СОБЫТИЯ

Завод «Сибгазстройдеталь» вышел на рынок ветрогенерации

Завод «Сибгазстройдеталь», один из ведущих производителей соединительных деталей трубопроводов, вышел на рынок ветрогенерации. Новая производственная площадка «ВетроСтройДеталь» находится в Волгодонске и занимает площадь ...

В Москве состоится встреча руководителей служб капитального строительства нефтегазовых компаний

31 мая 2018 года по адресу: Москва, улица Тверская, 22, отель InterContinental, состоится восьмая ежегодная конференция «Строительство в нефтегазовом комплексе» (Нефтегазстрой-2018). На конференции рассматриваются тенденции в ...

15-я Международная выставка «НЕФТЬ И ГАЗ»/MIOGE 2018 – ведущая в России выставка нефтегазового оборудования и технологий

Приглашаем Вас посетить 15-ю Международную выставку «НЕФТЬ И ГАЗ» / MIOGE 2018, которая состоится: 18-21 июня 2018 года на самой современной площадке Москвы — в МВЦ «Крокус Экспо». Прямой переход от ст. м. Мякинино в ...

9002 NC, 9100 XXI - Новинки для защиты сварщика

Возвращение легенды Компания «Техноавиа» представляет 2 новые модели сварочных щитков Speedglas® от мирового производителя СИЗ компании ЗМ - щиток 9002 NC с новым светофильтром и модель 9100XXI, которая является одной из лучших для ...

СтройТрансНефтеГаз, Глобалстрой-Инжининринг и Межрегионтрубопроводстрой примут участие в конференции «Нефтегазстрой-2018»

31 мая 2018 года по адресу: Москва, улица Тверская, 22, отель InterContinental, состоится восьмая ежегодная конференция «Строительство в нефтегазовом комплексе» (Нефтегазстрой-2018). На конференции рассматриваются тенденции в ...

Перспективные технологии на основе энергетических конденсированных систем для нефтегазодобывающей промышленности Сибири

Н. М. ПЕЛЫХ, доктор технических наук, г. Пермь

 

Тысячи тонн устаревших баллиститных артиллерийских порохов и твёрдотопливных ракетных зарядов бессмысленно уничтожаются с потерей огромной нереализованной энергии. Переориентация утилизируемых энергетических конденсированных систем (ЭКС) для различных мирных сфер деятельности открывает новые горизонты для нефтегазовой и других отраслей промышленности. Это принесёт колоссальную прибыль, исчисляемую десятками миллиардов рублей. При существующих условиях падения цен на углеводороды и желании иметь отечественные технологии, замещающие импортные, на мой взгляд, разработкам на основе ЭКС нет альтернативы для обширных сибирских регионов. Основная цель статьи – привлечь внимание ВПК, ТЭК, других отраслей промышленности России к этим разработкам, защищённым более 30 патентами РФ, раскрыть их суть.

 

Заряд твёрдого топлива может генерировать волны давления при частоте сотни герц – десятки килогерц, т. е. гореть в вибрационном режиме. При этом волны самопроизвольно возникают вследствие неодновременного выгорания компонентов топлива в тонком реакционном слое твёрдой фазы и колебательных газофазных реакций. Расходование части энергии на генерирование волн и возможность их усиления при некоторых условиях позволяют создать мощные излучатели. Рассмотрим некоторые из них.

 

Пороховой генератор давления акустический (ПГДА) для обработки скважин

Разработка эффективных технологий для повышения добычи нефти позволит осваивать залежи трудноизвлекаемой нефти, воздействовать на низкопроницаемые коллекторы. Необходима также реанимация малодебитных, загрязнённых действующих, а также законсервированных скважин. Повысить притоки желательно и для новых скважин с цементом в призабойной зоне пласта и некачественно
проведённой перфорацией.

Для Республики Коми, ХМАО, ЯНАО и т. д. внедрение таких технологий особенно актуально. Известно, что гидравлический разрыв пласта (ГРП) широко используют для создания каналов в породах, повышающих дебит скважины. Но эта технология наносит существенный экологический вред природе. Требуется целый флот автомобилей, сложное оборудование, большие объёмы пропанта и жидкости. Затраты запредельные. Другие методы увеличения притоков также трудно применять в Сибири.

 

Технология на основе ПГДА, как альтернатива ГРП, представляется наиболее перспективной. Масса ПГДА с 10 зарядами (элементами) и простым устройством для сборки составляет 140 кг (всего четыре ящика). Генератор удобно доставлять вертолётами в самые отдалённые сибирские регионы, куда ГРП не доберётся. Заряды собирают над устьем скважины и сжигают в интервале перфорации либо вблизи её (при наличии нескольких пластов). Вся работа с ПГДА без операций с насосно-компрессорными трубами продолжается 2…5 часов.

С помощью ПГДА успешно обработано более 800 скважин. Притоки нефти достигали от нескольких сотен до десятков тысяч тонн со скважины. Горящие в вибрационном режиме заряды создают термогазохимическое (ТГХВ) и виброволновое воздействие (ВВВ) на пласт. Частота генерируемых волн изменяется от 4 до 20 кГц. Они снижают максимальное давление на горные породы, приводящее к разрыву пласта. Проппант при этом не требуется. И без него появляются и не смыкаются каналы и трещины, происходит расплавление термостойких отложений, возникают электрические разряды, уменьшается вязкость нефти. В итоге возрастает проницаемость горных пород и нефтеотдача.

Многолетний опыт работ с ПГДА показал, что добыча нефти заметно повышается для любых скважин (рис. 3), в том числе и новых. Одну и ту же скважину можно обрабатывать дважды, с перерывом несколько лет. Эффект сохраняется на том же уровне. Скважины можно выводить из бездействия (рис. 1). Притоки начинают давать и соседние скважины на расстоянии до 800 м. Приёмистость нагнетательных скважин также повышается.

В начале работ с ПГДА нужно «пристрелять» несколько скважин на конкретном месторождении. Затем генераторы можно массово использовать. Притоки сравнимы с ГРП, но при затратах в 4…20 раз меньше. ПГДА успешно опробовали после щелевой перфорации и ГРП, совместно с солянокислыми обработками. Они подойдут для боковых стволов и горизонтальных скважин. Экологическая безопасность при производстве и применении ПГДА соблюдается. Это чрезвычайно важно для изготовителей – пороховых заводов и потребителей – нефтяных компаний.

Модификации ПГДА показаны на рис. 2. Они предназначены для эксплуатации при низких температурах (до -40оС), глубине залегания пластов 0,3…3,8 км и температуре в скважине до +100оС. Количество зарядов достигает 60 штук с массой 360…400 кг, что необходимо для обработки высокодебитных скважин и пластов с большой толщей.

При горении зарядов давление в скважине возрастает, появляется ВВВ, пласт рвётся. Если есть заряды с каналом и без него, то сначала прекращают гореть канальные заряды, давление падает. Оставшиеся бесканальные заряды продолжают гореть и при низком давлении, но уже без ВВВ. Снижение скорости горения топлива с падением давления позволяет значительно увеличить время теплового прогрева пород через первоначально созданные при разрыве пласта каналы и трещины. Эффективность технологии возрастает.

Увеличение добычи метана на газовых месторождениях и из угольных массивов

Метан извлекают из газовых, газоконденсатных, нефтегазовых и метаноносных угольных месторождений. Первые и единственные данные о применении генераторов типа ПГД.БК на нефтегазовых месторождениях Тюменской области получены более 25 лет назад. Обработали 44 скважины. Прирост дебита нефти после ТГХВ составлял до нескольких тонн в сутки, добыча газа в среднем увеличилась до пяти раз.

Таким образом, имеются прямые доказательства успешного применения генераторов для увеличения добычи газа. Сейчас обработок газовых скважин генераторами в России вообще не производится. Но очевидно, что их надо возобновить, используя ПГДА.

В угольных массивах основная часть метана находится в сорбированном состоянии. Такой метан имеет высокую чувствительность к динамическим нагрузкам и появлению в пласте свободных поверхностей. Угольный пласт легче поддается внешнему воздействию в сравнении с нефтяным (нефтегазовым, газовым) пластом. Положительный опыт применения генераторов в Донбассе имеется, но уже десятки лет их не используют.

В настоящее время начались работы по промышленной добыче метана в Кузбассе. Для этого опробовали ряд методов, и в первую очередь ГРП. Однако его рентабельность получилась мала из-за больших затрат и сложности технологии. Технология на основе ПГДА имеет несомненные преимущества перед ГРП и ее следует активно внедрять.

 

Применение перфогенов

Перфоген – устройство, содержащее кумулятивный перфоратор с зарядами взрывчатого вещества и камеру с шашкой твёрдого топлива. Шашка может помещаться снаружи перфоратора. Горение шашки позволяет расширить возможности перфорации и увеличить притоки. Перфогены в России используют редко, хотя потребность в них огромная. В будущем они должны заменить перфораторы.

Для генераторов и перфогенов разработан термостойкий газогенерирующий состав ТГ-1
(до + 150оС). Он при горении выделяет до 25% соляной кислоты от массы топлива. Шашки из ТГ-1 горят в вибрационном режиме. Массовое производство перфогена реально освоить на базе однозалпового корпусного перфоратора типа ПКО-89.

 

 

Малогабаритные источники сейсмических сигналов

Сейсморазведка необходима для поиска и разведки месторождений нефти, газа и других полезных ископаемых. Упругие волны в геологических средах возбуждают с помощью источников сейсмических сигналов (ИСС). Применение ИСС в переходных зонах земля-вода, на мелководье, в труднопроходимых местах суши, Арктике затруднено. Некоторые из них нежелательны и для обжитых регионов, например заряды взрывчатого вещества или тяжёлые импульсные установки в городской черте, на пашне, в лесу и т. д.

Надёжный и простой в обращении, универсальный, малогабаритный и экологически чистый ИСС включает заряд твёрдого топлива. Наземный ИСС напоминает миномет, только сопло движка с зарядом направлено вверх. Сейсмические волны создают при горении заряда за счёт отдачи в грунт через плиту. Подводный ИСС имеет периферийные отверстия для выхлопа газа. Уже успешно опробованы импульсные и вибрационные ИСС.

С помощью наземного импульсного ИСС с зарядом топлива массой 330 гр. на сейсмическом профиле удалось найти нефтяной пласт на глубине 1,8 км. Полученные при этом волновые поля близки к тем, которые создавались зарядами взрывчатого вещества в шпурах и импульсными установками массой от 3 до 8 тонн.

Замена взрывов и импортных импульсных установок на ИСС с утилизированными ЭКС расширит возможности сейсморазведки и значительно сократит затраты.

 

Устройства для разрушения ледовых полей и борьбы с волнами

Очистка морских и речных фарватеров ото льда, продление навигации, устранение заторов и зажоров – актуальные проблемы для северных территорий и акваторий, прибрежных и морских сооружений, в том числе и нефтяных платформ. Однако методы воздействия на лед, например, при помощи взрывов, малоэффективны и губительны для природы. Использование ледоколов слишком дорого и на мелководье невозможно.

Известно использование пневматических установок для борьбы со льдами. Они имеют машины и механизмы для нагнетания воздуха по магистральному подводящему трубопроводу, находящемуся под водой, с перфорированной рабочей трубой на конце. Физическая сущность метода борьбы со льдообразованием заключается в следующем. Пузырьки воздуха от перфорационных отверстий захватывают более теплые глубинные воды и поднимают их наверх под лёд, обогревая его. Он тает. Известен и импульсный метод подачи воздуха под лёд в виде одного большого пузыря.
Тогда лёд над образовавшейся под ним газовой каверной ломается под собственным весом.

Предполагается использовать устройства, содержащие в качестве энергоносителей утилизированные ЭКС, мазут, газ и компактированные бытовые отходы. Они могут быть стационарным или движущимся с двумя или тремя камерами сгорания. Первая камера – для горения ЭКС, другие – для других горючих веществ и для общего сгорания. Для подсасывания воздуха используют одну или две трубы Вентури. Образовавшаяся в камерах газовоздушная смесь с нагретыми продуктами сгорания через перфорированную трубу поступает в воду под лёд. Пузырьковая завеса образует газовую полость под ним. В итоге ледовое покрытие разрушается.

Следует добавить, что эта же установка вполне приемлема и для борьбы с волнами. Волны гасятся от газовых пузырьков, приводящих, в том числе и к повышению вязкости двухфазной барбатированной среды. Экспериментальные доказательства имеются. Предлагаемый принцип борьбы с волнами при большом количестве ЭКС и расположении рядов перфорированных труб вдоль берега подходит и для снижения волн цунами.

Без рассмотренных в статье устройств и технологий с ЭКС успешное освоение Сибири невозможно.

 


Категория статьи: Технологии

К содержанию журнала
Яндекс.Метрика