Результат интеллектуальной деятельности: Способ газодинамической обработки пласта

Способ газодинамической обработки пласта относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использован для разрыва и газодинамической обработки нефтегазоносных пластов продуктами горения твердотопливных (газогенерирующих) зарядов для улучшения гидродинамической связи скважины с пластом, в том числе в скважинах с низким пластовым давлением.

Известен способ разрыва пласта (RU №2030569 С1, Е21В 43/26, 10.03.1995), предполагающий повысить эффективность воздействия на зону обрабатываемого пласта за счет обеспечения дискретного режима работы устройства с заданной периодичностью. Изобретение позволяет за один спуск устройства в скважину неоднократно наращивать давление разрыва пласта, увеличивая тем самым размеры образующихся при этом трещин. Устройство состоит из двух или более отстоящих одна от другой секций, каждая из которых содержит пороховые заряды, опорную трубу с размещенным в ней пусковым воспламенителем. Рядом расположенные секции жестко связаны между собой посредством патрубка с размещенным в нем кабелем. На внутренних торцах данных секций установлены турбулизаторы. После сжигания зарядов нижней секции запуск зарядов последующей секции осуществляют к моменту завершения движения столба жидкости вниз по скважине и достижения при этом максимальной величины давления в зоне обрабатываемого пласта.

Недостатком способа является сложность его осуществления и ненадежность конструкции устройства. Максимальное давление при горении зарядов не совпадает с моментом завершения движения столба жидкости вниз по скважине, колебания газожидкостного пузыря могут разрушить вышележащие конструкции.

Известен способ (RU №2485307, Е21В 43/263, 2006), включающий сборку генератора давления в виде группы цилиндрических зарядов твердого топлива с центральными сквозными каналами, спуск генератора давления в скважину, установку генератора давления на заданной глубине скважины, подачу сигнала на воспламенение зарядов и разрыв пласта. При этом предварительно в существующей обсадной колонне скважины плотность перфорации обеспечивают в 30-45 отверстий на погонный метр, сборку генератора давления осуществляют из трех групп зарядов твердого топлива с расположением зарядов первой группы ниже зарядов второй и третьей групп, устанавливают генератор давления в скважине над интервалом перфорации таким образом, что отношение расстояния между верхней границей перфорации и нижним зарядом первой группы к длине интервала перфорации составляет величину в пределах 0,3-0,6.

Первая группа зарядов имеет заряд с воспламенителем и суммарную расчетную массу всех зарядов, обеспечивающую возможность воспламенения вышерасположенных зарядов второй группы с развитой поверхностью горения и газовыделением при горении, которое обеспечивает раскрытие существующих вертикальных трещин в пласте и инициирование горения зарядов третьей группы, обеспечивающих необратимую деформацию горных пород пласта с образованием остаточной вертикальной трещины.

При данном способе сложно расcчитать подбор зарядов, обеспечивающих раскрытие вертикальных трещин в пласте при недостатке информации о текущих свойствах коллектора. Способ трудно реализуем в скважинах с низким пластовым давлением (таких скважин становится все больше).

В целом, сборка также является динамически неуравновешенной и провоцирует значительные повреждения кабеля в связи с направлением детонационных волн преимущественно в одну сторону.

Наиболее близким техническим решением является «Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления» по патенту RU №2106485 от 25.08.1995, опубликовано: 10.03.1998, МПК ⁶ E21B43/263, включающий создание избыточного давления в скважине путем воздействия на пласт газообразными продуктами горения порохового заряда, отличающийся тем, что создание избыточного давления в скважине осуществляют по меньшей мере двумя последовательными импульсами давления с амплитудой и длительностью первого импульса, достаточными для раскрытия естественных трещин и создания микротрещин, и амплитудой и длительностью второго импульса, по меньшей мере равными амплитуде и длительности первого импульса и достаточными для развития этих трещин и микротрещин, при этом второй импульс давления создают при значениях давления в скважине от первого импульса, равных 0,5 горного давления.

Описанные способы прототипа и аналогов являются динамически неуравновешеными, поскольку формирование поля давлений и гидропотока направлено преимущественно в одну сторону (по направлению детонации).

При создании избыточного давления в скважине последовательными импульсами давление обработки распространяется не только на интервал перфорации, но и в значительной степени на вышележащую зону, что может нарушить целостность колонны и цементного кольца. На кабеле появляются изгибы и другие повреждения, приводящие его в негодность.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение эффективности использования энергии взрывчатых материалов для создания требуемого повышенного давления в скважине меньшим количеством энергонасыщенных материалов для улучшения гидродинамической связи скважины с пластом.

Задача решена за счет способа газодинамической обработки пласта, включающего создание избыточного давления в скважине путем воздействия на пласт газообразными продуктами горения пороховых зарядов, отличающегося тем, что избыточное давление в скважине формируют суперпозицией сходящихся импульсов давления от газогенерирующих зарядов, зажигаемых одномоментно отрезками детонирующего шнура, инициируемых двумя герметичными взрывными патронами, обеспечивающими направление детонационных волн навстречу друг к другу.

Формирование избыточного давления в скважине суперпозицией сходящихся импульсов давления от газогенерирующих зарядов, зажигаемых одномоментно отрезками детонирующего шнура, инициируемых двумя герметичными взрывными патронами, обеспечивает направление детонационных волн навстречу друг к другу, чем достигается динамическая уравновешенность сборки.

Продукты детонации отрезков детонирующего шнура и продукты сгорания пороховых зарядов образуют сходящиеся импульсы давления, воздействующие на пласт локально, в основном в месте схождения импульсов, что позволяет применить способ в том числе в скважинах с низким пластовым давлением.

При этом достигается значительное снижение нежелательного воздействия на вышележащую зону, увеличивается эффективность использования энергии взрывчатых и газогенерирующих материалов, так как значительная часть этой энергии направлена не на подъем столба жидкости, а на образование трещин локально в пласте. Наложение (суперпозиция) импульсов давления позволяет меньшим количеством взрывчатых и газогенерирующих материалов создать требуемую локализацию повышенного давления в скважине.

На фото отражен результат испытаний на участке взрывных работ ООО «Промперфоратор».

Способ газодинамической обработки пласта осуществляют следующим образом.

Создают избыточное давление в скважине путем воздействия на пласт газообразными продуктами горения пороховых зарядов. Для этого в скважине формируют избыточное давление суперпозицией сходящихся одномоментно импульсов давления от газогенерирующих зарядов.

Подавая электрический импульс с устья скважины, одновременно инициируют противолежащие герметичные взрывные патроны, одномоментно возбуждающие детонацию в отрезках детонирующего шнура, которые, в свою очередь, одномоментно зажигают газогенерирующие заряды, обеспечивающие направление волн навстречу друг к другу.

Продукты детонации отрезков детонирующего шнура и продукты сгорания пороховых зарядов образуют сходящиеся импульсы давления, воздействующие на пласт локально, в основном в месте схождения импульсов, чем достигается динамическая уравновешенность сборки, за счет чего достигается значительное снижение нежелательного воздействия на вышележащую зону.

В предлагаемом способе увеличивается эффективность использования энергии энергонасыщенных материалов, так как значительная часть этой энергии при предлагаемом способе направлена не на подъем столба жидкости, а на образование трещин локально в пласте, за счет наложения (суперпозиции) импульсов давления, что позволяет применить способ в том числе в скважинах с низким пластовым давлением.

Предлагаемый способ выгодно отличается от прототипа, где создание избыточного давления в скважине осуществляют последовательными импульсами давления, перемещающегося по всей длине сборки, и где значительная часть этой энергии неизбежно направлена не только на образование трещин в пласте, но и на подъем столба жидкости, и может привести к повреждению кабеля.

Работоспособность предлагаемого способа газодинамической обработки пласта формирования суперпозицией сходящихся импульсов давления от газогенерирующих зарядов подтверждена испытаниями на участке взрывных работ ООО «Промперфоратор» (см. фото).

Техническим эффектом предлагаемого способа является улучшение гидродинамической связи скважины с пластом за счет формирования избыточного давления суперпозицией сходящихся импульсов давления от газогенерирующих зарядов при подаче электрического импульса, одновременно инициирующего противолежащие герметичные взрывные патроны, одномоментно возбуждающие детонацию в отрезках детонирующего шнура, которые, в свою очередь, одномоментно зажигают газогенерирующие заряды, обеспечивающие направление волн давления навстречу друг к другу.