Министерство энергетики Российской Федерации

 

Открытое акционерное общество «Всероссийский научно-исследовательский институт организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности»

(ОАО «ВНИИОЭНГ»)

 

 

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМ РАСХОДА ПОДГОТОВЛЕННОЙ НЕФТИ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ РАЗРЫВЕ ПЛАСТА

 

РД 153-39.0-102-01

 

Дата введения 2002-03-01

 

 

Предисловие

 

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

Авторы разработки: Анастасьев М.Н., к.т.н. Петросянц В.О., к.т.н. Тищенко А.С., к.т.н. (руководитель) Эпштейн Г.З., к.х.н.

ВНЕСЕН Департаментом нефтяной промышленности Министерства энергетики Российской Федерации

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Минэнерго России от 01 февраля 2002г. № 26

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

 

Настоящий руководящий документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Министерства энергетики Российской Федерации.

 

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-ro предприятия акционерного общества, определяется по формуле

, т/скв.-опер.,                               (1)

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

V_{жр ki} - объем жидкости разрыва для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³;

V_{пн ki} - объем жидкости-песконосителя для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³;

V_{пр ki} - объем продавочной жидкости для проведения одной операции гидроразрыва пласта в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³;

r_н - 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 V_жр, найдя многочлен второй степени, приближающий наилучшим образом функцию, заданную данными за 5 лет.

,                                                     (2)

Тогда мера отклонения s многочлена Р(x) от реальной функции у_t = f(x), будет:

,                                       (3)

где s - мера отклонения многочлена Р(x) от реальной функции у_t;

x_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;

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

а₀, a₁, 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 V_жр по площади. Остальные данные таблицы расчетные из первых двух.

s 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, a₁, a₂.

Подставив в (2) значения коэффициентов а₀, а₁ а₂ , получаем решение многочлена. Значение V_{жр ki} определяем подставив в полученный многочлен значение x = 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.

, Па,                                              (5)

где Р_{гв ki} – вертикальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

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

g – ускорение свободного падения, м/с²;

L_ki – средняя глубина скважины I-й площади k-го предприятия акционерного общества, м.

3.1.2.2 Горизонтальная составляющая горного давления:

, Па,                                                           (6)

где Р_{г ki} – горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-го предприятия акционерного общества, Па;

Р_{гв ki} – 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 P_{заб ki} –  забойное давление после закачки жидкости разрыва в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, Па;

P_{г ki} – горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, Па;

Е – модуль упругости пород, Па;

Q_{н ki} – подача насоса при закачке жидкости разрыва в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³/с;

V_{жр ki} – объем жидкости разрыва, м³;

m – вязкость жидкости разрыва, Па·с;

v - коэффициент Пуассона; принимается равным 0,3.

Длина трещины определяется по формуле

,                                    (8)

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

V_{жр ki} - объем жидкости разрыва в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³;

Е - модуль упругости пород, Па;

v - коэффициент Пуассона;

h_{пл ki} - эффективная толщина пласта в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м;

Р_{заб ki} - забойное давление после закачки жидкости разрыва в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, Па;

P_{г ki} - горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, Па.

Ширина трещины определяется по формуле

, м,                                       (9)

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

v - коэффициент Пуассона;

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

P_{заб ki} - забойное давление после закачки жидкости разрыва в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, Па;

P_{г ki} - горизонтальная составляющая горного давления в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, Па.

Е - модуль упругости пород, Па.

Объем трещины определяем как объем эллипсоида по формуле

, м³,                                         (10)

где V_{тp ki} - объем трещины в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³;

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

H_{тp ki} - высота трещины в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м, принимается равной L_ki;

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

3.1.3 Объем жидкости-песконосителя:

, м³,                                           (11)

где V_{пн ki} - объем жидкости-песконосителя в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³;

V_{тр ki} - объем трещины в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м³;

r_п - плотность песка, кг/м³;

C_{п ki} - концентрация песка в жидкости-песконосителе в скважине i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, кг/м³.

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

, кг/м³,                                                        (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.

, м/с,                                          (13)

,                                                   (14)

где m_н - динамическая вязкость жидкостм-песконосителя, Па·с;

r_п - плотность песка, т/м³;

r_н - плотность жидкости-песконосителя, т/м³;

d_п - диаметр песчинок, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Аr - критерий Архимеда.

3.1.4 Объем продавочной жидкости определяется по формуле

, м³,                (15)

где H_{скв ki} - глубина скважины i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м;

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

L_{нкт ki} - длина насосно-компрессорных труб скважины i-й площади k-гo предприятия акционерного общества, м;

d_{нкт ki} - внутренний диаметр насосно-компрессорных труб скважины i-й площади k-гo 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-гo предприятия акционерного общества, определяется по формуле

, т/скв.-опер.,                                              (16)

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

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

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

n - количество i-х 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

, т/скв.-опер.,                                             (17)

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

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

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

е - количество k-x предприятий акционерного общества.

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

, т/год,                                                     (18)

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

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

z_ki - количество скважино-операций гидроразрыва, проводимых на i-й площади k-гo 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

, т/год,                                                      (19)

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

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

z_k - 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

Q = H · z, т/год,                                                            (20)

где Q - потребность в подготовленной нефти на проведение 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 N_{p k} - норматив расхода подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по k-му предприятию акционерного общества, %;

Q_{p k} - Расход подготовленной нефти на гидроразрывы пластов по k-му предприятию акционерного общества за год, т/год;             Q_рk = Q_k;

G_k - годовая добыча нефти k-м предприятием акционерного общества, т/год.

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

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

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.

 

 

Содержание

 

1 Область применения

2 Определения

3 Порядок разработки