Спосіб підвищення продуктивності видобувних та поглинаючих свердловин

Винахід відноситься до газової та нафтової промисловості і призначений для інтенсифікації роботи видобувних та поглинаючих свердловин. Відомий спосіб інтенсифікації підвищення продуктивності видобувних та поглинаючих свердловин, див. наприклад [1], що включає розкриття продуктивного, чи поглинаючого пласта свердловиною і підрив у рідині в свердловині заряду вибухової речовини. Недоліки такого способу заключаються в недостатньому зростанні продуктивності вибухових та поглинаючих свердловин і в його недовгочасній дії. Найбільш близьким технічним вирішенням до запропонованого є спосіб підвищення продуктивності видобувних та поглинаючих свердловин, див. наприклад [2], що включає розкриття продуктивного, чи поглинаючого пласта свердловиною, ультракороткосповільнений підрив у рідині в свердловині основних зарядів вибухової речовини. Відомий спосіб забезпечує певне розущільнення біля свердловинної зони продуктивного, чи поглинаючого пласта у відносно невеликій області (до 50 - 60 радіусів заряду), що дозволяє одержати деякий приріст продуктивності свердловин. Недоліками відомого способу є недовгочасність досягаємого приросту продуктивності свердловин (4 - 5 місяців), тому що діаметри флюїдних каналів продуктивного, чи поглинаючого пласта в білясвердловинній області під дією гірського тиску та інших геомеханічних явищ швидко зменшують свою величину і ефективність оброблених вибухом свердловин припиняється. Особливо це проявляється на свердловинах, продуктивні, чи поглинаючі пласти яких складені із маломіцних, пластичних порід, наприклад, в яких період дії позитивного ефекту зменшується до 1 - го місяця. В основу винаходу поставлена задача підвищення продуктивності видобувних та поглинаючих свердловин при вибуховій обробці продуктивних, чи поглинаючих пластів шляхом закріплення флюїдних каналів продуктивного, чи поглинаючого пласта розклинюючим матеріалом і наведення додаткових тріщин від його динамічної дії, що забезпечує зростання продуктивності свердловин і збільшує період дії позитивного ефекту. Це досягається тим, що в способі підвищення продуктивності видобувних та поглинаючих свердловин, що включає розкриття продуктивного пласта свердловиною і ультракороткосповільнений підрив у рідині в свердловині основних зарядів вибухової речовини, в інтервалі продуктивного, чи поглинаючого пласта, знизу і зверху основних зарядів, розміщують балони, які попередньо наповнюють розклинюючим матеріалом і розміщують в них додаткові заряди із сповільненим ініціюванням, що забезпечує динамічну подачу у флюїдні канали пласта розклинюючого матеріалу і наведення додаткових тріщин у пласті, при цьому в нижньому балоні додатковий заряд розміщують під розклинюючим матеріалом, а у верхньому балоні додатковий заряд розміщують над розклинюючим матеріалом, причому додаткові заряди підривають після основних. Сукупність відмітних признаків при взаємодії з відомими признаками забезпечили виявлення нових технічних властивостей винаходу. Ці властивості заключаються в тому, що при вибусі додаткових зарядів, розміщених в балонах, розклинюючий матеріал метальною дією зарядів направлено подається в зону вибуху основних зарядів, де під дією пульсуючого газового пухиря, який виникає при вибусі основних зарядів, імпульсно подається через перфораційні отвори в експлуатаційній колоні у флюїдні канали продуктивного, чи поглинаючого пласта, розклинюючи їх і утворюючи нові тріщини від його динамічної дії. Нові додаткові технічні властивості винаходу заключаються ще і в ефективному захисті основної колони від дії сильних ударних хвиль основних зарядів за рахунок їх гасіння впродовж стовбура свердловини в зоні продуктивного, чи поглинаючого інтервалу. Гасіння сильних ударних хвиль основних зарядів відбувається за рахунок того, що сповільненим, наприклад ультракороткосповільненим ініціюванням додаткових зарядів забезпечують направлену взаємодію ударних хвиль основних і додаткових зарядів у рідині в свердловині із утворенням в ній зони кавітації, розташованої між цими зарядами. Потім послаблена ударна хвиля основних зарядів гаситься в газових пухирях, що утворюються при підриві додаткових зарядів. При цьому направлено метаючий в зону дії основних зарядів розклинюючий матеріал обумовлює турбулізацію слідуючого за ударними хвилями основних зарядів гідропотоку і сприяє інтенсивному його гасінню впродовж стовбура свердловини. Виявлення цих технічних властивостей винаходу виконувалось на базі експериментальних досліджень і наступних дослідно-промислових робіт на видобувних та поглинаючих свердловинах. В результаті встановлено новий геотехнологічний результат - значне підвищення (в 2 - 6 разів) продуктивності видобувних та поглинаючих свердловин протягом більше 1,5 року реєстрації. При виконанні робіт встановлено також зниження інтенсивності ударних хвиль, що розповсюджуються впродовж колон в 5 - 8 разів, що забезпечує ефективний їх захист від руйнування. На кресленні (фіг.) відображена схема розташування зарядів вибухових речовин і балонів у видобувній свердловині: 1 і 2 - основні заряди вибухової речовини; 3 і 4 - додаткові заряди вибухової речовини; 5 і 6 - балони; 7 розклинюючий матеріал; 8 - свердловина; 9 - рідина у свердловині; 10 - продуктивний пласт. Попередньо проводять підготовчі роботи, які включаються в обстеженні видобувної чи поглинаючої свердловини і реєстрації її основних характеристик, що необхідні для розрахункових робіт. Потім, використовуючи відомі методики, встановлюють характеристики порід продуктивного інтервалу і проводять розрахунки основних і додаткових зарядів вибухових речовин, а також величин сповільнень між підривами кожного з них з урахуванням забезпечення цілостності колон, взаємодії хвильових процесів в зоні продуктивного пласта і у рідині в свердловині з досягненням утворення зони кавітації між основними і додатковими зарядами і забезпеченням динамічної подачі розклинюючого матеріалу у флюїдні канали продуктивного, чи поглинаючого пласта. Спосіб підвищення продуктивності видобувних та поглинаючих свердловин реалізують таким чином. Попередньо формують основні заряди 1 і 2 і додаткові заряди 3 і 4. Для цього використовують, наприклад, гексогенові шашки, октогенові шашки і т.п. Заряди 1 і 2 розміщують в корпусах, наприклад із алюмінію. Заряди 3 і 4 встановлюють в металічні, наприклад із алюмінію, балони 5 і 6, які мають дно і кришки. При цьому, в балон 5 спочатку встановлюють на дно заряд 3, а потім заповнюють його розклинюючим матеріалом 7, наприклад, чавунним або стальним дробом діаметром 1,5 2,0мм. Балон 6 спочатку заповнюють розклинюючим матеріалом 7, а потім на нього встановлюють заряд 4. Потім основні заряди 1 і 2 та додаткові заряди 3 і 4 з'єднують детонаційним зв'язком, наприклад, детонуючим шнуром, із забезпеченням розрахункового сповільнення їх підриву за рахунок довжини шнура. Паралельно з цим, видобувну, чи поглинаючу свердловину 8 заповнюють рідиною 9, наприклад, водяним розчином хлористого кальцію густиною 1,3г/см3. В інтервалі продуктивного, чи поглинаючого пласта 10 видобувної, чи поглинаючої свердловини 8 у рідині 9 встановлюють основні заряди 1 і 2, а знизу і зверху їх розміщують балони 5 і 6, при цьому, під зарядом 1 розміщують балон 5, а над зарядом 2 - балон 6. Після цього, здійснюють ультракороткосповільнений підрив зарядів 1 і 2, вибухові хвилі яких при взаємодії в породі продуктивного, чи поглинаючого пласта утворюють розущільнення його структури та наведення додаткових тріщин. В подальшому здійснюється сповільнений підрив додаткових зарядів 3 і 4 відносно основних зарядів 1 і 2. При цьому, розклинюючий матеріал 7 направлено подається в зону вибуху основних зарядів 1 і 2, де під дією пульсуючих газових пухирів, що виникають при вибусі зарядів 1 і 2, імпульсно подається у флюїдні канали пласта 10, розклинюючи ці канали і утворюючи додаткові тріщини за рахунок динамічної дії на породу пласта 10, причому величина зони розущільнення породи і додаткових тріщин при цьому, згідно експериментальним даним, складає 80 - 100 радіусів заряду. Паралельно з цим, при вибусі додаткових зарядів 3 і 4 забезпечується зустрічна, направлена по осі свердловини 8, взаємодія ударних хвиль основних 1 і 2 і додаткових 3 і 4 зарядів у рідині 9 в свердловині 8 і утворенням в ній зони кавітації, розміщеній між цими зарядами; в результаті послаблена ударна хвиля основних зарядів 1 і 2 в подальшому ще раз послаблюється, проходячи газові пухирі, утворені дією додаткових зарядів 3 і 4. При цьому направлено метаючий в зону дії основних зарядів 1 і 2 розклинюючий матеріал 7 обумовлює турбулізацію слідуючого за ударними хвилями основних зарядів 1 і 2 гідропотоку і сприяє інтенсивному гасінню ударних навантажень, що діють на основну колонну. Згідно експериментальним даним, інтенсивність ударних хвиль, що розповсюджуються по рідині впродовж свердловини 8 знижується в 5 - 8 разів, що забезпечує збереження цілостності її колон. Після цього свердловину широко відомим в даних областях промисловими методами вводять в робочий режим. Приклад 1 конкретної реалізації способу на нафтовидобувній свердловині (Астраханське НГВУ). Результати обстежень нафтовидобувної свердловини показали наступне. Глибина свердловини - 2120м, продуктивний пласт в інтервалі 2030 - 2038м складений піщаними породами, діаметр експлуатаційної колони 139,7мм. За даними аналізу кернового матеріалу характеристики породи продуктивного пласта слідуючі: міцність на одноосне стискання - 520 × 105Па; модуль Юнга -1,6 × 1010Па; коефіцієнт Пуассона - 0,18; густина - 2660г/см3; швидкість поздовжніх хвиль у породі пласта - 2610м/с; пористість - 7%. Попередньо із використанням широко відомих методик були розраховані маси основних і додаткових зарядів, а також величини сповільнень між підривами кожного з них з урахуванням Забезпечення цілостності колон, взаємодії хвильових процесів в зоні продуктивного пласта і у рідині в свердловині з досягненням утворення зони кавітації між основними і додатковими зарядами і забезпеченням динамічної подачі розклинюючого матеріалу у флюїдні канапи продуктивного пласта з наведенням додаткових тріщин у пласті. Згідно розрахунку два основні заряди однакової маси були сформовані із гексогенових шашок масою 0,157кг кожна; кожний основний заряд складався із 35 шашок, сумарна маса кожного основного заряду 5,5кг. Два додаткові заряди однакової маси були сформовані також із гексогенових шашок масою 0,157кг кожна: кожний додатковий заряд складався із 14 шашок, сумарна маса кожного додаткового заряду 2,2кг. Розрахунковий ультракороткосповільнений підрив додаткових зарядів між собою забезпечували мірною довжиною відрізка детонуючого шнура - 2,4м, дві нитки якого розташовували між основними зарядами. Сповільнений підрив додаткових зарядів відносно основних зарядів забезпечували також мірною довжиною відрізка детонуючого шнура - 4,5м, дві нитки якого розміщували між основними та додатковими зарядами. Сформовані основні заряди розміщували в алюмінієвому корпусі довжиною 4,5м. В балон, який встановлювали під основними зарядами, спочатку на дно балона розмістили додатковий заряд, а над ним розклинюючий матеріал - стальний дріб діаметром 2,0мм загальною масою 2,5кг. В балон, який встановлюється над основними зарядами, на дно балона розмістили розклинюючий матеріал стальний дріб діаметром 2,0мм загальною масою 2,5кг, а потім на нього встановили додатковий заряд. Далі формували гірлянду у такій послідовності: нижній балон із додатковим зарядом і дробом, алюмінієвий корпус із основними зарядами, верхній балок із додатковим зарядом і дробом. Перед виконанням вибухових робіт свердловина була заповнена водяним розчином хлористого кальцію із густиною 1,3г/см3. Зібрану гірлянду закріплювали на геофізичному кабелі і з допомогою штатного спускно-під'ємного механізму опустили в свердловину так, щоб центр торпеди знаходився на глибині 2034м. Після виконання робіт по розміщуванню гірлянди в свердловині на рівні продуктивного пласта здійснювали електричний підрив основних зарядів в режимі ультракороткосповільненого вибуху із створенням в продуктивному пласті розущільнення його структури та наведенням додаткових тріщин. В подальшому здійснювався сповільнений підрив додаткових зарядів відносно основних зарядів із забезпеченням направленої подачі в зону вибуху основних зарядів розклинюючого матеріалу, який за рахунок дії пульсуючих газових пухирів, які виникають при вибусі основних зарядів, динамічно подається у флюїдні канали продуктивного пласта з наведенням додаткових тріщин у пласті. При цьому у рідині в свердловині між основними і додатковими зарядами утворюються зони кавітації; в результаті направленої взаємодії основних і додаткових зарядів послаблена ударна хвиля від основних зарядів в подальшому ще раз послаблюється, проходячи через газові пухирі, що утворені вибухами додаткових зарядів. При цьому направлено метаючий в зону дії основних зарядів розклинюючий матеріал обумовлює турбулізацію слідуючого за ударними хвилями основних зарядів гідропотоку і сприяє інтенсивному гасінню ударних навантажень, що діють на основну колону. Після цього свердловину широко відомим в даних областях методом вводили в робочий режим. Коефіцієнт продуктивності нафтовидобувної свердловини підвищився в 2,1 рази і склав 1,05м3/(сут × Мпа) (при 0,5м3/(сут × Мпа) до виконання робіт і утримувався на протязі 1,2 року спостережень за роботою цієї свердловини. Приклад 2 конкретної реалізації способу на поглинаючій свердловині (підприємство "Астраханьгазпром"). Результати обстежень поглинаючої свердловини, зданої в експлуатацію в 1987p., показали наступне. Глибина свердловини - 1800м, поглинаючий пласт із пісковика знаходиться в інтервалі 1545 - 1563м проти колектора верхнєюркського горизонту. Поглинаюча свердловина із-за високих тисків на усті (до 8,0 9,0Мпа) працювала в граничному режимі, що пов'язано із втратою пористості привибійної зони. За даними аналізу кернового матеріалу характеристики породи поглинаючого пласта слідуючі: міцність на одноосне стискання - 420 × 105Па; Модуль Юнга - 1,2 × 1010Па; коефіцієнт Пуассона - 0,25; густина - 2440г/см3; швидкість поздовжніх хвиль у породі поглинаючого пласта 2520м/с; пористість - 24%. Попередньо із використанням широко відомих методик були розраховані маси основних і додаткових зарядів, а також величини сповільнень між підривами кожного з них з урахуванням забезпечення цілостності колон, взаємодії хвильових процесів в зоні поглинаючого пласта і у рідині в свердловині з досягненням утворення зони кавітації між основними і додатковими зарядами і забезпеченням динамічної подачі розклинюючого матеріалу у флюїдні канали поглинаючого пласта з наведенням додаткових тріщин у пласті. Згідно розрахунку два основні заряди однакової маси були сформовані із гексогенових шашок масою 0,491кг кожна; кожний основний заряд складався із 7 шашок, сумарна маса кожного основного заряду - 3,411кг. Два додаткові заряди одинакової маси були сформовані також із гексогенових шашок масою 0,491кг кожна: кожний додатковий заряд складався із 3 шашок, сумарна маса кожного додаткового заряду - 1,47кг. Розрахунковий ультракороткосповільнений підрив основних зарядів між собою забезпечували мірною довжиною відрізка детонуючого шнура - 1,95м, дві нитки якого розташовували між зарядами. Сповільнений підрив додаткових зарядів відносно основних зарядів забезпечували також мірною довжиною відрізка детонуючого шнура - 3,7м, дві нитки якого розміщували основними та додатковими зарядами. Сформовані основні заряди розміщували в алюмінієвому корпусі довжиною 2,2м. В балон, який встановлювали під основними зарядами, спочатку на дно балона розмістили додатковий заряд, а над ним розклинюючий матеріал - стальний дріб діаметром 2,0мм загальною масою 2,0кг. В балон, який встановлювали над основними зарядами, на дно балона розмістили розклинюючий матеріал - стальний дріб діаметром 2,0мм загальною масою 2,0кг, а потім на нього розмістили додатковий заряд. Далі формували гірлянду у такій послідовності: нижній балон з додатковим зарядом і дробом, алюмінієвий корпус із основними зарядами, верхній балон із додатковим зарядом і дробом. Перед виконанням вибухових робіт свердловина була заповнена водяним розчином хлористого кальцію із густиною 1,25г/см3. Зібрану гірлянду закріплювали на геофізичному кабелі і з допомогою штатного спускно-під'ємного механізму опустили в свердловину так, щоб центр гірлянди знаходився на глибині 1554м. Після виконання робіт по розміщенню гірлянди в свердловині на рівні поглинаючого пласта здійснювали електричний підрив основних зарядів в режимі ультракороткосповільненого вибуху із створенням в поглинаючому пласті розущільнення його структури та наведенням додаткових тріщин. В подальшому здійснювався сповільнений по відношенню до основних зарядів підрив додаткових зарядів із забезпеченням направленої подачі в зону вибуху основних зарядів розклинюючого матеріалу, який за рахунок дії пульсуючих газових пухирів, що утворюються при вибусі основних зарядів, динамічно подається у флюїдні канали поглинаючого пласта з наведенням додаткових тріщин у пласті. При цьому у рідині в свердловині між основними і додатковими зарядами утворюються зони кавітації; в результаті направленої взаємодії основних і додаткових зарядів послаблена ударна хвиля від основних зарядів в подальшому ще раз послаблюється, проходячи через газові. пухирі, що утворені вибухами додаткових зарядів. При цьому направлено метаючий в зону дії основних зарядів розклинюючий матеріал обумовлює турбуляцію слідуючого за ударними хвилями основних зарядів гідропотоку і сприяє інтенсивному гасінню ударних навантажень, що діють на основну колону. Після цього свердловину широко відомим в даних областях методом вводили в робочий режим. Приймальність поглинаючої свердловини після виконання робіт підвищилась в 6,1 разів і склала 621,0м3/(сут × Мпа) при 101,8м3/(сут × Мпа) до виконання робіт і утримувалась на протязі 1,5 року спостережень за роботою цієї свердловини.