Способ определения давления гидроразрыва пласта

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к определению прочностных характеристик вскрытых скважиной пластов. Цель - повышение точности определения давления гидроразрыва в случае отклонения от вертикали оси скважины и распространения трещин гидроразрыва по нормали к ней. Определяют пластовое Рп, горное давление Рг и коэффициент /LI Пуассона горной породы. Замеряют зенитный угол а оси скважины и определяют величину давления Р гидроразрыва как наименьший корень, превышающий величину пластового давления, одного из трех уравнений: I Prsina-P +РП I Р -Рг sina + Рп I | I Р +Рг sin а- Рп I Ги/(1 -,«)|/PrCOSa-Pn I . (Л С

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s Е 21 В 47/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :,, I Ргз!па — Р+Рп I

1 Р— Рг з!и а+ Р„ I

I P+Prsinа — Рп I

I p/(1 — p) ) p, сов а — Р„

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4740596/03 (22) 14.08,89 (46) 23.11.91. Бюл. ¹ 43 (71) Научно-исследовательский и проектный институт по освоению месторождений нефти и газа Гипроморнефтегаз" (72) А.Г, Тагиев (53) 622.241 (088.8) (56) Спивак А.И„Попов А.Н, Разрушение горных пород при бурении скважин. — M.:

Недра, 1986, с.51-52.

Иогансен К.В. Спутник буровика. — M.:

Недра, 1986, с.3. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к определению прочностных характеристик вскрытых скважиной пластов. Цель — повыИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к определению прочностных характеристик вскрытых скважиной пластов.

Цель изобретения — повышение точности определения давления гидроразрыва в случае отклонения от вертикали оси скважины и распространения трещин гидроразры- . ва по нормали к ней, Сущность технического решения заключается в следующем. Горные породы вокруг вертикального ствола скважины в пласте можно приближенно принять за однородную упругую среду. Выбрав цилиндрическую систему координат (r, О, 2) так, что ocb

Z совпадает с осью скважины, по закону

Гука можем записать для стенок скважины

Е Ег = Or —,й ((79 + CJz), (1) 5Л2 1693238 А1 шение точности определения давления гидроразрыва в случае отклонения от вертикали оси скважины и распространения трещин гидроразрыва по нормали к ней, Определяют пластовое Рп, горное давление Рг и коэффициент ус Пуассона горной породы.

Замеряют зенитный угол а оси скважины и определяют величину давления Р гидрорэзрыва как наименьший корень, превышающий величину пластового давления, одного из трех уравнений:

Е Рв=oe — P(Я7 +Ur), где %, o,oZ — соответствен но радиальное, окружное и осевое напряжения;

e r, cg — соответственно радиальная и окружная деформации;

Š— модуль упругости породы; ,и — коэффициент Пуассона.

Осевое напряжение постоянно. До мо. мента гидроразрыва пласта созданным в скважине давлением P деформации стенок скважины равны нулю, поэтому из (1) следует (после упрощений) I

v, — vz. (3)

1 — p

Плэстовое давление в пласте передается во все стороны одинаково, горное — вертикально вниз, поэтому

1693238 (3) Пример. По результатам бурения и отбора керна известны пластовое давление на глубине 2600 м -31 МПа, коэффициент Пуассона породы — 0,34, горное давление 60 МПа.

5 Инклинометрией определяют наклон ствола скважины в исследуемом пласте — 20 .

Первое из уравнений (7) с учетом числовых значений принимает вид

»Хг = P — Pn, CFZ = Рг — Рп .

Из (2) и (3) следует соотношение для вертикального ствола скважины

Р— — (Рг Рп) + Рл

1 —,и (4) Рассмотрим ствол скважины, наклоненный к вертикали под углом а. Вновь свяжем цилиндрическую систему координат с осью скважины, Горное давление разлагаем на составляющие в радиальном и осевом направлениях. В осевом направлении действуют два давления — пластовое и осевая составляющая горного давления, поэтому осевое напряжение!

51,5 — P =131, 10 откуда получаем два корня: 38,4 и 64,6 МПа.

Меньший из корней превышает величину пластового давления, поэтому он является

15 искомым значением давления гидроразрыва пласта (если бы из первого уравнения не определилось искомое значение, необходимо было бы перерешать следующие два уравнения).

20 Формула изобретения

Способ определения давления гидроразрыва пласта, вскрытого скважиной, включающий определение пластового и горного давлений, коэффициента Пуассона гор25 ной породы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения давления гидроразрыва в случае отклонения от вертикали оси скважины и распространения трещин гидроразрыва по нормали

30 к ней, замеряют зенитный угол оси скважины, а величину давления гидроразрыва определяют как наименьший корень,превышающий величину пластового давления, одного из трех уравнений:

az = I P cosa Pn! (5) Модуль применен для учета воэможности отрицательного знака разности составляющей горного давления и пластового, Аналогично, в радиальном направлении, в котором действуют три давления, в зависимости от сочетания их велиЧин для радиального напряжения получаем одно из трех соотношений либо I Pr sin a — Р+Рп !, либо P — P, sin а+ Рп I, (6) либо P+Ptsina — Pn !.

I Ргsinа — P+Pn I

I P — Pr sin a+ Pn I

Из (5) и (6) с учетом (2) получается выражение для определения давления гидроразрыва P при условии распространения трещин гидроразрыва по нормали к,оси скважины

40 I P+P sina Рл! — — (Р, сова — Р, I

1-/

) где P — давление гидроразрыва пласта, МПа;

45 Рл — пластовое давление, МПа;

Рг — горное давление, МПа; а — зенитный угол оси скважины; ,и — коэффициент Пуассона.! Pãsina — Р+Рп ! P — Рг sin a+ Pn I

I P+Ргэ!па — Рг I

= — » — (Рг cos а — Pn I

1 —,и (7) Ф

Составитель М,Тупысев .

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Редактор И.Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 4060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5