Процес розущільнення гірських порід крізь свердловини

Реферат: UA 77924 U UA 77924 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до способів стимулювання продуктивності видобування корисних копалин із свердловини формуванням тріщин і розривів у гірській породі. Може бути використана для видобування нафти, газу, сірки, води, а також при вилуговуванні крізь свердловини міді, урану, золота тощо. Відомий [1] спосіб підвищення проникності (розущільнення) гірських порід включає розріз продуктивного пласта свердловинами, нагнітання у свердловину рідини (технологічного розчину) та дію на гірську породу силовими ударними хвилями, довжина яких залежить від потужності пласта. Також відомий [2] спосіб розущільнення покладу гірської породи включає розріз порід обсадженими перфорованою трубою свердловинами, розміщення у обсадній трубі складеного трубного ставу, розміщення на вході трубного ставу генератора ударних імпульсів із випромінювачем силових хвиль, а на виході - акустичного відбивача силових ударних хвиль, герметизацію свердловини, нагнітання у свердловину крізь трубний став технологічного розчину та дію силовими ударними хвилями на кожен інтервал пласта гірської породи, починаючи з його нижнього продуктивного горизонту. Основним недоліком обох зазначених вище процесів є складність їх застосування з причини невизначення залежності ряду технологічних параметрів (часу дії силовими ударними хвилями, частоти цих хвиль і довжини інтервалу продуктивного горизонту, який піддається обробці за один цикл розущільнення пласта) від типу гірської породи продуктивного пласта. Найбільш близьким аналогом [3] за сукупністю суттєвих ознак є спосіб (процес) обробки (розущільнення) масиву гірської породи крізь свердловини, що включає розріз порід обсадженими перфорованою трубою свердловинами, розміщення у обсадній трубі складеного трубного ставу, розміщення на вході трубного ставу генератора ударних імпульсів із випромінювачем силових хвиль, а на виході - акустичного відбивача силових ударних хвиль, герметизацію свердловини, нагнітання у свердловину крізь трубний став технологічного розчину та дію на гірську породу силовими ударними хвилями протягом часу, залежного від літологічних властивостей (типу) гірської породи. В цьому процесі лише акцентовано увагу на залежності часу дії силовими ударними хвилями від типу гірської породи. Конкретного значення цього часу щодо різних типів гірської породи не визначено. Поза увагою залишилися залежності від типу гірської породи також частоти силових ударних хвиль і довжини інтервалу продуктивного горизонту пласта, що обробляється цими хвилями за один цикл поетапного процесу розущільнення. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення процесу розущільнення гірських порід крізь свердловини шляхом встановлення для основних типів порід залежності часу дії на них силовими ударними хвилями, частоти цих хвиль і довжини інтервалу продуктивного горизонту, що обробляється цими хвилями за один цикл процесу. Встановлення цієї залежності та визначення для піщаників, вапняку, граніту та гнейсу прийнятних діапазонів цих залежних технологічних параметрів забезпечують оптимальне застосування процесу розущільнення цих порід крізь свердловини. Поставлена задача вирішується тим, що у процесі розущільнення гірських порід крізь свердловини, що включає розріз порід обсадженими перфорованою трубою свердловинами, розміщення у обсадній трубі складеного трубного ставу, розміщення на вході трубного ставу генератора ударних імпульсів із випромінювачем силових хвиль, а на виході - акустичного відбивача силових ударних хвиль, герметизацію свердловини, нагнітання у свердловину крізь трубний став технологічного розчину, дію на гірську породу силовими ударними хвилями протягом часу, залежного від типу гірської породи, згідно з корисною моделлю, частоту силових ударних хвиль і довжину інтервалу продуктивного горизонту, що піддається обробці за один цикл, визначають в залежності від типу гірської породи продуктивного горизонту пласта. Крім того, за результатами досліджень, проведених на кернових зразках піщаників, вапняку, гранітів і гнейсів пропонується час дії на ці гірські породи силовими ударними хвилями, частоту цих хвиль і довжину інтервалу продуктивного горизонту, що піддається обробці за один цикл, встановлювати такими: Тип гірської породи продуктивного горизонту Піщаник: - дрібнозернистий - грубозернистий - вуглистий - глинистий Частота силових ударних хвиль, Гц від 17 до 22 від 20 до 33 від 25 до 35 від 24 до 40 Довжина інтервалу Час дії силових продуктивного горизонту, м ударних хвиль, хв. від 0,4 до 0,5 1 від 10 до 15 від 15 до 30 від 20 до 30 від 10 до 20 UA 77924 U Продовження таблиці Вапняки Граніти, гнейси 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 від 30 до 80 від 60 до 80 від 0,2 до 0,4 від 40 до 60 від 50 до 60. В залежності від типу гірської породи запропоноване визначення (додатково до часу дії на гірську породу силовими ударними хвилями) частоти цих хвиль і довжини інтервалу продуктивного горизонту, що піддається обробці за один цикл, забезпечує урахування літологічних властивостей порід при виборі основних технологічних параметрів для здійснення процесу розущільнення продуктивного горизонту гірської породи крізь свердловину. Запропоновані конкретні діапазони значень частоти силових ударних хвиль, часу їх дії та довжини інтервалу продуктивного горизонту пласта гірської породи, що піддається обробці за один цикл, забезпечують оптимальне застосування процесу розущільнення крізь свердловини для гірських порід, зазначених у наведеній таблиці. При збільшенні частоти хвиль і часу їх дії при обробці осадових порід відбувається утрамбування породи, наслідком якого буде зниження проникності породи (замість її збільшення). При збільшенні значень цих параметрів для вапняків, гранітів і гнейсів проникність буде тільки зростати. Але тільки при застосуванні зазначених у таблиці величин зростання буде суттєвим. При подальшому збільшенні частоти хвиль і часу хвильової обробки зростання проникності буде несуттєвим, а енерговитрати на здійснення процесу будуть невиправдано великими. Зниження інтервалу продуктивного горизонту осадових порід, що піддаються обробці за один цикл, призведе до руйнування кістяку породи. Для кріпких порід таке зниження спричинить збільшення трудомісткості та енергоємності процесу. Збільшення інтервалу для всіх типів порід або не забезпечить досягнення оптимального ступеню їх розущільнення, або збільшить витрати на здійснення процесу. Заявлений процес розущільнення гірських порід крізь свердловини виконували наступним чином. З земної поверхні розрізали свердловинами поклад гірської породи. Свердловини бурили на глибину, трохи більшу за глибину залягання підошви пласта покладу продуктивної гірської породи. Після цього свердловини армували обсадними трубами. В стінці цих труб попередньо виконували наскрізні канали (отвори) таким чином, щоб вони знаходились у свердловині в межах потужності продуктивного пласта покладу. У обсадну трубу опускали складений трубний став із розміщеним на його вході генератором ударних хвиль, а на виході акустичним відбивачем силових ударних хвиль. Свердловину герметизували за допомогою превентора (гирлового сальника). Акустичний відбивач встановлювали спочатку на рівні розташування нижніх отворів у обсадній трубі. Після цього починали здійснювати перший цикл розущільнення самого нижнього шару продуктивного горизонту. В порожнину трубного ставу нагнітали технологічний розчин, який крізь профільні отвори у акустичному відбивачу витискався у порожнину обсадної труби, заповнюючи свердловину. Після цього у свердловині встановлювали тиск технологічного розчину, який в 1,5 рази перевищував поровий тиск у гірській породі. Цим статичним тиском діяли крізь отвори у стінці обсадної труби на гірську породу, примусово насичуючи її пори та тріщини технологічним розчином. Одночасно включали генератор ударних імпульсів і крізь рідинний хвилевід (наповнений технологічним розчином трубний став) випромінювали силові ударні хвилі (хвилі розтягання-стиснення) у бік вибою свердловини (у напрямку акустичного відбивача). Частоту хвиль задавали частотою ударів бійчика генератора і встановлювали залежно від типу гірської породи продуктивного горизонту пласта, кернові зразки якої були попередньо досліджені. Виходячи з результатів дослідження осадових порід для дрібнозернистого піщаника частоту хвиль встановлювали в межах 17÷22 Гц протягом 10÷15 хвилин; для грубозернистого піщаника - в межах 20÷33 Гц протягом 15÷30 хвилин; для вуглистого піщаника - в межах 25÷35 Гц протягом 20÷30 хвилин; для глинистого піщаника - в межах 24÷40 Гц протягом 10÷20 хвилин. Для вапняку частоту встановлювали в межах 30 ÷80 Гц протягом 40÷60 хвилин. Для кристалічних порід типу гранітів, гнейсів частоту хвиль встановлювали в межах 60÷80 Гц протягом 50÷60 хвилин. Після розущільнення самого нижнього шару продуктивного горизонту пласта (закінчення першого циклу) піднімали акустичний відбивач на величину наступного інтервалу продуктивного горизонту за рахунок скорочення довжини складеного трубного ставу. Довжину цього інтервалу встановлювали також залежно від типу гірської породи за результатами проведених попередньо досліджень на кернових зразках порід. Для дрібнозернистого, грубозернистого, вуглистого та глинистого піщаників довжину інтервалу встановлювали в межах 0,4÷0,5 м, а для вапняку, гранітів і гнейсів - в межах 0,2÷0,4 м. Після піднімання акустичного відбивача на заданий інтервал починали 2 UA 77924 U 5 10 здійснювати розущільнення другого шару гірської породи продуктивного горизонту. Цей другий і наступні цикли обробки породи статичним тиском технологічного розчину та силовими ударними хвилями здійснювали ідентично тому, як здійснювали перший цикл. Закінчували процес обробкою найвищого шару продуктивного горизонту. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво № 1701896 А1 на винахід СРСР, опубл. 30.12.1991, бюл. № 48, МПК 5: Е21В43/28, 43/25 (аналог). 2. Деклараційний патент № 42201 А на винахід України, опубл. 15.10.2001, бюл. № 9, МПК7: Е21В43/26, 43/28 (аналог). 3. Патент № 28126 на винахід України, опубл. 16.10.2000, бюл. № 5, МПК6: Е21В 43/25, 43/28, 43/26 (найближчий аналог). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 1. Процес розущільнення гірських порід крізь свердловини, що включає розріз порід обсадженими перфорованою трубою свердловинами, розміщення у обсадній трубі складеного трубного ставу, розміщення на вході трубного ставу генератора ударних імпульсів із випромінювачем силових хвиль, а на виході - акустичного відбивача силових ударних хвиль, герметизацію свердловини, нагнітання у свердловину крізь трубний став технологічного розчину, дію на гірську породу силовими ударними хвилями протягом часу, залежного від типу гірської породи, який відрізняється тим, що частоту силових ударних хвиль і довжину інтервалу продуктивного горизонту, що піддається обробці за один цикл, визначають в залежності від типу гірської породи. 2. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що час дії силових ударних хвиль, частоту цих хвиль і довжину інтервалу продуктивного горизонту, що піддається обробці за один цикл, встановлюють для типів гірської породи такими: Тип гірської породи продуктивного горизонту Піщаник: - дрібнозернистий - грубозернистий - вуглистий - глинистий Вапняки Граніти, гнейси Частота силових Довжина інтервалу ударних хвиль, Гц продуктивного горизонту, м від 17 до 22 від 20 до 33 від 25 до 35 від 24 до 40 від 30 до 80 від 60 до 80 від 0,4 до 0,5 від 0,2 до 0,4 Час дії силових ударних хвиль, хв. від 10 до 15 від 15 до 30 від 20 до 30 від 10 до 20 від 40 до 60 від 50 до 60 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3