Спосіб дилатансійного торпедування свердловини

Реферат: Спосіб дилатансійного торпедування свердловини включає розміщення в свердловині в межах продуктивного пласта торпеди, що містить розосереджений заряд вибухової речовини, який складається з n точкових зарядів (n≥2), масу яких визначають з аналізу діаграми об'ємного деформування породи продуктивного пласта за умови досягнення максимального радіуса зони дилатансійного розущільнення, і підривання їх з заданим часом затримки, що визначається з умови збігу фаз стиснення у вибухових хвилях від сусідніх зарядів, при підриванні яких утворюються вибухові гази, і щонайменше один невибуховий газовиділяючий елемент, що утворює при підриванні точкових зарядів додатковий об'єм газів, який підсумовується з об'ємом вибухових газів, отриманим від підривання точкових зарядів вибухової речовини і забезпечує збільшення радіусу зони дилатансійного розущільнення. Для отримання необхідного дебіту свердловини визначають в розрахунковому інтервалі значень коефіцієнта приросту дебіту свердловини 1,5 mнгв > 2,5·kвр/kнгв·nmт[rс/λв·(kпqо) -1], (3) де: mнгв – маса невибухового газовиділяючого елемента, кг; mт – маса точкового заряду, кг; n – кількість точкових зарядів, шт.; kвр – ступінь розширення робочого тіла вибухової речовини, що застосовується при підриванні точкових зарядів, л/кг; kнгв – ступінь розширення робочого тіла невибухового газовиділяючого елемента при підриванні точкових зарядів, л/кг; λв – довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини в продуктивному пласті, м; rс – радіус свердловини, м; kп – експериментальний коефіцієнт, що враховує характеристики продуктивного пласта і 3 стан породи в привибійній зоні свердловини, доб./м ; 3 qо – початковий дебіт свердловини до торпедування, м /доб. Для реалізації заявленого способу в свердловині розміщують торпеду, що містить розосереджений заряд вибухової речовини, що складається з η точкових зарядів, при дотриманні умови n≥2, масу яких визначають виходячи з аналізу діаграми об'ємного деформування породи продуктивного пласта за умови досягнення максимального радіуса зони дилатансійного розущільнення (rq). Потім точкові заряди підривають з заданим часом затримки, який визначають виходячи з умови збігу фаз стиснення породи продуктивного пласта під час вибухових хвиль від сусідніх зарядів. При підриванні зарядів утворюються вибухові гази, які впливають на призабійні шари породи, прилеглі до свердловини. Наявність щонайменше одного невибухового газовиділяючого елемента дозволяє отримати при підриванні точкових зарядів додатковий об'єм газів, що підсумовується з об'ємом вибухових газів, отриманим від підривання точкових зарядів вибухової речовини. Це дозволяє збільшити радіус зони дилатансійного розущільнення (rq) і здобути необхідний дебіт свердловини (q н) в розрахунковому інтервалі значень коефіцієнта (β) приросту дебіту свердловини 1,5 < β < 15, визначається вищевказаної залежністю (1), при цьому довжину вибухової хвилі (λ е) розраховують за формулою (2), а масу невибухового газовиділяючого елемента (m нгв) визначають за формулою (3). Визначення ефективної довжини вибухової хвилі (λ е) дозволяє задати необхідне збільшення радіусу зони дилатансійного розущільнення (r q), а визначення маси невибухового газовиділяючого елемента (m нгв) дозволяє забезпечити задане збільшення радіусу зони дилатансійного розущільнення (r q) і, відповідно, досягти необхідного приросту дебіту свердловини на задану величину. Технічним результатом цієї корисної моделі є забезпечення прогнозованого збільшення радіуса зони дилатансійного розущільнення (rq) для істотного збільшення дебіту свердловини в результаті її торпедування. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показана загальна схема виробництва вибухових робіт при реалізації заявленого способу дилатансійного торпедування свердловини; на Фіг. 2 - загальний вигляд торпеди для торпедування свердловини. Заявлений спосіб дилатансійного торпедування свердловини здійснювали наступним чином. В свердловині 1, в межах продуктивного пласта, розміщували торпеду 2, що містить розосереджений заряд вибухової речовини, що складається з n точкових зарядів 3, при дотриманні умови n≥2. Масу точкових зарядів 3 визначали виходячи з аналізу діаграми 3 UA 113177 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 об'ємного деформування породи продуктивного пласта за умови досягнення максимального радіуса зони дилатансійного розущільнення (r q). Потім точкові заряди 3 послідовно підривали з заданим часом затримки, що визначався з умови збігу фаз стиснення породи продуктивного пласта під час вибухових хвиль від сусідніх зарядів 3. При підриванні зарядів 3 утворювалися вибухові гази, які чинили вплив на призабійні шари породи, прилеглі до свердловини 1. При цьому необхідний дебіт свердловини (q н) вибирали з розрахункового інтервалу значень коефіцієнта приросту дебіту свердловини 1,5 < β rq=rс (κпqо) (2) де: λе – ефективна довжина вибухової хвилі в продуктивному пласті, яка збільшена за рахунок використання додаткового невибухового газовиділяючого елемента, м; λв – довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини в продуктивному пласті, м; Δλ - збільшення довжини вибухової хвилі, яка забезпечується за рахунок встановлення в торпеді щонайменше одного невибухового газовиділяючого елемента, м; rс - радіус свердловини 1, м; κп – експериментальний коефіцієнт, що враховує характеристики продуктивного пласта і 3 стан породи в привибійній зоні свердловини 1, доб./ м . При розрахунку ефективної довжини вибухової хвилі (λ э) в продуктивному пласті використовували формулу (2). В якості вибухової речовини, що міститься в точкових зарядах 3, використовували гексаген. В якості матеріалу для виготовлення невибухового газовиділяючого елемента була використана пластична маса марки ПВХ. Експериментально встановлено, що для збільшення довжини вибухової хвилі на 10 % в області значень 0,01 ≤ Δλ/λв ≤ 0,3 де: Δλ – збільшення довжини вибухової хвилі, за рахунок встановлення в торпеді невибухового газовиділяючого елемента, м; λв – довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини в продуктивному пласті, м, необхідно збільшити обсяг газів, що утворюються при вибуху точкових зарядів 3 на 25-35 %. З урахуванням експериментальних даних масу невибухового газовиділяючого елемента визначали за такою формулою: β+1 β+1 3,5·kвр/kнгв·nmт[rс/λв·(kпqо) -1] > mнгв > 2,5·kвр/kнгв·nmт[rс/λв·(kпqо) -1] (3) де: mнгв – маса невибухового газовиділяючого елемента, кг; mт – маса точкового заряду 3, кг; n – кількість точкових зарядів 3, шт; kвр – ступінь розширення робочого тіла вибухової речовини, що застосовується при підриванні точкових зарядів 3, л/кг; kнгв – ступінь розширення робочого тіла невибухового газовиділяючого елемента при підриванні точкових зарядів 3, л/кг; 4 UA 113177 U м; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 λв – довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини в продуктивному пласті, rс – радіус свердловини 1, м; kп – експериментальний коефіцієнт, що враховує характеристики продуктивного пласта і 3 стан породи в привибійній зоні свердловини 1, доб./ м ; 3 qо – початковий дебіт свердловини 1 до торпедування, м /доб. Визначення ефективної довжини вибухової хвилі (λ е) і маси невибухового газовиділяючого елемента дозволило забезпечити досягнення необхідного результату, а саме - збільшення радіусу зони дилатансійного розущільнення (rq) породи продуктивного пласта, що призвело до збільшення коефіцієнта приросту дебіту (β) свердловини 1 в необхідних межах. Приклад 1. Реалізація способу дилатансійного торпедування свердловини 1, згідно з технічним рішенням, прийнятим в якості прототипу. Глибина залягання продуктивного газоносного пласта становила 4942-4951 м. Продуктивний пласт представляв собою піщаник пористістю 14-16 %. Свердловина 1 була обсаджена до глибини 5043 м сталевими трубами здіаметром 140 мм і товщиною стінки 11-12 мм в зоні продуктивного пласта. В свердловині 1 розміщували торпеду 2 з двома точковими зарядами 3, масою 4,1 кг кожний, і невибуховий газовиділяючий елемент, який був виконаний у вигляді полімерного циліндра. Сумарна маса зазначеного невибухового газовиділяючого елемента, який був виконаний у вигляді полімерного циліндра, склала 1,3 кг. Потім точкові -4 заряди З підривали послідовно з часом затримки Δt рівним 4,7×10 с, що було реалізовано за допомогою відрізків детонуючого шнура 6 завдовжки 3,1 м, навитого на опорному елементі 5, розташованому уздовж корпусу торпеди 2, при цьому опорний елемент 5 був виконаний у вигляді полімерного циліндра діаметром 50 мм, довжина якого складала 0,5 м. На момент торпедування свердловина 1 була заглушена розчином хлористого кальцію з 3 питомою вагою 1,12 г/см . Точковий заряд 3 вибухової речовини представляв собою шашку гексагена з комплекту торпеди ТШ-84, який розміщували в циліндричному корпусі діаметром 100 мм, виконаному з листа перфорованого оцинкованого заліза товщиною 0,005 м. Сумарний об'єм вибухових газів з урахуванням додаткового об'єму газів, що виділилися за рахунок використання невибухового газовиділяючого елемента, склав ~8500 л. Початковий 3 дебіт свердловини 1 до торпедування (qо) становив 16000 м /доб. 3 Досягнутий дебіт свердловини 1 після торпедування склав 32000 м /доб. або β=2. Замовник робіт поставив перед Виконавцем завдання досягти на свердловині 1 триразового приросту, тобто β=3. У результаті впливання на гірські породи, згідно з технічним рішенням, прийнятим в якості прототипу, задача вирішена не була. Тому після визначення досягнутого дебіту (qH) свердловина 1 була знову заглушена і підготовлена для повторного торпедування у відповідності з запропонованим технічним рішенням. Пример 2. Для реалізації технічного рішення у відповідності з запропонованим способом дилатансійного торпедування свердловини 1 торпеду 2 оснащували одним невибуховим газовиділяючим елементом, який являв собою опорний елемент 5, виконаний у вигляді циліндра з полівінілхлоридної (ПВХ) пластмаси, який мав діаметр 75 мм, довжина якого становила 0,5 м і маса дорівнювала 3 кг. Ефективну довжину вибухової хвилі в продуктивному пласті (λе) розраховували за формулою (2): β+1 λе = λв + Δλ ≥ rq=rс (κпqо) , (2) де: λе – ефективна довжина вибухової хвилі в продуктивному пласті, що збільшена за рахунок використання додаткового невибухового газовиділяючого елемента, м; λв – довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини в продуктивному пласті, м; Δλ – збільшення довжини вибухової хвилі, що забезпечена за рахунок встановлення в торпеді щонайменше одного невибухового газовиділяючого елемента, м; rс – радіус свердловини 1, м; κп – експериментальний коефіцієнт, що враховує характеристики продуктивного пласта і 3 стан породи в привибійній зоні свердловини 1, доб./м . Масу невибухового газовиділяючого елемента розраховували за формулою (3) наступним чином: β+1 β+1 3,5·kвр/kнгв·nmт[rс/λв·(kпqо) -1] > mнгв > 2,5·kвр/kнгв·nmт[rс/λв·(kпqо) -1], (3) 5 UA 113177 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 де: mнгв – маса невибухового газовиділяючого елемента, кг; mт – маса точкового заряду 3, рівна 4,1 кг; n – кількість точкових зарядів 3, що дорівнює двом; kвр – ступінь розширення робочого тіла вибухової речовини, що застосовується при підриванні точкових зарядів 3, рівна 900 л/кг; kнгв – ступінь розширення робочого тіла невибухового газовиділяючого елемента при підриванні точкових зарядів 3, рівна 800 л/кг; λв – довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини в продуктивному пласті (без використання невибухового газовиділяючого елемента), рівна 40 м; rс – радіус свердловини 1, дорівнює 0,07 м; kп – експериментальний коефіцієнт, що враховує характеристики продуктивного пласта і 3 стан породи в привибійній зоні свердловини 1, рівний 0,05 доб/м ; 3 qо – початковий дебіт свердловини 1 до повторного торпедування, що складав 32000 м /доб. Підставляючи ці значення у вищенаведену формулу (3) визначали величину m нгв, тобто масу невибухового газовиділяючого елемента, яка склала 3 кг. Торпедування свердловини 1 було повторно проведено аналогічною торпедою 2, що містить -4 два точкові заряди 3, масою 4,1 кг гексагена кожен, з часом затримки Δt рівним 4,7×10 с, що було реалізовано за допомогою відрізків детонуючого шнура 6 довжиною 3,1 м, що з'єднував точкові заряди 3. Коефіцієнт приросту дебіту (β) був прийнятий рівним 1,5. Для досягнення необхідного приросту дебіту (β), в результаті реалізації запропонованого технічного рішення, розраховувалася ефективна довжина вибухової хвилі в продуктивному пласті за наступною формулою: λе = λв + Δλ. В даному Прикладі 2 реалізації заявленого способу: λв – довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини - гексагена, отримана в породі конкретного продуктивного пласта - піщаника, пористістю 14-16 %, (без використання невибухового газовиділяючого елемента), склала 40 м; Δλ – приріст довжини вибухової хвилі, забезпечений за рахунок використання невибухового газовиділяючого елемента, склав 4,0 м. Цей приріст довжини вибухової хвилі був забезпечений за рахунок утворення додаткового об'єму газів, що виділилися під час підривання точкових зарядів 3 з невибухового газовиділяючого елемента. Зазначений невибуховий газовиділяючий елемент, виконаний у вигляді опорного елемента 5, а саме - циліндра з ПВХ, при підриванні точкових зарядів 3 і досягнення в зоні вибуху температури 1600-2200 °C, призвів до утворення додаткового об'єму близько 2400 л газів прямої сублімації, що склало близько 30 % до об'єму вибухових газів, отриманого від підривання точкових зарядів 3. Таким чином, у відповідності з вищенаведеною формулою (2), λ е – ефективна довжина вибухової хвилі в продуктивному пласті, склала ~ 44,0 м, що призвело до збільшення радіусу зони дилатансійного розущільнення на 10 %. Разом з тим, радіус зони дилатансійного розущільнення r q є похідним від довжини вибухової хвилі в продуктивному пласті і пов'язаний з величиною λ е за наступною залежністю: β+1 λе ≥ rq=rс (κпqо) , (2) де: rс – радіус свердловини 1, який у розглянутому Прикладі 2 склав 0,07 м; κп – експериментальний коефіцієнт, що враховує характеристики продуктивного пласта і 3 стан породи в привибійній зоні свердловини 1, рівний 0,05 доб/м ; 3 qо – початковий дебіт свердловини 1 до торпедування, рівний 16000 м /доб; β - коефіцієнт приросту дебіту свердловини 1, дорівнює 3,125. Підставляючи у формулу відповідні вихідні значення, визначаємо величину r q, рівну 43,5 м. Таким чином, радіус зони дилатансійного розущільнення (r q) склав 43,5 м при ефективній довжині вибухової хвилі (λе), яка дорівнює 44,0 м, що задовольняє нерівності: λе≥rq і свідчить про збільшення радіусу зони дилатансійного розущільнення в продуктивному пласті. Дебіт (qн) свердловини 1 після повторного торпедування і виведення її в експлуатаційний 3 режим склав 50000 м /доб. В порівнянні з Прикладом 1, здійсненим у відповідності зі способом-прототипом, дебіт свердловини в Прикладі 2 зріс в 1,56 разу. 6 UA 113177 U 3 5 10 15 Порівняно з початковим дебітом (qо) свердловини 1, який дорівнювався 16000 м /доб., перевищення дебіту було зафіксовано на величину коефіцієнта приросту дебіту свердловини, тобто в 3,125 разу. Таким чином/задача цієї корисної моделі, при реалізації заявленого технічного рішення, згідно з Прикладом 2, що складається в збільшенні радіуса зони дилатансійного розущільнення породи продуктивного пласта, була досягнута, що призвело до збільшення дебіту свердловини 1 в 3,125 разу порівняно з вихідним і в 1,56 разу порівняно з дебітом після торпедування за технічним рішенням прототипу. Джерела інформації: 1. Меликбеков А.С. Теория и практика гидравлического разрыва пласта. М.: Недра, 1967. – 140 с. 2. Михалюк А.В. Торпедирование и импульсный гидроразрыв пластов. - Киев: Наук, думка, 1986. - 208 с. 3. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам. - М.: Недра, 1990.С. 125.2… 140 с. 4. Патент РФ № 2060380, МПК Е23В 43/263, опубл. 20.05.1996. 5. Деклараційний патент України № 66487 А, МПК Е23В 43/263, опубл. 15.05.2004. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб дилатансійного торпедування свердловини, що включає розміщення в свердловині в межах продуктивного пласта торпеди, що містить розосереджений заряд вибухової речовини, який складається з n точкових зарядів (n≥2), масу яких визначають з аналізу діаграми об'ємного деформування породи продуктивного пласта за умови досягнення максимального радіуса зони дилатансійного розущільнення, і підривання їх з заданим часом затримки, що визначається з умови збігу фаз стиснення у вибухових хвилях від сусідніх зарядів, при підриванні яких утворюються вибухові гази, і щонайменше один невибуховий газовиділяючий елемент, що утворює при підриванні точкових зарядів додатковий об'єм газів, який підсумовується з об'ємом вибухових газів, отриманим від підривання точкових зарядів вибухової речовини і забезпечує збільшення радіусу зони дилатансійного розущільнення (r q), який відрізняється тим, що для отримання необхідного дебіту свердловини (q н) в розрахунковому інтервалі значень коефіцієнта приросту дебіту свердловини 1,5 2,5·kвр/kнгв·nmт[rс/λв·(kпqо) -1], (3) де: mнгв - маса невибухового газовиділяючого елемента, кг; mт - маса точкового заряду, кг; n - кількість точкових зарядів, шт.; kвр - ступінь розширення робочого тіла вибухової речовини, що застосовується при підриванні точкових зарядів, л/кг; kнгв - ступінь розширення робочого тіла невибухового газовиділяючого елемента при підриванні точкових зарядів, л/кг, λв - довжина вибухової хвилі для даного виду вибухової речовини в продуктивному пласті, м; 7 UA 113177 U rс - радіус свердловини, м; kп - експериментальний коефіцієнт, що враховує характеристики продуктивного пласта і стан 3 породи в привибійній зоні свердловини, доб./м ; 3 qо - початковий дебіт свердловини до торпедування, м /доб. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8