Спосіб інтенсифікації видобутку енергоносіїв

Спосіб інтенсифікації видобутку енергоносіїв, що включає дію свердловинного генератора модулюючими хвилями на сильно напружені енергоку мулюючі геологічні структури елементів середовища продуктивного пласта і приведення цих структур у резонанс з наданням навколо свердловинної зони середовища незрівноважного стану, який відрізняється тим, що в інтервалі продуктивного пласта знизу та зверху генератора розміщують фільтри хвиль, які попередньо виконують у вигляді каскадних відхиляючих і поглинаючих пристроїв, при цьому основи фільтрів орієнтують в протилежні боки від генератора. Корисна модель відноситься до нафтової і газової промисловості і призначений для збудження видобувних свердловин. Відомий спосіб інтенсифікації видобутку енергоносіїв, див. наприклад [1], що включає хвильову дію на продуктивний пласт з наданням навколо свердловинної зони середовища нерівноважного стану. Недоліком відомого способу є те, що він забезпечує приведення в нерівноважний стан лише невелику, навколо свердловини, зону середовища продуктивного пласта, тому має досі обмежену ефективність. Найбільш близьким технічним вирішенням до запропонованого є спосіб інтенсифікації" видобутку енергоносіїв, див. наприклад [2], що включає дію свердловинного генератора модулюючими хвилями на сильно напружені енергокумулюючі геологічні структури елементів середовища продуктивного пласта і приведення цих структур у резонанс з наданням навколо свердловинної зони середовища нерівноважного стану. Недоліком відомого способу є те, що він забезпечує дію невеликого діапазону модулюючих хвиль на сильно напружені енергокумулюючі геологічні структури елементів середовища і тому приводить у резонанс обмежену їх кількість, що стримує його ефективність. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу інтенсифікації видобутку енергоносіїв, шляхом розширення діапазону модулюючих хвиль, які діють на сильно напружені енергокумулюючі геологічні структури елементів середовища і приводять їх у резонанс, за рахунок того, що в інтервалі продуктивного пласта знизу та верху генератора модулюючих хвиль розміщують фільтри хвиль, що розповсюджуються вздовж стовбура свердловини, які попередньо виконують у вигляді каскадних відхиляючих і поглинаючих пристроїв, при цьому підвалини фільтрів орієнтують в протилежні боки від генератора, що дозволяє збільшити та примножити енергію більшої кількості сильно напружених енергокумулюючих структур елементів середовища та надати середовищу пласта, на значну відстань від свердловини, підвищеного нерівноважного стану, при якому у середовищі відбуваються незворотні процеси по утворенню і збільшенню різних видів гідравлічно зв'язаних пустотностей та протікає процес по зниженню в'язкості внутрішньопластових енергоносіїв, що забезпечує різке зростання дебіту свердловин. 10154 Це досягається тим, що в способі інтенсифікації видобутку енергоносіїв, який включає дію свердловинного генератора модулюючими хвилями на сильно напружені енергокумулюючі геологічні структури елементів середовища продуктивного пласта і приведення цих структур у резонанс з наданням навколо свердловинної зони середовища нерівноважного стану, в інтервалі продуктивного пласта знизу та верху генератора розміщують фільтри хвиль, які попередньо виконують у вигляді каскадних відхиляючих і поглинаючих пристроїв, при цьому підвалини фільтрів орієнтують в протилежні боки від генератора. Сукупність відмінних ознак при взаємодії з відомими признаками забезпечили виявлення нових технічних властивостей винаходу. Ці властивості полягають у тому, що модулюючі хвилі, які розповсюджуються на пласт, створюють в пласті первинні і вторинні хвильові поля, що взаємодіють між собою та сильно напруженими енергокумулюючими геологічними структурами елементів середовища пласта і частку їх приводять у резонанс, а модулюючі хвилі, що розповсюджуються донизу та вгору по свердловині, зустрівшись з каскадними фільтрами хвиль, змінюють напрямок свого руху в бік продуктивного пласта і створюють в білясвердловинній області пласта додаткові третинні хвильові поля з іншими частотами, котрі взаємодіють з раніше утвореними та сильно напруженими енергокумулюючими елементами і приводять додаткову частку їх у резонанс, при цьому частоту коливань основних і додаткових модулюючих хвиль забезпечують рівному власному спектру частот коливань значно більшої кількості цих структур елементів. Це дозволяє надати середовищу пласта на значну відстань від свердловини значного нерівноважного стану, при якому у породі відбуваються незворотні процеси по утворенню і збільшенню різних видів гідравлічно зв'язаних пустотностей, та зниженню в'язкості внутрішньопластових енергоносіїв. При цьому, згідно дослідженням, діаметр зони підвищеної проникності складає до 225 діаметрів свердловини. Слід зазначити, що хвилі і гідропотоки, які рухаються за ними, зустрівшись з каскадними фільтрами хвиль, змінюють свої параметри за рахунок зміни напрямку руху та вихрових складових, а також за рахунок поглинання енергії хвиль матеріалом фільтрів і дроселювання рідини в проміжку між підвалинами фільтрів і стінкою свердловини. Все це забезпечує додатковий захист конструкції свердловини від впливу руйнуючих динамічних навантажень, і підвищує рівень надійності та безпеки проведення робіт по інтенсифікації та експлуатації свердловини. Виявлення цих технічних властивостей корисної моделі виконувалось частково на базі теоретичних та експериментальних досліджень по проекту №3138 УНТЦ. Слід зазначити, що результатом цих досліджень динаміки блокового середовища продуктивного пласта, газовидобувних свердловин на яких виконувались дослідні роботи, під дією гравітації та природного термобаричного впливу була встановлена сукупність енергокумулюючих геоло гічних структур елементів середовища пласта. Примноження та звільнення енергії сильно напружених елементів забезпечує перехід середовища пласта у нерівноважний стан. В результаті було встановлено новий технічний результат - значне зростання, до 16,5 разів, дебіту газовидобувних свердловин. На фігурі відображена схема розташування генератора моделюючих хвиль - торпеди зарядів вибухових речовин і фільтрів хвиль у видобувній свердловині на рівні продуктивного пласта, середовище якого модельоване методом елементарної динаміки з застосуванням контактних сил Герца (товщинами відрізків зображені сили взаємодії куль). Попередньо провадять підготовчі роботи, які полягають у тому, що на базі геологічних будов родовища, моделюванням методом елементарної динаміки з застосуванням контактних сил Герца та інш., встановлюють структуру упаковки геологічних елементів блокового середовища продуктивного пласта, з зображенням сил їх взаємодії товщинами відрізків. При цьому, виділяють сильно напружені енергокумулюючі структурні елементи та оточуючі їх слабо напружені елементи. Розраховують спектр коливань сильно напружених структур елементів. Після цього, геофізичними дослідженнями продуктивного пласта уточнюють отримані результати, та обстежують видобувну свердловину і реєструють її основні дані. Використовуючи відомі методики встановлюють динамічні характеристики флюїдомістких порід пласта. Слід зазначити, що пропонуємий спосіб може бути реалізований з використанням різних методів дії на пласт - вибухового, електровибухового та інших методів, один з яких вибирають в залежності від ефективності його застосування в конкретних геологічних умовах, та від рівня оснащення виробництва на якому виконуються роботи по інтенсифікації. Враховуючи, що найбільш результативним і поширеним є вибуховий метод дії на пласт, розглянемо відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу з застосуванням енергії вибуху. Провадять розрахунки зарядів, їх конструкцій, та генератора хвиль - внутрішньосвердловинної торпеди в цілому, з забезпеченням генерації ними модулюючих хвиль з частотою рівною власному спектру частот коливань сильно напружених енергокумулюючих структурних елементів середовища продуктивного пласта. Розраховують величини сповільнень між підриванням зарядів з урахуванням цілісності колони і взаємодії хвильових полів в зоні продуктивного пласта. Розраховують також параметри хвильових фільтрів та геометрію їх відхиляючих поверхонь, з забезпеченням дії додаткових модулюючих хвиль на пласт з частотою рівною власному спектру частот коливань додаткової кількості сильно напружених енергокумулюючих структур елементів середовища пласта. Визначають відстані між торпедою і хвильовими фільтрами. Після чого формують заряди і споряджають генератор хвиль - торпеду з детонаційним зв'язком між окремими зарядами, та виготовляють фільтри хвиль. 10154 Спосіб інтенсифікації видобутку енергоносіїв реалізують таким чином В продуктивній зоні 1 видобувної свердловини 2, яка заповнена рідиною 3, наприклад, водяним розчином хлористого кальцію із густиною 1,3 г/см3, розміщують торпеду 4, яку попередньо споряджають зарядами 5, 6 і 7 з різними детонаційними характеристиками. Знизу та верху торпеди 4 розміщують заряди 5 і 7 з більш високими детонаційними характеристиками, наприклад, з трубчатого октогену, а посеред них заряд 6 з більш низькими детонаційними характеристиками, наприклад із трубчатого модифікованого гексогену. Попередньо всередині зарядів 5, 6 і 7 розміщують набори пустотілих балонів 8, діаметри яких адекватні спектру довжин хвиль коливань більшості сильно напружених енергокумулюючих геологічних структур 9 елементів продуктивного пласта 1. До розміщення торпеди 4 у видобувній свердловині 2 до нижньої її головки на тросі закріплюють фільтр 10, який одночасно виконує роль і вантажу, а зверху торпеди 4, на кабелі, закріплюють фільтр 11, при цьому підвалини фільтрів орієнтують в протилежні боки від генератора хвиль - торпеди 4. Фільтри 10 і 11 попередньо виконують у вигляді каскадних відхиляючих і поглинаючих пристроїв, наприклад, з пінометалу армованого щільними відхиляючими пластинами. Після розміщення торпеди 4 у видобувній свердловині 2 засобом ініціювання підривають заряд 6. Породжені зарядом 6, модулюючі хвилі, утворюють в пласті хвильові поля, під дією яких білясвердловинна область середовища приходить в підвищений напружений стан, а частина сильно напружених енергокумулюючих структур 9 елементів середовища продуктивного пласта у резонанс із примноженням та звільненням їх енергії. Потім, наприклад, з мікросекундним сповільненням підривають заряди 5 і 7. Породжені зарядами 5 і 7 модулюючі хвилі утворюють в пласті вторинні хвильові поля, які діють на сильно напружені енергокумулюючі геологічні структури 8 елементів середовища продуктивного пласта і частину із них приводять у резонанс із звільненням і примноженням їх енергії. Утворені від підривання зарядів 6, 5 і 7 модулюючі хвилі, що розповсюджуються донизу та вгору по стовбуру свердловини 2 до фільтрів 10 і 11, зустрівшись з ними змінюють напрямок свого руху в бік продуктивного пласта 1. Проходячи по черзі обсадну колону, вони створюють у пласті додаткові третинні хвильові поля, які взаємодіють з раніше утвореними та сильно напруженими енергокумулюючими геологічними структурами 8 елементів середовища продуктивного пласта і додаткову частину із них приводять у резонанс із примноженням та звільненням їх енергії. Одночасно з цим третинні хвильові поля при взаємодії з раніше утвореними полями приводять білясвердловинне середовище пласта у значний нерівноважний стан, що призводить до значного підвищення проникності білясвердловинної зони, при цьому відбуваються незворотні процеси по утворенню і збільшенню різних видів гідравлічно зв'язаних пустотностей, та протікає процес по зниженню в'язкості внутрішньопластових енергоносіїв. Причому діаметр зони підвищеної проникності, згідно експериментальних даних, складає до 225 діаметрів свердловини. Пдропотоки, рухаючись за вибуховими хвилями по стовбуру свердловини 2, значно втрачають свою енергію за рахунок зміни траєкторії та утворення вихрових потоків в зазорі між підвалинами корпусів каскадних фільтрів 10 та 11 і внутрішньою поверхнею свердловини 2, що забезпечує ріст рівня надійності та безпеки при виконанні вибухових робіт. Після виконання вибухових робіт, враховуючи великий нерівноважний стан білясвердловинної області пласта, в продуктивній зоні 1 свердловини 2, з використанням широко відомих методів, проводять додаткову перфорацію 12 в обсадній колоні, після чого свердловину широко відомими в даних областях промисловості методами вводять в робочий режим. Як показали досить широкі дослідні роботи, виконані на свердловинах, дебіт газовидобувних свердловин підвищився до 15 разів. Джерела інформації 1. Аналог - Патент на винахід України №17925А, кл. Е21В43/263, від 31.10.97. 2. Прототип - Деклараційний патент на винахід України №61799А, кл. Е21В43/263, від 17.11.2003. 10154 Фіг. Комп'ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601