ГІДРОІМПУЛЬСНА ПЕРФОРАЦІЯ НАФТОГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН СТРУМЕНЕМ РОЗЧИНУ ПОЛІМЕРУ

Анотація

Аналізується існуючий метод інтенсифікації – гідропіскоструминна перфорація. Попри свою ефективність у створенні надійного гідродинамічного зв'язку між пластом і свердловиною, цей метод має суттєві недоліки. Головними з них є інтенсивне гідроабразивне зношування насосно-компресорного обладнання та арматури, що призводить до погіршення якості перфораційних каналів через ерозію сопел, а також висока ресурсо- та енергоємність процесу. Як перспективну та більш досконалу альтернативу пропонується використання високошвидкісного струменя розчину полімеру (поліетиленоксиду). Ключова інноваційна ідея роботи полягає у застосуванні не стаціонарного (безперервного), а імпульсного режиму подачі водополімерного струменя. Головна гіпотеза дослідження стверджує, що такий підхід, завдяки унікальним реофізичним властивостям полімерів, дозволяє суттєво підвищити руйнівну здатність струменя. Теоретичне обґрунтування та серія експериментів повністю підтвердили цю гіпотезу. Дослідження поведінки розчинів полімерів в умовах коливальної течії, що моделює роботу перфоратора, виявили існування критичної частоти пульсацій. Встановлено, що максимальна ефективність руйнування досягається, коли частота імпульсів відповідає максимуму дисипативної функції. У цьому режимі найбільша частина енергії потоку безповоротно розсіюється і перетворюється на роботу руйнування. Експерименти з перфорації моделі перешкоди (сталь, бетон, гірська порода) наочно продемонстрували, що імпульсний струмінь створює значно глибші канали, ніж стаціонарний, за однакових вихідних тисків. Базуючись на отриманих теоретичних і експериментальних результатах розроблено конструкцію нового пристрою – гідроімпульсного перфоратора. Його новизна полягає у використанні обертового ротора з V-подібними пазами, який приводиться в рух вбудованою гідравлічною турбіною. Обертаючись, ротор механічно перериває потік робочої рідини, що надходить до соплових насадок, генеруючи потужні гідродинамічні імпульси. Важливою особливістю конструкції є можливість осьового зміщення ротора, що дозволяє точно налаштовувати форму, тривалість та частоту імпульсів для досягнення максимального руйнівного ефекту залежно від властивостей породи, що руйнується. Таким чином, робота доводить, що перехід до імпульсного режиму водополімерної перфорації є науково обґрунтованим та високоефективним. Запропонований гідроімпульсний перфоратор є інноваційним технічним рішенням, що відповідає критерію «винахідницький рівень» і відкриває шлях до створення енергоощадної та більш продуктивної технології розкриття нафтогазових пластів.