Вибуховий пристрій для дилатансійного торпедування свердловин

Вибуховий пристрій для дилатансійного торпедування свердловин, що складається з заряду вибухової речовини, розміщеного в полімерній оболонці, та ініціатора вибуху, який відрізняється тим, що заряд виготовляється з циліндричними або сферичними відкритими або ізольованими, в залежності від типу флюїду, отворами, об'єм яких становить 20...50% об'єму вибухової речовини залежно від міцності гірських порід, оболонка з горючого полімеру, виготовлена в формі герметичного контейнера, заповнена хімічними реагентами швидкого реагування (для карбонатів - 20% розчин соляної кислоти, ацетилхлорид та інш.). Винахід належить до області проведення вибухових робіт в свердловинах і може бути використаний для підвищення ефективності вибухових робіт в нафтових, газових і геотехнологічних свердловинах за рахунок дилагансійного розущільнення гірських порід-колекторів. Відомий заряд для руйнування гірських порід вибухом, що складається з вибухової речовини за авторським свідоцтвом Ms 891916 [1]. Недоліком вказаного пристрою є низька ефективність дії заряду через невисоке значення коефіцієнта корисної дії вибухової речовини (ВР). Це пояснюється коротким терміном дії продуктів детонації на об'єкт руйнування, через відсутність акумулювання енергії вибуху в свердловині. Крім того, використання заряду супроводжується небажаним ефектом дії значних навантажень на елементи свердловини, що викликає необхідність застосування спеціальних захисних пристроїв для збереження свердловини від руйнувань. Найбільш близьким технічним рішенням з відомих є вибуховий патрон за авторським свідоцтвом № 925162 [2], призначений для відбійки гірських порід, який складається з декількох прошарків полімерної оболонки з розміщеними між ними енергетичними шарами вибухових речовин з ініціатором вибуху. Недоліком вказаного патрона являється те, що при його застосуванні виникають дуже малі області макроруйнувань та дилатансійного розущільнення гірських порід. Крім того, згаданий патрон неможливо використовувати в глибоких свердло винах під тиском, а також через його нетермостійкість. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення відомого вибухового патрона шляхом виготовлення заряду вибухової речовини з отворами циліндричної або сферичної конфігурації, загальний об'єм яких складає 20...50% об'єму вибухової речовини, і розміщення заряду в полімерній оболонці, виготовленій в формі контейнера для хімічних реагентів швидкого реагування, забезпечити збільшення тривалості вибухового імпульсу, підвищення термодинамічних властивостей продуктів детонації, збільшення областей макроруйнувань та дилатансійного • розущільнення привибійної зони свердловини. Задача вирішується тим, що наявність повітряних оболонок в заряді змінює форму імпульсу, зменшуючи подрібнення порід в ближній зоні та підвищуючи якість руйнування в дальній зоні дії вибуху. Через високу стисненість повітря зменшується початковий тиск продуктів детонації заряду і збільшується час наростання тиску та тривалість його дії. В результаті чого зменшуються витрати енергії вибухової хвилі в ближній зоні та більша її частина переноситься в більш віддалену область дії вибуху, що сприяє утворенню областей макроруйнувань та дилатансійного розущільнення порід [3]. Мета догягається ще тим, що полімерна оболонка виготовляється у формі контейнера для хімічних реагентів швидкого реагування (для карбонатів, які найчастіше складають лривибійну зону свердловини, - це 20% розчин соляної кислоти, ацетилхлорид і т. інш.), які під дією тиску ю ю CM ю о 35255 продуктів детонації впресовуються в привибійну зону свердловини. На фігурі 1 показано поперечний перетин вибухового пристрою: заряд вибухової речовини 1 з отворами 2 розміщений в контейнері з полімерного матеріалу 3, заповненого хімічними реагентами 4. На фігурі 2 показано розріз цього пристрою по А-А, де нумерація елементів відповідає нумерації на фігурі 1 • При вибусі вибухової речовини 1 завдяки наявності повітряних оболонок 2 змінюється форма імпульсу, що дає змогу зменшити подрібнення порід в ближній зоні, підвищуючи якість руйнування в дальній зоні дії вибуху. Довготривалість дії імпульсу, зумовлена збільшенням термодинамічних властивостей продуктів детонації, досягається завдяки полімерному покриттю 3, швидкість горіння якого набагато менша від швидкості детонації. В тріщини, утворені вибухом, ін'єктуються хімічні реагенти швидкого реагування 4, розміщені в контейнері-оболонці з горючого полімеру. В результаті кислотної обробки утворюються гази, які через малу стисненість рідин і твердих тіл займають обмежений об'єм зони реакції і тому знаходяться під великим тиском. Якщо обробка проводиться 20% розчином соляної кислоти густиною 1100 кг/м3 (густина карбонатів - 2580 кг/м3, густина хлориду кальцію - 25Юкг/м3), враховуючи, що пластова температура в зоні реакції становить 77°С, можна легко підрахувати, що утворений моль газу повинен зайняти об'єм, приблизно рівний 31,8 Ю ^ м 3 . Якщо температура продуктів реакції не змінювалась, то тиск в зоні реакції дорівнює: V - об'єм, який займає газ в реальних умовах, V = 31.8 Ю ^ м 3 , у - показник політропи (у = Cp/Cv), С р і С* теплоємкості газу при сталому тиску і об'ємі відповідно Ср = 37,11 Дж моль"1 К \ СУ = 45,42 Дж х хмоль К~\ При нормальній температурі в зоні реакції тиск газоподібних продуктів дорівнює: р.9,81 де Ро - тиск в газі при нормальних умовах (Ро-9,81 10 4 Па), Vo - об'єм, який займає моль газу при нормальних умовах (V0=22,4 10~3 м3), .1,224 Па. 31,8 10 Через те, що взаємодія вапняку з соляною кислотою СаСОз + 2НСІ = СаСІг + НгО • СОгІ супроводжується виділенням тепла, то відповідно до балансу мольних ентальпій реагентів і продуктів реакції, кількість тепла, що виділяється, Q становить 83,84 кДж. Припускаючи, що всі продукти реакції під впливом цього тепла нагріваються до однакової темп ператури, з формули О = (Т-То) ^ C ' v m , можна визначити, що температура в зоні реакції може сягти 400°С, підвищуючи тиск в газоподібній фазі до 3,4 10 8 Па. І ще дуже важливо, що солі, які утворюються в результаті реакції, легко розчиняються у воді, тому така обробка не призводить до кольматації каналів, а висока температура реакції сприяє прискоренню фільтраційних потоків. 1979. P = Po(Vo/V)\ v-3 1 - А. с. СРСР Ne 891916, кл. Е21С37/00, 2 - А. с. СРСР № 925162, кл. F42D1/00, С06ВЗЗ/14. 3 - Михалюк А.В. Торпедирование и импульсный гидроразрыв пластов. - Киев: Наук, думка, 1986. - 208 с. ФІГ. 1 35255 л-л Фіг. 2 Тираж 50 екз. відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000. м Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3