Процес розущільнення покладу нафтоносної гірської породи

Реферат: UA 77925 U UA 77925 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів стимулювання продуктивності видобування корисних копалин із свердловини формуванням тріщин і розривів у гірничій породі. Може бути використана для видобування нафти з покладів, продуктивні горизонти яких складаються з гірських порід, які мають низьку або відсутню початкову проникність (пористість). Відомий [1] спосіб обробки (розущільнення) масиву гірничої породи крізь свердловини містить у собі розріз покладу свердловинами, армованими обсадними колонами з профільними отворами, розташування у свердловині складеної труби-хвилеводу (трубного ставу), герметизацію свердловини. На вході трубного ставу розміщують генератор ударних імпульсів з випромінювачем силових хвиль, а на виході - акустичний відбивач силових хвиль. Нагнітання у свердловину рідини (технологічного розчину) здійснюють через порожнину трубного ставу. Розущільнення покладу здійснюють статичним тиском стовпа технологічного розчину у свердловині та, крізь стовп технологічного розчину у трубному ставі (крізь рідинний хвилевід) і за допомогою акустичного відбивача - силовими ударними хвилями. Основним недоліком аналога є його висока енергоємність, яка обумовлена нездатністю одного технологічного розчину з вибраною в'язкістю створювати у породі з низькою проникністю тріщини й, одночасно, ефективно транспортувати по ним нафту. Найбільш близький [2] до корисної моделі за сукупністю суттєвих ознак спосіб (найближчого аналога) розущільнення покладу гірничої породи містить у собі розріз покладу сіткою свердловин, обсадження стовбура свердловин перфорованою у зоні продуктивного пласта трубою, розташування у свердловині труби-хвилеводу (трубного ставу), розміщення генератора ударних імпульсів із випромінювачем силових хвиль над верхнім торцем трубного ставу та акустичного відбивача силових ударних хвиль на нижньому торці цього ставу. Нагнітання технологічного розчину у свердловину здійснюють крізь трубний став, розущільнювальні дії на поклад виконують статичним тиском стовпа технологічного розчину у свердловині та, за допомогою акустичного відбивача, силовими ударними хвилями крізь стовп технологічного розчину (крізь рідинний хвилевід) у трубному ставі. Дії на поклад виконують при періодичному відведенні технологічного розчину зі свердловини у зливальну магістраль. Основним недоліком найближчого аналога є складність реалізації дилатаційне деформування порід покладу при його застосуванні. Наслідком цього недоліку є велика енергоємність процесу або неможливість його рентабельного застосування для розущільнення покладу з низькою проникністю нафтоносних гірничих порід. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення процесу розущільнення покладу нафтоносної гірничої породи шляхом створення сприятливих умов для реалізації дилатаційне деформування порід покладу, збільшення їх рідинної проникності та інтенсифікації транспортування технологічного розчину та нафти по тріщинах і порах, які поступово створюються та сполучаються між собою у породі при її розущільненні. Такі вдосконалення забезпечують ефективне застосовування процесу для розущільнення нафтоносних покладів гірничих порід з низькою або відсутньою проникністю (пористістю). Поставлена задача вирішується тим, що у процесі розущільнення покладу нафтоносної гірничої породи, що містить у собі розріз покладу сіткою свердловин, обсадження стовбура свердловин перфорованою у зоні продуктивного пласта трубою, розташування у свердловині трубного ставу, розміщення над верхнім торцем трубного ставу генератора ударних імпульсів із випромінювачем силових хвиль, розміщення на нижньому торці трубного ставу акустичного відбивача силових ударних хвиль, сполучення крізь запірні пристрої порожнини трубного ставу та свердловини з магістралями відповідно нагнітання та зливання технологічного розчину, герметизацію свердловини, нагнітання у свердловину крізь трубний став технологічного розчину, дію на поклад статичним тиском стовпа технологічного розчину у свердловині, дію на поклад крізь стовп технологічного розчину у трубному ставі силовими ударними хвилями за допомогою акустичного відбивача, періодичне відведення технологічного розчину зі свердловини у зливальну магістраль, згідно з корисною моделлю, як технологічний розчин використовувати почергово розчини низької та високої в'язкості. При використанні кожного з цих розчинів пропонуються цикли дії на нафтоносну породу силовими ударними хвилями виконувати не менше як по 15 хвилин у загальному часі обробки заданого інтервалу свердловини. Для оптимального використання процесу пропонується в першу чергу застосовувати технологічний розчин низької в'язкості під статичним тиском від 6 до 8 МПа та при генеруванні силових ударних хвиль з частотою від 60 до 80 Гц, а в другу чергу пропонується застосовувати розчин високої в'язкості під статичним тиском від 4 до 6 МПа та при генеруванні силових ударних хвиль з частотою від 40 до 60 Гц. Відомо, що рух рідини у поровому просторі породи суттєво залежить від в'язкості рідини, оскільки в'язкість визначає зв'язок між напругами та швидкістю деформування породи. Тому 1 UA 77925 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 почергове використання технологічних розчинів низької та високої в'язкості збільшує рідинну проникність покладу. У підсумку, з використанням двох розчинів різної в'язкості та при запропонованих параметрах дії на поклад статистичним тиском і ударними силовими хвилями, забезпечується дилатаційне деформування породи. Як наслідок збільшується проникність (пористість) породи та забезпечується ефективне транспортування технологічних розчинів у поровому просторі породи, а нафти - зі свердловини. Першочергове використання технологічного розчину низької в'язкості під статичним тиском 6÷8 МПа та при генеруванні силових ударних хвиль з частотою 60÷80 Гц дає можливість краще наситити породу розчином для створення клинового ефекту у тріщинах і порах, забезпечує хвильове транспортування рідинної фази по тріщинах і порах у покладі, не викликаючи розриву нафтового струменя та запобігаючи закупорюванню покладу. Другочергове використання технологічного розчину високої в'язкості під статичним тиском 4÷6 МПа та при генеруванні силових ударних хвиль з частотою 40÷60 Гц забезпечує розрив нафтового струменя на окремі краплі та їх транспортування у напрямку дії силових ударних хвиль від зони оброблювання свердловини до близько розташованих добувних свердловин. Одночасно забезпечується й вивільнення флюїдів, що знаходяться у гірничій породі. Запропоновані цикли дії хвильової обробки кожного з заданих інтервалів свердловини протягом не менше як по 15 хвилин є технічно й економічно оптимальними. Зменшення цього часу не забезпечує створення тріщин і розкриття пор у породі. При тривалості циклу дії понад 3 години процес розущільнення стає невиправдано енергоємним. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на кресленні зображено принципову технологічну схему здійснення процесу, яка суміщена зі схематичним розрізом бурової свердловини. З поверхні 1 через поклад 2 пробурено свердловину 3. Стовбур свердловини 3 армовано обсадною трубою 4, у стінці якої виконані наскрізні профільні канали 5 протягом залягання нафтоносної гірничої породи 6. У трубі 4 розташовано складений трубний став 7. Над його верхнім торцем, що знаходиться над поверхнею 1, розміщено генератор ударних імпульсів 8 із випромінювачем 9 силових хвиль. На нижньому торці ставу 7, що знаходиться у зоні залягання гірничої породи 6, розміщено акустичний відбивач 10 силових ударних хвиль. Порожнина ставу 7 сполучена через запірні пристрої 11 та 12 з магістралями 13 та 14 нагнітання технологічних розчинів відповідно низької та високої в'язкості. Порожнина свердловини 3 сполучена через запірні пристрої 15 та 16 з магістралями 17 та 18 зливання технологічних розчинів відповідно низької та високої в'язкості. Свердловина 7 герметизована превентором 19 (гирловим сальником). Напрямок руху силових ударних хвиль у рідинному хвилеводі 20 (наповненої технологічним розчином порожнини трубного ставу 7) та у нафтоносному покладі 2 позначено стрілками 21. Процес розущільнення покладу нафтоносної гірничої породи з низькою або відсутньою проникністю (пористістю) здійснюється таким чином. З поверхні 1, шляхом буріння по заданій сітці свердловин 3, розтинають поклад 2, гірнича порода 6 (доломіти, граніти, гнейси, слаботріщинуваті вапняки) якого має твердість більше, ніж 6 одиниць за шкалою Протодьяконова. Свердловини 3 бурять на глибину, трохи більшу за глибину залягання підошви покладу 2. Свердловини 3 армують обсадними трубами 4, в стінці яких попередньо виконані наскрізні канали 5 таким чином, щоб вони знаходились в межах покладу 2. Порожнину армованої свердловини сполучують з магістралями 17 та 18 зливання технологічних розчинів відповідно низької та високої в'язкості за допомогою запірних пристроїв 15 та 16. У обсадну трубу 4 опускають складений трубний став 7 із закріпленим на його кінці акустичним відбивачем 10 силових ударних хвиль. Відбивач 10 розташовують спочатку на нижньому рівні покладу 2. Над верхнім торцем ставу 7 встановлюють генератор 8 ударних імпульсів з випромінювачем 9 силових хвиль таким чином, щоб останній мав постійний контакт з рідинним хвилеводом 20. Порожнину трубного ставу 7 сполучують з магістралями 13 та 14 нагнітання технологічних розчинів відповідно низької та високої в'язкості за допомогою запірних пристроїв 11 та 12. Армовану свердловину герметизують за допомогою превентора (гирлового сальника) 19. За допомогою запірних пристроїв 12 та 16 закривають сполучення магістралей 14 та 18 відповідно з порожнинами ставу 7 і труби 4. В першу чергу з магістралі 13 крізь запірний пристрій 11 у порожнину трубного ставу 7 нагнічується технологічний розчин низької в'язкості пластову рідину. Цей розчин крізь профільні отвори у акустичному відбивачі 10 витискається у порожнину обсадної труби 4, заповнюючи свердловину доти, поки розчин не почне надходити крізь запірний пристрій 15 у зливальну магістраль 17. Після цього пристрій 15 перекривають і в свердловині встановлюють тиск пластової рідини у межах 6÷8 МПа (в залежності від типу гірничої породи 6, кернові зразки якої попередньо піддали аналізу). Цим статичним тиском 2 UA 77925 U 5 10 15 20 25 пластової рідини діють крізь канали 5 у стінці обсадної труби 4 на гірничу породу 6. Одночасно включають генератор 8 і крізь рідинний хвилевід 20, за допомогою випромінювача 9 і акустичного відбивача 10, діють на породу 6 силовими ударними хвилями з частотою 60÷80 Гц (в залежності від типу гірничої породи 6). Термін циклу хвилевої обробки встановлюють не менш як 15 хвилин. Після неї відключають нагнітаючу магістраль 13 за допомогою запірного пристрою 11, підключають зливну магістраль 17 за допомогою запірного пристрою 15, підключають нагнітаючу магістраль 14 за допомогою запірного пристрою 12. З магістралі 14 у свердловину нагнітають технологічний розчин високої в'язкості - гель поліакриламіду, який витискає пластову воду зі свердловини у зливну магістраль 17. Після повного витиснення пластової води відключають магістраль 17 за допомогою пристрою 15 і підключають зливальну магістраль 18 за допомогою пристрою 16. Нагнітання гелю поліакриламіду здійснюють доти, поки він не почне надходити крізь запірний пристрій 16 у зливальну магістраль 18. Після цього пристрій 16 перекривають і в свердловині встановлюють тиск у межах 4÷6 МПа (в залежності від типу гірничої породи 6). Одночасно включають генератор 8 і здійснюють обробку нижньої ділянки свердловини ударними хвилями з частотою 40÷60 Гц (в залежності від типу гірничої породи 6). Термін циклу хвилевої обробки встановлюють не менш як 15 хвилин. Після цього відключають нагнітаючу магістраль 14 за допомогою запірного пристрою 12 і скороченням довжини складеного трубного ставу 7 піднімають акустичний відбивач 10 на другий інтервал свердловини. Цей і наступні інтервали свердловини обробляють статичним тиском і силовими ударними хвилями з використанням почергово пластової води та гелю поліакриламіду ідентично тому, як обробляли перший - самий нижній інтервал свердловини. Джерела інформації: 1. Патент № 28126 на винахід України, опубл. 16.10.2000, бюл. № 5, МПК6: Е21В 43/25, 43/28, 43/26 (аналог). 2. Деклараційний патент № 42201А на винахід України, опубл. 15.10.2001, бюл. № 9, МПК7: Е21В43/26, Е21В43/28 (найближчий аналог). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 1. Процес розущільнення покладу нафтоносної гірської породи, що включає у собі розріз покладу сіткою свердловин, обсадження стовбура свердловин перфорованою у зоні продуктивного пласта трубою, розташування у свердловині трубного ставу, розміщення над верхнім торцем трубного ставу генератора ударних імпульсів із випромінювачем силових хвиль, розміщення на нижньому торці трубного ставу акустичного відбивача силових ударних хвиль, сполучення крізь запірні пристрої порожнини трубного ставу і свердловини з магістралями відповідно нагнітання та зливання технологічного розчину, герметизацію свердловини, нагнітання у свердловину крізь трубний став технологічного розчину, дію на поклад статичним тиском стовпа технологічного розчину у свердловині, дію на поклад крізь стовп технологічного розчину у трубному ставі силовими ударними хвилями за допомогою акустичного відбивача, періодичне відведення технологічного розчину зі свердловини у зливальну магістраль, який відрізняється тим, що як технологічний розчин використовують почергово розчини низької та високої в'язкості, при використанні кожного з них цикли дії на нафтоносну породу силовими ударними хвилями складають не менше як по 15 хвилин у загальному часі обробки заданого інтервалу свердловини. 2. Процес за п. 1, який відрізняється тим, що спочатку використовують технологічний розчин низької в'язкості під статичним тиском від 6 до 8 МПа та при генеруванні силових ударних хвиль з частотою від 60 до 80 Гц, а потім використовують розчин високої в'язкості під статичним тиском від 4 до 6 МПа та при генеруванні силових ударних хвиль з частотою від 40 до 60 Гц. 3 UA 77925 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 4