Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [ 32 ] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

НИИ при бурении глубоких скважин), в более глубоких пластах горизонтальный гидроразрыв происходит намного чаще.

В ходе процесса нагнетания флюидов измеряется давление на забое скважины.

Типичная кривая и ее интерпретация даны на рис. 2.8 - в соответствии с монографией [59], где фактически приведены также многие полезные технологические подробности.

Дополнительный рост трещины происходит вледствие перепада давления в узком трещинном канале, ширина которого w неизвестна. Возможны два подхода к оценке этого эффекта.

Первый учитывает упругость Е пористой матрицы:

(2.194)

где Xf - нормализованное расстояние от вершины трещины; а - численная константа.

Давление разрыва

Давление р„

повторного

раскрытия

Давление

мгновенного

закрытия

XПрочность на разрыв CTf

Время

Рис. 2.8. Давление на забое скважины как функция времени в цикле гидроразрыва (предоставлено М. Экономидесом)

Второй расчет основан на упругом смещении в направлении, ортогональном трещине :

Е Г где h - толщина пласта.

Вводя одно из этих выражений в баланс флюида внутри

(2.195)

трещины, приходим в результате к нелинейному уравнению Фурье

dw Е д , dw

dt hp. дх " дх Начальное и граничное условия таковы w{x, / = 0) = О , w{x, 0=0

(2.196)

X>xf (2.197)

Напомним, что уравнение (2.196) определяет конечный размер зоны нетривиального рещения w(x, t)>0, как и

нелинейное уравнение диффузии (см.раздел 3.1).

Второе необходимое граничное условие должно быть сформулировано для баланса жидких масс, нагнетаемых в трещину, проницаемость которой пропорциональна раскрытию в кубе (w), причем ее оттоком от трещины можно пренебречь.

---1

Рис. 2.9. Карта превышения давлений гидроразрыва над гидростатическим даш месторождения Умбаки (Азербайджан):

1 - тектонический разлом; 2 -глубина; J - относительное превышение давлений

Прочность на разрыв обычных горных пород пренебрежимо мала по сравнению с литостатичесюми силами, преодоление которых необходимо для раскрытия трещин.

Литостатические напряжения должны быть уравновешены давлением жидкости вблизи вершины трещины. Следующая формула было предложена Г.И. Баренблаттом [47] :

J-=r- Сл. л). (2..98)

Здесь Г* - среднее напряжение сжатия и учтена концентрация напряжений.

Вместе с жидкостью гидроразрыва в скважину нагнетается песок для того, чтобы сохранить трещину в раскрытом состоянии после спада давления.

Если значения , < понижены (по сравнению с такой

осредненной оценкой, как ряуН), то это говорит об

определенной глобальной геологической причине для локальной разгрузки пористой матрицы, что может быть объяснено в ходе дальнейших геомеханических исследований.

Как это видно из рис. 2.9, давления гидроразрыва выше вблизи разломов, а также зависят от геологической структуры.

9 3aia3 № 1497