СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДООТДАЧИ ТОПЛИВНОГО ПЛАСТА Российский патент 2005 года по МПК E21B43/263 

Описание патента на изобретение RU2246611C2

Изобретение относится к проблеме увеличения углеводородоотдачи топливных пластов, в том числе нефтеотдачи нефтяных пластов, метаноотдачи угольных и конденсато(газо)отдачи газоконденсатных пластов.

Известен способ увеличения углеводородоотдачи топливных пластов с помощью бурения протяженных наклонно-горизонтальных скважин /1, 2/. Необсаженная горизонтальная часть таких скважин отличается более высоким притоком к ней углеводородного сырья, прежде всего за счет большой протяженности бурового канала (по сравнению с вертикальными скважинами). Однако использование только естественной проницаемости топливного пласта ограничивает углеводородоотдачу от него.

Другим известным техническим решением является способ термического (огневого) воздействия на горизонтальную часть скважины с целью активного трещинообразования в массиве, непосредственно примыкающем к буровому горизонтальному стволу скважины /3, 4/. Однако и этот способ имеет недостаток, выражающийся прежде всего в возможности образования легковоспламеняемой газовоздушной смеси и ее взрыву в добычной скважине.

Наиболее близким техническим решением является применение для повышения продуктоотдачи топливного пласта взрывчатых веществ на забое скважин /5/. Однако в этом способе не оптимизируется размещение взрывчатых веществ и технологический регламент взрыва, а следовательно, не достигается максимальный эффект от воздействия взрывной волны на топливный пласт.

Целью изобретения является повышение углеводородоотдачи топливного пласта путем максимального использования взрывной волны в горном массиве.

Поставленная цель достигается тем, что вдоль всей длины горизонтальных скважин укладывают в сплошной оболочке взрывчатое вещество, обеспечивают при этом теплоту взрыва на единицу длины канала от 3500 до 14000 ккал/м, а заполняемость объема горизонтальных скважин взрывчатым веществом выполняют равной от 5 до 20%, а перед моментом взрыва в обсаженную часть горизонтальной скважины опускают пакер. Для максимального охвата горного массива бурят серию горизонтальных и вертикальных скважин. Кроме того, для подработки и надработки топливного пласта бурят соответственно в его почве и кровле горизонтальные скважины, осуществляя в них описанные выше взрывы. Для повышения извлекаемости углеводородного сырья в горизонтальные скважины (по мере падения их дебита) нагнетают специальные компоненты, например, углекислоту, азот и др.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом и аналогами показывает, что предлагаемый способ отличается конкретными предложениями по размещению взрывчатого вещества вдоль горизонтальной скважины, включая теплоту взрыва на единицу длины канала и заполняемость последнего по объему. Для большего охвата горного массива предлагается бурить серии горизонтальных скважин в том числе в почве и кровле топливного пласта соответственно для его подработки и надработки.

Все эти отличия соответствуют критерию “новизна” заявляемого изобретения. В известном способе /5/ не конкретизируются технические параметры размещения взрывчатого вещества и тепловые характеристики взрыва. Кроме того, бурение горизонтальных скважин в почве и кровле топливного пласта благоприятствует разгрузке и разупрочнению горного массива в целом, а следовательно, интенсивному извлечению из него углеводородного сырья. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа изобретательскому уровню с критерием “существенные отличия”.

На чертеже представлен фрагмент наклонно-горизонтальной скважины с размещенным в ней взрывчатым веществом.

Предлагаемый способ повышения углеводородоотдачи топливного пласта представлен для случая угольного пласта и извлечения из него ад(аб)сорбированного метана. Реализуется он следующим образом.

На угольный пласт 1 пробурена наклонно-горизонтальная скважина 2 с обсаженной 3 (цементное кольцо 4) и необсаженной 5 частью. По длине горизонтальных скважин размещается в сплошной оболочке штатное взрывчатое вещество 6. Весь остальной объем горизонтальной скважены заполнен водой 7 (в случае нефтяного или газоконденсатного каналов соответственно нефтью или конденсатом). После установки в обсаженной части 3 скважины пакерного устройства 8 инициируется взрыв взрывчатого вещества 6 по всей длине горизонтальных скважин 5.

Взрыв вещества 6, размещенного под водой, характеризуется слабым затуханием ударных волн вследствие малой сжимаемости воды. В результате взрыва возникает газовый пузырь, давление внутри которого достигает нескольких тысяч атм. При этом возникающая вследствие расширения газов ударная волна то сжимается, то расширяется. В результате механических напряжений слои угольного пласта механически разрушаются и возникают существенные необратимые деформации.

Экспериментально было зафиксировано, что при диаметре горизонтального канала примерно 150 мм на расстоянии 1 м от него давление достигает 1500 атм, при этом период пульсации ударной волны (газового пузыря) составляет всего лишь 0,3-0,5 с.

Отдельный эксперимент был направлен на определение плотности размещения взрывчатого вещества (тротила) по длине горизонтального канала. Результаты этого эксперимента представлены в таблице.

Таблица№№ п.п.Заполняемость бурового канала взрывчатым веществом, %Удельная теплота взрыва, ккал/мДавление в ударной волне, атм.Приемистость горизонтального канала, м3/ч·м1. 2. 3.1,0
2,0
3,0
706
1415
2120
852
1010
1243
25
43
52
4.
5.
6.
5,0
15,0
20,0
3530
10560
13847
1431
1520
1600
64
68
71
7. 8.25,0
30,0
17662
21120
1515
1345
61
59

Горизонтальная скважина диаметром 146 мм и длиной 100 м была подвергнута предлагаемому способу метаноотдачи угольного пласта. Критериями эффективности были приняты величина давления пульсирующей ударной волны и приемистость после взрыва. Согласно экспериментальным данным оптимальной величиной плотности размещения тротила в канале, т.е. удельной теплоты взрыва была принята величина 3500; 14000 ккал/м. После достижения теплоты взрыва 14000 ккал/м начинается снижение давления в угле на границе с водой и как следствие этого падение удельной приемистости обработанных взрывом горизонтальных скважин.

При величинах теплоты взрыва ниже 3500 ккал/м наблюдалось резкое снижение давления в газовом пузыре на границе с водой и удельной приемистости горизонтальных скважин.

В отдельном эксперименте было также зафиксировано, что при заполнении горизонтальных скважин взрывчатым веществом от 5% до 20% давление в ударной волне максимально. При заполнении более 20% ударная волна в малом объеме воды ослабевает, а при заполнении менее 5% - заряда взрывчатого вещества недостаточно для повышения давления в ударной волне и интенсивного разупрочнения топливного (угольного) пласта.

Для широкого охвата разупрочняемого топливного пласта в заявляемом способе предусматривается бурение нескольких наклонно-горизонтальных скважин, расположение которых может быть различным и должно определяться конкретными горно-геологическими условиями залегания топливного пласта.

Предусматривается также весьма эффективное средство воздействия на разгрузку топливного пласта - его подработка и надработка. Это достигается путем бурения в почве и кровле топливного (угольного) пласта горизонтальных скважин, в которых проводят взрывы в водной среде по вышеописанной технологии.

Взрыв в скважинах осуществляют только после установки в конце их зацементированной части пакерного устройства. Это необходимо для сохранения герметичности скважины в целом и без чего невозможно противостоять высоким давлениям в горизонтальной части скважины после осуществления взрыва.

На последней стадии извлечения углеводородного сырья в заявляемом изобретении предусмотрено нагнетание в разупрочненный пласт СO2, N2 и других компонентов, содействующих десорбции метана (в случае угольного пласта) или вытеснению и разжижению углеводородного сырья (в случае нефтяного или газоконденсатного пласта).

Таким образом, заявляемый способ основан на разрушающем эффекте ударной волны в топливном пласте, заполненном жидкостью (водой, нефтью, конденсатом). Его применение гарантирует интенсивное микроразрушение твердых частиц топливного пласта, разупрочнение последнего. Это естественно обуславливает углеводородоотдачу топливного пласта, основные элементы предлагаемой технологии повышения углеводородоотдачи топливных пластов испытаны в полевых и стендовых условиях.

Планируется реализация в Южном Кузбассе на угольном пласте, в Краснодарском крае на истощенных нефтяных пластах и в Северо-Западной Сибири (Вуктыльское газоконденсатное месторождение) на газоконденсатных пластах с большими остаточными запасами конденсата.

Экономическая и энергетическая эффективность заявляемого способа может быть весьма высокой и обусловлена прежде всего вовлечением в ТЭК новых источников углеводородного сырья (угольный метан, нефть средней и высокой вязкости, газовый конденсат).

Источники информации

1. Бурже Ж. и др. Термические методы повышения нефтеотдачи пластов, М.: Недра, 1988.

2. Ярунин С.А. и др. Опыт проведения газодинамического воздействия на углеводородный массив через скважину с горизонтальным окончанием ствола. М.: Уголь, 1990, №6, с.18-20.

3. Патент №2054557, E 21 F 7/00, 1996.

4. Патент №2054557, Е 21 В 43/24, 1996.

5. Адушкин В.В., Тихомиров А.М. Волна сжатия при взрыве цилиндрического заряда в твердой среде. Ж. “ФТПРПИ”, 1986, №4, с.38-47.

Похожие патенты RU2246611C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ДОБЫЧИ СЛАНЦЕВОГО ГАЗА 2012
  • Крейнин Ефим Вульфович
RU2503799C2
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ И РАЗУПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД 2008
  • Рубан Анатолий Дмитриевич
  • Забурдяев Геннадий Семенович
  • Забурдяев Виктор Семенович
  • Захаров Валерий Николаевич
RU2373398C1
СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ПРИКОНТУРНОГО МАССИВА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ 2009
  • Осипов Анатолий Николаевич
  • Гусельников Лев Митрофанович
  • Подосенов Александр Александрович
  • Козулин Василий Владимирович
  • Вьюников Александр Анатольевич
  • Коваль Андрей Олегович
RU2396429C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ДЕГАЗАЦИИ УГЛЕМЕТАНОВЫХ ПЛАСТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЯ 2007
  • Карасевич Александр Мирославович
  • Крейнин Ефим Вульфович
RU2335634C1
Способ подготовки угольного пласта к разработке 1990
  • Васючков Юрий Федорович
  • Баймухаметов Сергазы Кабиевич
  • Шнайдерман Феликс Саламоновоич
  • Жигайло Александр Сидорович
SU1747698A1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КРУТОГО ПАДЕНИЯ 1998
  • Кулаков Ю.Н.
  • Кулаков В.Н.
  • Ефентьев Г.А.
  • Шахурдин С.А.
  • Сухарев Г.В.
  • Пантелеев Е.А.
  • Малахов А.Н.
RU2138639C1
Способ предупреждения внезапных выбросов угля и газа в подготовительных выработках 1988
  • Коршун Валерий Васильевич
  • Товстогань Юрий Тимофеевич
  • Давиденко Владимир Андреевич
  • Мосягина Лидия Алексеевна
SU1601393A1
СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ УГОЛЬНОГО МАССИВА 1991
  • Эдельштейн Оскар Акимович
  • Кусов Андрей Евгеньевич
  • Астахов Александр Валентинович
  • Джигрин Анатолий Владимирович
  • Полухин Вадим Александрович
  • Семенов Юрий Александрович
  • Чакветадзе Фридон Аквсентьевич
  • Адамидзе Дмитрий Иванович
RU2053369C1
СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ В ПОРОДАХ ПОЧВЫ ВЫРАБОТОК 2008
  • Цирель Сергей Вадимович
  • Яковлев Дмитрий Владимирович
  • Кротов Николай Владимирович
RU2381369C1
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ 2008
  • Приходько Николай Корнеевич
RU2383741C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДООТДАЧИ ТОПЛИВНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к проблеме повышения продуктивности топливных пластов, в том числе нефтяных, угольных и газоконденсатных месторождений. Обеспечивает повышение углеводородоотдачи топливного пласта путем максимального использования взрывной волны в горном массиве. Сущность изобретения: способ заключается в бурении по пласту горного массива протяженных горизонтальных скважин и воздействии через них на топливный пласт. Согласно изобретению большую часть топливного пласта охватывают горизонтальными скважинами. По всей их длине укладывают в сплошной оболочке взрывчатое вещество с обеспечением теплоты взрыва на единицу длины скважины от 3500 до 14000 ккал/м и заполнением взрывчатым веществом объема горизонтальных скважин от 5 до 20% при заполнении остального объема скважин жидкостью. Перед моментом проведения взрыва в обсаженную часть горизонтальных скважин опускают пакерное устройство. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 246 611 C2

1. Способ повышения углеводородоотдачи топливного пласта, заключающийся в бурении по пласту горного массива протяженных горизонтальных скважин и воздействии через них на топливный пласт, отличающийся тем, что большую часть топливного пласта охватывают горизонтальными скважинами, по всей длине которых укладывают в сплошной оболочке взрывчатое вещество с обеспечением теплоты взрыва на единицу длины скважины от 3500 до 14000 ккал/м и заполнением взрывчатым веществом объема горизонтальных скважин от 5 до 20% при заполнении остального объема скважин жидкостью, при этом перед моментом проведения взрыва в обсаженную часть горизонтальных скважин опускают пакерное устройство.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в почве и кровле топливного пласта бурят горизонтальные скважины, осуществляют через них взрывы и соответственно подрабатывают и надрабатывают топливный пласт.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в горизонтальные скважины после проведения взрывов нагнетают углекислоту, азот.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2246611C2

АДУШКИН В.В
и др., Волна сжатия при взрыве цилиндрического заряда в твердой среде, ж
“ФТПРПИ”, 1986, № 4, с
Способ сужения чугунных изделий 1922
  • Парфенов Н.Н.
SU38A1
Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта 1987
  • Шевченко Александр Константинович
  • Кашин Артем Кирович
  • Покатилов Николай Иванович
  • Еременко Михаил Матвеевич
SU1574799A1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА 2001
  • Малкин А.И.
  • Вагин А.В.
  • Дюков О.А.
  • Коровяковский М.П.
  • Лебедев Б.Д.
  • Пахомов В.П.
  • Пуставайт С.Р.
RU2186206C2
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ПЛАСТА 1994
  • Кошторев Н.И.
RU2087694C1
US 5083615 A, 28.01.1992
ДУВАНОВ А.М
и др., Методы интенсификации притоков в нефтяных и газовых скважинах с использованием энергии взрыва и горения взрывчатого вещества, Москва, ВИЭМС, 1990, с
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1

RU 2 246 611 C2

Авторы

Карасевич А.М.

Адушкин В.В.

Журило А.А.

Крейнин Е.В.

Даты

2005-02-20Публикация

2002-08-12Подача