RU1781419C - Способ гидроразрыва горных пород и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей пром-ти. Цель - повышение эффективности способа за счет возможности формировани  трещин большой прот женности . Скважину заполн ют пенообра-зую- щим раствором. Спускают в скважину пороховой зар д и подрывают его. В процессе горени  зар да в призабойной зоне создают герметичную рабочую зону ее отделением от вышележащего столба жидкости, Горение зар да сопровождаетс  образованием трещин в пласте и пены высокого давлени , котора  залавливаетс  в трещины. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к средствам освоени  геотермальных, нефт ных месторождений дл  повышени  приемистости, дебита скважин и, в частности, при разработке циркул ционной технологии добычи геотермальной энергии из сухих горных пород.

Способ по сн етс  устройством.

На фиг. 1 представлено устройство в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении.

Устройство состоит из сосуда 1, в нижней части которого секционно размещаютс  зар ды 2 из состава смеси, способной после инициировани ,- например, электровоспламенителем или термитной шапкой к самоокислению . Количество зар дов 2 и их состав определ етс  типом пород и величиной проектируемой трещины гидроразрыва. Зар ды раздел ютс  между собой электровоспламенител ми замедленного действи  3 (или термитными шашками), которые соедин ютс  проводом 4 е кабель-тросом 14, В зависимости от требуемого давлени , состав смеси на основе углерода подбираетс  в определенных весовых част х. Например, соотношение компонентов: селитра 30%; сера 10%; углерод 60% при реакции развивают давление в замкнутом объеме до 10 МПа; селитра 50%; сера 10%; углерод 40% - давление до 75 МПа; селитра 80%; сера 10%; углерод 10% - давление 200 МПа.

Регулировать давление можно как изменением отношени  объемов смеси и пор, так и процентным соотношением различных видов окислител  (NH4N03. ШОз, NaNOa, Са(МОз)2). Кальциева  селитра  вл етс  наиболее сильным окислителем, т.к. содержит на 1 г моль вещества 6 молекул кислорода.

со Ј ю

Внутри сосуда над пороховыми зар дами 2 размещен поршень 5, который в нижнем положении удерживаетс  пружиной 6. Дл  ограничени  перемещени  имеютс  фиксаторы 7.

По наружной поверхности сосуда 1 кон- центрично расположен запорный орган 8, заполненный в виде эластичного рукава, который в верхней части жестко крепитс  к сосуду 1 нижней части герметично закрепл етс  к подвижной (относительно оси сосуда) муфте 9. В сосуде 1 между поршнем 5 и секци ми пороховых зар дов 2 расположены по окружности газопропускные отверсти  10, которые в транспортном положении герметично перекрываютс  подвижной муфтой 9. Полость, образованна  запорным органом 8 и наружной поверхностью сосуда 1, соединена с внутренней над- поршневой частью сосуда дроссельными отверсти ми 11. Эти полости заполнены несжимаемой жидкостью 12. утечки которой предотвращаютс  в нижней части поршнем 5 и герметичной подвижной муфтой 9, а в верхней жестким креплением запо рного органа 8 к сосуду 1 и герметичным замком кабель-троса 14.

Устройство работает следующим образом . V, ,

Скважину предварительно заполн ют на всю глубину раствором пенообразовател  (0,5-0,8% по активному веществу). В интервал планируемой зоны гидроразрыва на кабель-тросе опускают устройство. Электровоспламенитель подключаетс  к источнику питани , под действием которого происходит инициаци  самоокислени  углеродной смеси первой секции зар да 2. Образовавшийс  газ, расшир  сь, передает давление поршню 5, который, перемеща сь в осевом направлении вверх, вытесн ет жидкость 18 из внутренней полости сосуда 1 через дроссельные отверсти  11, передава  давление запорному органу. Под действием равномерного давлени  эластичный рукав запорного органа 8 перемещаетс  в радиальном направлении, благодар  чему обеспечиваетс  его плотное прижатие к стенкам скважины и создаетс  рабоча  зона с герметичным отделением части пенообра- зующего раствора в стволе скважины. При радиальном расширении запорного органа 8 его механическое повреждение предотвращаетс  соединением в нижней части к подвижной муфте 9, котора , перемеща сь вверх по наружнЪ й поверхнйсти сосуда, открывает газопропускные отверсти  10, формирующие радиальное направление потока газообразных веществ в скважине, где под действием диспергации раствора ПАВ происходит образование пены высокого давлени . Установлено, что при радиальном потоке газа обеспечиваетс  наиболее эффективное пенообразование. По этому

принципу устроены как отечественные так и зарубежные пеногенераторы. Благодар  эффективному формированию пены в локальной рабочей зоне мгновенно достигаетс  высокое давление, превышающее

0 сопротивление горной породы разрушению , и происходит инициаци  трещин гидроразрыва . Эффективность гидроразрыва повышаетс  за счет низкой фильтрации пены, обладающей высокой эффективной

5 в зкостью, даже в высокопроницаемом массиве и вс  энерги  затрачиваетс  на развитие трещины гидроразрыва. После отработки первой секции порохового зар да давление в сосуде 1 снижаетс , поршень 5

0 под действием пружины б перемещаетс  вниз, несжимаема  жидкость перетекает через дроссельные отверсти  11 во внутреннюю надпоршневую полость сосуда 1, давление на запорный орган снижаетс  и

5 эластичный рукав перемещаетс  радиально к оси, герметична  муфта 9 перемещаетс  вниз и перекрывает газопропускные отверсти  10. Происходит разгерметизаци  рабочей зоны. При этом раствор ПАВ 13 под

0 действием гидростатического давлени  устремл етс  по кольцевому каналу между стенками скважины и запорным рукавом 8 и вновь заполн ет рабочую зону, частично проника  в образовавшиес  трещины гид5 роразрыва, раскрытость которых сохран етс  благодар  особым свойствам пены.

За это врем  под действием термитной шашки или следующим электровоспламенителём инициируетс  к самоокислению очередной

0 пороховой зар д. Цикл повтор етс  и вновь сформированна  пена в рабочей зоне последовательно усиливает эффект гидроразрыва , поскольку энерги  затрачиваетс  на развитие уже образовавшейс  трещины под

5 воздействием первого зар да. Эффективность предложенного способа гидроразрыва многократно повышаетс  благодар  генерации пены не только в рабочей зоне, но и непосредственно в образованных тре0 щинах, в которые подаетс  раствор ПАВ из рабочей зоны при ее разгерметизации, а газообразные вещества при последующей инициации зар да. При этом создают направленное давление на берега трещины,

5 что обеспечивает интенсивность ее развити .

Благодар  размещению нескольких последовательных секционных пороховых зар дов с измен ющейс  интенсивностью развиваемого давлени  предложенный способ и устройство обеспечивают высокоэффективный гидроразрыв горных пород пеной с образованием трещин гидроразрыва практически любой заданной прот женности с большой площадью берегов, что очень важно при создании циркул ционных систем при использовании тепла Земли . Предлагаемый способ и устройство дл  гидроразрыва горных пород имеет р д преимуществ перед известными. Прежде всего Обеспечиваетс  высока  эффективность и больша  прот женность гидроразрыва за счет интенсивного формировани  пены в рабочей зоне, где задаетс  резкий рост давлени  и мгновенна  инициаци  трещин, прот женность которых задаетс  многоцикличной генерацией пены высокого давлени  непосредственно в трещинах, где действует направленное давление на их берега.

При использовании предлагаемого способа и устройства можно производить несколько гидроразрывов в стволе скважины, дл  этого необходимо перемещать устройство на заданный интервал перед каждой инициацией самоокислени  последующей порохового зар да.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ гидроразрыва горных пород, включающий заполнение продуктивной зоны пенообразующим раствором, создание высокого давлени  на стенки скважины путем воздействи  газообразными продуктами сгорани  с образованием в призабойной зоне пены высокого давлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности способа за счет возможности формировани  трещины большой прот женности , после заполнени  скважины

   пенообразующим раствором в призабойной зоне создают герметичную рабочую зону ее отделением от вышележащего столба жидкости , а пену высокого давлени  создают после формировани  рабочей зоны непосредственно в трещинах, при этом пенообра- зующий раствор из рабочей зоны нагнетают в трещины после ее разгерметизации.
2. 2. Устройство дл  гидроразрыва горных пород, включающее св занный с кабелем

   корпус, размещенные в корпусе пороховые зар ды, электровоспламенители замедленного действи  и пакер, отличающеес  тем. что, с целью повышени  эффективности работы устройства за счет формировани 

   трещин большой прот женности, оно снабжено подпружиненным поршнем и устаноЁ- ленной на корпусе муфтой, в корпусе выполнены дроссельные отверсти  дл  соединени  надпоршневой полости с внутренней полостью пакера, при этом пакер выполнен в виде размещенного на корпусе эластичного рукава, который жестко св зан одним концом с корпусом, а другим - с муфтой , герметично перекрывающей и открывающей при продольном перемещении газопропускные отверсти , выполненные в подпоршневой полости корпуса над пороховыми зар дами, при этом надпоршнева  полость корпуса и внутренн   полость пакера.

   заполнены несжимаемой жидкостью.

   Фив /