Спосіб інтенсифікації видобутку газоподібних та рідких вуглеводнів

Спосіб інтенсифікації видобутку газоподібних та рідких вуглеводнів, що включає розкриття продуктивного пласта свердловиною, послідовний підрив у рідині в свердловині, на рівні продуктивного інтервалу, зарядів вибухової речовини, який відрізняє ться тим, що в свердловинній рідині попередньо розміщують генератор газу, ви ще якого розташовують заряди вибухово ї речовини, потім, дією генератора газу, навколо цих зарядів створюють зону газованої рідини і після чого підривають заряди. (19) (21) 98073560 (22) 07.07.1998 (24) 15.12.2000 (33) UA (46) 15.12.2000, Бюл. № 7, 2000 р. (72) Даниленко Вячеслав Андрійович, Писарєв Юрій Авер'янович, Нагорний Володимир Петрович, Горбенко Валентин Петрович, Волосник Євген Олександрович (73) Даниленко Вячеслав Андрійович, Писарєв Юрій Авер'янович, Нагорний Володимир Петрович, Горбенко Валентин Петрович, Волосник Євген Олександрович 31061 ної зони. При цьому дією генератора газу керують ступенем насичення пухирями газу зони газованої рідини навколо зарядів і тим самим змінюють її фізико-механічні властивості і забезпечують регулювання амплітудно-часових параметрів вибухових хвиль, випромінюваних в продуктивний пласт при вибуху зарядів. Згідно з експериментальними даними, при торпедуванні продуктивних пластів зарядами фугасної дії із застосуванням ультракороткосповільненого підриву зарядів у зоні газованої рідини розущільнення складає, до 100 діаметрів заряду, а радіус тріщиноутворення збільшується в 1,6-2,0 рази; при перфорації продуктивних пластів, дострілу і перестрілу їх [1] послідовними вибухами зарядів кумулятивної дії, окрім вищевідзначених властивостей винаходу, додатково відбувається перерозподіл внутрішньої енергії заряду в кінетичну із значним підвищенням швидкості кумулятивного струменя, при цьому глибина пробитих каналів підвищується в 1,8 рази, а диаметр каналів зростає в 1,2 рази, причому в процесі утворення каналів наводиться додаткова тріщинуватість, що гідродинамічно зв'язана з цими каналами. При експериментальних дослідженнях способу була виявлена ще одна його додаткова властивість, яка полягає в тому, що при довгочасній дії генератора газу і значному зростанні вверх по свердловині зони газованої рідини (в експерименті вище продуктивного пласта на 8 м) ця зона виконує роль області інтенсивного гасіння: ударних хвиль, що розповсюджується вверх по свердловині і забезпечує зниження їх параметрів в 3-5 разів, що підвищує надійність цілісності колон і в ряді випадків не потребує додаткових гасіїв ударної хвилі Виявлення цих технічних властивостей винаходу виконувалось на базі експериментальних досліджень і наступних дослідно-промислових робіт на газових та нафтови х свердловинах. В результаті встановлено новий геотехнологічний результат - значне підвищення дебіту в 2-3,5 рази на нафтовидобувних і 3-5 разів на газовидобувних свердловинах протягом більше 1 року спостережень за роботою свердловин. На фіг. 1 відображена схема розташування генератору газу і зарядів (фугасної дії) вибухових речовин у видобувній свердловині; на фіг. 2, відображена схема розташування генератора газу і зарядів (кумулятивної дії) у видобувній свердловині: 1 - продуктивна зона; 2 - видобувна свердловина; 3 - свердловинна рідина, 4 - генератор газу; 5 - заряди вибухової речовини; 6 - зона газованої рідини; 7 - канал перфорації. Попередньо провадять підготовчі роботи, що полягають в обстеженні видобувної свердловини і реєстрації її основних даних. Після цього, використовуючи відомі методики, встановлюють динамічні характеристики вутлеводневомістких порід, визначають необхідні параметри властивостей зони газованої рідини і виконують розрахунки генератора газу, зарядів і величин сповільнень між підривами кожного з них, з урахуванням зміни амплітудночасових параметрів вибухови х хвиль, породжених зарядами через зону газованої рідини і досягнення необхідного рівня нерівномірного навантаження геофізичного середовища пласта. Після чого фор мують заряди ультракороткосповільненого підриву із детонаційним зв'язком між ними та генератор газу, які можуть бути об'єднані в один або декілька сполучених корпусів і приступають до реалізації спосoбу. Спосіб інтенсифікації видобутку газоподібних та рідких вуле воднів реалізують таким чином. Біля нижньої межі в продуктивній зоні 1 видобувної свердловини 2, яка заповнена рідиною 3, наприклад, водяним розчином хлористого кальцію із густиною 1,3 г/см 3, попередньо розміщують генератор газу 4. Генератор газу 4 являє собою, наприклад, герметичний корпус, розділений перегородками на секції із вікнами. В секціях розміщують розрахункову кількість карбіду кальцію, що попередньо пакується в сітчасту оболонку. Кожна секція споряджається мікрозарядами для розгерметизації її вікон. Вище генератора газу 4, на рівні продуктивного інтервалу 1 розташовують заряди ультракороткосповільненого підриву із вибухової речовини, наприклад, із октогену. Потім дією генератора газу 4 навколо зарядів 5 створюють зону газованої рідини 6. Це досягається тим, що дією мікрозарядів-підривників розгерметизовують необхідну кількість секцій корпусу генератора газу 4 і при взаємодії свердловинної рідини 3 із карбідом кальцію утворюється газ, пухирці якого піднімаються вверх, утворюючи зону газованої рідини 6. Після створення на необхідну висоту зони газованої рідини 6 заряди 5 послідовно в ультракороткосповільненому режимі, що забезпечується мірними відрізками детонуючого шн ура, підривають. При цьому при вибуху зарядів як фугасної, так і кумулятивної дії (фіг. 1, 2) за рахунок зміни амплітудно-часових параметрів вибухови х хвиль, породжених зарядами 5, відбувається підвищення рівня перетворення енергії вибуху зарядів 5 в механічну роботу із значним підвищенням параметрів тріщиноутворення і об'єму розущільненої білясвердловинної зони. Окрім цього, при вибуху зарядів кумулятивної дії (фіг. 2) відбувається ще зростання параметрів пробитих каналів 7. Після цього свердловину 2 широко відомим в данній області промисловості методом вводять в робочий режим. Приклад 1 реалізації способу із зарядами фугасної дії на нафтовидобувній свердловині (Астраханське НГВУ) Результати обстежень нафтовидобувної свердловини показали таке. Глибина свердловини 2046,5 м, продуктивний пласт в інтервалі 20322036 м, складений піщаниками сірими, діаметр експлуатаційної колони в інтервалі залягання продуктивного пласта 139,7 м. Розкриття продуктивного пласта провадилось із використанням перфораторів ЗПКО-89-200, щільність перфорації – 18 отворів на один погонний метр. За даними кернового матеріалу характеристики породи продуктивного пласта такі: межа міцності при одноосному стисканні sо=525×105 Па; густина – 2660 кг/м 3; швидкість поздовжньої хвилі – up=3100 м/с; коефіцієнт Пуасона - 0,26; модуль Юнга - Е=1,25×1010 Па, пористість n=19,5%. Температура на рівні продуктивного пласта - 59,70°С. Дебіт свердловини до початку вибухови х робіт становив 2,1 т/добу. 2 31061 Попередньо визначили необхідні параметри властивостей зони газованої рідини, а саме: протяжність зони газованої рідини 12 м, густина газованої рідини – 870 г/ м 3. Далі, при розрахунку генератора газу, встановили: необхідна маса карбіду кальцію для забезпечення існування зони газової рідини у вибраних межах протягом 120 сек становить 5 кг. Потім з використанням широко відомих методик були розраховані маси зарядів і величин сповільнень між підривами кожного з них з урахуванням зміни амплітудно-часових параметрів вибухови х хвиль, породжених зарядами через зону газованої рідини і досягнення необхідного рівня нерівномірного навантаження геофізичного середовища пласта. Згідно з розрахунком два заряди однакової маси були сформовані із гексогенових шашок масою 0,157 кг кожна, кожний заряд складався із 21 шашки, сумарна маса кожного заряду 3,3 кг. Розрахунковий ультракороткосповільнений підрив зарядів між собою забезпечували мірною довжиною відрізка детонуючого шнура - 1,95 м, який розташовували між зарядами. Сформовані заряди і відрізок детонуючого шнура розміщували в алюмінієвому корпусі довжиною 4,0 м. Далі формували гірлянду у такій послідовності: генератор газу, над ним на віддалі 1,0 м - фугасні заряди ультракороткосповільненого підриву. Перед виконанням вибухови х робіт свердловина була заповнена водяним розчином хлористого кальцію густиною 1250 кг/м 3. Зібрану гірлянду закріплювали на геофізичному кабелі і за допомогою штатного спуско-піднімального механізму опускали у свердловину так, щоб вер х генератора газу знаходився на 1,0 м нижче рівня нижньої межі продуктивного інтервалу пласта, при цьому низ нижнього заряду знаходився на рівні нижньої межі продуктивного інтервалу пласта, а верх вер хнього заряду - на рівні верхньої межі продуктивного інтервалу пласта. Після виконання робіт по розміщуванню гірлянди у свердловині здійснювали електричний підрив електродетонатора ТЕД-165, що розгерметизовував вікно генератора газу, забезпечуючи цим взаємодію свердловинної рідини із карбідом кальцію із утворенням газу, пухірці якого, піднімаючись вверх, утворювали зону газової рідини. Через 120 сек після підриву електродетонатора і утворення за цей час зони газованої рідини протяжністю 12 м над генератором газу, здійснювали підрив зарядів послідовно зверху вниз з ультракороткосповільненому режимі, забезпечуючи за рахунок зміни амплітудно-часових параметрів вибухових хвиль, породжених зарядами через зону газованої рідини, підвищення рівня перетворення енергії вибуху зарядів в механічну роботу із підвищенням параметрів тріщиноутворення (за результатами гідродинамічних досліджень до 100 діаметрів заряду) і об'єму розущільненої білясвердловинної зони. Після цього свердловину широко відомим в даних областях методом вводили в робочий режим. Дебіт свердловини підвищився в 3,3 рази і склав 6,93 т/добу і утримувався протягом 1,2 року спостережень за роботою цієї свердловини. Приклад № 2 реалізації способу із зарядами кумулятивної дії на газовидобувній свердловині (ДП "Шебелинкагазпром") Результати обстежень газовидобувної свердловини показали наступне. Глибина свердловини 2250 м, продуктивний пласт в інтервалі 22182233 м, складений пісковиками, діаметр експлуатаційної колони в інтервалі залягання продуктивного пласта 127 мм. За даними кернового матеріалу характеристики породи продуктивного пласта такі: межа міцності при одноосному стисканні - sо= =465×105 Па; густина 2530 кг/м 3; швидкість поздовжньої хвилі - up=2930 м/с; коефіцієнт Пуассона – n=0,29; модуль Юнга – Е=1,04×1010 Па; пористість n=20%. Температура на рівні продуктивного пласта – 65,3°С. Дебіт свердловини до виконання вибухови х робіт становив 5,9 тис. м 3/добу. Попередній додатковий перестріл продуктивного пласта з метою інтенсифікації роботи свердловини провадився із використанням перфораторів ПКС 105 П в кількості 90 кумулятивних зарядів, при цьому додаткова щільність перфорації в межах продуктивного пласта становила 6,65 отворів на 1 погонний метр, підвищення дебіту свердловини не відбулося. Попередньо визначили необхідні параметри властивостей зони газованої рідини, а саме: протяжність зони газованої рідини 24 м, густина газованої рідини 900 кг/м 3. Далі при розрахунку генератора газу встановили: необхідна маса карбіду кальцію для забезпечення існування зони газованої рідини у вибраних межах протягом 240 сек становить 9 кг. Потім з використанням широко відомих методик було розраховано величину сповільнення між підривами кожного із кумулятивних зарядів один відносно іншого з ура хуванням зміни амплітудночасових параметрів вибухови х хвиль, породжених зарядами через зону газованої рідини і досягнення необхідного рівня нерівномірного навантаження геофізичного середовища пласта. Розрахунковий ультракороткосповільнений підрив кумулятивних зарядів між собою забезпечували мірною довжиною відрізка детонуючого шнура, який розміщували між зарядами і закріплювали скобами до стрічок каркасу перфоратора. Далі формували гірлянду у такій послідовності: генератор газу, над ним на віддалі 1,0 м - перфоратор із зарядами кумулятивної дії в кількості 90 зарядів, що забезпечувало при перестрілі продуктивного пласта додаткову щільність перфорації в 6,65 отворів на один погонний метр. Перед виконанням вибухови х робіт по перестрілу продуктивного пласта свердловина була заповнена водяним розчином хлористого кальцію густиною 1130 кг/м 3. Зібрану гірлянду закріплювали на геофізичному кабелі за допомогою штатного спуско-піднімального механізму опускали у свердловину так, щоб верх генератора газу знаходився на 1,0 м нижче від рівня нижньої межі продуктивного пласта, при цьому самий нижній кумулятивний заряд знаходився на рівні нижньої межі продуктивного інтервалу пласта, а самий верхній кумулятивний заряд - на рівні його верхньої межі. Після виконання робіт по розміщуванні гірлянди у свердловині здійснювали електричний підрив епектродетонатора ТЕД-165, що розгерметизовував вікно генератора газу, забезпечуючи цим взаємодію свердловинної рідини із карбідом кальцію з 3 31061 утворенням газу, пухирці якого, піднімаючись вверх, утворювали зону газованої рідини. Через 240 сек після підриву електродетонатора і утворення за цей час зони газованої рідини протяжністю 24 м над генератором газу здійснювали підрив кумулятивних зарядів послідовно зверху вниз в ультракороткосповільненому режимі, забезпечуючи, за рахунок зміни амплітудно-часових параметрів вибухови х хвиль, породжених зарядами через зону газованої рідини, підвищення рівня перетворення енергії вибуху зарядів в механічну роботу із підвищенням параметрів трищиноутворення і об'єму розущільненої біля свердловинної зони, а також підвищення швидкості кумулятивного струменя за рахунок додаткового перерозподілу внутрішньої енергії заряду в кінетичну, при цьому, за даними геофізичних досліджень, глибина пробитих каналів підвищилась в 1,4 paзи і ста новила 38,5 мм, а діаметр каналів зріс в 1,2 рази і становив 18,2 мм; при цьому наведена в процесі утворення каналів додаткова тріщинуватість гідродинамічного зв'язка з утвореними каналами. Після виконання вибухови х робіт свердловину широко відомим способом вводили в робочий режим. Дебіт свердловини підвищився в 5,0 разів і склав 29,5 тис. м 3 газу/добу і утримувався протягом 1,5 року спостережень за роботою цієї свердловини. Джерела інформації: 1. Уметбаев В.Г. Геолого-технические мероприятия при эксплуатации скважин: Справочник рабочего. - М.: Недра, 1989. - С. 131-150 (аналог). 2. Авторское свидетельство СССР № 1648107, Е21В43/263, 08.01.1991 (прототип). Фіг. 1 4 31061 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 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 ___________________________________________________________ 5