Основное оборудование, используемое для
производства ГРП, включает в себя смесительный агрегат (пескосмеситель
(блендер) фирмы «Стюарт и Стивенсон» на шасси «Кенворт»), автомобиль для транспортировки
и подачи проппанта в смесительный агрегат (песковоз фирмы «Стюарт и
Стивенсон»), автомобиль для перевозки хим.реагентов, насосные установки
(насосный агрегат фирмы «Стюарт и Стивенсон»), агрегат для поддержания давления
в затрубном пространстве, компьютерный
центр управления процессом ГРП (станция управления и контроля фирмы «Стюарт и
Стивенсон»), а также установленные на кусту емкости с жидкостью ГРП
(автоцистерны АЦН-10, называемые буллитами), обвязку устья скважины подъемный
агрегат для монтажа и демонтажа наземного и подземного оборудования.
Арматура устья 2АУ-700 и 2АУ-700СУ
используется для обвязки устья скважин с насосными установками при гидроразрыве
пластов. Такая арматура позволяет спускать (поднимать) НКТ с муфтами без
нарушения герметизации устья скважины Арматура состоит из трубной и устьевой
головок и элементов их обвязки.
К оборудованию, при помощи которого
проводят спуско-подьемные операции, относятся подъемные лебедки, монтируемые на
самоходной транспортной базе автомобиля
(А-50У)
В
дополнение, в состав оборудования ГРП входит регулируемый предохранительный
клапан, устанавливаемый на обсадную колонну и служащий для предотвращения ее
порыва при приложении давления ГРП в случае обрыва подвески НКТ.
Для предотвращения обрыва НКТ,
разрушения нагнетательных линий и повреждения насосных установок в случае
резкого роста давления ГРП при засыпке скважины проппантом используется
электронное предохранительное устройство.
На основную нагнетательную линию
устанавливаются также гидравлические датчики давления, которые соединяются с
гидромеханическим самописцем давления.
При гидравлическом
разрыве пласта в качестве подземного оборудования используются гладкие
высокогерметичные насосн-компресорные трубы типа НКМ из стали группы прочности
«к», «Е», «Л», «М», и «Р» по ГОСТ 633-80
с условным диаметром 73 и 89мм.
Для
разобщения фильтровой зоны свола скважины от верхней части с целью
предотвращения порывов эксплуаационной колонны применяются пакеры –
разобщители. Пакер подбирают по
ожидаемому максимальному перепаду давления в нем при проведении процесса ГРП,
диаметру проходного сечения (для применяемых НКТ), диаметру эксплуатационной
колонны и температуре.
Кроме того, при
производстве ГРП с применением огнеопасных жидкостей на кустовой площадке
находятся пожарные автомобили в количестве не менее двух. С целью оказания
первой медицинской помощи в случае аварии или при несчастном случае на кустовой
площадке находится также автомобиль "скорой помощи" с
квалифицированным медперсоналом.
1. Смесительный агрегат
Смесительный агрегат предназначен для
приготовления жидкости ГРП. В зависимости от конструкции различают смесительные
агрегаты, смонтированные на автомобилях, и смесительные агрегаты, смонтированные
на автомобильных прицепах.
Смесительный агрегат оборудован двумя
основными насосами -всасывающим - для забора жидкости из буллитов ГРП и
нагнетательным - для возврата жидкости в буллиты ГРП в процессе ее циркуляции
при приготовлении, а также для подачи жидкости на насосные установки в процессе
ГРП.
Смесительный агрегат оборудован также
двумя манифольдами : всасывающим и нагнетательным, первый из которых
предназначен для забора жидкости из булитов, второй - для подачи жидкости на
насосные установки..
Приготовление жидкости ГРП производится в смесительной емкости.
Кроме приготовления жидкости ГРП, смесительная емкость предназначена также для
приготовления смеси жидкости ГРП с проппантом.
Для поддержания надлежащего уровня
жидкости в смесительной емкости в процессе приготовления жидкости ГРП, во время
ее подачи на насосные установки, а также во время приготовления смеси проппанта
используется так называемый мерной клапан. Этот клапан также управляется
дистанционно из кабины оператора.
Для обеспечения контроля за параметрами
процесса в кабине оператора смесительного агрегата установлены следующие
контрольно-измерительные приборы:
1. манометр давления всасывания
жидкости из булитов;
2. манометр давления подачи жидкости на
насосные установки;
3. манометр давления в основной
нагнетательной линии;
4. указатель подачи жидкости;
5. манометр давления в гидросистеме;
6. указатель оборотов шнека
смесительной емкости.
Кроме того, для контроля за работой
двигателей на панели управления установлены указатели оборотов, давления масла,
а также регуляторы дросселей и переключатели скоростей.
Для обеспечения контроля за подачей жидкости на смесительном
агрегате установлен расходомер турбинного типа,
2.
Автомобиль для транспортировки и подачи проппаната в смесительный агрегат
(песковоз)
Данный автомобиль предназначен для
доставки требуемого количества проппанта на кустовую площадку и для его подачи
в смесительный агрегат со скоростью, определяемой программой ГРП.
Конструктивно песковоз представляет
собой бункер, смонтированный на автомобильном шасси. Емкость бункера может
быть различной, однако наиболее широкое распространение получили бункера
емкостью 18-22 тонны проппанта. Бункер оборудован подъемным гидроцилиндром,
служащим для подъема бункера в рабочее положение. Подача проппанта в
смесительный агрегат осуществляется посредством транспортера, приводимого
гидромотором. Как уже упоминалось, подача проппанта в смесительный агрегат
производится транспортером, приводимым в действие гидромотором. Поскольку
соблюдение указанных в программе ГРП концентраций проппанта является крайне
важным, причем концентрация проппанта в жидкости ГРП напрямую зависит от
скорости подачи жидкости, скорость вращения транспортера и соответственно
скорость подачи проппанта должны тщательно регулироваться. Это достигается тем,
что скорость вращения гидромотора транспортера управляется импульсным микрогенератором,
который в свою очередь управляется предварительно настраиваемым
микрокомпьютером или контроллером.
Поскольку для обеспечения заданной
концентрации проппанта скорость вращения транспортера должна соответствовать
скорости подачи жидкости на насосные установки, микрокомпьютер подключается к
расходомеру, установленному на смесительном агрегате, за счет чего обеспечивается
соответствие скорости вращения транспортера скорости подачи жидкости.
Управление транспортером песковоза
производится обычно из компьютерного центра управления, однако в качестве
дополнительной меры безопасности к нему подключается дополнительный выносной
пульт управления, аналогичный микрокомпьютеру, установленному в компьютерном
центре.
4. Автомобиль лля перевозки
хим.реагентов
Этот автомобиль предназначен для
транспортировки хим.реагентов и подачи их в
смесительный агрегат в процессе приготовления жидкости ГРП.
Конструктивно он представляет собой закрытый кузов, смонтированный на
автомобильном шасси.
Поскольку хим.реагенты ГРП могут
эффективно использоваться только при определенной температуре (обычно +15
-+18°С), кузов выполнен в термоизолированном исполнении и оборудован мощными
автономными обогревателями, за счет чего внутри кузова обеспечивается
требуемая температура при температуре окружающего воздуха до -40°С.
Как правило, транспортировка жидких
хим.реагентов производится в бочках, соответственно кузов оборудован специальными
приспособлениями для их надежного крепления.
К специальному оборудованию автомобиля
относятся насосы для подачи хим.реагентов в смесительный агрегат. В стандартное
оборудование кузова входят обычно три таких насоса -для раздельной подачи
гелланта, активатора и сурфактанта, однако при необходимости (в зависимости от
используемой системы жидкости ГРП)
могут устанавливаться дополнительные
насосы. Примером может служить специальный насос для подачи активатора системы
ОС-10 - поскольку при использовании этой системы активатор подается в процессе
закачки жидкости, требуется насос более высокой производимости, чем
производительность штатных насосов.
4 Насосные установки ГРП
Насосная установка ГРП представляет
собой единый агрегат, включающий в себя собственно насос, двигательную
установку и коробку передач. Насосные установки могут монтироваться на
автомобильных шасси. Характерными особенностями насосных установок ГРП являются:
а) высокая мощность двигателя (до 1000
кВт);
б) высокая производительность насоса
при высоких давле-ниях (до 1.5мЗ/мин при давлении 350 - 400 Атм);
в) способность развивать высокие давления
при низких скоростях закачки (до 1000 Атм).
С целью обеспечения безопасности
оператора управление насосной установкой ГРП производится с выносного пульта
управления, который обычно устанавливается на безопасном расстоянии от
нагнетательных линий и устья скважины. Органы управления и контрольно-измерительные
приборы выносного пульта включают в себя:
а) регулятор дросселя;
б) переключатель скоростей;
в) указатель оборотов двигателя;
г) указатель скорости закачки;
д) индикаторные лампы низкого давления
масла и высокой температуры двигателя;
е) аварийный выключатель двигателя.
Рис 4.1. СХЕМА РАССТАНОВКИ
ЕМКОСТЕЙ И СПЕЦМАШИН ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЕРАЦИИ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
1 -
емкости ( автоцистерны,булиты) для рабочей жидкости;
2 -
пескосмеситель (блендер) фирмы "Стюарт и Стивенсон";
3 -
песковоз фирмы "Стюарт и Стивенсон";
4 -
насосный агрегат фирмы "Стюарт и Стивенсон";
5 -
блок манифольдов фирмы "Стюарт и Стивенсон";
6 -
станция управления и контроля фирмы "Стюарт и Стивенсон";
7 -
насосный агрегат ЦА-320М;
8 -
пожарная машина;
9 -
емкость для продавочной жидкости;
10 -
скважина;
11 -
датчик давления;
12 -
запорная арматура;
13 -
предохранительный клапан.
4.4.Основные требования к качеству рабочих жидкостей (жидкости разрыва, жидкости песконосителя и продавочной жидкости):
- не снижать проницаемости
продуктивного пласта;
- не содержать механических
примесей;
- не образовывать в пласте
нерастворимых осадков.
Кроме того, жидкость песконоситель
должна обладать заданными регулируемыми реологическими
свойствами, обеспечивающими доставку расклинивающего реагента (песка пропланта)
на расчетную длину трещины и закрепление его там после окончания
операции.
Обычно в качестве жидкости разрыва и
жидкости песконосителя используют одну и ту же жидкость.
В качестве рабочих жидкостей для ГРП
могут использоваться загущенные углеводородные жидкости (нефть, керосин,
дизельное топливо) инвертные эмульсионные растворы, нефтекислотные эмульсии, а
также загущенные жидкости на водной основе.
На основе накопленного опыта
предприятия "Интрас" ре комендуются к использованию два типа рабочей
жидкости:
а) на углеводородной основе: загущенная
нефть или. загущенное дизтоплйво.
Для загущения углеводородной жидкости в
качестве гелеобразователей используются импортные химреагенты NGA-37, NGА-44.
Для разложения геля используется деструктор "рН Вгеакег".
Вышеприведенная рабочая жидкость (гель)
применяется управлением «Интрас» ОАО Юганскнефтегаз. Основа для приготовления
(нефть, дизтоплйво) завозятся на скважину в готовом виде.
Гелеобразователи и деструктор вводятся непосредственно перед проведением ГРП.
Недостатком этой рабочей жидкости на углеводородной основе является ее
относительно высокая стоимость;
б) на водной основе: пластовая или
сеноманская вода, загущенная гелями.
В качестве химреагентов, обеспечивающих
загущение и технологические свойства жидкости на водной основе используются
импортные композиции: WGА-1, NCL-100, NЕ-201, ВХL-10.ОС. Для разложения геля на
водной основе применяется деструктор "Ар-Вгеак".
По данным [1] для плотных пород при
вскрытой толщине не более 20 м объем рабочей жидкости рекомендуется определять
из расчета 4-6 м3 на 1 м вскрытой части пласта. Исходя из анализа
опыта работ по ГРП на месторождениях ОАО "Юганскнефтегаз", количество
рабочей жидкости принимается из расчета 6 м3 на 1 м пласта. Из
общего количества рабочей жидкости половина используется в качестве жидкости
разрыва, вторая половина - в качестве песконосителя.