Ту хабаршысы

● Технические науки 
 
     
                                               
№1 2014 Вестник КазНТУ  
         
158 
 
 
Figure 1.
 Oil reservoir and the well in the process of HFOR 
 
When changing the operating mode of the pump, or replacing it to others more powerful, would only 
arise with the new parameters and the tube flow through any it section by will be held in equal intervals of 
time Δt equal volumes fluids ΔQ, then there is a cost of fluid through different sections of the tube current 
will be constant. 
Example 2.
 Nonexistent "vertical crack" EMG finds its the following rebuttal. For this consider the 
formula gap cylindrical ring samples of the method of coaxial punches: 
d
D
d
P
p




 ,                                                 (1) 
 
where is the limit tensile strength of the rock, and P-pressure inside  the  hole;  d-diameter  holes;                 
D- outer diameter of the cylindrical ring sample (see Figure 2). 
By the case of HFOR in the massif rocks are not limited to, that is the sizes D tends to ∞. From 
formula (1) show, that even at high values pressure P in the well denominator of the fraction strongly 
depends of D (for the array of D → to ∞) and fraction will have a very small value, therefore the rocks 
having little constants of strength 
p

 don’t break and don’t form a vertical "cracks" HFOR. "Horizontal 
cracks of HFOR" the more so cannot to form because all the rock strata 

H, lying above, lift or move up the 
forces of the fluids of HFOR - it is impossible (see table 1). But with the availability of layering 
(stratification) of rocks, the fluid can spread over layering, and it’s not a "hydraulic fracturing" of rocks, 
because not occur any displacement of the particles of rock layers down and up by vertically. 
 
Table 1. The calculated pressure on the oil reservoir with H to 6000 m, from the overlying rocks 
 
Depth: H, m 
300  500  1000 1500 2000 2500 3000 3500
4000 
5000 
6000 
Value: γH, 
MPa 
8,1 13,5 27,0 40,5 54,0 67,5 81,0 94,5 108,0  135,0  162,2 
 

● Техникалыќ єылымдар 
 
ЌазЎТУ хабаршысы №1 2014  
 
159
From the sources known, that HFOR typically conducted at large values of breaking off load P as 
compared with γH, i.e. at any depth at carrying out HFOR should be P > γH. When testing the cylindrical 
and disk samples of rocks sawn out from the core, was observed, that at the results particularly strongly 
affects the outer diameter D of the sample (see figure 2 (b)). In Figure 2 (a) is shown details of offered device 
for the test large samples of rocks. Through 1 shown the body halves, the hole 2 of plane - 3, by which the 
samples are destroyed, 4 - the slots for placing samples - of twin rocks, 5- constricting screws and nuts, the 
necessary until complete gripping of samples to the chamfered surfaces of the body using a mixture epoxy 
resin with sand, 6 - coaxial punches. 
The calculated is the formula (1), conclusion of 
which is based on the fact that when the limiting case, the 
force is breaking off sample with the height h and acting 
from the side center hole diameter d, will be equal force of 
counteraction rupture of sample, that is force
dh
F



1
 
equal to the force 


h
d
D
F
p




2
 or 


h
d
D
dh
P
F
F
p







2
1
. And from the latter, to 
derive the formula (1). There P - limiting value of pressure 
inside the holes; 
p

- limiting value of rock strength at 
break; 
h
d

- diametrical cross section of the hole; 


h
d
D


  - the gap area of the sample, always has 
destruction of the sample in two halves (see Fig. 3, on 
which shows a photograph of the samples tested). To 
determine the effect of diameter on the strength of rocks 
has been manufactured device [2], allowing to experience 
extensive along samples - twins. Thus, the rigidity of the 
device length D = 1m, let sever samples - twins along the 
whole length D in an instant, that possible to study the 
impact of scale factors on the results. With respect to the 
denial of HFOR, to be noted here the following: when 
tested of major samples in device [2] it was noticed that in 
the center hole with a diameter d (see figure 2 (b)) created 
quite a lot of pressure though at the the parameter of the samples (and devices) have a finite limit D = 1m.  
Thus, these experiments and the results obtained showed that under the conditions of the array the parameter 
D → ∞ and rock breaking fluid exerted by the wells is not possible, a vertical crack cannot be formed. 
 
 
Figure 3
. Cylindrical and disc core samples have been tested by the gap method of coaxial punches. 
 
Example 3.
 according to the work [3], on Fig. 4 shows scheme the manifestation of fluid dismemberment (a) 
and oriented of fluid fracture (b) in the rock mass. 
In the position of Figure 4 (a) is correctly shown that pumped fluid into the well of hydro fracturing is 
distributed (spreading) in the natural cracks between the structural units. In the position of same Figure 4 (b) is 
shown contrived only a volitional decision about a horizontal crack formation when applied of the initiating 
cracks on the wellbore wall. Sharp apex of this artificial gap is perpendicular to axis of the well, and therefore, 
 
Figure 2.
 Device for testing of major samples - 
twins at break in relation to the method of coaxial 
punches. 
 

● Технические науки 
 
     
                                               
№1 2014 Вестник КазНТУ  
         
160 
ostensibly arises horizontal crack through which fluid spreads. Mistake here is traced of the following: fluid, as 
in the case of figure 4 (a) many times meet from different angles cracks between structural blocks for these 
cracks fluid as it were persistently does not is branched and continues to form a long horizontal crack. In fact 
upon first meeting between block of cracks fluid the last should extend in these cracks and repeat case plateout 
as in Figure 4 (a). In the case of Figure 4 (b) is traced of pure fiction author [3]. 
 
 
 
REFERENCES 
1.Katsaurov I.N. Overburden pressure. Release of II. Mechanics of rocks. Printing office of the Moscow Mining 
Institute. M., 1972, 260p. 
2. Bolgozhin Sh.A.-G., Pomashev O.P. Device for testing samples at break. USSR Certificate of Authorship № 
855426. MKI G01 N 3/08. Published. 25.08.1981. Bulletin № 30. 
3. Kyu NG Creation of methods and means of fluid fracture rocks. Abstract of the thesis on scientific degree 
competition doctor of technics sciences. Novosibirsk - 1999, 32p. 
 
REFERENCES 
1. Katsaurov I.N. Gornoye davleniye. Vypusk II. Mekhanika gornykh porod. Tipografiya Moskovskogo gornogo 
instituta. M., 1972, 260 s. 
2. Bolgozhin SH.A.-G., Pomashev O.P. Ustroystvo dlya ispytaniya obraztsov na razryv. Avtorskoye svidetel'stvo 
SSSR №855426. MKI G01 N 3/08. Opubl. 25.08.1981. Byulleten' №30.  
3. Kyu N.G. Sozdaniye metodov i sredstv flyuidorazryva gornykh porod. Avtore-ferat dissertatsii na soiskaniye 
uchenoy stepeni doktor tekhnicheskikh nauk. Novosibirsk – 1999, 32 s. 
 
Баймаханов Г.А., Помашев О.П., Кешубаева Г., Мураталиева А. 
Мұнай қабатындағы жыныстармен қысым арқылы сұйықтың таралуы  
Түйіндеме. 
Бұл мақала жерастындағы мұнай қабатын ұнғымылар арқылы сұйықпен жару (ҚСЖ) тəсіліне 
арналған.  Тəжірибеден  үш  есеп  келтірілген,  олардан  шығарылған  қортындылар  арқылы  ҚСЖ  жерастындағы 
барлық  жағынан  қысылып  жатқан  қабат  тастарында  мүмкін  еместігі  көрсетілген.  Жəне  ұнғымада  сораптың 
айдауымен келіп жатқан су көлемі мұнай қабаты тұсынан радиальды-жанжаққа таралатын тесіктер-жолдармен 
тарап өтіп жататыны дəлелденіп негізделген. 
Кілтті сөздер:
 сұйық жару, жерасты жынысы, айдалатын сүйық, ұңғы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figure 4.
 Scheme of manifestations fluid 
dismemberment (a) and oriented of fluid 
fracture (b) in the rock mass: 1-1'-axis 
wells; 2-well; 3-pipe for pumping the fluid; 
4- the initiating crevice; 5-5'-upper and 
lower packers, the sealing working space of 
a well; 6-natural systems of cracks,  
7-cracks of fluid dismemberment, 8-crevice 
of fluid fracture. 

● Техникалыќ єылымдар 
 
ЌазЎТУ хабаршысы №1 2014  
 
161
Баймаханов Г.А., Помашев О.П., Кешубаева Г., Мураталиева А. 
О распространении жидкости по породе нефтяного пласта под давлением 
 Аннотация. 
Данная статья посвящена методике применения гидроразрыва нефтяного пласта (ГРП). В не 
приведены  три  примера,  взятые  из  практики  и  расчетным  путем  показывающие,  что  ГРП  невозможен  в 
подземных условиях массива горных пород. Обосновано распространение закачиваемой жидкости в нефтяном 
пласте  по  многочисленным  канавкам,  радиально  от  флюида  к  флюиду  ориентированным  от  цилиндрической 
боковой стенки скважины. 
Ключевые слова:
 гидроразрыв, подземный пласт, закачиваемая жидкость, скважина, нефтяной пласт. 
 
Baimakhanov G.A., Pomashev O.P., Keshubaeva G., Muratalieva A.  
On propagation of fluids in rocks oil reservoir under pressure 
Summary. 
This article focuses on how to apply the oil hydraulic fracturing (HF). In no three examples taken from 
practice and theoretically show that the hydraulic fracturing is not possible in underground rock mass. Justified 
distribution of injected fluid in the oil reservoir by numerous grooves radiating from the fluid to the fluid directed from 
the cylindrical side wall of the well. 
 Key words:
 hydraulic fracturing, underground rock mass, injected fluid, well, oil reservoir. 
 
 
 
УДК 622.234.573: 622.013 
 
Г.А. Баймаханов, О.П. Помашев, Г. Кешубаева, А. Мураталиева  
(Казахский национальный технический университет имени К.И Сатпаева,  
Алматы, Республика Казахстан) 
 
ОБОСНОВАНИЕ КАНАВООБРАЗОВАНИЙ СРАВНИТЕЛЬНЫМ АНАЛИЗОМ ОБЪЕМОВ 
"ТРЕЩИН" И ПОР С ОБЪЕМАМИ ЗАКАЧИВАЕМОГО ПРОППАНТА 
 
Аннотация. 
В статье рассмотрено воздействие закачиваемой жидкости в породы нефтяного пласта через 
скважины  при  проведении  гидроразрыва  (ГРП),  с  целью  повышения  добычи  нефти.  Проведен  анализ 
соответствия  объема  закачиваемого  проппанта  и  суммарного  объема  канавок,  образованных  при  проведении 
ГРП.  На  основании  полученных  результатов  авторы  заключают,  что  по  расходуемому  объему  проппанта  при 
ГРП можно говорить только об образовании только канавок в породах, а не трещин. 
Ключевые  слова:
  гидроразрыв,  подземный  пласт,  закачиваемая  жидкость,  скважина,  нефтяной  пласт, 
проппант. 
 
Ввиду  того,  что  при  ГРП  образуются  не  трещины,  а  многочисленные  радиально 
распространяющиеся канавки в пористой среде нефтяного пласта вокруг перфорированного участка 
скважины,  то  из  работы [1] смысловые  стороны  выраженные: "пропускная  способность  трещины, 
содержащий песок слоем в одну песчинку"; “в опытах... жидкость в образец подавалась от насоса, а 
сжатие  плит  осуществляли  отдельным...  прессом”; “фильтрации  жидкости  в  стенки  трещины  не 
происходит" - идеализированы.  На  основе  лабораторных  экспериментальных  данных  выводится 
формула  "расхода  жидкости  в  трещине".  Далее  "в  реальных  условиях  трещина  может  проходить 
значительное расстояние в глинистых породах..., которые в присутствии воды могут разбухать и при 
этом  резко  снижать  прочностные  свойства;  поэтому  песок  будет  вдавливаться  в  глину,  снижая 
пропускную  способность  трещины...,  и  закрепить  трещину  слоем  песка  в  одну  песчинку,  в  этом 
случае  будет  невозможно" - в  некотором  смысле  справедливы.  Однако,  здесь  следует  сказать,  что 
глинистые сланцы и глины от воды обычно быстро раскисают, трещины не образуют, и поэтому об 
образовании  в  трещине  одного  или  нескольких  слоев  песка  (проппанта)  вообще  говорить – это 
ошибочно. 
В  работе [1] приведена  формула  для  определения  ширины  несуществующей  выдуманной 
трещины следующего вида 
,                                                      
(1) 

● Технические науки 
 
     
                                               
№1 2014 Вестник КазНТУ  
         
162 
в  которой  размерности  правой  и  левой  частей  (
)  не  совпадают,  что  говорит  о 
сомнительности  выведенной  формулы.  Таких  сомнительных  выводов  в  публикациях  о  ГРП 
предостаточно. 
Приведем  следующий  пример,  составленный  по  данным  работы [1]. Автор [1], ссылаясь  на 
[2], пишет, что ширина горизонтальной трещины у ствола скважины при давлении жидкости на забое 
около 30 МПа получается порядка нескольких сантиметров, а объем её будет свыше 20м
3
. По этим 
данным приведем следующие расчеты и рассуждения: 
– допустим, что ширина трещины 
, тогда  
 и 
. Если принять 
, то 
; 
– если же принять 
, 
то 
 и при 
 получаем 
, 
т. е. в расчетах получаем большие  площади трещины, при которых вся  вышележащая толща пород 
как-бы приподнимается жидкостью на 4 и 10 см. Таким образом, полученные расчетные параметры 
трещины  по  приведенным  данным  из  источника  нереальны.  Поэтому  надо  говорить  только  об 
образовании  многочисленных  канавок  в  пласте,  которые  распределяют  поступающий  в  забой 
скважины  расход  жидкости  с  проппантом  и  могут  удлиняться  в  зависимости  от  времени  работы 
насоса и при удлинении подчиняться структурным и прочностным особенностям пород в различных 
направлениях. 
Следует добавить, что, отрицая разрывы горных пород, образование в них горизонтальных и 
вертикальных  трещин  при  проведении  ГРП,  мы  считаем  совершенно  ненужными  и  расчетные 
формулы параметров трещин, приводимые  в многочисленных публикациях, и которые для условий 
массива вообще неприменимы. Положительный эффект от ГРП мы не отрицаем, но он получается от 
распространения  множества  радиальных  ветвистых  канавок  в  нефтяном  пласте,  частично 
заполняемых  проппантом.  И  по  объемам  последнего  можно  судить  о  суммарных  объемах 
распространяющихся канавок в нефтяном пласте. 
Известно, что подвергаемая ГРП мощность 
 
выбирают не менее 5м, а размеры трещины и 
массы  закачиваемого  проппанта  приводятся  разные  для  различных  месторождений.  При  этом 
радиусы  l  распространения  трещин  изменяются  от  нескольких  до 1000 м,  ширина  их 
 – от 
нескольких до 100 м, а толщина 
 трещин не превышает 2,5см. 
Анализируя  литературные  источники  о  трещинах  при  ГРП,  мы  приходим  к  выводу,  что 
пробиваемые жидкостью радиальные канавки в породах вокруг скважины имеют длину равную l, а 
объем  закачиваемого  проппанта  оседает  в  канавах,  образованных  в  цилиндрическом  объеме 
.  В  этом  объеме  определив  занимаемый  суммарный  объем 
  пор,  используя 
коэффициент  пористости  пород 
,  можно  провести  сравнения  объемов  пор     
 и закачиваемого проппанта, так как проппант оседает в порах и канавках, образуемых 
при ГРП. 
Примеры: 
1.  Из [1] имеем:  у  трещины 
; 
; b=0,68см.  Допустим,  что  ширина 
трещины
. 
При 
этом 
объем 
трещины, 
равный 
объему 
проппанта, 
будет: 
.  А  суммарный  объем  пор 
, 
в  котором  находятся  канавки  с  оседаемыми  в  них  проппантом  вычислим,  используя  числовые 
значения параметров: 
. 
Определяем какой % из объема V
n
 занимают объемы канавок, или то же самое что и объем 
проппанта: 
1975,688 м
3
 -100%; 
0,2992 м
3
 - 
х%. х =0,0151 %. 

● Техникалыќ єылымдар 
 
ЌазЎТУ хабаршысы №1 2014  
 
163
2. В работе [1], приведены следующие данные: ...„ ширина горизонтальной трещины у ствола 
скважины...  порядка  нескольких  сантиметров,  а  объем  ее  свыше 20 м
3
”.  В  этом  примере  допустим, 
что b=4см, тогда 
 и 
. Если считать 
, то 
h
m p
 = 5м. 
Пологая мощность пласта 
, вычислим объем пор:  
. 
Сравним  объем  пор  и  канавок 
  с  объемом  проппанта  (трещин - 20м
3
)  из 
источника [1]: 
20140м
3
 -100%; 
20м
3
 - х%, х = 0,0980%. 
В  приведенном  примере  трещина,  имеющая  площадь S=500 м
2
  с  высотой  5м,  естественно, 
нереальна. 
В [3] отмечено, что "часто минимальная длина l  трещины порядка 50 футов (15,24м)". Чтобы 
использовать эту длину трещины l=15,24м будем оперировать принятыми в источниках параметрами 
b=2,5см;
  -не  менее  5м.  Тогда  чистый  объем  пор  в  объеме  распространения  канавок  будет 
равным: 
 
Сравнением объема пор с объемом проппанта, занявшего трещину, равного 
V
mp
 = lh
m
b = 15,24  5   0,025 = 1,905(м
3
), получаем: 
474,0378м
3
 -100%; 
1,905м
3
 -х%, х = 0,4019%. 
Для  следующих  примеров [3] читаем ... "значением  ширины  трещины  в  низкопроницаемых 
пластах  является 0,25см,  при  длине  до  нескольких  сотен  метров.  В  высокопроницаемых  пластах 
ширина трещины ... значительно больше, около 5см, при минимальной длине, около 10м". Здесь для 
случая низкопроницаемых пластов при расчетах принимаем l=200м и ширину трещины 
. 
Объем 
пор 
при 
этих 
параметрах 
будет 
равен 
,  а  объем  трещины,  занимаемый 
проппантом имел бы величину V
mp
 =lh
mp
b = 200 2 0,0025 = l(м
3
). 
Сравнивая эти объемы, находим: 
8164
М
3
 
-100%; 
1м
3
 - х%, х = 0,0012%. 
Во второй части, для случая высокопроницаемых пластов, известны: b= 5см, l=10м. Принимая 
h
mp
 = 2м, выполним сравнительные расчеты объемов пор с объемом канавок (трещины), в которые 
закачивают проппант (песок). 
  а  объем  трещины 
.  
Сравнивая объемы 204,1 и 1м
3
 находим: 
204,1 м
3
 -100%; 
1м
ъ
 - х%, х = 0,49%. 
Руководствуясь выводом [3] о том, что "наилучшей переменной для характеристики созданной 
трещины является объем расклинивающего агента, находящегося в пределах продуктивной области 
(слоя)", находим данные для расчета. Отмечаем, что половинная длина разрыва 220 футов=67,065м, 
мощность  пласта  h
пл
 =50 футов = 15,24м  и  масса  проппанта  приблизительно  равна 80000 фунтов 
=32760кг.  Используя  эти  данные,  выполним  расчеты,  аналогичные  вышеприведенным,  для  чего 
допустим  h = 2 м   и   b = 0,0025м.  Поры  имеют  объем 
).  
"Трещина", занимаемая объемом проппанта, имеет величину 
 
Сравним объемы 27972,63 и 0,6706м
3
 между собой: 
27972,63м
3
-100%; 
0,6706 - х%, х = 0,0024%. 

жүктеу/скачать 43,12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: