Гидравликалық сыну әдісінің технологиялық параметрлерін бағалау

Гидроразрыв басталуының қысымын анықтау үшін «забойдағы қысым — айдау жылдамдығы» координаттарында кесте жасалады (суретті қараңыз. 1). Абсцисс осінде айдау жылдамдығы, ал ординат осіне — осы жылдамдықта айдау соңына қол жеткізілген қысым қойылады. Бұл деректер екі өзара қиылысатын түзулерден тұрады, олардың қиылысу нүктесі қабаттың гидротүсірілуінің басталу қысымына сәйкес келеді.

Егер алынған нүктелер бір сызықта жатса, онда екі жағдай болуы мүмкін:

1) ГРП қысымынан асатын забойға қысым жасалғанға дейін айдау жылдамдығы қол жеткізілмеген (бұл жоғары өткізбейтін қабаттар үшін мүмкін);

2) айдау жылдамдығы алдымен тым жоғары қабылданған, яғни ГРП қысымынан асатын забойға қысым жасау үшін қажетті қысымнан жоғары (бұл төмен өткізбейтін қабаттар үшін мүмкін). Бұл жағдайда айдау жылдамдығын түзету және тестті қайталау керек. Забойдағы қысым ұңғыманың кенжарында орнатылған қашықтықтан манометрмен өлшенеді немесе сұйықтықтың физикалық сипаттамалары және НКТ конструктивтік сипаттамалары бойынша аналитикалық жолмен есептеледі.

Сурет 1-ГРП жүргізу кезінде забойдағы қысымның жұмыс сұйықтығын айдау жылдамдығына тәуелділігі

Сағадағы ең жоғары рұқсат етілген қысым

Ауыздағы ең жоғарғы рұқсат етілген қысым шектеулі:

шегендеу бағанасының табандығының астындағы ең жоғары рұқсат етілген қысым;

шегендеу бағанасының ең жоғары рұқсат етілген қысымы;

ұңғыма сағасы жабдығының ең жоғары рұқсат етілген қысымымен.

Гидроразрыв қысымы

Көп жағдайларда сағадағы рұқсат етілген ең жоғары қысым шегендеу бағанасының табандығының астында жыныстардың гидроразылу градиентімен шектеледі.

Бұл мәнді анықтаудың ең жақсы тәсілі ұңғыманы қабылдағыштыққа сынау (тест — ЛОТ ЛИК) және цемент стаканын престеу болып табылады.

Қабылдағыштықты сынаудағы ең бастысы-қабат гидротүсіруге әкелместен бұрғылау ерітіндісін қабылдай бастайтын қысымды анықтау. Кейбір операторлар бұрғылау ерітіндісінің соңғы порциясын екі рет айдау арқылы қайта сынақ жүргізеді.

ЛОТ кезінде анықталатын шама бұрғылау ерітіндісі бағанасының гидростатикалық қысымына ең көп қосымша қысым болып табылады. Бұл бұрғылау ерітіндісінің үлес салмағының өзгеруі ең жоғары рұқсат етілген қысымның өзгеруіне әкеп соқтыратынын білдіреді. Бұрғылау ерітіндісінің үлес салмағы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым бірдей жағдайларда рұқсат етілетін ең жоғары қысым соғұрлым төмен болады.

Ұңғыманы қабылдағыштыққа сынау жүргізу әдістері (ЛОТ)

2-суретте қабылдағыштыққа сынақ жүргізу кезінде қысымның өзгеру кестесі көрсетілген. Төменде қабылдау сынағын жүргізудің әртүрлі әдістері келтірілген.

2-сурет-ұңғыманы қабылдағыштыққа сынау

1. Сынау немесе цементтеу сорғысының көмегімен бұрғылау ерітіндісін ең аз жылдамдықпен жабық ұңғымаға айдауды жүргізіңіз. Манометр құбыр астындағы кеңістіктегі қысымды көрсете бастағаннан кейін, ұңғымаға 75 литр жүктеп, сорғыны тоқтатыңыз. 3 минут күтіңіз. Егер 3 минут ішінде қысым түспесе, 75 литр бұрғылау ерітіндісін жүктеп алыңыз. Сорғыны тоқтатып, 3 минут күтіңіз. Күту кезінде қысым төмендегенге дейін жұмыс істеуді жалғастырыңыз. Шегендеу бағанасында манометр бойынша ЛОТ қысымын анықтаңыз.

2. Сынау немесе цементтеу сорғысының көмегімен бұрғылау ерітіндісін жабық ұңғымаға айдауға, үш минуттық күту кезеңі бар 10 бар құбыр сыртындағы кеңістіктегі қысымды әр жолы сатылы түрде көтеріңіз. Құбыр астындағы кеңістіктегі қысым өсуді тоқтататын немесе төмендеуді бастайтын нүкте, ЛОТ қысымы бар.

3. Сынау немесе цементтеу сорғысының көмегімен бұрғылау ерітіндісін 60 л/мин өнімділігімен жабық ұңғымаға айдау жүргізіңіз.

4. Штуцерді штуцер манифольде пайдалана отырып, бұрғылау ерітіндісін жабық ұңғымаға баяу айдау жасаңыз. 5 бар бойынша қысымды көтере отырып, штуцерді баяу жабыңыз. Құбыр астындағы кеңістіктегі қысым өсуді тоқтататын нүкте ЛОТ қысымын көрсетеді.

Қабылдау сынағының маңыздылығы (ЛОТ)

Қабылдағыштықты сынау ұңғыманың сағасындағы қысымды гидроразрыв алмай қаншалықты арттыруға болатынын көрсетеді. Сағадағы қысым газ бумасы шегендеу бағанасының табандығынан жоғары болған кезде ең жоғары рұқсат етілген қысымнан жоғары болуы мүмкін (сурет. 3).

2.3 ГРП кезінде жарықты жабу қысымын бағалау

қысым гидроразрыв қабат тұқымы

Жарықты жабу қысымы ГРП тиімділігін анықтайтын ең маңызды параметрлердің бірі болып табылады. Құм (проппант) айдауды ұңғыманың кенжарында жарықты жабу қысымы артқан кезде ғана жүргізуге болады, әйтпесе ұңғыманың кенжарында құм тығыны пайда болуы мүмкін.

Сурет 3-қысымның Эпюралары. Башмактан төмен және жоғары газ бумасы

Жарықты жабу қысымын «минигидроразрывадан»кейін жұмыс сұйықтығын кері айдау арқылы эксперименталды бағалауға болады. Ол үшін қабатқа гидрожаруды бастау қысымынан асатын жылдамдықпен жұмыс сұйықтығы айдалады (мысалы, тығыз қабаттар үшін 10 минут ішінде 1 м3/мин айдау жылдамдығы жеткілікті). Айдалғаннан кейін сорғылар айдалу желісінен баяу (5-10 с кейін) ажыратылады. Айдау тоқтатылғаннан кейін кері айдау клапаны ашылады және жарықтың жабылу қысымын анықтауға болатын жылдамдық кезінде ұңғымадан сұйықтықты кері айдау жүзеге асырылады. Кері айдау жылдамдығы тұрақты ұстап тұру қажет, бірақ оның тербелісі 10-20% — ға, әдетте, соңғы нәтижеге әсер етпейді. Кері айдау кезінде ұңғыманың кенжарына қысым уақыт бойынша тіркеледі. Кестеден қараңыз. 4) иілу нүктесі жарықтың жабылу қысымына сәйкес келеді.

Сурет 4-кері айдау кезінде забойдағы қысымның уақыттан тәуелділігі

2.4 жұмыс сұйықтығының қозғалысы кезінде лифт колоннасындағы үйкеліс қысымының жоғалуын есептеу

Ньютон сұйықтығы үшін Ртр үйкеліс қысымының жоғалуын лифт колоннасының құбырлары бойынша ағыс кезінде мына формула бойынша бағалайды

Кедір-бұдыр құбырлар үшін:

мұндағы ж-сұйықтықтың тығыздығы, кг/м3; L — лифт колоннасының ұзындығы, м; го, d — тиісінше ішкі радиус және лифт колоннасының диаметрі, м; k — құбырлардың абсолюттік кедір — бұдырлығы, м; V — лифт колоннасындағы сұйықтық қозғалысының орташа жылдамдығы, м / с; Re-Рейнольдс саны.

мұндағы-сұйықтықтың динамикалық тұтқырлығы, Па с.

Тегіс құбырлар үшін

Лифт колоннасындағы сұйықтық қозғалысының орташа жылдамдығының мәндері мынадай формула бойынша анықталады

мұндағы q-сұйықтықты лифт колоннасына айдау жылдамдығы, м3 / с.

(4) в (8) өрнегін қойып, үйкеліс қысымын есептеу үшін формуланы келесі түрде аламыз:

5-суретте әр түрлі диаметрлі бір секциялы лифт колонналары үшін үйкеліс қысымының есептік ысыраптарына (абсолюттік кедір-бұдырлығы К = 0,0001 м) құбырлардың 100 м ұзындығына жатқызылған су айдау жылдамдығынан тәуелділігі келтірілген.

Егер лифт колоннасы әртүрлі диаметрлі құбыр секцияларынан тұратын болса, оған жұмыс сұйықтығын айдау кезінде үйкеліс қысымының жоғалуы әрбір секцияда қысымның жоғалуын қосумен анықталады.

Орнатылған кенжары бар ұңғымалар үшін пайдалану колоннасының перфорациялық саңылауларында сұйықтықтың қозғалысы кезінде үйкеліс қысымының жоғалуын ескеру қажет.

Үйкеліске қысым шығыны, МПа / 100 м

Айдау жылдамдығы, м3 / мин

Сурет 5 — түрлі диаметрлі құбырлардан лифт колоннасына суды айдау жылдамдығынан үйкелуге қысым шығындарының тәуелділігі:

А-60,3 мм; В-73,0 мм; С-88,9 мм; Д-114,3 мм

Бұл шығындар мына формула бойынша есептеледі

, (12)

мұндағы q-ұңғымаға жұмыс сұйықтығын айдау жылдамдығы, м3 / с; ж — жұмыс сұйықтығының тығыздығы, кг/м3; dп — перфорациялық саңылаулардың диаметрі, м; тр−үйкеліс коэффициенті (тр = 0,8 — 0,85); Nп-перфорациялық саңылаулардың саны, дана

Үйкеліс қысымының жалпы шығыны лифт колоннасындағы және перфорациялық тесіктердегі шығын сомасына тең болады. Ашық кенжары бар ұңғымалар үшін үйкеліс қысымының жоғалуы тек лифт колоннасындағы шығындармен анықталады. Ньютондық жұмыс сұйықтықтарын қолдану кезінде үйкеліс қысымының жоғалуы айтарлықтай төмендеуі мүмкін. Мысалы, 0,025% мөлшеріндегі полиакриламид үйкелуін төмендетуші ретінде 22-пайыздық тұз қышқылына қосу үйкеліс шығынын екі есе азайтуға мүмкіндік береді.

Жалпы алғанда, қандай да бір жұмыс сұйықтығының үйкелуіне қысым шығынының шамасын анықтау үшін үйкеліске есептелген шығындарды «таза» жұмыс сұйықтығы үшін тәжірибелік анықталған үйкеліс төмендетушісіне сәйкес келетін коэффициентке бөлу қажет. Келтірілген жағдай үшін бұл коэффициент екіге тең. Неньютондық сұйықтықтардың лифт колоннасында қозғалу кезінде үйкелуге (Ртр) қысымның жоғалуын мына формула бойынша анықтайды [6]:

мұнда f-үйкеліс коэффициенті.

Үйкеліс коэффициенті Блазиус формуласы бойынша анықталуы мүмкін

мұнда коэффициенттер, а және B формулалар бойынша анықталады:

мұнда К және N — неньютон сұйықтығының дала моделінің реологиялық параметрлері; REM-формула бойынша анықталатын Рейнольдс модификацияланған саны

Әр түрлі диаметрлі НКТ бірнеше секцияларынан тұратын лифт колоннасы бар ұңғымаларда үйкеліс қысымының жоғалуын анықтау кезінде мынадай формула бойынша есептелетін колоннаның эквивалентті диаметрін (dэкв) пайдалануға рұқсат етіледі