Спосіб інтенсифікації видобутку нафти і газу

Спосіб інтенсифікації видобутку нафти і газу, що включає розкриття продуктивного пласта свердловиною, послідовний підрив в свердловині зарядів вибухової речовини з нерівноважним розущільненням продуктивного пласта, який відрізняється тим, що попередньо аерують окиснювач, після чого білясвердповинну зону геофізичного середовища продуктивного пласта насичують аерованим окиснювачем з утворенням сумішей пластових вуглеводнів і окиснювача, в яких потім вибухом зарядів в свердловині ініціюють екзотермічну реакцію. (19) (21) 98084499 (22) 19.08.1998 (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, Артьомов Володимир Іванович, Куль Адам Йосипович (73) Даниленко Вячеслав Андрійович, Писарєв Юрій Авер'янович, Нагорний Володимир Петрович, Артьомов Володимир Іванович, Куль Адам Йосипович 31388 Сукупність відмінних ознак при взаємодії із відомими ознаками забезпечила виявлення нових технічних властивостей винаходу. Ці властивості полягають в тому, що при попередній аерації окиснювача та послідовному насичуванні аерованим окиснювачем канальних та порових просторів білясвердловинної зони геофізичного середовища продуктивного пласта в середовищі утворюються енергетичні суміші пластових вуглеводнів та окиснювача, здібні, в залежності від типів вуглеводнів і окиснювачів та їх відсоткового співвідношення, до ініціювання в них екзотермічних реакцій горіння (чи детонації) від вибуху зарядів, розташованих в свердловині. При послідовному підриві свердловинних зарядів, наприклад, з більш низькими детонаційними характеристиками, вибухові хвилі, почергово проходячи обсадну колону, створюють у пласті хвильове поле, під дією якого білясвердловинна область продуктивного пласта приходить в підвищений напружений стан, а в аерованому окиснювачі, що знаходиться в свердловині, ініціюється екзотермічна реакція – горіння. При цьому, за рахунок попередньої аерації окислювача, збільшується площина його реакційної здібності і, тим самим, різко зростає швидкість горіння. При подальшому послідовному підриві зарядів з більш високими детонаційними характеристиками, вибухова дія останніх також ініціює у аерованому окиснювачі, розташованому в свердловині, екзотермічну реакцію – горіння, а вибухові хвилі від дії цих зарядів перетворюються в попередньо напруженому масиві пласта в квазіпоздовжні і квазіпоперечні хвилі, які ініціюють в енергетичних аерованих сумішах, розташованих в пласті, екзотермічні реакції горіння (чи детонації) з підвищиними швидкостями їх дії. При цьому в пласті утворюються вторинні і третинні хвильові поля, які при взаємодії з первинними і між собою провадять велике нерівноважне розущільнення білясвердловинної області продуктивного пласта з поворотом, зміщенням елементів геофізичного середовища (зерен, блоків і т. ін.) із наведенням в ньому великої кількості додаткових флюїдних каналів. Причому, за рахунок екзотермічної реакції енергетичних сумішей, розташованих в пласті, відбувається випал породи навколо просторів каналів та пор в геофізичному середовищі, що продовжує часовий термін стійкості просторів і, тим самим, часову довготривалість ефекту збільшення видобутку вуглеводнів. Згідно з експериментальними даними, діаметр зони розущільнення складає 300 і більше діаметрів заряду і залежить від типу аерованого окиснювача, ступеня його аерації та об'єму окислювача, котрим насичено геофізичне середовище продуктивного пласта. Виявлення цих технічних властивостей винаходу виконувалось на базі експериментальних досліджень і наступних дослідно-промислових робіт на нафтових і газових свердловинах. В результаті встановлено новий технологічний результат – значне підвищення (в 3,0-5,0 разів) дебіту видобувних свердловин протягом більше як 1,6 року спостережень. На кресленні (фіг. 1) відображена схема обв'язування наземного устаткування; на кресленні (фіг. 2) – схема розташування зарядів вибухових речовин та окиснювача у видобувній свердловині; 1 – вибухова свердловина; 2 – продуктивний пласт; 3 – рідина; 4 – автоцисцерна; 5 – насос; 6 – прилад аерації; 7 – компресорр; 8 – аерований окиснювач; 9 – перфораційний отвір; 10 – продавлювальна речовина; 11 – зволожувач повітря; 12 – заряди з більш низькими детонаційними характеристиками; 13 – заряди з більш високими детонаційними характеристиками. Попередньо провадять підготовчі роботи, що полягають в обстежені видобувної свердловини і реєстрації основних даних (рік пуску в експлуатацію, внутрішній діаметр експлуатаційної колони, ступінь її зносу, стан затрубного цементного каменю, відмітки підошви і стелі продуктивного пласта, при неоднорідних пластах – товщина продуктивних інтервалів і їх відмітки, пластовий тиск, температура в продуктивному пласті, існуючий до початку вибухових робіт дебіт і т. ін.). Після цього, використовуючи відомі методики, встановлюють фізико-механічні та динамічні характеристики породи продуктивного пласта, визначають тип окиснювача, його об'єм і необхідну ступінь аерації та необхідну відстань від свердловини, в межах якої окиснювач насичує геофізичне середовище, провадять розрахунки зарядів і величин сповільнень між підривами кожного з них з урахуванням цілісності колони і взаємодії хвильових полів в зоні розущільнення пласта. Потім провадять обв'язку наземного устаткування, використовуючи при цьому установки і механізми, відомі в даній області техніки і широко застосовувані для пінокислотних обробок продуктивних пластів та інших цілей. Паралельно з цим формують заряди вибухових речовин із детонаційним зв'язком між ними і приступають до реалізації способу. Спосіб інтенсифікації видобутку нафти і газу реалізують таким чином. У видобувну свердловину 1, до нижньої межі оброблюваного горизонту продуктивного пласта 2, подають рідину 3, наприклад, технічну воду. Потім - водяний розчин окиснювача, наприклад, 40% водяний розчин аміачної селітри чи 50% водяний розчин перхлорату амонію, або ж 50% водяний розчин перхлорату калію і т. ін., із автоцистерни 4 насосом 5 подають в спеціальну установку 6, наприклад, ежекторний змішувач чи аератор, який сполучається із компресором 7. В установці 6 окислювач аерують повітрям із потрібним ступенем аерації, наприклад, таким, що дорівнює 1 (кількість повітря в м3 на 1 м3 розчину окиснювача) в умовах на поверхні. Приготовлений аерований окиснювач 8 під розрахунковим тиском подають у свердловину 1. Аерованим окиснювачем 8, що являє собою рідкий окиснювач з пухирями повітря, розділеними тонкими плівками (прошарками) цього ж окиснювача, через перфораційні отвори 9 свердловини 1 насичують білясвердловинну зону геофізичного середовища продуктивного пласта 2 з утворенням енергетичних сумішей вуглеводнів, що знаходяться в каналах і порах пласта, і аерованого окиснювача, здатних до ініціювання в них екзотермічної реакції горіння (чи детонації). Продавлювання розрахункового об'єму, наприклад, 5-8 м3 аерованого окиснювача 8 в пласт 2 здійснюють за допомогою продавлювальної речовини 10, наприклад, зволоженого повітря, що поступає з відомої в даній області техніки тех 2 31388 перед виконанням робіт складав 7,8 тис. м3 газу на добу. Спочатку прийняли, що як окиснювач виступатиме перхлорат амонію, як водяний розчин окиснювача - 50% водяний розчин перхлорату амонію, необхідну ступінь аерації прийняли 1, тобто в 1 м3 водяного розчину окиснювача аерується 1 м повітря. Із застосуванням відомої методики необхідна відстань від свердловини, в межах якої окиснювач насичує геофізичне середовище, була прийнявта 3,0 м. Як вибухову речовину з більш низькими детонаційними характеристиками приймали тротил, а з більш високими - гексоген. Із застосуванням відомої методики і урахуванням цілісності колони та взаємодії хвильових полів в зоні розущільнення пласта були розраховані маси зарядів і величини сповільнень між вибухами зарядів. Згідно з розрахунком кожний з двох зарядів з більш низькими детонаційними характеристиками формували з 30 тротилових шашок масою по 150 г кожна, при цьому сумарна маса вибухової речовини в кожному заряді складала 4,5 кг. Кожний з двох зарядів із більш високими детонаційними характеристиками формували з 36 гексогенових шашок масою по 135 г кожна, сумарна маса вибухової речовини при цьому в кожному заряді складала 4,86 кг. Інтервал ультракороткосповільненого підриву зарядів між зарядами реалізували мірними відрізками детонуючого шнура, довжиною 1,95 м при підриві зарядів з більш низькими детонаційними характеристиками і довжиною 2,1 м при підриві зарядів з більш високими детонаційними характеристиками. Далі провадили обв'язку наземного устаткування, використавши при цьому установки і механізми, відомі в даній області техніки: автоцистерна на шасі автомобіля "КрАЗ", насосна установка 4АМ-700, прилад аерації - ежектор ЕЖГ-1, компресор СД-12/250, зволожувач повітря - типу "перфорована труба в трубі". Паралельно з цим формували два заряди з більш низькими детонаційними характеристиками із детонаційним зв'язком між ними, і два заряди з більш високими характеристиками з детонаційним зв'язком між ними. Потім у видобувну свердловину до нижньої межі оброблюваного горизонту продуктивного пласта подали технічну воду об'ємом 3,6 м3. Далі водяний розчин окислювача - 50% водяний розчин перхлорату амонію з автоцистерни насосом подали в аератор, де окиснювач аерували повітрям з доведенням густини газорідинної суміші до 500 кг/м3. В подальшому підготовлений аерований окиснювач в об'ємі 5,0 м3 подавався в свердловину. Продавлювання аерованого окиснювача здійснювалось за допомогою продавлювальної речовини - зволоженого повітря, що поступало із установки - зволожувач повітря. В результаті аерований окиснювач продавлювався в білясвердловинну область до рівня верхньої межі оброблюваного горизонту продуктивного пласта. Потім у зоні свердловини, що заповнена аерованим окиснювачем, розмістили попередньо сформовані заряди з різними детонаційними характеристиками і детонаційними зв'язками між зарядами. При цьому від рівня нижньої межі пласта вверх розмістили заряди тротилу із більш низьки нологічної установки 11 - зволожувача повітря. При цьому аерований окиснювач 8 у свердловині 1 продавлюють у білясвердловинну область до рівня верхньої межі оброблюваного горизонту продуктивного пласта 2. Потім в зоні свердловини 1, що заповнена аерованим окиснювачем, розміщують заряди 12 і 13 із різними детонаційними характеристиками. При цьому від рівня нижньої межі пласта вверх розміщують заряди 12 із більш низькими детонаційними характеристиками, наприклад, із тротилу, а потім - вище - заряди з більш високими детонаційними характеристиками, наприклад, із октогену. Потім підривають заряди 12, наприклад, із мікросекундним сповільненням між ними, що забезпечують засоби ініціювання, наприклад, мірні відрізки детонуючого шнура. Породжені зарядами 12 хвилі утворюють в пласті хвильове поле, під дією якого білясвердловинна область продуктивного пласта приходить в підвищений напружений стан, а в аерованому окислювачі 8, що знаходиться в свердловині, ініціюється екзотермічна реакція - горіння. Потім, наприклад, з мікросекундним сповільненням підривають заряди 13. Породжена зарядами 13 вибухова дія ініціює ще раз в аерованому окиснювачі 8, розташованому у свердловині 1, екзотермічну реакції, горіння, а вибухові хвилі від дії зарядів 13 перетворюються в попередньо напруженому масиві в квазіпоздовжні і квазіпоперечні хвилі, які ініціюють в енергетичних сумішах, розташованих в пласті, екзотермічні реакції, горіння (чи детонацію), утворюючи в пласті вторинні і третинні хвильові поля, які при взаємодії між собою і первинним провадить велике нерівноважне розущільнення білясвердловинної області продуктивного пласта з поворотом, зміщенням елементів геофізичного середовища (зерен, блоків і т. ін.) із наведенням в ній великої кількості додаткових флюїдних каналів, причому за рахунок екзотермічної реакції енергетичних сумішей, розташованих в пласті, відбувається випал породи навколо просторів в геофізичному середовищі, що забезпечує часову довготривалість стійкості просторів і, тим самим, часову довготривалість ефекту. Діаметр зони розущільнення, відповідно до експериментальних даних, складає 300 і більше діаметрів заряду і залежать від типу аерованого окиснювача, ступеня його аерації, об'єму окиснювача, яким насичують пласт. Потім, враховуючи велике нерівноважне розущільнення білясвердловинної області пласта 2, в продуктивній зоні свердловини 1, з використанням широко відомих в даній області методів, провадять додаткову перфорацію в обсадній колоні, після чого свердловину широко відомими в даних областях промисловості методами вводять в робочий режим. Результати обстежень свердловини показали таке. Відмітка стелі продуктивного горизонту – 3840 м, підошви – 3850 м. Продуктивний горизонт складений пісковиками, щільними, дрібнозернистими, пористістю 9-13%. Розкриття пласта здійснювалось із застосуванням кумулятивних перфораторів ПКС-105, щільність перфорацій – 18 отв./погін. м. Пластовий тиск на рівні продуктивного пласта складав 41,2 МПа. Зовнішній діаметр експлуатаційної колони в зоні продуктивного пласта складав 140 мм. Початковий дебіт свердловини 3 31388 ми детонаційними характеристиками, а потім, через 2,0 м вище, - заряди гексогену з більш високими детонаційними характеристиками. Далі здійснили ультракороткосповільнений підрив зарядів тротилу. Породжені при вибуху тротилових зарядів хвилі утворили в пласті хвильове поле, під дією якого білясвердловинна область продуктивного пласта прийшла в підвищений напружений стан, а в аерованому окиснювачі, що знаходиться в свердловині, ініціювалась екзотермічна реакція - горіння. В подальшому здійснили ультракороткосповільнений підрив зарядів гексогену. Породжена зарядами гексогену вибухова дія ініціює ще раз у свердловині екзотермічну реакцію - горіння, вибухові хвилі від дії зарядів гексогену перетворюються в попередньо напруженому масиві в квазіпоздовжні і квазіпоперечні хвилі, які ініціюють в енергетичних сумішах, розташованих в пласті, екзотермічної реакції горіння (чи детонації), утворюючи в пласті вторинні і третинні хвильові поля, які при взаємодії між собою і первинним провадять велике нерівноважне розущільнення білясвердловинної області продуктивного пласта з поворотом, зміщенням елементів геофізичного середовища (зерен, блоків і т. Ін.) із наведенням в ній великої кількості флюїдних каналів, причому за рахунок екзотермічної реакції енергетичних сумішей, розташованих в пласті, відбувається випал породи навколо просторів у геофізичному середовищі, що забезпечує часову довготривалість стійкості просторів і, тим самим, часову довготривалість ефекту. Діаметр зони розущільнення, згідно з результатами гідродинамічного дослідження свердловини за стандартною методикою після проведення в ній вибуху склав 310 діаметрів заряду. В подальшому в області продуктивного пласта провели додаткову перфорацію обсадної колони перфораторами ПКС-105 із щільністю 10 отв./погін. м. Після цього свердловина із застосуванням широко відомих в даній області промисловості методів вводилась в робочий режим. Дебіт газу після виконання вибухових робіт склав 39,0 тис. м3 на добу і втримувався на цьому рівні впродовж 18,5 місяців спостережень за роботою свердловини. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР, № 1648107, E21B43/263, 08.01.1991 (аналог). 2. Патент на винахід, Україна, № 17925 А, Е21В43/263, 03.06.1997 (прототип). Фіг. 1 4 31388 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 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5