оксиди Al₂O_{3). Бул түрдөгү пропанттын артыкчылыгы кумга салыштырмалуу анын күчтүүлүгү. тарабынан өндүрүлгөнбоксит рудасын майдалоо жана кууруу.}
• Цирконий оксиди. Бул пропанттын мурунку түрүнө окшош касиеттерге ээ. Европада кеңири колдонулат. Мындай материалдардын жалпы жетишпеген жагы - алардын кымбаттыгы.
• Керамикалык гранулдар. Гидравликалык жарака үчүн өлчөмү 0,425тен 1,7 ммге чейинки гранулдар колдонулат. Алар орто күчтүү пропанттарга таандык. Жогорку экономикалык эффективдүүлүктү көрсөтүү.
• Айнек мраморлор. Мурда терең скважиналар үчүн колдонулган, азыр дээрлик толугу менен арзан бокситтер менен алмаштырылды.

Кислота менен жарака

Кислотанын гидравликалык жаракасынын маңызы биринчи этапта сынык жасалма түрдө түзүлөт (кадимки гидравликалык жарака технологиясындагыдай), андан кийин ага кислота куюлат. Акыркысы тоо тек менен реакцияга кирип, түбүнүн зонасында суу сактагычтын өткөрүмдүүлүгүн жогорулаткан узун каналдарды пайда кылат. Натыйжада скважинадан нефть алуу коэффициенти жогорулайт.

Гидравликалык жардыруу процессинин бул түрү өзгөчө карбонаттык түзүлүштөр үчүн эффективдүү. Изилдөөчүлөрдүн айтымында, дүйнөлүк мунай запастарынын 40%дан ашыгы бул типтеги резервуар менен байланышкан. Бул учурда гидравликалык жаракалардын техникасы жана технологиясы жогоруда айтылгандардан бир аз айырмаланат. Жабдуулар кислотага туруктуу конструкцияда жасалган. Машиналарды коррозиядан коргоо үчүн ингибиторлор (формалин, уникол, уротропин жана башкалар) да колдонулат.

Кислотаны сындыруунун түрлөрү эки этаптуу дарылоо болуп саналат, мисалы:

• полимердик бирикмелер (PAA, PVC, гипан жанабашкалар);
• латекс кошулмалар (SKMS-30, ARC);
• стирол;
• чайырлар (BNI-5, TSD-9, TS-10).

Кычкыл эриткичтер катары 15% туз кислотасынын эритмеси, ошондой эле атайын композициялар (SNPKh-9010, SNPKh-9633 жана башкалар) колдонулат.

Кислотаны сындыруунун түрлөрү эки этаптуу дарылоо болуп саналат, мисалы:

• полимердик бирикмелер (PAA, PVV, гипан жана башкалар);
• латекс кошулмалар (SKMS-30, ARC);
• стирол;
• чайырлар (BNI-5, TSD-9, TS-10).

Кычкыл эриткичтер катары 15% туз кислотасынын эритмеси, ошондой эле атайын композициялар (SNPKh-9010, SNPKh-9633 жана башкалар) колдонулат.