Hidravlik qırılma: növləri, hesablanması və texnoloji prosesi

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 13:49

Hidravlik qırılma (HF) ən effektiv geoloji-texniki tədbirlərdən biridir, məqsədi lay mayesinin hasilat quyularına axınını intensivləşdirməkdir. Bu texnologiyadan istifadə quyunun drenaj radiusu daxilində ehtiyatların çıxarılmasını artırmaqla yanaşı, həm də layda son neftverməni artırmaqla bu sahəni genişləndirməyə imkan verir. Bu amili nəzərə alaraq, yataqların işlənməsinin layihələndirilməsi daha seyrək quyu modelinin təşkili ilə həyata keçirilə bilər.

Qısa təsvir

Hidravlik qırılmanın mahiyyəti aşağıdakı proseslə təsvir olunur:

• anbar həddindən artıq təzyiqə məruz qalır (proses mayesinin sərfi süxurlar tərəfindən udula bildiyindən xeyli çoxdur);
• quyu təzyiqi manifolddakı daxili gərginlikləri keçənə qədər artır;
• süxurlar ən az mexaniki dayanıqlı müstəvidə cırılır (əksər hallarda əyri istiqamətdə və ya şaquli);
• yenəəmələ gələn və köhnə çatlar artır, onların təbii məsamə sistemi ilə əlaqəsi görünür;
• quyu yaxınlığında artan keçiricilik zonası artır;
• xüsusi dənəvər propantlar (propantlar) laydakı təzyiq aradan qaldırıldıqdan sonra onları açıq vəziyyətdə düzəltmək üçün genişlənmiş qırıqlara vurulur;
• lay mayesinin hərəkətinə müqavimət demək olar ki, sıfıra bərabər olur, nəticədə quyunun debiti bir neçə dəfə artır.

Süxurlarda çatların uzunluğu bir neçə yüz metr ola bilər və quyunun dibi anbarın ucqar sahələri ilə birləşir. Bu müalicənin effektivliyinin ən vacib amillərindən biri filtrasiya kanalı yaratmağa imkan verən çatlaqın bərkidilməsidir. Bununla belə, sınıq ölçüsü artdıqca quyu məhsuldarlığı qeyri-müəyyən şəkildə arta bilməz. Maksimum uzunluq var, ondan yuxarı axın sürəti intensivləşmir.

Tətbiq sahəsi

Bu texnologiya həm hasilat (gücləndirilmiş neftvermə), həm də vurulma (artırılmış inyeksiya), üfüqi və şaquli quyular üçün istifadə olunur. Hidravlik qırılmanın aşağıdakı tətbiq sahələri fərqləndirilir:

• müxtəlif keçiriciliyə malik laylarda çirklənmiş dib zonası olan quyuların hasilat sürətinin intensivləşdirilməsi;
• heterojen yataqların işlənməsi;
• layndakı təbii qırılma sistemi ilə quyunun hidrodinamik əlaqəsinin yaxşılaşdırılması;
• layn mayesinin daxil olma zonasının genişlənməsi;
• aşağı keçiriciliyə malik su anbarlarının işlənməsi vəaşağı marjalı quyular;
• vurma quyularında sızma axınlarında dəyişiklik;
• digər üsullardan təsirlənməyən quyu parametrlərinin bərpası.

Hidravlik sındırma texnologiyası üçün məhdudiyyətlər aşağıdakı xüsusiyyətlərlə xarakterizə olunan qaz-neft zonalarıdır:

• sürətli kontur (lay suyunu quyunun dibinə çəkmək);
• suyun və ya qazın quyuya qəfil axması;
• aşağı ehtiyatları olan tükənmiş rezervuarlar, kiçik həcmli yağla doymuş linzalar (iqtisadi səmərəsizliyə görə).

Çox vaxt hidravlik sındırma orta və yüksək keçiriciliyə malik rezervuarlar üçün stimullaşdırma üsulu kimi istifadə olunur. Onlar üçün lay mayesinin daxil olmasını artıran əsas amil əmələ gələn qırılmanın uzunluğu, süxur keçiriciliyi az olan yataqlarda isə onun enidir.

Hidravlik qırılma: üstünlüklər və çatışmazlıqlar

Hidravlik qırılmanın üstünlükləri bunlardır:

• müxtəlif geoloji quruluşa malik ərazilərə tətbiq edilir;
• həm bütün su anbarına, həm də onun bölməsinə təsir;
• dib zonasında hidravlik müqavimətin effektiv şəkildə azalması;
• zəif drenajlı bitişik ərazilərin birləşməsi;
• ucuz işləyən maye (su);
• yüksək gəlirlilik.

Dezavantajlara daxildir:

• böyük su, qum və əlavə kimyəvi maddələrə ehtiyac;
• süxurda çat yaratmaq üçün nəzarətsiz proses, mexanizmin gözlənilməzliyikrekinq;
• yüksək debitli quyular hidravlik qırılmadan sonra istismara verildikdə, propant qırılmalardan həyata keçirilə bilər ki, bu da onların açılma dərəcəsinin azalmasına və başlanğıcdan sonrakı ilk aylarda debimin azalmasına səbəb olur. əməliyyat;
• nəzarətsiz püskürmə və ətraf mühitin çirklənməsi riski.

Proses Variasiyaları

Qırılma üsulları sınıq əmələ gəlmə növünə, yeridilmiş mayenin və propantların həcminə və digər xüsusiyyətlərə görə fərqlənir. Hidravlik qırılmanın əsas növlərinə aşağıdakılar daxildir:

• Layağa təsir sahəsinə görə: yerli (sınıq uzunluğu 20 m-ə qədər) - ən geniş yayılmış; dərin nüfuz edən (sınıq uzunluğu 80-120 m); kütləvi (1000 m və daha çox).
• Dikişlərin örtüyünə görə: tək (bütün tikişlərə və ara qatlara təsir); çoxsaylı (2 və ya daha çox lay açmış quyular üçün); interval (xüsusi rezervuar üçün).
• Xüsusi üsullar: turşu sındırma; TSO texnologiyası - su-neft kontaktına yayılmasının qarşısını almaq və propant inyeksiya həcmini az altmaq üçün qısa sınıqların formalaşması (bu üsul qumlu su anbarlarında yüksək səmərəliliyi göstərir); impuls (dəri effektini az altmaq üçün orta və yüksək keçiriciliyə malik süxurlarda bir neçə radial ayrılan qırıqların yaradılması - süzgəc lay mayesinin tərkibində olan hissəciklərlə çirklənməsi səbəbindən məsamə keçiriciliyinin pisləşməsi.

Çoxluboşluq

Çoxlu hidravlik qırılma bir neçə üsulla həyata keçirilir:

1. Birincisi, adi texnologiyadan istifadə edərək çat yaradılır. Sonra perforasiyaları bağlayan maddələrin (qranulyar naftalin, plastik toplar və s.) yeridilməsi ilə müvəqqəti olaraq tıxanır. Bundan sonra hidravlik qırılma başqa yerdə edilir.
2. Zonaların ayrılması qablaşdırıcılardan və ya hidravlik qapılardan istifadə etməklə həyata keçirilir. Hər bir interval üçün hidravlik qırılma ənənəvi sxemə uyğun olaraq həyata keçirilir.
3. Hər bir alt zonanın qum tıxacıyla izolyasiyası ilə mərhələli hidravlik qırılma.

Gil bölmələrində ən təsirlisi şaquli qırıqların yaradılmasıdır, çünki onlar məhsuldar neft və qaz interlaylarını birləşdirir. Belə sınıqlar süzülməyən mayelərin təsiri və ya enjeksiyon sürətinin sürətli artması nəticəsində yaranır.

Hidravlik qırılma üçün hazırlıq

Hidravlik rezervuar texnologiyası bir neçə mərhələdən ibarətdir. Hazırlıq işləri belədir:

1. Lay mayesinin daxil olması üçün quyunun tədqiqi, işçi mayeni udmaq qabiliyyəti və hidravlik qırılma üçün tələb olunan təzyiqi təyin etmək.
2. Duyunun qum və ya gil qabığından təmizlənməsi (təzyiq altında su ilə yuyulma, xlorid turşusu ilə işlənmə, hidroqumlama perforasiyası və digər üsullar).
3. Quyunun xüsusi şablonla yoxlanılması.
4. İşləyici mayeni təmin etmək üçün quyuboyu borulara enin.
5. Qabığı qorumaq üçün təzyiqli qablaşdırıcı və hidravlik ankerlərin quraşdırılması.
6. Quyu ağzının quraşdırılmasınasos aqreqatlarının inyeksiya boru kəmərlərinə qoşulması və quyunun möhürlənməsi üçün avadanlıq (kollektor, sürtkü və digər qurğular).

Hidravlik qırılma zamanı texnoloji avadanlıqların boru kəmərlərinin əsas diaqramı aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.

Qırılma ardıcıllığı

Hidravlik sındırma texnikası və texnologiyası aşağıdakı prosedurlardan ibarətdir:

1. Enjeksiyon boruları işçi maye ilə təchiz olunur (əksər hallarda hasilat quyusu üçün neft və ya inyeksiya quyusu üçün su).
2. Qırma mayesinin təzyiqini maksimum dizayn dəyərinə qədər artırın.
3. Bağlayıcının sıxlığını yoxlayın (halqadan maye axması olmamalıdır).
4. Propant hidravlik qırılma baş verdikdən sonra işçi mayeyə əlavə edilir. Bu, quyuya vurulma qabiliyyətinin kəskin artması (nasoslarda təzyiqin azalması) ilə qiymətləndirilir.
5. Radioaktiv izotoplar nüvə karotajından istifadə etməklə itki zonasının sonrakı yoxlanılması üçün propantın son partiyasına daxil edilib.
6. Etibarlı çatlaqlar üçün ən yüksək təzyiqli sıxıcı mayeni təmin edin.
7. Lay mayesinin quyu lüləsinə daxil olmasını təmin etmək üçün qırılma mayesinin dibdən çıxarılması.
8. Proses avadanlığını sökün.
9. Quyu istismara verilir.

Quyu nisbətən dayazdırsa, o zaman işçi mayenin boru kəmərləri vasitəsilə verilməsinə icazə verilir. Hidravlik qırılma olmadan da həyata keçirmək mümkündürqablaşdırıcı - boru boruları və annulus vasitəsilə. Bu, yüksək özlülüklü mayelər üçün hidravlik itkiləri azaldır.

Hidravlik qırılma üçün maşın və mexanizmlər

Hidravlik sındırma avadanlığına aşağıdakı avadanlıq növləri daxildir:

• Yerüstü maşınlar və qurğular: nasos aqreqatları (ANA-105, 2AN-500, 3AN-500, 4AN-700 və s.); avtomobil şassisi üzərində qum qarışdırma qurğuları (ZPA, 4PA, USP-50, Kerui, Lantong və s.); mayelərin daşınması üçün sisternlər (ATsN-8S və 14S, ATK-8, Sanji, Xishi və s.); quyubaşı boru kəmərləri (manifold, quyu ağzı, bağlama klapanları, nəzarət klapanlı paylayıcı və təzyiq manifoldları, təzyiqölçənlər və digər avadanlıqlar).
• Yardımcı avadanlıq: açma əməliyyatları üçün aqreqatlar; bucurqadlar; monitorinq və nəzarət stansiyaları; boru yük maşınları və digər avadanlıq.
• Yer altı avadanlıq: istehsal xəttinin başqa hissəsindən hidravlik qırılmanın planlaşdırıldığı təbəqəni təcrid etmək üçün qablaşdırıcılar; yüksək təzyiq nəticəsində yer altı avadanlıqların qaldırılmasının qarşısını almaq üçün lövbərlər; boru kəməri.

Avadanlığın növü və avadanlığın sayı hidravlik qırılmanın dizayn parametrləri əsasında müəyyən edilir.

Dizayn xüsusiyyətləri

Aşağıdakı əsas düsturlar hidravlik qırılmaları hesablamaq üçün istifadə olunur:

1. BHP (MPa) süzülmüş maye ilə hidravlik qırılma üçün: p=10^-2KL_c, burada K 1, 5-1, 8 MPa/m, L dəyərlər aralığından seçilmiş əmsaldır _{c – quyu uzunluğu, m.}
2. Mayenin qumla yeridilməsi təzyiqi (sınıqları gücləndirmək üçün): p_p =p - ρgL_c + p_t, burada ρ qumdaşıyıcı mayenin sıxlığıdır, kq/m³, g=9,8 m/s², p _t – qumdaşıyan mayenin sürtünməsi nəticəsində təzyiq itkisi. Son göstərici düsturla müəyyən edilir: p_t =8λQ² ρL_c/(πdB₎2 ^B – borunun daxili diametri.
3. Nasos aqreqatlarının sayı: n=pQ/(p_pQ_pK_T) + 1, burada p_p nasosun iş təzyiqidir, Q_p verilmiş təzyiqdə onun təchizatıdır, K T- maşının texniki vəziyyətinin əmsalı (0,5-0,8 daxilində seçilmişdir).
4. Yer dəyişdirən mayenin miqdarı: V=0, 785d_B²L_c.

Əgər hidravlik qırılma qumdan propant kimi istifadə olunarsa, onda onun 1 əməliyyatda miqdarı 8-10 ton qəbul edilir və mayenin miqdarı düsturla müəyyən edilir:

V=Q_sC_s, burada Q_s qum miqdarıdır, t, C_s – 1 m^{3 mayedə qum konsentrasiyası.}

Bu parametrlərin hesablanması vacibdir, çünki hidravlik qırılma zamanı həddindən artıq yüksək təzyiq dəyərində maye anbara sıxılır, qəzalar baş verir.istehsal sütunu. Əks halda, dəyər çox aşağı olarsa, tələb olunan təzyiqə çatmaq mümkün olmadığı üçün hidravlik qırılma dayandırılmalıdır.

Qırılma dizaynı aşağıdakı kimi aparılır:

1. Mövcud və ya planlaşdırılan yatağın işlənməsi sisteminə uyğun olaraq quyuların seçilməsi.
2. Bir neçə amil nəzərə alınmaqla ən yaxşı qırılma həndəsəsinin müəyyən edilməsi: süxur keçiriciliyi, quyu şəbəkəsi, neft-su təması yaxınlığı.
3. Surların fiziki-mexaniki xüsusiyyətlərinin təhlili və çatın əmələ gəlməsi üçün nəzəri modelin seçilməsi.
4. Propantın növünün, miqdarının və konsentrasiyasının təyini.
5. Uyğun reoloji xassələrə malik sındıran mayenin seçilməsi və onun həcminin hesablanması.
6. Digər texnoloji parametrlərin hesablanması.
7. İqtisadi səmərəliliyin tərifi.

Frac Fluids

İş mayeləri (yerdəyişmə, qırılma və qum daşıyıcısı) hidravlik qırılmanın ən vacib elementlərindən biridir. Onların müxtəlif növlərinin üstünlükləri və mənfi cəhətləri ilk növbədə reoloji xassələrlə bağlıdır. Əgər əvvəllər yalnız özlü neft əsaslı kompozisiyalardan istifadə olunurdusa (onların rezervuar tərəfindən udulmasını az altmaq üçün), onda nasos qurğularının gücünün artması indi aşağı özlülüklü su əsaslı mayelərə keçməyə imkan verdi. Bununla əlaqədar olaraq, quyu ağzında təzyiq və boru kəmərində hidravlik müqavimət itkiləri azalıb.

Dünya praktikasında aşağıdakılarhidravlik qırılma mayelərinin əsas növləri:

• Propantlı və əlavəsiz su. Onun üstünlüyü aşağı qiymətdir. Dezavantaj su anbarına daxil olma dərinliyinin aşağı olmasıdır.
• Polimer məhlulları (guar və onun törəmələri PPG, CMHPG; sellüloza hidroksietil efiri, karboksimetilselüloz, ksantan saqqızı). B, Cr, Ti, Zr və digər metallardan molekulların çarpaz əlaqəsi üçün istifadə olunur. Qiymət baxımından polimerlər orta kateqoriyaya aiddir. Belə mayelərin dezavantajı rezervuarda mənfi dəyişikliklərin yüksək riskidir. Üstünlüklərə daha çox nüfuz dərinliyi daxildir.
• Karbohidrogen fazasından (dizel yanacağı, neft, qaz kondensatı) və sudan (minerallaşdırılmış və ya təzə) ibarət emulsiyalar.
• Hidrokarbon gelləri.
• Metanol.
• Qatılaşdırılmış karbon dioksid.
• Köpük sistemləri.
• Çapraz bağlı gellər, azot və ya karbon dioksid köpüklərindən ibarət köpük gelləri. Onların yüksək qiyməti var, lakin kollektorun keyfiyyətinə təsir göstərmir. Digər üstünlüklər yüksək propant daşıma qabiliyyəti və az miqdarda maye ilə özünü məhv etmə qabiliyyətidir.

Bu birləşmələrin funksiyalarını yaxşılaşdırmaq üçün müxtəlif texnoloji əlavələrdən istifadə olunur:

• səthi aktiv maddələr;
• emulqatorlar;
• maye sürtünməsini azaldan birləşmələr;
• köpükləyicilər;
• turşuluğu dəyişən əlavələr;
• termal stabilizatorlar;
• bakterisid və antikoroziv əlavələr və başqaları.

Hidravlik qırıcı mayelərin əsas xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:

• çatın açılması üçün dinamik özlülük tələb olunur;
• maye itkisini təyin edən infiltrasiya xüsusiyyətləri;
• propantın məhluldan vaxtından əvvəl çıxmadan daşıma qabiliyyəti;
• kəsmə və temperatur sabitliyi;
• digər reagentlərlə uyğunluq;
• korroziv fəaliyyət;
• yaşıl və təhlükəsiz.

Aşağı özlülüklü mayelər rezervuarda tələb olunan təzyiqə nail olmaq üçün daha böyük həcmdə inyeksiya tələb edir, yüksək özlülüklü mayelər isə nasos avadanlığı tərəfindən hazırlanmış daha çox təzyiq tələb edir, çünki hidravlik müqavimətdə əhəmiyyətli itkilər baş verir. Daha özlü mayelər, həmçinin süxurlarda daha az filtrasiya qabiliyyəti ilə xarakterizə olunur.

Təkmə materialları

Ən çox istifadə olunan propantlar və ya propantlar bunlardır:

• Kvars qumu. Ən çox yayılmış təbii materiallardan biridir və buna görə də onun dəyəri aşağıdır. Müxtəlif geoloji şəraitdə çatları düzəldir (universal). Hidravlik qırılma üçün qum dənələrinin ölçüsü 0,5-1 mm seçilir. Qum daşıyıcı mayenin konsentrasiyası 100-600 kq/m3 arasında dəyişir. Güclü qırılma ilə xarakterizə edilən süxurlarda material sərfi 1 quyu üçün bir neçə on tona çata bilər.
• Boksitlər (alüminium oksidi Al₂O_{3). Bu tip propantın üstünlüyü onun qumla müqayisədə daha böyük gücüdür. tərəfindən istehsal edilmişdirboksit filizinin əzilməsi və qovrulması.}
• Sirkonium oksidi. Əvvəlki propant növünə bənzər xüsusiyyətlərə malikdir. Avropada geniş istifadə olunur. Belə materialların ümumi çatışmazlığı onların yüksək qiymətidir.
• Keramik qranullar. Hidravlik qırılma üçün ölçüləri 0,425 ilə 1,7 mm arasında dəyişən qranullar istifadə olunur. Onlar orta güclü propantlara aiddir. Yüksək iqtisadi səmərəliliyi göstərin.
• Şüşə mərmərlər. Əvvəllər dərin quyular üçün istifadə olunurdu, indi demək olar ki, tamamilə daha ucuz boksitlərlə əvəz olunub.

Turşu sındırma

Turşu hidravlik qırılmanın mahiyyəti ondan ibarətdir ki, birinci mərhələdə sınıq süni şəkildə yaradılır (eynilə adi hidravlik sındırma texnologiyasında olduğu kimi) və sonra ona turşu vurulur. Sonuncu qaya ilə reaksiya verərək, dib zonasında anbarın keçiriciliyini artıran uzun kanallar yaradır. Nəticədə quyudan neftvermə əmsalı artır.

Bu tip hidravlik qırılma prosesi karbonat birləşmələri üçün xüsusilə təsirlidir. Tədqiqatçıların fikrincə, dünya neft ehtiyatlarının 40%-dən çoxu bu tip laylarla bağlıdır. Bu vəziyyətdə hidravlik qırılma texnikası və texnologiyası yuxarıda təsvir edilənlərdən bir qədər fərqlənir. Avadanlıq turşuya davamlı dizaynda istehsal edilmişdir. Maşınları korroziyadan qorumaq üçün inhibitorlar (formalin, unikol, urotropin və başqaları) da istifadə olunur.

Turşu sındırma növləri aşağıdakı kimi materiallardan istifadə edilən iki mərhələli müalicələrdir:

• polimer birləşmələri (PAA, PVC, gipan vədigərləri);
• lateks birləşmələri (SKMS-30, ARC);
• stirol;
• qatranlar (BNI-5, TSD-9, TS-10).

Turşu həlledicilər kimi 15% xlorid turşusu məhlulu, həmçinin xüsusi kompozisiyalar (SNPKh-9010, SNPKh-9633 və başqaları) istifadə olunur.

Turşu sındırma növləri aşağıdakı kimi materiallardan istifadə edilən iki mərhələli müalicələrdir:

• polimer birləşmələri (PAA, PVV, gipan və başqaları);
• lateks birləşmələri (SKMS-30, ARC);
• stirol;
• qatranlar (BNI-5, TSD-9, TS-10).

Turşu həlledicilər kimi 15% xlorid turşusu məhlulu, həmçinin xüsusi kompozisiyalar (SNPKh-9010, SNPKh-9633 və başqaları) istifadə olunur.