Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
  •        

Ученые нашли способ добывать больше нефти и газа с помощью направленных взрывов

Один из распространенных инструментов добычи нефти кумулятивные перфораторы. Это устройства, состоящие из средств взрывания и герметичных корпусов, внутри которых находятся кумулятивные заряды. Они расположены с определенной частотой по длине всего перфоратора. Приток нефти и газа зависит от характеристик этих зарядов. 

«По окончании бурения нефтяной или газовой скважины ее стенки закрепляют обсадными трубами и цементируют. Нефтегазоносные пласты (порода, пропитанная нефтью, газом и водой) перекрываются обсадными трубами и цементным кольцом. Приток в такую скважину невозможен, пока не будет условий для сообщения продуктивного пласта со скважиной, объясняет разработчик новой конструкции кумулятивного заряда перфоратора, студентка 6 курса специалитета факультета летательных аппаратов НГТУ НЭТИ Екатерина Гриф. – Чтобы обеспечить приток нефти и газа из пласта, в обсадной колонне и окружающем ее цементном кольце создают отверстия, обеспечивающие сообщение между пластом и скважиной: по этим каналам нефть и газ поступают в скважину. Как правило, на современном уровне развития технологий отверстия в колонне и цементном кольце создают с помощью кумулятивных зарядов. Этот процесс и есть кумулятивная перфорация».

Глобальные проблемы скважинной перфорации малый приток полезных ископаемых, засорение перфорационных каналов песком, разрушение цементных стенок скважины из-за излишнего фугасного действия. Эти проблемы решаются повышением глубины и диаметра перфорационных каналов, а также увеличением мощностных характеристик инструментов перфорации. Наиболее эффективным и универсальным сейчас признан кумулятивный способ.

«Основная решенная проблема малый размер площадей сечений пробитых отверстий в трубе, цементном кольце и отверстий перфорационных каналов. Именно ее решение фигурирует как технический результат запатентованного нами изобретения», отметила Екатерина Гриф.

Взрывать более мощные заряды в скважине нельзя, так как это грозит ее полным разрушением. «Повышение мощности кумулятивного заряда – не решение проблемы. Наоборот, заряды, имеющие высокое фугасное действие, вызывают разрушение обсадной трубы и цементного кольца, что в корне нежелательно. Именно поэтому в известных конструкциях перфорационных зарядов такое малое количество взрывчатого вещества: его цель не создать мощный взрыв, а сообщить необходимую для эффективного струеобразования энергию металлу кумулятивной облицовки», говорит Екатерина.

В базовой технологии (кумулятивный заряд перфоратора только с конической формой облицовки) в конструкцию кумулятивного заряда перфоратора включаются облицовка с линзовым узлом, которая эффективно формируют комбинацию из кумулятивных струй, пробивающих отверстия, практически равные наружному диаметру кумулятивного заряда. Кумулятивная струя это сформированный из металла кумулятивной облицовки высокоскоростной поток металла, который возникает после подрыва заряда и перемещается вдоль его оси.

В НГТУ НЭТИ кумулятивные заряды оборудовали комбинацией из конической и кольцевой V-образной облицованных металлом выемок: эта комбинация создаст две кумулятивные струи центральную и кольцевую. Облицовка позволяет формировать отверстия оптимальной глубины, при этом диаметр отверстий соответствует практически диаметру самого заряда, тогда как штатные заряды позволяют формировать отверстия, в несколько раз меньшие по диаметру, чем сам заряд. Увеличенный диаметр формируемых отверстий, позволит повысить приток нефти или газа в скважину. 

«У отверстий есть определенный срок службы: спустя какое-то время они забиваются. Если отверстие маленького диаметра, то логично, что оно забьется быстрее. Наша разработка позволяет делать отверстия большего диаметра, при этом благодаря дополнительным изменениям, вносимым в конструкцию облицовки, мы получаем каналы достаточно ровные и гладкие, соответственно, отверстия «зарастают» дольше. Отверстия можно прочищать. Это возможно и для кумулятивных зарядов, которыми оснащены кумулятивные перфораторы сейчас, но эффект будет коротким», – комментирует Екатерина Гриф.

Сейчас разработчики оптимизируют конструкции облицовки кумулятивного заряда и линзового узла.

Дата публикации: 16.10.2020 14:47
Дата последнего изменения: 16.10.2020 14:47