Торпеда для імпульсно-хімічної обробки свердловин

1. Торпеда для імпульсно-хімічної обробки свердловин, яка включає розосереджені заряди, розміщені на опорних елементах і з¢єднані відрізками детонуючого шнура, з ініціатором вибуху, встановленим в кінці опорних елементів в нижній частині пристрою і з'єднаним з кабельною головкою, яка відрізняється тим, що між вибуховими зарядами розміщуються балони з водою, між якими розташований балон з ацетилхлоридом, із 36586 свердловини d. Якщо n/d>3, то при розриві в присвердловинній зоні утворюються вертикальні тріщини, а при n/d = 1...3 - радіально-кільцеві. Для гарантованого утворення радіально-кільцевої тріщини необхідно спочатку створити зародкову тріщину, що досягається ініціюванням відрізка ДШ, який оперезує балон з ацетилхлоридом. Радіально-кільцева тріщина утворюється тоді, коли критичний пороговий тиск у внутрішньосвердловинній рідині, необхідний для початку розповсюдження такої тріщини, менший від порогового тиску утворення вертикальної тріщини розриву. Величина критичного порогового тиску зменшується з ростом розмірів початкових де фектів. Зародкова тріщина служить для зниження тиску розриву, гарантуючи утворення строго орієнтованих глибоко розповсюджуваних розривів пласта. Мета досягається ще тим, що завдяки однаковій довжині відрізків ДШ, які з'єднують ініціатор вибуху з зарядами ВР, останні підриваються одночасно, що дає змогу створити в деякій області свердловини значний надлишковий тиск, під впливом якого ацетилхлорид, а слідом за ним і вода в процесі вибухового навантаження ін'єктуються в тріщинно-пороговий простір присвердловинної зони. Ацетилхлорид, який першим подається в зону реакції, викликає різке зниження в¢язкості нафти і нафтопродуктів, чим сприяє динамічному очищенню фільтраційних каналів від забруднення та нафти, збільшуючи глибину наступного ін'єктування води. Ацетилхлорид не розчиняється у воді, але дуже швидко з нею реагує з утворенням кислот та виділенням великої кількості тепла: дяться під великим тиском. Враховуючи густину карбонатів, хлориду кальцію і соляної кислоти, знаходимо, що один моль газу повинен займати об'єм 31,8×10-6 м 3. При сталій температурі тиск газу в зоні реакції буде рівним: γ P = P0 (V0 /V) , де P0 і V0 - тиск і об'єм газу при нормальних умовах (P0 = 9,81×104Па, V0 = 22,4×10-3м 3); V - об'єм, що займає газ в реальних умовах V = 31,8×10-6 м 3; g показник політропи, g = Сp/Сn; Сp і Сn - теплоємкості газу при постійному тиску і об'ємі, відповідно, Сp = 37,11 Дж×моль -1К-1, Сn = 45,42 Дж×моль -1К-1. Підставивши ці дані в формулу, одержимо: æ 22,4 ×10 - 3 P = 9,81 ×104 ç ç 31,8 ×10 - 6 è 1,224 ö ÷ ÷ ø = 3 ×108 Па. Навіть при нормальній температурі тиск газу в зоні реакції досягає 300 МПа. Але реакції вапняку і доломіту з соляною та уксусною кислотами супроводжуються виділенням тепла. Згідно з балансом мольних ентальпій реагентів і продуктів реакції, кількість виділеного тепла складає 83,84 кДж. Допускаючи, що всі продукти реакції нагріваються до однієї температури, знаходимо, що температура в зоні реакції може досягти 400°С, збільшивши тиск в газоподібній зоні до 3,4×108 Па. Після імпульсного гідророзриву залишки кислоти, яка не вступила в реакцію, продовжують реагува ти з карбонатами, розширюючи фільтраційні канали. На фігурі приведена схема торпеди, яка складається з зарядів ВР 1, між якими розміщені балони з водою 2, між якими розташований балон з ацетилхлоридом 3, обвитий відрізком ДШ 4, до якого приєднаний ініціатор вибуху 5, який сполучається з зарядами ВР відрізками ДШ однакової довжини 6 і 7. Торпеда може складатися з однієї або декількох секцій. Секції між собою з'єднуються відрізками ДШ різної довжини. Принцип дії торпеди для імпульсно-хімічної обробки свердловин полягає в наступному. Ініціюванням ДШ 4, що оперезує балон з ацетилхлоридом 3, утворюється початкова зародкова тріщина, яка служить для зменшення тиску розриву, що дає можливість гарантованого утворення радіальнокільцевої тріщини. Потім за допомогою відрізків ДШ однакової довжини 6,7 одночасно ініціюються заряди вибухової речовини 1, утворюючи розгалужену мережу тріщин в пласті-колекторі. При вибухові тиск продуктів детонації цих зарядів в режимі зустрічної суперпозиції вибухови х хвиль ін'єктує в тріщину спочатку ацетилхлорид, а потім і воду. В цьому випадку найбільш повно використовуються не тільки взаємодія хімічних реагентів з вміщуючими породами, але й термодинамічні характеристики продуктів реакції, перш за все тепловий ефект і розклинююча дія газоподібних продуктів. Обробка привибійної зони свердловини торпедою імпульсно-хімічної дії здійснюється в декілька етапів: 1. бухове ініціювання; 2. гідророзрив під тиском вибуху зарядів ВР; CH3COCl + H 2O = CH3COOH + HCl. Кислоти, що утворюються під час реакції, реагують з карбонатними породами або з карбонатним цементом порід з виділенням додаткового тепла і газів: соляна кислота з вапняками: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 ­; з доломітами: CaMg(CO )2 +4HCl= CaCl2 +MgCl2 +2H2 O+ CO2 ­, 3 уксусна кислота з вапняками: CaCO3 +2CH 3COOH=Ca(CH3COO) +H 2O+CO2 ­+28кДж ; 2 з доломітами: CaMg(CO )2 +4CH3COOH=Mg(CH3COO) +2H2O+2CO2 ­ . 3 2 Солі, що утворюються в результаті реакції, легко і в великій кількості розчиняються у воді, тому така обробка не призводить до кольматації каналів. Утворені в результаті кислотної обробки гази займають обмежений об'єм зони реакції через малу cтиcненість рідин і твердих тіл, а тому знахо 2 36586 3. гідророзрив під дією газів; 4. розширення каналів під дією хімічних реагентів; 5. використання кількох секцій і підривання їх у режимі ультракороткого уповільнення по відношенню одна до одної дає змогу створити в породному масиві напружений стан максимальної нерівномірності, що призводить до підвищення ефективності обробки свердловини за рахунок дилатансійного розущільнення порід. Циклічність проведення робіт дає змогу подовжити час обробки привибійної зони свердловини і перетворити мікроструктурні руйнування в макроструктурні, а значить, створити в присвердловинній зоні гідравлічну систему високої проникності. 1. Ми халюк А.В. Торпедирование и импульсный гидроразрыв пластов.- Киев: Наук.думка, 1986.208 с. 2. А.с. РФ № 2060380, кл. 6 Е 21 В 43/263. Фіг. 3 36586 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4