Методи і засоби контролю за підготовкою та проведенням потужного гідророзриву пласта

Abstract

Дисертація присвячена питанням розробки методів і засобів контролю за підготовкою та проведенням ПГРП на свердловинах. Теоретично обгрунтований запропонований метод контролю вибійного тиску у свердловині під час проведення ПГРП, який дозволяє розрахувати його значення на основі технологічних параметрів виміряних на усті свердловини (устьового тиску, густин рідин і їх витрати при закачуванні) з врахуванням визначених попередньо реологічних параметрів технологічних рідин. Розроблено і теоретично обгрунтовано ряд методик для визначення гідравлічних втрат при русі технологічних рідин в НКТ під час проведенні ПГРП. Розроблена методика і алгоритм для визначення гідравлічних втрат з урахуванням реологічних параметрів технологічних рідин (індекса поведінки неньютонівської технологічної рідини і її коефіцієнта консистентності), що дозволяє підвищити точність розрахунку реальних гідравлічних втрат при русі рідин в НКТ свердловини. Розроблено установку УВРП-1 та методики проведення на ній відповідних лабораторних досліджень для вивчення реологічних параметрів рідин та зміни їх характеристик в поверхневих умовах та в умовах проведення процесу ГІГРП. Теоретично обгрунтовано і розроблено структурну схему та програму „Frloss” удосконаленої системи контролю за підготовкою та проведенням ПГРП, що дозволяє в реальному масштабі часу проведення процесу здійснювати контроль вибійних технологічних параметрів під час проведення ПГРП (вибійного тиску, втрат тиску на тертя, чистого тиску розриву пласта тощо). Здійснено впровадження розробленої системи контролю за підготовкою та проведенням процесів ПГРП на експлуатаційних свердловинах ВАТ “Укрнафта”.

Проблема интенсификации добычи нефти и газа на Украине стоит очень остро. Мировой опыт использования методов интенсификации свидетельствует о том, что гидравлический разрыв пласта играет главную роль в увеличении добычи нефти и газа. Поэтому на протяжении последних 50-лет постоянно развивается техника и технология этого метода интенсификации притока нефти и газа в скважину, вследствие чего он существенно усовершенствовался и изменялся. Описано теоретические основы процесса гидравлического разрыва нефтегазоносных пластов и перечислены параметры, которые являются определяющими для данного процесса. Проанализировано известные системы контроля подготовки и проведения процесса. Показано что процесс гидравлического разрыва пласта представляет собой сложную динамическую систему со многими факторами, для которых необходим контроль, как на этапе подготовки, так и на этапе управления в реальном масштабе времени при его проведении. Описано комплект спецтехники фирмы “Stewart & Stevenson" предназначенного для проведения процесса гидроразрыва. Отмечено что проблеме качественного контроля проведения процесса и автоматизированного сбора информации в комплекте спецтехники уделено очень большое внимание. Система контроля спецтехники “Stewart & Stevenson" обеспечивает сбор и сохранение информации с устья скважины, а именно: давления на устье, плотности закачиваемых жидкостей, её расход и объем. Однако во время использования указанной техники на Украине часто случались случаи, когда, не имея возможности оценки текущих забойных параметров в скважине во время проведения процесса, внесение оперативных изменений в технологию ведения процесса было невозможно, что приводило к аварийным ситуациям и преждевременным остановкам процесса. Проведено теоретическое обоснование предложенного метода контроля давления на забое в скважине во время проведения гидроразрывов пласта, который даёт возможность рассчитать его значения на основе технологических параметров измеряемых на устье скважины (давления на устье, плотности жидкости, и её расхода при закачке) с учётом определяемых заранее реологических параметров технологических жидкостей. Разработано и теоретически обосновано ряд методик для определения гидравлических потерь при движении технологических жидкостей в НКТ во время проведения гидроразрыва пласта. Разработана методика и алгоритм для определения гидравлических потерь с учётом реологических параметров технологических жидкостей (индекса нелинейности неньютоновской технологической жидкости, и коэффициента консистентности), что позволит повысить точность расчёта реальных гидравлических потерь при движении жидкостей в НКТ. Разработано установку УВРГ1-1 и методики проведения лабораторных исследований изучения реологических параметров жидкости, которые используются для проведения гидроразрыва пласта в условиях проведения процесса. Теоретически обосновано, разработано структурную схему и программу "Frloss", усовершенствованной системы контроля подготовки и проведения ГРП, что позволяет в реальном времени производить контроль технологических параметров процесса на забое скважины (давления на забое, потерь давления на трение, чистого давления разрыва пласта и т.д.). Осуществлено внедрение разработанной системы контроля за подготовкой и проведением процессов гидроразрыва пласта на скважинах ОАО"Укрнафта".

The Dissertation is dedicated to issues of methods and measures of control over preparation and conducting PHFL development (Powerful Hydraulic Layer Fracturing) on boreholes. The offered theoretically grounded method of control over bottom-hole pressure during conducting PHLF, which enables to calculate its values on the basis of technological parameters, measured at the wellhead of the borehole (wellhead pressure, liquids density and their consumption during pumping) taking into account the previously valued rheological parameters of process liquids. A number of methods for determination of hydraulic losses during process liquids flow to pipes during PHLF was developed and theoretically grounded. Methodic and algorithm for determination of hydraulic losses, with allowance for rheological parameters of process liquids (the non-Newtonian process liquid behavior index, and its consistency ratio), which enables to improve the accuracy of calculation of real hydraulic losses during liquid flow to pipes. The Plant "UVRP-1" and a number of methods of conducting the appropriate researches in it for the purpose of studying the rheological parameters of liquid and changes of their characteristics under the surface conditions and conditions of PHLF process conducting is developed. The functional chart and program ’’Frloss” of the improved system of control over preparation and conducting PHLF is developed, which enables to perform control over bottom-hole technological parameters during conducting PHLF in real-time mode (bottom-hole pressure, friction pressure losses, neat pressure of layer fracturing etc.). Introductiof the developed system of control over preparation and conducting PHLF processes at operating boreholes of Ukrnafta OJSC is carried out.