Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов
Приведені результати експериментальних досліджень поведінки пісковиків при дина- мічних навантаженнях. Розроблена секційна торпеда, застосування якої дозволяє підвищити дебіт видобувних свердловин....
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32840 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов / В.П. Нагорный, И.И. Денисюк, С.В. Петрушенк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-32840 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-328402012-05-26T12:22:17Z Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов Нагорный, В.П. Денисюк, И.И. Петрушенк, С.В. Приведені результати експериментальних досліджень поведінки пісковиків при дина- мічних навантаженнях. Розроблена секційна торпеда, застосування якої дозволяє підвищити дебіт видобувних свердловин. The results of the experimental study of sandstones behavior at the dynamic loading are presented. The sectional torpedo for increasing the yield of extracting wells is elaborated. 2009 Article Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов / В.П. Нагорный, И.И. Денисюк, С.В. Петрушенк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32840 622.276 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Приведені результати експериментальних досліджень поведінки пісковиків при дина-
мічних навантаженнях. Розроблена секційна торпеда, застосування якої дозволяє підвищити дебіт видобувних свердловин. |
| format |
Article |
| author |
Нагорный, В.П. Денисюк, И.И. Петрушенк, С.В. |
| spellingShingle |
Нагорный, В.П. Денисюк, И.И. Петрушенк, С.В. Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов Геотехническая механика |
| author_facet |
Нагорный, В.П. Денисюк, И.И. Петрушенк, С.В. |
| author_sort |
Нагорный, В.П. |
| title |
Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов |
| title_short |
Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов |
| title_full |
Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов |
| title_fullStr |
Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов |
| title_full_unstemmed |
Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов |
| title_sort |
импульсная технология интенсификации добычи углеводородов |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32840 |
| citation_txt |
Импульсная технология интенсификации добычи углеводородов / В.П. Нагорный, И.И. Денисюк, С.В. Петрушенк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 81. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT nagornyjvp impulʹsnaâtehnologiâintensifikaciidobyčiuglevodorodov AT denisûkii impulʹsnaâtehnologiâintensifikaciidobyčiuglevodorodov AT petrušenksv impulʹsnaâtehnologiâintensifikaciidobyčiuglevodorodov |
| first_indexed |
2025-07-03T13:17:13Z |
| last_indexed |
2025-07-03T13:17:13Z |
| _version_ |
1836631860361297920 |
| fulltext |
Геотехническая механика"
УДК 622.276
В.П. Нагорный, д.т.н.
И.И. Денисюк, к.т.н.
С.В. Петрушенк, асп.
(Институт геофизики НАН Украины)
ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ
ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ
Приведені результати експериментальних досліджень поведінки пісковиків при дина-
мічних навантаженнях. Розроблена секційна торпеда, застосування якої дозволяє підвищи-
ти дебіт видобувних свердловин.
PULSE TECHNOLOGY OF INTENSIFIED
CARBOHYDRATE PRODUСTION
The results of the experimental study of sandstones behavior at the dynamic loading are pre-
sented. The sectional torpedo for increasing the yield of extracting wells is elaborated.
В процессе разработки нефтегазовых месторождений фильтрационные ха-
рактеристики пород-коллекторов нефти и газа в призабойной зоне пластов
(ПЗП) заметно ухудшаются, что снижает продуктивность скважин и степень
освоения недр. Эффективным методом улучшения фильтрационного состоя-
ния пород в ПЗП являются использование химических кислот, поверхностно-
активных веществ (ПАВ) и растворителей, вибро- и теплообработки, гидрав-
лический разрыв пласта и др. Однако большинство из отмеченных методов
требуют громоздкого оборудования, немобильны и не обеспечивают избира-
тельное действие, в особенности, для маломощных пластов. Альтернативой
названым методам является применение мощного импульсного воздействия
на среду пласта, в результате чего создается дополнительная сеть каналов
фильтрации в ПЗП.
Известно, что в результате взрыва изменяется физическое состояние гор-
ных пород, при этом в зоне взрывного воздействия возникает искусственная
трещиноватость, приводящая к изменению начальной пористости массива.
При выборе рациональных параметров импульсного нагружения с целью
повышения проницаемости пород в ПЗП необходимо, в первую очередь,
иметь сведения о тех изменениях, которые происходят в массиве при его им-
пульсном нагружении. Для этого поведение образцов горных пород в услови-
ях импульсного нагружения исследуется в лабораторных условиях.
На основе экспериментальных исследований кернового материала образ-
цов горных пород ПЗП при их динамическом нагружении определяются
оптимальные условия разуплотнения структуры пород и амплитудные ха-
рактеристики импульсного воздействия.
В работе [1] установлено, что развитие деформационных процессов в гор-
ных породах зависит как от их исходного физического состояния, так и в зна-
чительной мере от вида нагружения, характеризуемого параметром
Выпуск № 81
13 /
где
3 и
1 – наименьшее и наибольшее главные напряжения.
В Институте геофизики НАН Украины под руководством докт.техн. наук
Михалюка А.В. разработан экспериментальный комплекс для изучения пове-
дения горных пород при динамическом нагружении. Методика проведения
экспериментов, описание испытательной камеры и экспериментального ком-
плекса подробно изложены в [1]. Экспериментальный комплекс обеспечивает
создание в испытываемом образце породы сложного динамического напря-
женно-деформированного состояния с импульсным характером изменения
всех компонент тензоров напряжений и деформаций. Комплекс позволяет в
широких пределах изменять вид напряженного состояния образца при сжатии
– от одноосного до всестороннего равномерного, что обеспечивается соотно-
шением размеров рабочего пространства испытательной камеры и образца,
наличием и отсутствием в камере жидкости, создающей давление на образец.
Динамическое нагружение создается ударом свободно падающего груза в
вертикальном копре 100-FU-122.
При проведении экспериментов непостоянство свойств образцов горных по-
род, условий выполнения экспериментов, расшифровки осциллографических за-
писей, случайные погрешности в работе контрольно-измерительной аппаратуры
оценивается с применением методов математической статистики [2]. Случайная
ошибка измеряемой величины не превышает 5% при выполнении трех экспе-
риментов при одних и тех же параметрах динамического нагружения. Суммарная
максимальная ошибка определения параметров напряженно-деформированного
состояния образца не превышает 5,1…10,8% [1].
Минимум искажающего влияния трения по торцам и продольного изгиба
образца при его нагружении обеспечивается определенным отношением вы-
соты испытываемых образцов h к их диаметрам d , изменяющимся в границах
от 1,8 до 2,5. С учетом этого и объема испытательной камеры размеры испы-
тываемых образцов следующие:
2
105,7...0,7
h м; 2
105
d м.
Как отмечено в работе [3], образцы таких размеров для большинства гор-
ных пород могут рассматриваться как элементарные объемы породы.
При экспериментальном изучении деформирования образцов горных по-
род при динамическом нагружении основное внимание уделялось поведению
пород в области давлений, сравнимых с прочностью пород, поскольку про-
странственная область более высоких давлений от взрыва заряда невелика по
сравнению с общей зоной действия взрыва и достаточно изучена [4].
Результаты экспериментальных исследований песчаников, как наиболее
характерных пород-коллекторов нефти и газа, при неравномерном динамиче-
ском их нагружении приведены в работах [1,5,6]. Физико-механические свой-
Геотехническая механика"
ства исследованных песчаников следующие: плотность 3
1054,2...26,2
кг/м
3
; пористость %24...9n ; скорость продольных волн
3
1061,2...38,2 pV м/с; коэффициент Пуассона 25,0...18,0v ; модуль Юнга
10
1065,1...24,1 E Па; предел прочности при одноосном сжатии
5
0 10545...420 Па.
Некоторые результаты экспериментальных исследований приведены ниже.
Разуплотнение структуры песчаников при неравномерном динамическом
нагружении, обусловленное увеличением объема естественной микротрещи-
новатости, зарождением и развитием новых трещин, сказывается на упругих,
прочностных и деформационных характеристиках песчаников. Так, предел
упругости с уменьшением показателя неравномерности нагружения от 0,2
до 0,05 уменьшается в 2,8 раза (рис. 1). Заметное влияние неравномерность
нагружения оказывает и на величину сцепления С. При изменении от 0,3 до
0,05 величина сцепления С уменьшается в 1,32 раза (рис. 2).
Количество последовательных неравномерных динамических нагружений
также влияет на характеристики исследуемых песчаников. С увеличением ко-
личества нагружений до 4 раз модуль Юнга E уменьшается в 1,35 раза
(рис. 3), величина сцепления C уменьшается в 3,1 раза (рис. 4).
Следовательно, упругие (предел упругости), прочностные (сцепление) и
деформационные (модуль Юнга) характеристики песчаников существенно за-
висят как от вида, так и от количества неравномерных динамических нагру-
жений, что имеет большое значение для повышения эффективности взрывно-
го воздействия на горный массив.
Рис. 1 – Влияние неравномерного нагружения на предел упругости
Выпуск № 81
Рис. 2 – Влияние неравномерного нагружения на величину сцепления
Рис. 3 – Влияние количества последовательных динамических нагружений
на модуль Юнга
Таким образом, изменяя неравномерность напряженного состояния песча-
ников, можно достигать изменения его деформационных и прочностных ха-
рактеристик в призабойной зоне пласта, что дает возможность эффективно
управлять взрывом в технологических процессах интенсификации притока
скважин различного целевого назначения.
Рис. 4 – Изменение величины сцепления от количества последовательных нагружений
Для повышения разуплотняющего и разупрочняющего действия взрыва
параметры нагружения необходимо выбирать таким образом, чтобы увели-
чить продолжительность напряженного состояния высокой неравномерности.
При этом высокая степень неравномерности нагружения 2,0 сопровож-
дается разуплотнением и разупрочнением структуры песчаников и в допре-
дельной области нагружения [5].
Геотехническая механика"
Управлять видом напряженно-деформированного состояния в массиве
ПЗП при взрыве можно за счет взаимодействия взрывных волн, распростра-
няющихся в массиве при взрыве зарядов с некоторым замедлением один от-
носительно другого.
Для реализации короткозамедленного взрывания зарядов в скважине раз-
работана секционная торпеда и технология ее изготовления [7]. Суммарный
заряд торпеды состоит из двух (или несколько) частей зарядов, взрыв кото-
рых с замедлением, обеспечивает возможность создания в массиве ПЗП не-
равномерного динамического нагружения. Необходимое время замедления
частей зарядов в торпеде реализуется либо спецустройством, либо отрезком
детонирующего шнура (ДШ). Заряды помещаются в специальную оболочку –
корпус торпеды, предупреждающий разрушение торпеды при опускании ее в
расчетный интервал обработки.
Основные параметры секционной торпеды:
- внешний диаметр торпед – 45 0,2 мм;
- длина торпеды в сборе – 4460 11 мм;
- плотность взрывчатого вещества (ВВ) в торпеде – 1450…1600 кг/м
3
.
Секционные торпеды предназначены для взрывной обработки добычных
скважин всех категорий для улучшения притоков флюидов при температуре
до 65
0
С и давлении до 55 МПа и рассчитаны на одноразовое использование
(для одного взрывания).
Взрывное разуплотнение структуры пород для улучшения фильтрацион-
ных характеристик массива в ПЗП применяется в тех скважинах, где:
- низкая начальная (природная) проницаемость и пористость песчаников в
ПЗП;
- в результате длительной работы скважин загрязнение породы в ПЗП дос-
тигло значительных расстояний (3…5 м и более);
- применение традиционных методов обработки скважин (кислотные и те-
пловые, ПАВ, гидроразрыв и др.) не дали ожидаемого результата.
Условия применения взрывного метода разуплотнения структуры песча-
ников в ПЗП:
- пористость пород – 5…25%;
- мощность продуктивных пластов – 1,0…20,0 м и более;
- тип скважины – нефтяная, газовая и нагнетательная;
- конструкция скважин – с необсаженным и обсаженным стволом сква-
жин, с удовлетворительным качеством цементации, возможна работа при
опущенных насосно-компрессорных трубах;
- диаметр скважины – 114,3 мм и более;
- глубина скважин – до 5,5 км.
Промышленные внедрения разработанной импульсной технологии с при-
менением секционных торпед для интенсификации добычи углеводородов
свидетельствуют о ее высокой эффективности: дебит нефтяных скважин уве-
личивается в 1,5…2,0 раза, газовых в 5,0…10,0 раз (см. табл. 1, 2). Положи-
тельный эффект устойчив во времени – 1,5 года и более.
Выпуск № 81
Таблица 1 – Параметры скважин, разработанных Институтом геофизики
им. С.И. Субботина НАН Украины
№
п/п
Организация
№
скважины
Интервал,
мм
Порода
Пористость,
%
Тип
cкважины
1. НАК «Нефте-
газ»
Украины (Ук-
раина)
109
53
60
40
58
25
103
26
120
1
4611-4616
4811-4818
3660-3867
2688-2756
4942-4951
2227-2235
3314-3318
4112-4118
1450-1478
2281-2300
песчаник
песчаник
песчаник
доломит
песчаник
песчаник
песчаник
песчаник
песчаник
песчаник
17,0
8,0-9,0
13,0-15,0
17,0-23,0
17,0-19,0
12,0-14,0
14,0
11,0-13,0
25,0
20,0
газовая
газовая
газовая
газовая
газовая
газовая
газовая
нефтяная
нагнетательная
нагнетательная
2. ОАО «Укр-
нефть»
(Украина)
53
905
816
3622-3880
3839-4382
3848-3880
песчаник
песчаник
песчаник
16,0
18,0
10,0
нефтяная
нефтяная
нефтяная
3. ПО «Юганск-
нефтегаз»
(Россия)
587
612
688
2510-2525
2570-2583
2420-2436
песчаник
песчаник
песчаник
22,3
21,7
23,5
нефтяная
нефтяная
нефтяная
4. ПО «Астрахань-
газпром»
(Россия)
112
113
1550-1573
1545-1550
песчаник
песчаник
23,0
25,2
нагнетательная
нагнетательная
Разработанная технология с успехом может применяться для интенсифи-
кации добычи нефти, природного газа, шахтного метана, геотермального теп-
ла, а также при газификации каменного угля и выщелачивании солей и редко-
земельных элементов.
Таблица 1 – Результаты внедрения технологий повышения дебита скважин, разработанных
Институтом геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины
№
п/п
Диаметр
колонны,
мм
Дебит до торпедирования
Дебит после
торпедирования
т/сут м
3
/сут т/сут м
3
/сут
1. 140,0
140,0
140,0
127,0
139,7
140,0
139,7
140,0
167,8
146,0
0,0 1000
25000
0
16000
4500
1000
3000
30000
57000
20000
32000
50000
1850
45000
15,0
Приемистость скважины
увеличилась в 7 раз
Приемистость скважины
увеличилась в 4 раза
2. 146,0 0,6 1,5
Геотехническая механика"
146,0
146,0
0,4
1,3
1,7
2,5
3. 146,0
146,0
146,0
20,2
15,0
7,2
39,4
52,5
40,02
4. 177,8
177,8
Приемистость скважины
увеличилась в 6,2 раза
Приемистость скважины
увеличилась в 7,9 раза
Статья подготовлена по материалам доклада Международной научной
конференции “Импульсные процессы в механике сплошных сред” (17-21 ав-
густа 2009, г.Николаев).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Михалюк А.В. Горные породы при неравномерных динамических нагрузках. – Киев: Наук. думка,
1980. – 154 с.
2.Пустыльник Е.М. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. – М.: Наука, 1968. – 288 с.
3.Руппенейт К.В., Либерман Ю.М. Введение в механику горных пород. – М.: Госгортехиздат, 1960. –
356 с.
4.Механический эффект подземного взрыва /В.Н. Родионов, В.В. Адушкин, В.В. Костюченко и др. – М.:
Недра, 1971. – 217 с.
5.Михалюк А.В. Торпедирование и импульсный гидроразрыв пород. – Киев: Наук. думка, 1986. – 207 с.
6.Михалюк А.В., Нагорный В.П. Неравномерное динамическое нагружение солевых и нерастворимых
пород при сооружении подземных хранилищ в каменно-соляных структурах. – Киев: 1995. – 16 с. (Препр.
НАН Украины Ин-т геофизики).
7.Пат. 23947 Україна, МПК Е21В43/00. Секційна торпеда для вибухової обробки пласта /В.А. Данилен-
ко, В.П. Нагорний, Л.О. Волгін, М.Г. Денисенко. Заявлено: 14.02.2007. Опубліковано: 11.06.2007р. Бюл. №8.
– 3 с.
Рекомендовано до публікації д.т.н. К.К. Софійським 18.08.09
|