Бабичев Н.И., Либер Ю.В., Абрамов Г.Ю. Интенсификация работы скважин водоснабжения, газо и нефтедобычи с использованием технических средств скважинной гидротехнологии. / Доклады научного симпозиума "Неделя горняка - 2000", семинар N17 "Перспективы развития физико-химических способов добычи полезных ископаемых" (
31.01-04.02.2000г., МГГУ, г.Москва). - Горный информационно-аналитический бюллетень, N 5. - М.: Московский государственный горный университет (МГГУ), 2000. - с.82-85
http://img-fotki.yandex.ru/get/9806/223316543.d/0_15c830_19954493_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9491/223316543.d/0_15c831_742c9a87_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/9169/223316543.d/0_15c832_6737fc3d_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/6710/223316543.d/0_15c833_367b83ff_origБабичев Н.И., Либер Ю.В., Абрамов Г.Ю. Интенсификация работы скважин водоснабжения, газо и нефтедобычи с использованием технических средств скважинной гидротехнологии Традиционные скважины водоснабжения, нефте- и газодобычи, оборудованные фильтрами, спускаемыми на колонне обсадных труб или сооружаемыми на контакте с продуктивным пластом путем перфорации стенок обсадных колонн, часто не обеспечивают нужной производительности из-за больших гидравлических сопротивлений фильтра и прилегающей за глинизированной зоны, в результате химической и механической кальматации, а также из-за увеличения выноса песка через фильтр при превышении предельной нагрузки. Значительно повысить производительность таких скважин (в 2-3 раза) при снижении стоимости строительства и обслуживания позволяют скважины с увеличенной приемной зоной, водоприемником в которых является большая полость, формируемая в продуктивном пласте техническими средствами СГТ. Опыт эксплуатации таких скважин в России и Белоруссии для добычи воды, названных безфильтровыми, показывает, что они обеспечивают:
• меньшую материалоемкость (отпадает необходимость установки фильтра, снижается диаметр обсадных труб);
• простоту и снижение времени сооружения скважин;
• большую (в 2-3 раза) производительность;
• экономическую эффективность (снижение стоимости воды при резком снижении обслуживания).
Однако такие скважины сооружались лишь в благоприятных горно-геологических условиях - устойчивая кровля, представленная известняками, мергелем или плотными глинами и слабосвязный песчаный водоносный горизонт (1).
Разработанный в рамках выполнения программы ВПК технические средства скважинной гидротехнологии, обеспечивающие проходку подземных полостей в породах любой прочности и сооружение на любой глубине искусственных перекрытий, позволяют оборудовать скважины с увеличенной приемной зоной в любых условиях (2).
Так, при неустойчивых породах в кровле и достаточной устойчивости пород самого водовмещающего пласта водоприемная полость приобретает вид вертикального цилиндра, заполняемого для предотвращения деформации стенок крупнозернистым песком и гравием (рис. 1).
При неустойчивых породах кровли и неустойчивых породах водовмещающего пласта после завершения бурения скважины в нее опускается колонна труб, перфорированная в интервале от кровли до почвы пласта и после спуска в нее скважинного снаряда начинается размыв пород за стенками перфорированной трубы с образованием цилиндрической полости, заполняемой переотложенными крупными фракциями водовмещающего пласта, или при отсутствии таких фракций - крупнозернистым кварцевым песком, подающимся с поверхности (рис. 2). Такой же способ увеличения приемной зоны эффективен при переоборудовании фильтровых скважин в скважины с увеличенной приемной зоной.
Рис. 1. Скважина с увеличенной приемной зоной для водоносных залежей с устойчивыми водовмещающнми породами: 1 - обсадная колонна; 2 - затрубная цементация; 3 - искусственная кровля; 4 - удаление пульпы; 5 - водоподающая колонна; 6 - воздухоподающая колонна; 7 - гидромониторный узел; 8 - водовыдачная колонна; 9 - погружной насос; 10 - гравийная засыпка.
Рис. 2. Скважина с увеличенной приемной зоной для водоносных залежей с неустойчивой кровлей и неустойчивыми разнозернистыми породами водовмещающего горизонта: 1 - направляющая колонна труб; 2 - затрубная цементоция; 3 - колонна обсадных труб с перфорированной нижней зоной (4); 5 - став водоподающих труб; 6 - став воздухоподающих труб; 7 — гидромониторный узел; 8 - водовыдачный став; 9 - погружной насос; 10 — гравийная засыпка.
При устойчивых породах кровли и неустойчивых водовмещающих породах водоприемная полость выполняется в виде перевернутого конуса с углом заложения боковой поверхности меньше или равной углу естественного откоса водовмещающих пород под водой. При недостаточной устойчивости пород осуществляется их крепление различными способами (3, 4, 5). Скважины с такой конфигурацией водоприемной зоны получили название "бесфильтровых".
Все виды вышеприведенных конструкций скважин с увеличенной водоприемной зоной, предложенные сотрудниками НПЦ "Геотехнология" прошли пробные испытания в регионах республики Колумбия. Результаты этих работ приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы, увеличение приемной зоны позволило поднять дебит не менее чем в 2-3 раза и повысить качество откачиваемой воды за счет снижения содержания твердых взвесей. Вода стала практически прозрачной.
Использование технологии и технических средств СГТ для восстановления газодобычных скважин было осуществлено в США в угольном бассейне Сан Хуан, штат Нью Мексико.
Рис. 3. Результаты работ по интенсификации добычи газа в штате Нью-Мексико США с помощью технических средств СГТ.
Угольный пласт мощностью около 1 м залегает на глубине 1 км содержит в больших объемах метан. Б 1995 году в НПЦ "Геотехнология", владеющей лицензией на право проектирования объектов добычи полезных ископаемых с применением технологии скважинкой гидродобычи, обратилась фирма "Ресурс-Девелпмент" по вопросу создания подземных полостей в забойной зоне газодобычных скважин для восстановления их дебита. Работы были выполнены в течение года по предложенному НПЦ "Геотехнология" проекту на 5 скважинах, выведенных из добычи из-за падения дебита.
В результате проведенных работ производительность скважин возросла в 4-6 раз по сравнению с первоначальным (рис. 3).
Комплект оборудования применяемого для работ по созданию коллекторов состоял из поршневого высоконапорного насоса PZ-8 Гарднер Денвер используемого при бурении нефтегазовых скважин и передвижной компрессорной станции.
Коллектора проходились скважинным добычным снарядом СГС-14 (патент США 4934466 от 19 июня 1992 г.) [4]. Б забое скважины размещали снаряд скважинной гидродобычи и подачей высоконапорной воды разрушали горный массив на горизонте газоносности выполняя в нем радиальные выработки шириной до одного метра на глубину до трех метров и по высоте равные мощности газоносного пласта (средний диаметр каверны 5 м).
Снаряд скважинной гидродобычи изготовлялся по разработанным в НПЦ "Геотехнология" чертежам на заводе в г.Денвер. Двухтрубный став собирался из труб нефтяного сортамента.
Большой интерес для промышленности разных стран мира в ближайшие десятилетия будет представлять интенсификация нефтеотдачи скважин проходкой протяженных коллекторов с использованием гидроперфораторов с эжектированием абразивных материалов.
Выбор рационального способа вскрытия продуктивных пластов при использовании вращательного способа бурения, предусматривающего применение промывочной жидкости, является одной из сложнейших проблем современной техники и технологии добычи нефти и газа.
Рис. 4. Вскрытие продуктивных слоев перфораторами различных типов а) гидроперфоратором с эфектированием абразива; б) кумулятивным перфоратором: 1 - буровая скважина с затрубной цементацией; 2 - обсадная колонна; 3 - колонна труб для подачи абразива в струю сжатого воздуха; 4 - водоподающая колонна; 5 - гидромониторный узел; 6 - струя гидромонитора; 7 - щелевые отверстия проперфорированные в осадной колонне и цементном стакане; 8 - полость, заполненная абразивом крупными фракциями из залежи; 9 - кумулятивный заряд; 10 - детонирующий шнур; 11 — перфорация в обсадной колонне и цементном кольце; 12 - геофизический кабель; 13 - слой непроницаемых пород; 14 - продуктивный слой.
В настоящее время наиболее применяемыми способами вскрытия пластов является перфорация пулевыми, торпедными и кумулятивными перфораторами.
Однако, все они обладают следующими недостатками:
• относительно небольшой вскрытой поверхностью (менее 1 % от поверхности труб в пределах пласта);
• уплотнением пород в местах вскрытия );
• возможностью разрушения из-за большой мощности взрыва, обсадной колонны и выхода скважины из числа действующих.
Этих недостатков лишен гидропескоструйный способ вскрытия, основанный на местном эрозионном разрушении обсадной колонны, цементного кольца и продуктивных пород струей жидкости с песком, истекающей с большой скоростью из насадок, направленных в сторону скважины. За короткое время струя жидкости с песком образует отверстие или щелевидную прорезь в обсадной колонне, цементном камне и разрушает продуктивные породы за стенкой на относительно большом расстоянии с выносом разрушенных частиц из образуемой полости. Других опасных нарушений обсадных труб и цементного камня при этом не происходит. Однако высокая абразивная способность песка приводит к износу насосного оборудования и труб по которым эта смесь прокачивается. Этого недостатка лишена новая технология вскрытия продуктивных пластов [2] с использованием гидроперфораторов с эжектированием абразивного материала, при которой насосы подают промывочную жидкость (без добавки глинистого материала) в специальное смесительное устройство, где формируемая струя сама эжектирует абразивный материал и направляет его на объект разрушения (рис. 4). Сжатый воздух подающийся под давлением большим, чем давление столба жидкости в местах перфорации, отжимает уровень пульпы ниже оси струи, обеспечивая ей дальность полета 2-3 метра от оси скважины. По мере разрушения пород в забое, происходит их классификация по крупности. При этом наиболее крупные фракции вместе с частью абразивного материала оседает на дно образующейся щелевой выработки, предотвращая деформацию стенок. Мелкий материал вместе с потоком отработанной жидкости поступает снова в ствол скважины, где по межтрубному пространству выдается на поверхность. В комплект оборудования применяемого для пескоструйной перфорации входят высоконапорный поршневой насос и компрессор.
Таким образом, вокруг ствола скважины образуется зона повышенной проницаемости, обеспечивающая приток нефти к скважине. Это позволяет поднять дебит откачки и общее извлечение из скважины, т.к. при прострелочных работах перфорируется только зона, составляющая менее 1 процента от общей поверхности трубы, контактирующей с продуктивным пластом.
При применении новой технологии вскрытия продуктивных пластов между взаимодействующими скважиной и самим пластом в зоне повышенной проницаемости создается буферная емкость объемом в десятки кубометров, позволяющая интенсифицировать процесс нефтеотдачи пласта. Это позволяет на первом этапе рекомендовать такую технологию вскрытия прежде всего для восстановления дебита старых скважин и на новых скважинах, вскрывающие пласты с низкими фильтрационными свойствами.
Технология резания стальных труб и цемента путем эжектирования абразива прошла опытные испытания на стенде в городе Гранада штата Мета (Колумбия).
Список литературы
1. Башкатов Д.Н., Сулакшин С.С., Драхлис С.Л. и др. Справочник по бурению скважин на воду. - М., Недра, 1979.
2. Бабичев Н.И., Николаев А.И. Способ вскрытия текучих полезных ископаемых и устройство для его осуществления. - Патент РФ на изобретение 2123579 от 22.11.1998.
3. Бабичев Н.И., Николаев А.Н. и др. Устройство для крепления кровли добычных камер. - Патент на изобретение 2101507 от 10.01.1998.
4. Павельев В.А., Абрамов Г.М., Бабичев Н.И., Дмитриев В.А. Устройство для скважинной гидродобычи. - Патент США 4934466 от 19.06.1990.
Голосование