Рд 153-39.0-102-01
Методика расчета норм расхода подготовленной нефти при гидравлическом разрыве пласта

РД 153-390-102-01

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

4.1 МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМ РАСХОДА
ПОДГОТОВЛЕННОЙ НЕФТИ ПРИ
ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАЗРЫВЕ ПЛАСТА

 

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности» (Отдел ресурсосбережения и нормирования расхода топливно-энергетических ресурсов)

ВНЕСЕН Департаментом нефтяной промышленности Министерства энергетики Российской Федерации

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Минэнерго России от ... № ...

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

СОДЕРЖАНИЕ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМ РАСХОДА
ПОДГОТОВЛЕННОЙ НЕФТИ
ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАЗРЫВЕ ПЛАСТА

1 Область применения

Настоящий документ распространяется на работы по добыче нефти; позволяет провести расчеты норм расхода подготовленной нефти на проведение гидравлического разрыва пласта; является обязательным для организаций и предприятий топливно-энергетического комплекса независимо от форм собственности.

2 Определения

В настоящем документе применены следующие определения:

2.1 Использование подготовленной нефти для проведения операций по гидравлическому разрыву (гидроразрыву) пласта - применение подготовленной нефти для проведения операций по гидроразрыву пласта в количестве, необходимом для проведения процесса.

2.2 Потребность в подготовленной нефти на проведение операций по гидроразрыву пласта - количество подготовленной нефти, которое необходимо для проведения операций по гидроразрыву пласта.

2.3 Расход подготовленной нефти на проведение операций по гидроразрыву пласта - потери подготовленной нефти из-за проникновения нефти в пласт в результате проведения процесса по гидроразрыву пласта с применением подготовленной нефти.

2.4 Норма использования подготовленной нефти на проведение операции по гидроразрыву пласта - количество подготовленной нефти, необходимое для проведения одной операции по гидроразрыву пласта.

2.5 Норма расхода подготовленной нефти на проведение операции по гидроразрыву пласта - количество подготовленной нефти, которое теряется при проведении одной операции по гидроразрыву пласта.

2.6 Норматив расхода подготовленной нефти на проведение процессов по гидроразрыву пласта - часть годовой добычи нефти, выраженная в процентах, которая расходуется в результате проведения операций по гидроразрыву пласта.

3 Порядок разработки

3.1 Индивидуальная норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва пласта в скважине по площади - необходимое количество подготовленной нефти для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, определяется по формуле

                             (1)

где  - индивидуальная норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, т/скв.-опер.;

 - объем жидкости разрыва для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³;

 - объем жидкости-песконосителя для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³;

 - объем продавочной жидкости для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³;

 - плотность подготовленной нефти при стандартных условиях, т/м³.

3.1.1 Объем жидкости разрыва не поддается точному расчету.

Для ее определения воспользуемся методом интерполяции данных о расходе жидкости разрыва за предыдущий период.

Определим прогнозное значение , найдя многочлен второй степени, приближающий наилучшим образом функцию, заданную данными за 5 лет.

                                              (2)

Тогда мера отклонения σ многочлена Р(х) от реальной функции  будет:

                               (3)

где σ - мера отклонения многочлена Р(х) от реальной функции

х_t - порядковый номер года выборки за 5 предыдущих лет от 0 до 4;

0 - пятый год от планируемого года;

1 - четвертый год от планируемого года;

2 - третий год от планируемого года;

3 - второй год от планируемого года;

4 - первый (прошедший) год от планируемого года;

 - значение  в t году, среднеарифметическое по скважинам i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³/скв.-опер.;

а₀, а₁, а₂ - коэффициенты многочлена.

Составляем таблицу.

Таблица 1

В составленной таблице в первых двух колонках представляют номер года и среднее за каждый год по всем операциям гидроразрыва значение  по площади. Остальные данные таблицы расчетные из первых двух.

σ в уравнении (3) - функция трех переменных: а₀, а₁, а₂. Частные производные по этим переменным:

Далее имеем:

Раскрыв суммы и перегруппировав члены, приходим к системе уравнений:

                              (4)

Подставив значения сумм из таблицы 1 в систему уравнений (4) и решая ее, определяем значения коэффициентов а₀, а₁, а₂.

Подставив в (2) значения коэффициентов а₀, a₁, а₂, получаем решение многочлена. Значение  определяем подставив в полученный многочлен значение х = 5, где 5 - порядковый номер прогнозируемого года.

3.1.2 Определение параметров трещины.

3.1.2.1 Определяем вертикальную составляющую горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества.

                                               (5)

где  - вертикальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

 - плотность породы над продуктивным пластом, т/м³; принимается равной 2,6;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

 - средняя глубина скважины i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м.

3.1.2.2 Горизонтальная составляющая горного давления:

                                                        (6)

где  - горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

 - вертикальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

v - коэффициент Пуассона; принимается равным 0,3.

3.1.2.3 Для определения параметров трещины в соответствии с методикой Ю.П. Желтова определяем забойное давление в конце закачки жидкости разрыва из уравнения:

                              (7)

где  - забойное давление после закачки жидкости разрыва в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

 - горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па:

Е - модуль упругости пород, Па;

 - подача насоса при закачке жидкости разрыва в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³/с;

 - объем жидкости разрыва, м³;

μ - вязкость жидкости разрыва, Па · с;

v - коэффициент Пуассона; принимается равным 0,3.

Длина трещины определяется по формуле

                                     (8)

где  - длина трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

 - объем жидкости разрыва в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³;

Е - модуль упругости пород, Па;

v - коэффициент Пуассона;

 - эффективная толщина пласта в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

 - забойное давление после закачки жидкости разрыва в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

 - горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па.

Ширина трещины определяется по формуле

                                      (9)

где  - ширина трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

v - коэффициент Пуассона;

 - длина трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

 - забойное давление после закачки жидкости разрыва в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

 - горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па.

Е - модуль упругости пород, Па.

Объем трещины определяем как объем эллипсоида по формуле

                                         (10)

где  - объем трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³;

 - длина трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

 - высота трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м, принимается равной L;

 - ширина трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м.

3.1.3 Объем жидкости-песконосителя:

                                         (11)

где  - объем жидкости-песконосителя в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³;

 - объем трещины в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м³;

 - плотность песка, кг/м³;

 - концентрация песка в жидкости-песконосителе в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, кг/м³.

Оптимальная концентрация песка может быть определена на основании скорости падения зерен песка в рабочей жидкости по эмпирической формуле:

                                                            (12)

где С - концентрация песка, кг/м³;

v_кр - скорость свободного падения зерен песка в рабочей жидкости, мм/ч. Для зерен песка размером 0,8 мм в жидкости-песконосителе вязкостью 200 мПа · с скорость падения составляет 10 м/ч.

                                  (13)

                                                 (14)

где  - динамическая вязкость жидкости-песконосителя, Па · с;

 - плотность песка, т/м³;

 - плотность жидкости-песконосителя, т/м³;

d_п - диаметр песчинок, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Ar - критерий Архимеда.

3.1.4 Объем продавочной жидкости определяется по формуле

                     (15)

где  - глубина скважины i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

 - диаметр эксплуатационной колонны скважины i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

 - длина насосно-компрессорных труб скважины i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м;

 - внутренний диаметр насосно-компрессорных труб скважины i-й площади k-го предприятия акционерного общества, м.

3.2 Норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва пласта в скважине по предприятию - необходимое количество подготовленной нефти для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине k-го предприятия акционерного общества, определяется по формуле

                                     (16)

где  - норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва в скважине k-го предприятия акционерного общества, т/скв.-опер.;

 - норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, т/скв.-опер.;

 - количество скважино-операций гидроразрыва на i-й площади k-го предприятия акционерного общества в планируемом году, скв.-опер./год;

n - количество i-x площадей на k-м предприятии акционерного общества, скв.-опер./год.

3.3 Норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва пласта в скважине по акционерному обществу - необходимое количество подготовленной нефти для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине акционерного общества, определяется по формуле

                                       (17)

где Н - норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва в скважине акционерного общества, т/скв.-опер.;

 - норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва в скважине k-го предприятия акционерного общества, т/скв.-опер.;

 - количество скважино-операций гидроразрыва на k-м предприятии акционерного общества в планируемом году, скв.-опер, /год;

е - количество k-х предприятий акционерного общества.

3.4 Потребность в подготовленной нефти на проведение гидроразрывов пласта по i-й площади k-го предприятия акционерного общества на год определяется по формуле

                                                      (18)

где  - потребность в подготовленной нефти на проведение гидроразрывов пласта по i-й площади k-го предприятия акционерного общества на год, т/скв.-опер.;

 - норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, т/скв.-опер.;

 - количество скважино-операций гидроразрыва, проводимых на i-й площади k-го предприятия акционерного общества в планируемом году, скв.-опер./год.

3.5 Потребность в подготовленной нефти на проведение гидроразрывов пласта по k-му предприятию акционерного общества на год определяется по формуле

                                                        (19)

где  - потребность в подготовленной нефти на проведение гидроразрывов пласта по k-му предприятию акционерного общества на год, т/год

 - норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва в скважине k-го предприятия акционерного общества, т/скв.-опер.;

 - количество скважино-операций гидроразрыва, проводимых на k-м предприятии акционерного общества в планируемом году, скв.-опер./год.

3.6 Потребность в подготовленной нефти на проведение гидроразрывов пласта по акционерному обществу на год определяется по формуле

                                                              (20)

где Q - потребность в подготовленной нефти на проведения гидроразрывов пласта по акционерному обществу на год, т/год;

Н - норма использования подготовленной нефти на проведение одной операции гидроразрыва в скважине акционерного общества, т/скв.-опер.;

z - количество скважино-операций гидроразрыва, проводимых в акционерном обществе в планируемом году, скв.-опер./год.

3.7 Расход подготовленной нефти на гидроразрывы пластов составляет 100 % потребного количества нефти, поскольку весь объем технологической жидкости закачивается в пласт. Таким образом, норма расхода подготовленной нефти равна норме использования, а расход подготовленной нефти - объему потребности.

3.8 Норматив расхода подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по предприятию акционерного общества - отношение массы подготовленной нефти, расходуемой за год на гидроразрывы пластов по k-му предприятию акционерного общества, к массе годовой добычи нефти k-м предприятием, выраженное в процентах, определяется по формуле

                                                        (21)

где  - норматив расхода подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по k-му предприятию акционерного общества, %;

 - расход подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по k-му предприятию акционерного общества за год, т/год;

 - годовая добыча нефти k-м предприятием акционерного общества.

3.9 Норматив расхода подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по акционерному обществу - отношение массы подготовленной нефти, расходуемой за год на гидроразрывы пластов по акционерному обществу, к массе годовой добычи нефти по акционерному обществу, выраженное в процентах, определяется по формуле

                                                            (22)

где  - норматив расхода подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по акционерному обществу, %;

 - расход подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по акционерному обществу за год, т/год;

G - годовая добыча нефти акционерным обществом, т/год.

 

Приложение А
(информационное)

Библиография

[1] Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти /Под ред. Ш.К. Гиматутдинова. - М.: Недра, 1983.

[2] Юрчук A.M. Расчеты в добыче нефти. - М.: Недра, 1974.

[3] Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. - М.: Недра, 1987.

 

 

Ключевые слова: норма, норматив, гидроразрыв пласта, скважина, подготовленная нефть, потребность нефти.