Спосіб вибухової обробки привибійної зони нафтогазоносного пласта

Реферат: Спосіб вибухової обробки привибійної зони нафтогазоносного пласта включає розкриття нафтогазоносного пласта свердловиною і підривання у рідині в свердловині в інтервалі залягання нафтогазоносного пласта зарядів вибухової речовини. Вибухове навантаження на нафтогазоносний пласт створюється таким чином, щоб забезпечити в процесі вибухової обробки привибійної зони нафтогазоносного пласта відповідність діаграми деформування породи привибійної зони нафтогазоносного пласта діаграмі її вибухового навантаження. UA 100470 U (12) UA 100470 U UA 100470 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до засобів обробки нафтогазоносного пласта і призначена для підвищення вилучення вуглеводнів із нафтогазоносних пластів. Найбільш близьким технічним вирішенням до запропонованого є спосіб вибухової обробки нафтогазоносного пласта, що включає розкриття нафтогазоносного пласта свердловиною і підривання у рідині в свердловині в інтервалі залягання нафтогазоносного пласта заряду вибухової речовини [1]. Недоліки такого способу полягають в недостатній ефективності вибухової обробки нафтогазоносного пласта. Задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є підвищення ефективності вибухової обробки масиву у привибійній зоні нафтогазоносного пласта. Очікуваним від застосування корисної моделі технічним результатом є розширення зони штучної тріщинуватості, створеної в процесі вибухового навантаження на привибійну зону нафтогазоносного пласта. В основу корисної моделі поставлена задача створення в процесі підривання зарядів вибухової дії на породу привибійної зони нафтогазоносного пласта із забезпеченням відповідності діаграми деформування породи привибійної зони нафтогазоносного пласта діаграмі її імпульсного навантаження. При такій вибуховій дії відбувається найбільш ефективна передача енергії вибухового навантаження оброблюваному масиву привибійної зони нафтогазоносного пласта [2]. Крім того, підривання зарядів вибухової речовини один відносно іншого відбувається із затримкою в часі, що реалізується відрізком детонувального шнура певної довжини і забезпечує в процесі вибухового навантаження в породі привибійної зони нафтогазоносного пласта напружений стан високої нерівномірності із створенням переважно зсувних напружень, пов'язаних з розповсюдженням в породі нафтогазоносного пласта поперечних хвиль [3], що супроводжується розущільненням породи і розширенням зони тріщинуватості в привибійній зоні нафтогазоносного пласта. В процесі вибухового навантаження по масиву гірської породи розповсюджуються як повздовжні, так і поперечні хвилі. При цьому руйнування гірської породи пов'язують здебільшого із досягненням в процесі вибухового навантаження критичних значень стискальних напружень, пов'язаних із розповсюдженням по масиву повздовжніх хвиль. Відомо [2], що границя руйнування гірських порід на зсув, який створюється у породі пласта в результаті дії поперечних хвиль менша у 8…12 разів, ніж границя руйнування на стиснення. Тому, найбільш ефективною вибуховою обробкою є така, в процесі проведення якої в породі нафтогазоносного пласта розповсюджуються переважно поперечні хвилі. Здійснення корисної моделі досягається наступним чином. В лабораторних умовах з використанням зразків породи привибійної зони продуктивного пласта і стандартних методик по визначенню фізико-механічних характеристик гірських порід визначають густину ρ, модуль Юнга Е, коефіцієнт Пуассона ν і швидкість звуку V в породі привибійної зони нафтогазоносного пласта. В подальшому розраховують акустичну жорсткість ρV і модуль об'ємного стиснення К породи привибійної зони нафтогазоносного пласта згідно з виразом [4] 40 K 45 50 55 E . 31  2v  (1) Знаючи акустичну жорсткість і модуль об'ємного стиснення породи привибійної зони нафтогазоносного пласта, згідно з відомими даними [2] вибирають відповідні параметри вибухового розкладу вибухової речовини в процесі вибухового навантаження продуктивного пласта (початковий тиск вибуху, швидкість детонації), при яких відбувається ефективна передача енергії вибухового навантаження оброблюваному масиву привибійної зони нафтогазоносного пласта. Так, для найбільш поширеного типу породи нафтогазоносних 3 6 3 10 пластів, пісковику, для якого ρ=2 660 кг/м ; V=3318 м/с; ν=0,33; ρV=8,8·10 кг/м ·м/с; Е=1,25·10 10 Па, К=1,22·10 Па, згідно даних [2], для забезпечення в процесі вибухової обробки такого пісковику відповідності діаграми деформування породи привибійної зони діаграмі її імпульсного навантаження потрібно, щоб в процесі підривання заряду параметри вибухового розкладу 9 вибухової речовини були такими: початковий тиск вибуху 4,8·10 Па, швидкість детонації вибухової речовини - 3000 м/с. Нерівномірний характер навантаження в породі привибійної зони продуктивного пласта можна створити, якщо здійснювати підривання зарядів один відносно іншого із затримкою в часі. При такій взаємодії зарядів в процесі вибухового навантаження в породі привибійної зони нафтогазоносного пласта відбувається створення переважно зсувних напружень, пов'язаних з 1 UA 100470 U розповсюдженням поперечних хвиль, що супроводжується розущільненням породи розширенням зони тріщинуватості в породі привибійної зони нафтогазоносного пласта. Показник нерівномірності навантаження if визначається за виразом [5] ς=σθ/σr, і (2) 5 де σθ і σr - найменше і найбільше головні напруження, відповідно. Досягнення високої нерівномірності напруженого стану в межах ς=0,05…0,16 (для кожного типу нафтогазоносних пластів оптимальною є своя нерівномірність) створюється підриванням зарядів один відносно іншого із затримкою в часі t3, яка дорівнює [5] 10 t3=(0,25…0,5)t, (3) де t - час дії надлишкового тиску при вибуху одного заряду. Час дії надлишкового тиску при вибуху одного заряду в твердих породах розраховують за формулою [6] 15 t  3 Q 2000 , (4) де Q - маса одного заряду. Наприклад, при масі одного заряду 3,0 кг 20 t  3 3,0 2000  7,25  104 c . Затримка в часі t 3 забезпечується підриванням відрізка детонувального шнура певної довжини L. Наприклад, при затримці в часі t 3 підривання одного заряду відносно іншого на величину 0,35t, довжина відрізка L детонувального шнура складає L=0,35t·V, 25 30 35 40 45 50 (5) де V - швидкість детонації детонувального шнура. При швидкості детонації детонувального шнура, серцевина якого виготовлена із вибухової речовини гексогену, V=6500 м/с [7] за формулою (5) -4 L=0,35·7,25·10 ·6500=1,65 м. Згідно з відомою методикою розрахунку необхідної маси заряду для вибухової обробки гірського масиву [8] розраховують необхідну масу зарядів для вибухової обробки нафтогазоносного пласта з потрібним радіусом вибухової обробки. В подальшому у свердловину на геофізичному кабелі опускають заряди вибухової речовини і відрізок детонувального шнура визначеної довжини L, який розташований між зарядами вибухової речовини. Після розміщення зарядів вибухової речовини і відрізка детонувального шнура визначеної довжини L в інтервалі залягання нафтогазоносного пласта з використанням підривного патрона підривають заряди із вибухової речовини із затримкою в часі t3 один відносно одного. При цьому, згідно з умовою (1), здійснюється вибухова обробка привибійної зони нафтогазоносного пласта із забезпеченням відповідності деформування породи привибійної зони нафтогазоносного пласта діаграмі її вибухового навантаження з ефективною передачею енергії вибухового навантаження на породу привибійної зони нафтогазоносного пласта. Крім того, згідно з умовою (3), в породі привибійної зони нафтогазоносного пласта виникає напружений стан високої нерівномірності в межах ς=(0,05…0,16) із створенням переважно зсувних напружень, пов'язаних з розповсюдженням в породі привибійної зони нафтогазоносного пласта поперечних хвиль. Досягнення технічного результату від застосування корисної моделі забезпечується завдяки розущільненню масиву, що супроводжується розширенням зони тріщинуватості і покращенням фільтраційних характеристик породи в привибійній зоні нафтогазоносного пласта, в результаті чого підвищується ефективність вибухової обробки нафтогазоносного пласта і зростає дебіт видобувних свердловин [9]. Джерела інформації: 1. Прострелочные и взрывные работы в скважинах /Н.Г. Григорян, С.А. Ловля, Г.Г. Шахназаров и др. – М.: Недра, 1992. - С. 247-252. 2. Мосинец В.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. - М.: Недра, 1976. - С. 20, 68, 69, 102. 2 UA 100470 U 5 10 15 20 25 30 3. Нагорний В.П., Денисюк Ι.Ι. Імпульсні методи інтенсифікації видобутку вуглеводнів. - К.: Ессе, 2012. - С. 152, 153. 4. Рябинкин Л.А. Теория упругих волн. - Μ.: Недра, 1987. - С. 35. 5. Михалюк А.В. Торпедирование и импульсный гидроразрыв пластов. - К.: Наук. думка, 1986. - С. 121, 125. 6. Михалюк А.В. Горные породы при неравномерных динамических нагрузках. - К.: Наук. думка, 1980. - С. 97. 7. Кутузов Б.Н. Взрывные работы. - М.: Недра, 1980. - С. 178. 8. Технологія підвищення дебіту свердловин із застосуванням імпульсної дії на привибійну зону пласта /В.П. Нагорний, Ю.А. Писарєв, В.І. Артьомов та ін. //Нафтова і газова промисловість – 2001. - № 2. - С. 25, 26. 9. Нагорний В.П., Денисюк І.І. Технології інтенсифікації видобутку вуглеводнів. - К.: Ессе, 2013. - С. 250. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб вибухової обробки привибійної зони нафтогазоносного пласта, що включає розкриття нафтогазоносного пласта свердловиною і підривання у рідині в свердловині в інтервалі залягання нафтогазоносного пласта зарядів вибухової речовини, який відрізняється тим, що для ефективної передачі енергії вибухового навантаження породі нафтогазоносного пласта вибухове навантаження на нафтогазоносний пласт створюється таким чином, щоб забезпечити в процесі вибухової обробки привибійної зони нафтогазоносного пласта відповідність діаграми деформування породи привибійної зони нафтогазоносного пласта діаграмі її вибухового навантаження. 2. Спосіб вибухової обробки привибійної зони нафтогазоносного пласта за п. 1, який відрізняється тим, що послідовне підривання зарядів вибухової речовини відбувається в режимі короткосповільненого вибуху із затримкою в часі одного заряду відносно наступного, що забезпечує виникнення в породі привибійної зони нафтогазоносного пласта напруженого стану високої нерівномірності із створенням переважно зсувних напружень, пов'язаних з розповсюдженням в породі нафтогазоносного пласта поперечних хвиль, що супроводжується розущільненням породи і розширенням зони тріщинуватості в привибійній зоні нафтогазоносного пласта. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 3