ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА (ГРП)Суть операции заключается в нагнетании в скважину по специальным насосно-компрессорным трубам высоковязкой жидкости (геля), приготовленной на основе воды или углеводородной жидкости (нефть, дизельное топливо). Давление, создаваемое жидкостью, разрывает породу пласта по плоскостям минимальных напряжений горного давления. В результате в пласте образуется трещина. После разрыва пласта, за счет продолжающейся закачки жидкости, образовавшаяся трещина увеличивается в размерах. При достижении трещиной определенных размеров в жидкость разрыва начинает подаваться расклинивающий агент, называемый проппантом (искусственный песок с частицами шаровидной формы, изготовленный на основе бокситов). Расклинивающий агент транспортируется жидкостью разрыва в трещину. Его задача удерживать трещину в раскрытом состоянии после прекращения подачи жидкости разрыва в скважину и снятия избыточного давления. На заключительной стадии, оставшийся после заполнения трещины в скважине проппант, продавливается гелем в пласт.Таким образом, за счет созданной трещины, заполненной проппантом, расширяется область пласта, дренируемая скважиной, подключаются ранее не участвующие в разработке участки залежи, создается высокопроводящий канал для поступления нефти в скважину. Это позволяет увеличить дебит скважины в несколько раз (в среднем по нефти в 3 раза), увеличить коэффициент извлечения нефти из пласта, и тем самым переводить часть забалансовых запасов нефти в промышленные.

ОПЕРАЦИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА

ТЕХНОЛОГИЯ ГРП В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Нефтесервисный рынок

гидроразрыв 10%

Доля ГРП в дополнительной добыче

нефти

гидроразрыв 40%

Стоимость услуг по проведению ГРПоколо 1 миллиарда долларов в год

Прирост добычи нефти – от 2 до 8 тыс.тонн в год на одну операцию.

Около 10 тысяч операций ГРП в год

РЫНОК ОБОРУДОВАНИЯ ГРП В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Оборудование комплексов гидроразрыва пласта

Российское оборудование: < 3%Зарубежное оборудование

Количество комплексов ГРП на территории РФ – более 80Средняя стоимость комплекса ГРП – не менее 12 млн. долларовСуммарная стоимость комплексов ГРП – около 1 млрд. долларов

РОССИЙСКИЙ КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА

НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ПЛАСТОВ

КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТАКомплекс предназначен для вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов углеводородов и повышения эффективности их добычи.Комплекс обеспечивает:- транспортирование и доставку технологического оборудования, обеспечивающего процесс гидроразрыва пласта на нефтяных и газовых промыслах, по дорогам от I до V категорий,- подготовку и временное хранение жидких и сыпучих расходных материалов,- приготовление рабочих жидкостей и смесей,- закачку в скважину рабочей жидкости или смесей жидкостей с сыпучими компонентами, под давлением и с производительностью, обеспечивающими процесс гидроразрыва пласта, а также для осуществления гидравлического, гидропескоструйного или химического воздействия на призабойную зону скважины на нефтяных и газовых месторождениях,- документирование и наглядное отображение протекания процессов приготовления рабочих жидкостей и смесей и их закачку в призабойную зону скважины.- выполнения других технологических процессов на нефтяных и газовых месторождениях.

КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

№ п.п. Параметры Значения

1 Максимальное давление закачки рабочих жидкостей и смесей на выходе из УН, МПа 85

2 Максимальный расход рабочих жидкостей и смесей, обеспечиваемый комплексом в процессе ГРП, м3/мин 10

3 Максимальная концентрация проппанта в рабочей жидкости, кг/м3 18004 Температурный диапазон эксплуатации, град С - 45…+405 Обеспечивается автоматизированная работа комплекса в режиме ГРП, с поддержанием

заданного расхода рабочей жидкости и смеси, сухих и жидких химических реагентов, концентрации проппанта с контролем и регистрацией необходимых параметров процесса

В состав комплекса ГРП входит следующее основное оборудование: - одна станция контроля и управления СКУ-10;- четыре установки насосные УН-2250;- одна установка смесительная УС-10; - ёмкости гельные для рабочей жидкости; - бункер для проппанта или саморазгружающийся проппантовоз; - машина манифольдов типа ММ-105М с блоком манифольдов типа БМ-105.

СОСТАВ КОМПЛЕКСА ГРП

СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ КОМПЛЕКСА ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА

1 – СКУ-10; 2 – УН-2250; 3 – УС-10; 4 – БМ-105; 5 – ММ-105; 6 – емкость гельная; 7 – бункер проппанта.

КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ Комплекс обеспечивает автоматизированное (компьютеризованное)

управление процессом ГРП под наблюдением руководителя работ, технолога и оператора УН, находящихся в станции контроля и управления СКУ, а также визуальный контроль параметров ГРП на трех мониторах и пульте ОПУ станции СКУ и мониторе установки смесительной УС.

В процессе проведения ГРП обеспечена возможность в любой момент времени корректировать параметры ГРП вручную, а также полностью перейти на ручное управление.

Элементы управления процессом ГРП и контроля за параметрами процесса ГРП, в том числе и визуального, объединены в единую систему автоматизированного управления и контроля САУК, включающую в себя:• программное обеспечение системы;• промышленные компьютеры ПК1 и ПК2 станции СКУ-10; • три монитора станции СКУ-10; • объединенный пульт управления установками насосными ОПУ станции

СКУ-10;• Принтер станции СКУ-10;• промышленный компьютер ПК установки смесительной УС-10;• блок аппаратуры сопряжения БАС установки смесительной УС-10;• пульт контроля и управления ПКУ с монитором и органами ручного

управления установки смесительной УС-10.

СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10

СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10Станция контроля и управления СКУ-10, предназначена для автоматизированного управления установками насосными УН-2250 (УН) и установкой смесительной УС-10 (УС) в режиме гидроразрыва нефтяных и газовых пластов (ГРП) с поддержанием, заданных программой промышленного компьютера или оператором, расходов рабочей жидкости, сухих и жидких химических реагентов, концентрации проппанта, а также фиксации контролируемых параметров (прямых и расчетных), архивирования режимов и параметров работы Комплекса, а также регистрации режимов и параметров на бумажном носителе. Вид климатического исполнения «У1» ГОСТ 15150-69.

СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

№ п.п. Параметры Значения

1. Автомобиль специальный с кузовом-фургоном (на шасси MA3-5336A5-320)1.1 Полная масса (эксплуатационная), не более 120001.2 Количество отсеков в кузове-фургоне 21.3 Количество рабочих мест 41.4 Количество мест для представителей заказчика (супервайзеров) 31.5 Основное электропитание от внешней сети 220 В или собственного генератора  1.6 Дополнительное электропитание пост. тока 24 Вот аккумуляторов автомобиля  1.7 Оборудование кузова-фургона  

1.7.1 Дизель генератор (220 В, 9000Вт) , количество 1 1.7.2 Кондиционер ( 220В, 2000Вт) , количество  11.7.3 Автономный воздушный отопитель, дизельный (24В, количество  21.7.4 Обогреватель электрический, настенный (220В, 1500Вт), количество  21.7.5 Шкаф с вытяжной вентиляцией для лабораторных исследований, количество 11.7.6 Шкаф для размещения блоков компьютерного оборудования, количество 1

2 Специальное электрооборудование СКУ2.1 Объединенный пульт управления УН, количество 12.2 Промышленный компьютер, количество 22.3 Мониторы, количество 32.4 Принтер, количество 12.5 Катушки с кабелем 50м, количество 102.6 Прожекторы стационарные/выносные, количество 4/2

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

№ п.п. Параметры Значения

1. Автомобиль специальный с кузовом-фургоном (на шасси MA3-5336A5-320)1.1 Полная масса (эксплуатационная), не более 120001.2 Количество отсеков в кузове-фургоне 21.3 Количество рабочих мест 41.4 Количество мест для представителей заказчика (супервайзеров) 31.5 Основное электропитание от внешней сети 220 В или собственного генератора  1.6 Дополнительное электропитание пост. тока 24 В от аккумуляторов автомобиля  1.7 Оборудование кузова-фургона  

1.7.1 Дизель генератор (220 В, 9000Вт) , количество 1 1.7.2 Кондиционер ( 220В, 2000Вт) , количество  11.7.3 Автономный воздушный отопитель, дизельный (24В), количество  21.7.4 Обогреватель электрический, настенный (220В, 1500Вт), количество  21.7.5 Шкаф с вытяжной вентиляцией для лабораторных исследований, количество 11.7.6 Шкаф для размещения блоков компьютерного оборудования, количество 1

2 Специальное электрооборудование СКУ2.1 Объединенный пульт управления УН, количество 12.2 Промышленный компьютер, количество 22.3 Мониторы, количество 32.4 Принтер, количество 12.5 Катушки с кабелем 50м, количество 102.6 Прожекторы стационарные/выносные, количество 4/2

КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ СКУ-10Шкаф с вытяжной

вентиляциейСтойка с компьютерным

оборудованием

Объединенный пультуправления УН

Кондиционер

Оператор УНРуководитель

работ

Супервайзер

Технолог

Химик-лаборант

КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ СКУ-10

Дизель-генератор

Катушки с кабелем

Панель стыковочныхразъемов

СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛИРУЕМЫХ И РЕГИСТРИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ГРП

Параметры времени и давления- Дата, время, Заказчик, Исполнитель, месторождение, скважина, плановые параметры ГРП.- Давление 1 закачки (БМ-105), мПа. (max 85 мПа)- Давление 2 закачки (УН-2250), мПа (max 85 мПа)- Затрубное давление, мПа (max 20 мПа) Расход смеси и Сумматоры- Расход 1 на выходе УС, м3/мин (max 15 м3/мин)- Расход 2 на выходе УС, м3/мин (max 15 м3/мин)- Расход 3 с тахометров УН №1…4, м3/мин (max 15 м3/мин )- Сумматор смеси с расхода 1 на выходе, м3

- Сумматор смеси с расхода 2 на выходе, м3

- Сумматор смеси с расхода 3 от тахометров, м3

Расход чистой жидкости и Сумматоры- Расход 1 на входе УС, м3/мин- Расход 2 на входе УС, м3/мин- Сумматор чистой жидкости от расхода 1 на входе УС, м3

- Сумматор чистой жидкости от расхода 2 на входе УС, м3

- Суммарный объем закачанной чистой жидкости из цистерн, м3

Концентрация проппанта и Сумматоры

- Концентрация проппанта 1 (по плотномеру), кг/м3

- Концентрация проппанта 2, кг/м3

- Сумматор проппанта 1, кг- Сумматор проппанта 2, кг- Сумматор проппанта 3, кг- Расход проппанта по оборотам шнека 1. кг/мин- Расход проппанта по оборотам шнека 2. кг/мин- Расход проппанта по оборотам шнека 3. кг/мин- Сумматор проппанта по оборотам шнеков 1, 2, 3 кг- Общая масса закачанного проппанта , кг Концентрация жидких и сухих добавок и Сумматоры- Расход жидкой добавки 1, л/мин- Расход жидкой добавки 2, л/мин- Сумматор жидкой добавки 1, л- Сумматор жидкой добавки 2, л- Расход сухой добавки. Шнек 1, кг/мин- Расход сухой добавки. Шнек 2, кг/мин- Сумматор сухой добавки. Шнек 1, кг- Сумматор сухой добавки. Шнек 2, кг- Суммарная масса закачанной сухой добавки, кг

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СКУ-10КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ПРОЦЕССА ГРП

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СКУ-10ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРП

ГЕНЕРАЦИЯ ОТЧЕТА

УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250

УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250

Установка насосная УН-2250 предназначена для закачки в скважину рабочей жидкости или смесей жидкостей с сыпучими компонентами, под давлением и с производительностью, обеспечивающими процесс гидроразрыва пласта, а также для осуществления гидравлического, гидропескоструйного или химического воздействия на призабойную зону скважины на нефтяных и газовых месторождениях. Вид климатического исполнения «У1» ГОСТ 15150-69.

УН обеспечивает следующие функции:- автоматизированную работу в режиме ГРП;- автоматическое переключение передач в трансмиссии без разрыва потока

мощности и управление режимами работы газотурбинных двигателей (ГТД);- плавный диапазон регулирования с ОПУ в СКУ величины опрессовочного давления

манифольдов и насосно-компрессорных труб, создаваемого УН в диапазоне от 0 до 85 Мпа;

- плавный диапазон регулирования производительности УН с ОПУ в СКУ в диапазоне от 0 до 2,5 м3/мин;

- автоматическое поддержание постоянной величины производительности (вне зависимости от изменения давления, создаваемого скважиной) по команде с ОПУ в СКУ;

- автоматический встроенный контроль состояния узлов и систем УН;- прекращение подачи рабочей жидкости в скважину при срабатывании защиты от

превышения максимально допустимого давления на скважине без остановки ГТД.

УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

№ п.п. Параметры Значения

1 Шасси МАЗ 6303А52 Полная масса УН (эксплуатационная), не более 296003 Масса технологического оборудования (эксплуатационная), кг 195004 Силовая установка - два газотурбинных двигателя с обслуживающими

системами в моноблочном исполнении4.1 Марка двигателей ГТД-12504.2 Максимальная мощность одного двигателя, л.с. 12504.3 Удельный расход топлива на режиме максимальной мощности, г/л.с.ч. 2354.4 Масса одного двигателя в моноблочном исполнении (с системами), кг 15004.5 Применяемое топливо диз.

топливо,ТС, РТ

5. Трансмиссия, механическая с электрогидравлическим переключением передач, включает две планетарные коробки передач и шестеренный суммирующий редуктор

5.1 Количество передач в трансмиссии 46. Плунжерный насос6.1 Модель НТП-22506.2 Число плунжеров 36.3 Диаметр плунжера, мм ( ) 127 (5,0)6.4 Максимальная производительность, м3/мин 2,56.5 Максимальное давление рабочей жидкости, МПа 85

УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250РАБОЧАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

На характеристике указаны расходы, при которыхсистема автоматического управления режимами производит переключениепередач в КП1 и КП2

Бак топливный

Газотурбинные двигателиГТД-1250

Насос НТП-2250

Автоматическая трансмиссия

Бак системы смазкиприводной части насоса НТП-2250

РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ УН-2250

Привод управлениядвигателями

РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ УН-2250

Муфта

Баллоны воздушной системы

Аппаратура запускадвигателей

Аккумуляторныебатареи

Система смазкиуплотнений плунжеров

ПАНЕЛЬ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ УН-2250

Оперативный контроль систем

Переключение технологическихрежимов

Автоматическое поддержаниезаданного расхода

Автоматическая защитаот превышения давления

Конт

роль

раб

очих

пар

амет

ров

Переключение реж

имов управления

ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС НТП-2250

Максимальная мощность -2250 л.с.

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ УС-10

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ УС-10Установка Смесительная предназначена для приготовления рабочих жидкостей и

смесей в составе мобильных комплексов для гидравлического разрыва пласта и подачи жидкостей и смесей к УН при осуществлении гидравлического воздействия на призабойную зону скважины на нефтяных месторождениях.

Установка Смесительная обеспечивает:- автоматическую работу в режимах приготовления жидкостей, смесей и ГРП;- приготовление рабочих жидкостей и смесей с использованием гуаровой муки,

активаторов, загустителей, стабилизаторов глин, деэмульгаторов, сшивателей, сыпучих химреагентов, деструкторов, проппантов;

- регулируемую подачу жидких химических реагентов при приготовлении рабочих жидкостей и подаче жидкостей и смесей к УН в процессе ГРП;

- регулируемую подачу в процессе проведения ГРП деструктора и проппанта в приёмный бункер смесителя.

УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ УС-10

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

№ п.п. Параметры Значения

1 Шасси (полуприцеп-тяжеловоз), модель 946222 Полная масса УС (эксплуатационная), кг 214003 Силовая установка

3.1 Марка двигателя ЯМЗ 3.2 Число цилиндров 123.3 Номинальная мощность при 2100 мин-1 кВт (л.с.) 500 (680)4 Механизм отбора мощности с редуктором, модель АМ450ВД BD 3300

TECHNODRIVE5 Технические характеристики рабочего оборудования

5.1 Максимальный расход технологических жидкостей, м3/мин 105.2 Избыточное рабочее давление в нагнетательном коллекторе УС, не

менее, МПа 0,2

5.3 Расход проппанта через смеситель УС, т/мин 0,1..65.4 Расход жидких добавок, л/мин 0,5..205.5 Расход сухой добавки (деструктора):  5.6 - I диапазон, кг/мин 0,5..4,05.7 - II диапазон, кг/мин 3,0..30,05.8 Расход сыпучего химреагента (гуаровая мука), кг/мин 1,0..25,05.9 Максимальная концентрация проппанта, кг/м3 1800 

КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ УС-10Дизельный привод

Баки жидких добавок

Смеситель

Механизм подачипроппанта

Всасывающий насос

Дозировочные насосы

Расходомеры жидкихдобавок

КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ УС-10

Механизм ввода сухих добавок

Нагнетательный насос

Электромагнитныйрасходомер

Турбинныйрасходомер

Измеритель плотности

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УС-10

Система управления работой УС обеспечивает в автоматическом режиме:

- запланированный во времени расход рабочих жидкостей (смесей) в процессе их

приготовления и проведения ГРП;

- запланированный во времени расход жидких добавок в процессе приготовления

жидкостей и смесей и при их подаче на УН;

- запланированный во времени ввод сухих добавок (деструкторов) в жидкости и

смеси при проведении ГРП;

- запланированную во времени концентрацию проппанта в смеси при проведении

ГРП;

- обработку информации контрольно-измерительных приборов и передачу данных

в СКУ.

В случае необходимости, оператор может оперативно включить ручной режим

управления на пульте контроля и управления, расположенном в кабине УС.

ПУЛЬТ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ УС-10

Контрольгидросистемы

Отображениерабочих параметров

Панель управлениядвигателем ЯМЗ

Управлениезатворами

Управление электрооборудованием УС

Переключательрежимов

управления

Ручноеуправление

рабочимоборудованием

ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ УС-10