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

трещин составляет лишь 70 % от запроектированной длины, что объясняется несовершенством теоретических моделей и технологических операций.

Определение проницаемости пласта по данным мини-гидроразрыва позволяет значительно сократить продолжительность исследования скважины. Мини-гидроразрыв часто проводят перед проведением гидроразрыва с целью уточнения технологии. При этом жидкость разрыва закачивают с постоянным расходом до достижения давления разрыва; через 20-30 мин закачка прекращается, забойное давление снижается, а трещина смыкается. Специальная математическая модель, учитывающая распространение трещины и материальный баланс жидкости, позволяет оценить утечки жидкости разрыва в пласт и по поведению давления определить проницаемость пласта и сопротивление поверхности трещины [175].

Автомодельные решения задачи о вытеснении пластовой жидкости более вязкой жидкостью разрыва при глубокопроникающем гидравлическом разрыве пласта получены Ю.Н. Гордеевым [15], Ю.Н. Гордеевым, А.Ф. Зазовским [17, 148], Ю.Н. Гордеевым, В.М. Ентовым [16]. Исследовано распределение давления в окрестности растущей трещины, оценены утечки жидкости разрыва в пласт. В рамках модели Т.К. Perkins, L.R. Kern [204] показано, что при создании вертикальных трещин, когда основной вклад в перераспределение потока жидкости в трещине вносят фильтрационные утечки, а не изменение ее объема под действием градиента давления, технологически и экономически выгоднее использовать жидкости разрыва небольшой вязкости. Это связано с тем, что с увеличением вязкости жидкости разрыва уменьшается скорость ее течения в трещине, а следовательно, и скорость распространения трещины. Поэтому возрастают время, необходимое для создания трещины заданной длины, и потери жидкости вследствие ее утечек в пласт. Высоковязкие жидкости следует использовать лишь на стадии закрепления трещин.

Для описания процесса вытеснения пластовой жидкости жидкостью разрыва в окрестности трещины J.S. Torok, S.H. Advani [237] получено аналитическое решение одномерной задачи о продвижении границы раздела ньютоновской пластовой жидкости и неньютоновской жидкости псевдопластического типа, закон дви-

жения которой имеет вид; vn --Vp. Здесь v - скорость

eff

фильтрации, eff - эффективная вязкость. В простейшем случае при некоторых рациональных значениях показателя степени n движение границы раздела описывается степенной зависимостью от времени. Аналогичная задача в более общей постановке исследовалась Yi Tongchun, J.M. Peden [236]; ими рассмотрено поршневое вытеснение пластовой жидкости жидкостью разрыва, подчиняющейся степенному закону, с учетом трех различных зон фильтрации; фильтрационной корки вокруг трещины, зоны проникновения фильтрата в пласт и зоны, занятой пластовой жидкостью. Учитываются динамика образования фильтрационной корки и условия сопряжения на границах зон. Задача решается численно конечно-разностным методом.

Высокая скорость фильтрации в трещинах гидроразрыва приводит к проявлению нелинейных эффектов и вызывает отклонение закона фильтрации от закона Дарси [246]. Эффект нелинейности оценивается в [133], где используется двучленный закон фильтрации в следующем виде [7, 9]:

+ Ppv2 . (2.7)

Здесь v - скорость фильтрации, p - плотность жидкости. Параметр р для трещин гидроразрыва определяется корреляционной зависимостью р = b/ka ([kf] = мкм2, [Р] = МПа-с2/кг), в которой эмпирические коэффициенты a и b зависят от размеров зерен проппанта [133] (см. табл. 2.1).

Анализ уравнений фильтрации к скважине с трещиной гидроразрыва с учетом нелинейного закона (2.7) проводился на базе конечно-разностного подхода S.A. Holditch, R.A. Morse [162] и так называемым "полуаналитическим" методом K.H. Guppy, H. Cinco-Ley, H.J. Ramey, V.F. Samaniego [154], основы которого описаны в работе [126]. Показано, что нелинейный член надо учитывать, если скорость фильтрации превышает некоторое пороговое значение. Неучет нелинейного эффекта приводит к существенному занижению проводимости трещины, определяемой по данным неустановившейся фильтрации [155]. Предложена методика определе-

ния истинных значений проводимости трещины с учетом кажущихся (заниженных) ее значений и расхода жидкости.

В настоящее время гидроразрыв применяется для интенсификации скважин не только в низкопроницаемых, но и в средне- и высокопроницаемых пластах. В этом случае безразмерная проводимость трещины 2kfw/krl мала, и эквивалентный радиус скважины, обычно используемый в приближенных расчетах, определяется не полудлиной трещины, а ее проводимостью [226]:

re = 0,28(2kfw/kr).

(2.8)

Таблица 2.1

Эта зависимость справедлива при 2kfw/krl < 1. Заметим, что при неограниченном возрастании величины 2kfw/krl эффективный радиус стремится к 1/2. Зависимость (2.8) может служить обоснованием технологии TSO (tip-screen-out), позволяющей создавать достаточно широкие короткие трещины в средне- и высокопроницаемых пластах.

В результате импульсного гидроразрыва образуется несколько трещин, радиально расходящихся от забоя скважины. Исследование нестационарного притока к скважине с двумя ортогональными симметричными трещинами в однородном пласте на основе двумерной однофазной конечно-разностной модели проведено H. Al-Hashim, M. Kissami, H.Y. Al-Yousef [109]. Для таких систем в случае конечной проводимости трещин не наблюдаются периоды билинейного и линейного течения из пласта. Для бесконечно проводящих трещин период линейной фильтрации имеется при любых соотношениях полудлин трещин >f/xf. Полудлина трещины, рассчитываемая по результатам исследования линейного периода фильтрации, равна сумме полудлин в двух ортогональных направлениях: l = xf + yf, независимо от отношения >f/xf. Период псевдорадиальной фильтрации начинается тем раньше, чем меньше различаются полудлины трещин и чем ниже их проводимость. Показано, что при высоких значениях безразмерной проводимости