Зміст книги - Буріння свердловин на воду
Г лава VI
ВІДКРИТТЯ І ОСВОЄННЯ водоносних пластах
Вибух заряду або торпеди детонуючого шнура (ТДШ). Характерна особливість вибуху-висока швидкість поширення перетворення речовини ВВ (швидкість детонації), що дорівнює 4000-9000 м / с (Ловля, 1971). Вибух супроводжується ударною хвилею, яка характеризується зміною тиску, температури і щільності середовища від Росії, Тф і УФ ДО початкових параметрів Рп, Т0 і уо і нижче. Ударна хвиля по фронту свого руху призводить до підвищення тиску. Тиск за фронтом швидко падає. У момент вибуху в результаті хімічної реакції утворюються газові продукти, які починають діяти на прилеглу до заряду рідина. Хвиля стиснення поширюється зі швидкістю звуку в стислій рідини. Утворився газовий міхур викликає зсув навколишнього рідини. Таким чином, від джерела вибуху в сторону пласта поширюється так званий газовий міхур (рис. 60). Застосування цього способу для освоєння засноване на наступному. У момент вибуху в рідини поширюється ударна хвиля, головним чином в радіальному напрямку. Оскільки тиск по фронту хвилі швидко падає у міру віддалення від заряду, то дія ударної хвилі по осі свердловини можна не брати до уваги. Тиск ударної хвилі в момент підходу до стінок фільтра може досягати 100 МПа. Завдяки короткочасність дії ударна хвиля при певній величині заряду не руйнує каркас фільтра, а тільки вибиває кольматірующіе його частки. Впливу ударної хвилі на стінки фільтра - перша фаза процесу освоєння.
Друга фаза полягає у видаленні зруйнованих частинок з отворів фільтра в результаті пульсації утворився при вибуху газового міхура.
Для проведення вибуху найчастіше використовують торпеду з детонуючого шнура ТДШ, що складається з заряду з 2-3 ниток детонуючого шнура в водостійкою оболонці ДШ-В, що містить від 12 до 13,5 г вибухової речовини на 1 м; електродетонатори (ЕД-8, ЕД-С) для підриву заряду торпеди; пристосування для кріплення шнура і центрування торпеди в зоні фільтра і кабельної головки для кріплення торпеди до кабелю. Довжина торпеди повинна відповідати довжині фільтра. Потужність торпеди (число ниток шнура) підбирають в залежності від конструкцій фільтра і інших конкретних умов.
Недолік методу полягає в тому, що він не забезпечує видалення глинистої кірки із зони фільтра і певною мірою призводить до ущільнення глинистого матеріалу в шарі. Зтот спосіб вимагає обов'язкової промивки або прокачування свердловини для видалення продуктів кольматации з пласта.
Наявність фільтра або будь-якої іншої перешкоди істотно знижує ефективність впливу вибуху на породи. Всередині фільтра або обсадної труби можуть виникнути небезпечні напруги і їх розрив за рахунок ефекту відображення від внутрішніх стінок труби.
У стійких водовмещающих породах можна застосовувати вибухи фугасних торпед і великих зарядів ВВ. Для запобігання та захисту елементів конструкції свердловини над зарядом ВВ може встановлюватися цементний міст. Після вибуху цементний міст і ділянку, де був проведений вибух, разбурівается і промивають.
Підбір величини зарядів і числа можливих торпедування проводять згідно з даними таблиці 26.
Під час вибуху торпеди детонуючого шнура в фільтрах капсуль-детонатор слід встановлювати в обсадної колоні вище верхнього краю фільтра щоб уникнути пошкодження останнього.
У практиці робіт широко використовуються торпеди детонуючого шнура марок ТДШ-50, ДТШ-25 і ТДШ-В з максимальним зовнішнім діаметром 50, 25 і 60 мм.
Спосіб пневмовзрива. Цей спосіб запропонований В. Г. Склянський. Його сутність полягає в періодичному використанні ефекту миттєвого перетворення енергії стисненого повітря при його різкому розширенні. При цьому виникає ударна хвиля, яка діє на фільтр і породу пласта. Ударна хвиля впливає на зону кольматації і частково або повністю її руйнує. Силу пневмовзрива і його частоту можна регулювати. Стисле повітря від компресора під тиском 10 20 МПа по шлангу високого тиску або спеціальних трубах подається до пневмоснаряду. Спеціальний снаряд для пневматичного прострілу розроблений Раменским відділенням інституту ВНІІгео-фізика, снаряд пройшов попередні випробування і може бути оцінений як дуже перспективний.
Електроімпульсне спосіб. Суть методу полягає в розряді високих напруг, що подаються на електрод, через гірську породу, в результаті чого гірська порода руйнується. Продукти руйнування видаляють розчином або повітряним потоком.
У Томському політехнічному інституті ведуться роботи по використанню цього способу для руйнування гірських порід при бурінні, дробленні монолітів і ін. Спосіб може бути використаний для руйнування і відділення продуктів кольматации від породи пласта і фільтра.
Електрогідравлічний спосіб. У зону пласта опускаючи ється снаряд спеціальної конструкції. Між електродами цього снаряда виникає електричний пробій, а в промивної рідини хвилі високого гідродинамічного тиску, що сприяє руйнуванню зони кольматації. Цей спосіб недостатньо розроблений і не отримав поки промислового застосування. В цьому напрямку ведуться дослідження.
Новочеркаським політехнічним інститутом створено спеціальну електрогідроударная установка, змонтована на автомашині типу ЗІЛ і має автономне енергоживлення. Енергія від імпульсного конденсатора, розташованого в кузові автомашини, по коаксіальному кабелю подається в розрядний пристрій, що поміщається в зоні пласта. Номінальна розрядна напруга 60 кВ. В результаті навколо розрядного пристрою виникають ударні хвилі і імпульсні потоки рідини, що призводить до руйнування закольматірованних опадів. Установка пройшла випробування в тресті «КМАруда» і, за наявними відомостями, дозволяла де-Кольматірована 1 м фільтра за 5-8 хвилин.
Декольматація здійснюється способом багаторазового впливу на фільтр і пласт ударних хвиль, параметри яких регулюються. Остання обставина дуже важливо, тому що дозволяє уникнути руйнування фільтрів.
Освоєння ультразвуком. Спосіб заснований на властивості рідини підлягати періодичному стиску і розтягування при проходженні через неї ультразвукових коливань. Рідина не витримує напруги і рветься, утворюючи порожній пухирець-каверну. В цей пухирець всмоктуються гази, розчинені в рідині, і її пари, потім пляшечку швидко зачиняються. У момент закривання бульбашки утворюється ударна хвиля, і тиск поблизу бульбашки досягає десятків одиниць мегапас-калей. Хмара таких бульбашок на кордоні металевої поверхні фільтра і кольматуючих її глинистих частинок руйнує сили зчеплення між останніми, відриваючи їх одну від одної. Джерелом ультразвукових коливань може бути ультразвуковий генератор типу УЗГ-25, коротка технічна характеристика якого наведена нижче:
потребляемость потужність. 7,5 кВт
вихідна потужність 2,5 кВт
частота електромагнітних коливань 17-25 кГц
живлення від мережі. 380 В
частота мережі 50 Гц
Перетворення коливань генератора в механічну енергію проводиться магнітостріктором, який опускають в свердловину на Кабель двожильний.
Під час обробки магнітостріктор повільно переміщається по стовбуру свердловини в зоні фільтра.
В процесі роботи ведеться відкачка води ерліфтом.
Цей спосіб в дослідному варіанті застосовували для очищення фільтра від глинистих частинок після разглинизации зони фільтра через промивні вікна. Спосіб освоєння ультразвуком не отримав промислового застосування.
Таким чином, фізичні способи руйнування продуктів кольматації (ультразвук, електрогідравлічний і електроімпульсної ефекти) поки не отримали промислового застосування, що пояснюється на даному етапі їх равітія більш низькою ефективністю, а також складністю і дорожнечею застосовуваного обладнання та апаратури.
Застосування ефекту вібрації. Суть методу полягає в тому, що в зону пласта опускають вібратор того чи іншого типу. Вібрація передається на рідину і далі на фільтр і пласт. У ВНІІгідромеханізаціі сантехнічних і спеціальних будівельних робіт створено самохідний агрегат АВО-1 для вібраційного раз-глінізаціі свердловин. Даний спосіб поки застосовується в дослідному порядку.
Спосіб створення глибокого вакууму (імплозіі). Цей спосіб запропонований Ю. Д. Качмар та Я. М. Калинчуком. Його сутність полягає в тому, що в свердловину в зону фільтра опускають скляний або будь-якої іншої посудини з викачаним повітрям. Посудина розбивають або за допомогою спеціального пристрою відкривають доступ в нього. У зоні пласта виникає перепад тиску. Пластова вода разом з продуктами кольматации спрямовується в стовбур свердловини, і тим самим відновлюється проникність пласта. Цей спосіб також вимагає подальшого видалення продуктів кольматации за допомогою відкачування або промивання; практично не розроблений і не отримав промислового застосування.
Гідравлічний розрив пласта. Цей спосіб широко використовується в нафтовій промисловості. У практиці буріння свердловин на воду не набув поширення, хоча для глибоких свердловин і в відповідних гідрогеологічних умовах його використання може виявитися досить ефективним.
У VI групу входять способи, засновані на обробці привибійної зони кислотою, спеціальними хімічними речовинами, що сприяють або розпаду розчину, або розчинення продуктів кольматації та водо-які вміщали порід.
Коагуляція промивного розчину. Може бути застосований розчин, який мимоволі коагулює в пласті через якийсь відрізок часу. Такі розчини поки не набули поширення.
Освоєння свердловин, пройдених з використанням глинистого розчину, може бути досягнуто застосуванням спеціальних коагуляторов глинистого розчину, наприклад полікріламіда, сірчанокислого алюмінію А12504 і ін. При цьому важливо забезпечити активний зв'язок коагулятора з глинистим розчином. Зафільтровая промивка, очевидно, не створює умов для глибокого проникнення в пласт коагулятора і ефективного його розпаду. Більш перспективним видається схема нагнітання коагулятора в пласт. В цьому напрямку доцільно проведення експериментальних робіт.
За кордоном застосовують спеціальні промивні розчини, які самостійно коагулюють в воді. Однак будь-яких порівняльних даних, що підтверджують їх ефективність, поки немає.
Обробка пласта соляної і плавикової кислотами. Даний спосіб заснований на здатності соляної кислоти розчиняти карбонатні породи. В. А. амія і В. С. Уголев (1970) вважають, що кислота, впливаючи на карбонатну середу, значно збільшує проникність пласта, часто набагато перевищує природну.
У пористому колекторі, де трещиноватость має підлегле значення, формується мережа каналів розчинення. Чим більше число і глибина цих каналів, тим вище їх дренувальна дію.
У тріщинуватих колекторах кислота очищає поверхню тріщин і розширює їх. У ряді випадків можуть виникнути нові тріщини. Якщо при кислотної обробці тріщини досягнутий протяжності до 15-30 м від свердловини, то продуктивність свердловини зростає в 10-15 разів і більше. У піщано-карбонатних колекторах ефективність солянокислотного обробок нижче.
Солянокислотного обробки пласта зазвичай застосовують для відновлення дебітів свердловин, які знизилися в процесі експлуатації. У роботах В. А. амія, В. С. Уголєва (1970), Г. Т. Овнатанова (1970) дано опис проведення солянокислотного обробок. Соляна кислота розчиняє карбонатні породи, реакція має наступний вигляд:
Сас03 + 2НС1 = СаС12 + С02 + Н20. вапняк
СаС03С03 + 4НС1 == СаС12 + МС12 + 2Н20 + 2С02. доломіт
Розрізняють два види кислотних обробок: кислотні ванни і кислотні обробки під тиском.