Хіміко-фізичні основи високотемпературного впливу на привибійну зону свердловини гідрореагуючими складами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Відкрите акціонерне товариство “Український нафтогазовий інститут”

для службового користування

УДК 622.276.6

Хіміко-фізичні основи високотемпературного впливу на привибійну зону свердловини гідрореагуючими складами

05.15.06 - Розробка нафтових та газових родовищ

Автореферат

Дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Щербина Каріна Григорівна

Київ 1999

Дисертацiєю є рукопис

Робота виконана в Відкритому акціонерному товаристві “Український нафтогазовий інститут”, Держнафтогазпром України

Науковий консультант: доктор технічних наук, ст. наук. співробітник Світлицький Віктор Михайлович, Відкрите акціонерне товариство “Український нафтогазовий інститут”, завідувач відділом.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Зарубін Юрій Олександрович, ВАТ “Укрнафта”, заступник голови правління по науковій роботі доктор хімічних наук, професор Третинник Вікентій Юрійович, Інститут колоїдної хімії і хімії води, завідувач відділом; доктор технічних наук, професор Тер-Саркісов Рудольф Михайлович, Інститут природних газів РФ, заступник директора по науковій роботі

Провідна установа: Український науково-дослідний інститут природних газів, “УкрНДІгаз”, Національної акціонерної компанії “Нафтогаз України” (м. Харків) енергоємний газоутворюючий торпедний ракетний

Захист відбудеться “ 5 ” ЖОВТНЯ р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.837.01 у Відкритому акціонерному товаристві “Український нафтогазовий інститут” за адресою: 252142, Україна, м. Київ, пр. Палладіна, 44.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Відкритого акціонерного товариства “Український нафтогазовий інститут” за адресою: 252142, Україна, м. Київ, пр. Палладіна, 44.

Автореферат розісланий “ 27 ” серпня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ягодовський С.І.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Відомо, що нафта і газ - це основа науково технічного прогресу нашого віку. Практично немає такої галузі економіки, де б не використовувались природні вуглеводні та продукти їх переробки. Вони ж є головними сучасними енергоносіями, потреба в яких щороку росте а видобуток знижується. Продуктивність нафтових, газових та газоконденсатних свердловин визначається, насамперед, якісним станом привибійної зони, її проникністю, що падає при скресанні, освоєнні та експлуатації продуктивних пластів. Привибійна зона є самим уразливим місцем у системі пласт - свердловина. Ряд родовищ нещодавно введених в експлуатацію мають природну низьку проникність колекторів, яка ще більш знижується при освоєнні свердловин.

Різноманітність методів, що сприймають стимулюванню притоків вуглеводневої сировини, ведуть до появи нових задач як теоретичного, так і прикладного значення, рішення яких все частіше потребує знання механізмів хімічних перетворень породи і флюїду особливо при термічних впливах на пласт.

У дисертації запропоновано новий напрямок рішення проблеми підвищення продуктивності свердловин шляхом впливу на привибійну зону високоенергетичними газоутворюючими джерелами хімічної енергії, що горять у воді. Впровадження у виробництво нових методів і технологій, тим більше з використанням вперше пропонованих хімічних систем, можливі після детальних теоретичних та експериментальних досліджень з використанням моделей максимально наближених до природних умов.

Враховуючи зростаючу потребу економіки України у енергоресурсах, коли нема нових альтернативних вуглеводням енергоносіїв, актуальність представленої в дисертації проблеми є очевидною та безперечною.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася згідно з науково-технічними і координаційними Держпрограмами, у відповідності з замовленнями державних проектів та господарських ндр, а також замовленнями колишніх ГКНТ та ВПК СРСР і України.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є наукове обгрунтування та розробка хіміко-фізичних основ, нового напрямку і методів підвищення продуктивності нафтових, газових та газоконденсатних свердловин шляхом термохімічної обробки їх привибійних зон гідрореагуючими складами (ГРС) та горюче-окислювальними сумішами (ГОС) нового покоління.

Для досягнення поставленої визначені основні задачі:

- розробка нового напрямку підвищення продуктивності свердловин шляхом впливу на привибійну зону пластів (ПЗП) енергоємними газоутворюючими системами з використанням компонентів торпедних і ракетних палив.

- розробка технологій одержання гідрореагуючіх складів, що горять у воді, і горюче-окислювальних сумішей нового покоління, дослідження їхніх властивостей і хіміко-фізичного впливу на флюїд і породу пласта.

- створення хіміко-фізичних основ і методів впливу на флюїд і пласт високоенергетичними системами з використанням узагальнених теоретичних та експериментальних даних.

-. впровадження у промисловість розроблених технологій і нових методів впливу на привибійну зону продуктивних пластів з метою підвищення її проникності і коефіцієнту вилучення флюїду.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше розроблено хіміко-фізичні основи підвищення видобутку вуглеводневої сировини при використанні гідрореагуючіх складів.

2. Запропоновано та реалізовано новий методологічний підхід до проблеми термогазохімічноі обробки ПЗП і синтезу нових енергоємних паливних систем через розкриття механізму хімічних реакцій; використання аномальних властивостей речовин; застосуванню хімічних сполук і елементів з високою ентропією, переводячи атоми та молекули енергоносіїв в збуджений стан, знижуючи енергію активації реагуючих речовин, які по новому впливають на флюїд і продуктивний колектор.

3. Вперше запропоновано технологічні прийоми синтезу високоенергетич- них гідрореагуючіх складів на основі алюмінію, бору та термітної суміші з еле- ментів і сполук лужних металів, що полягаюь у багаторазовому прискоренні твердофазного дифузійного переносу літію та використанні енергії поверхневих реакцій.

4. Доведено, що розроблені горюче-окислювальні суміші нового покоління на основі нітратів амонію та карбаміду з домішками активаторів, які вже у передполум`яних процесах сприяють утворенню атомарних кисню та водню, ініціюючи цепні процеси горіння, повністю реалізують свій термодинамічний потенціал у свердловині.

5. Досліджено, що у середовищі сильних окислювачів ГОС процес термообробки привибійної зони пласта стає керованим за допомогою металізованих складів, що вибірково горять у воді - це ГРС. Визначена роль води як основного окислювача горючих компонентів і хімічного джерела атомів і молекул активного водню.

6. Вперше доведено, що основний вплив на флюїд створює водень, здійснюючи:

- каталітичну низькотемпературну ізомеризацію високомолекулярної фракції флюїду;

- піроліз та крекінг збуджених ізомерних молекул;

- утворення коксу з високою ентропією, який є не лише енергетичним джерелом тепла при внутріпластовому горінні, а й визначає можливість його здійснення.

7. Вперше у методах внутрішньопластових теплових обробок привибійної зони пласта визначена роль водню як головного компоненту процесу, що забезпечує: ефективний режим тріщиноутворення, підготовки флюїду будь-якої в'язкості до фільтраційного горіння, передполум'яні процеси перебудови флюїду у пласті.

Одержані нові наукові дані склали теоретичні основи для визначення оптимальних параметрів синтезування енергоємних сполук, їх реакцій в пласті і створення нового багатофункціонального процесу баротермохімічного впливу на продуктивні колектори з метою підвищення коефіцієнту вилучення вуглеводнів.

Корисність і новизна одержаних в роботі результатів підтверджені 20-ма авторськими свідоцтвами і патентами.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Розроблена і впроваджена на нафтогазових родовищах України та Росії принципово нова технологія баротермохімічного впливу (БТХВ) на привибійну зону пласта з використанням ГРС і горюче-окислювальних сумішей нового покоління. Технологія забезпечує:

- додатковий приплив флюїдів за рахунок тріщиноутворення і можливого розірвання шару щільного колектора;

- підвищення проникності колекторів за рахунок зниження в'язкості флюїдів, очищення порового простору від твердих сполук, підвищення внутрішньо-пластового тиску шляхом ініціювання фільтраційного горіння;

- декольматацію породи привибійної зони за рахунок передполум'яних процесів перебудови, піролізу і крекінга високомолекулярних вуглеводнів у продуктивному пласта під дією ГРС.

2. Вперше розроблена енергозберігаюча технологія синтезу ГРС, які забезпечують високі параметри об'ємного тепловиділення у свердловині.

Доведена можливість і доцільність застосування компонентів торпедних і ракетних палив для термохімічної обробки пластів з метою підвищення продуктивності нафтогазовидобувних свердловин.

3. Розроблені й оптимізовані рецептури горючо-окислювальних сумішей нового покоління для промислової реалізації. Досліджені працездатність і детонаційні властивості ГОС.

4. Проведено промислову апробацію технології баротермохімічного впливу на продуктивні пласти нафтових і газоконденсатних свердловин.

У результаті використання теоретичних рекомендацій і впровадження нової технології в Україні додатково отримано 103082 тис. м3 газу, 7303 т конденсату і 8999 т нафти.

Фундаментальні дослідження дозволяють застосовувати знайдені науково-технічні рішення в інших областях науки і техніки: металургії (технологія синтезу легких сплавів), ракетній техніці і космонавтиці (енергетичне забезпечення устроїв високошвидкісного метання).

Особистий внесок здобувача. Автором особисто розроблено новий напрямок в технологіях термогазохімічних обробок привибійної зони нафтових, газових та газоконденсатних (НГК) свердловин з метою підвищення їх продуктивності; створено комплекс науково-технічних рішень по одержанню, дослідженню і використанню високоенергетичних паливних систем і їхніх компонентів; при узагальненні теоретично-експериментальних досліджень сформульовані хіміко-фізичні основи високотемпературного впливу на привибійну зону продуктивних пластів гідрореагуючіми складами; розроблено нову багатофункціональну технологію підвищення продуктивності НГК свердловин.

Апробація результатів дисертації. Результати виконаних досліджень доповідались і обговорювались на: V111 та 1 Всесоюзних симпозіумах по горінню і вибуху "Горіння гетерогенних і газових систем" (м. Ташкент, м. Черноголовка, 1986, 1989 р.р); науково-практичному семінарі електрофізиці горіння (м. Караганда, 1988 р.); Всесоюзній конференції "Реактор-10" (м. Тол'ятті, 1989 р.); науковому симпозіумі "Німецька наука для нових матеріалів", (ФРН, 1991 р.); Всесоюзній конференції “Енергозберігаючи технології” (м. Барнаул, 1991 р.); Всеукраїнській нараді ДКНТ України з проблем розробки та експлуатації нафтових і газових родовищ (м. Київ, 1992 р.); науково-технічних нарадах відкритого акціонерного товариства “Український нафтогазовий інститут” (м. Київ, 1997,1998 р.р), НГДУ "РИТЭКнефть"(м. Когалим, 1998 р.); та УКРНДІГАЗ (м. Харків, 1989, 1998 р.р); вчених радах Інституту проблем машинобудування НАН України (1996-1998 р.р) ; Європейському конгресі "Нові хімічні технології” (Італія, м. Флоренція, 1997 р.); 1 і 2-ій Української наукової конференції "Горіння, балістика і механіка співударів" (м. Одеса, м. Шостка, 1997, 1998 р.р); міжнародних науково-технічних конференціях "Інформаційні технології: наука, техніка, технологія " (м. Харків, 1997, 1998 р.р); V міжнародній конференції УНГА “Нафта і газ України - 98“ (Полтава, 1998р.)

Публікації. Основні положення дисертації викладені у 43 опублікованих роботах. З них 15 авторських свідоцтв і 5 патентів.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, шести розділів, висновків і додатку. Загальний обсяг 313 сторінок, включаючи список літератури з 194 найменувань джерел інформації на 18 сторінках, 41 рисунок і 34 таблиці на 28 сторінках і додаток на 16 сторінках.

Автор висловлює глибоку вдячність науковому консультанту д. т. н. В.М. Світлицькому за неоціненну допомогу, надану при виконанні роботи, і плідне обговорення її результатів, а також д. т. н. Зезекало І.Г. і к. т. н. Іванків О.А. за сприяння при впровадженні розробленої технології на родовищах ДП "Полтавагазпром" і при оформленні роботи.

Основний зміст дисертації

У першому розділі надано аналітичний огляд науково-технічної інформа- ції про основні причини, що знижують продуктивність свердловин, представлені методи підвищення віддачі вуглеводневої сировини. Показані їх переваги, недо- ліки і те особливе місце, що займають термогазохімічні методи обробки приви- бійної зони свердловин та внутрішньопластове горіння (ВГ). Істотні переваги цих методів перед іншими видами теплової обробки, полягають в тому, що виключа-ються втрати тепла при доставці в привибійну зону, воно та продукти згоряння безпосередньо поглинаюься продуктивним пластом.

В результаті проведених досліджень літературних джерел інформації встановлено:

- відсутня упорядкована теоретична основа механізму дії на флюїд високо- енергетичних систем, які утворюють водень;

- мало даних по рецептурам і технологіям готування хімічних джерел енергії, коло речовин, що знайшли застосування в практиці, обмежене;

- вода в традиційних горюче-окислювальних сумішах, які використовують при термогазохімічних обробках свердловин, виконує тільки функції розчинника хімічних речовин або утворювача пари;

-не вивлені шляхи можливого коксоутворення в конденсаті. для ініціюван- ня внутрішньопластового горіння.

Другий розділ присвячений теоретичним проблемам високотемператур- ного впливу на привибійну зону пласта гідрореагуючіми складами. Пропонується новий підхід до процесів термохімічної обробки свердловини через:

- дослідження механізму хімічних реакцій, що здійснюються як у робочому тілі, так і об'єктах його впливу - флюїді і пласті, а також при створенні нових високоенергетичних систем. Фізичні явища розглядаються як наслідок хімічних перетворень;

- використання аномальних властивостей ряду речовин, пов`язаних з високою проникаючою здатністю, каталітичною активністю, спроможністю до ініціювання процесів горіння та ін. , обумовлених особливостями будови їх атомів і молекул. Так водень та літій - найменші частки речовини; компонент ракетного палива полімер параціан (C2N2)n - має позитивне значення ентальпії при термодинамічній стабільності (за рахунок резонансних коливань атомних угруповань);

- застосування хімічних сполук та елементів з високою ентропією, коли атоми та молекули енергоносіїв перед уживанням переводяться в збуджений стан. При цьому на 70 % знижується енергія активації реагуючих речовин, їх продукти набувають нових властивостей та по новому впливають на флюїд і продуктивний колектор. Ентропія підвищується при утворенні речовин, їх термодисоціації, механо-хімічної активації реакційної поверхні тощо.

Термохімічну обробку привибійної зони свердловини з використанням гідрореагуючіх сполук і ГОС нового покоління названо баротермохімічнім впливом (БТХВ).

БТХВ - це штучне створення додаткового тиску в привибійній зоні пласта за допомогою газоутворюючих 3-х стадійних екзотермічних реакцій, що здійснюються між складами, які горять у воді - ГРС, горюче-окислювальними сумішами та високомолекулярними фракціями флюїду.

ГРС - це високоенергетичні металізовані системи на основі алюмінію, бору, їхніх сполук у композиції з лужними металами, гідридами або термітною сумішшю з особливими властивостями. Доведено, що в середовищі сильних окислювачів (кисню, азотної кислоти, хлору та інших) гідрореагуючі сполуки вибірково реагують з водою, при цьому виділяється атомарний і молекулярний водень. Ряд ГРС - самозаймисті у воді речовини.

ГОС - водні суспензії на основі аміачної селітри або нітрату карбаміду з додатками сполук, що містять бор або компонент ракетного палива параціана, які є джерелами атомарних водню і кисню, останні спрямовують процес згоряння по термодинамічно оптимальному шляху. У ГОС вводяться антидетонаційні додатки саліцилатів.

На засаді узагальнення теоретичних та єкспериментальних досліджень розроблені хіміко-фізичні основи дії ГРС та теория ініціювання фільтраційного горіння нафти і конденсату, що включає ряд положень.

1. При горінні ГРС використовується самий дешевий і самий розповсюдже- ний у світі окислювач - іон водню, а його джерело - це вода навколишнього сере- довища. У відомих термохімічних методах основним постачальником енергії є реакції сильних окислювачів, головний компонент яких - кисень.

У реакціях ГРС використовується вода суспензійного розчину ГОС, який доставлено на вибій свердловини і у продуктивний пласт, а також внутрішньо- пластова вода.

2. В присутні ГРС термохімічна обробка ПЗП стає 3-х стадійною. Перша стадія - горіння ГРС у воді з виділенням водню. Екзотермічні реакції ГРС забезпечують другу стадію - розкладання ГОС, вона йде зі значним самоприскоренням, крім водню утворюються оксиди вуглецю, азоту, кисень і водяна пара, кислоти та інші газоподібні продукти, що випаровуються. Третя стадія - горіння горючих газів і високомолекулярної частини флюїду у сильних окислювачах ГОС. Для хвилястих багатостадійних процесів горіння характерний дискретно-імпульсний вплив на пласт, він набагато перевищує дію високобризантних вибухових речовин (ВР).

3. Унікальні властивості, молекулярного і атомарного водню, що виділяються завдяки ГРС, визначають багатофункціональність нової технології:

- тріщиноутворення забезпечується згорянням водню у привибійній зоні пласта;

- передполум'яні процеси очищення порового середовища - хімічним і тепловим впливом атомарного водню (рекомбінація атомів супроводжується утворенням 213000 кДж/кг, що на порядок більше самих високоенергетичних ракетних палив, у тепловий баланс яких входить і кисень);

- внутрішньопластове горіння забезпечується воднем, що фільтрується у пласт і готує флюїд до коксоутворення, без якого здійснити (ВГ) неможливо. Водень - елемент з дуже малим радіусом атома і молекули. Його рухливість і проникаюча спроможність у щільні середовища (граніти і навіть у метали) загальновідома. При фільтрації у пласт суміші газів попереду завжди йде водень, готуючи високомолекулярні фракції флюїду до ВГ.

Режими термообробки регулюються добором складів ГРС - ГОС.

4. При використанні ряду ГРС паливна суміш на вибої може самовозгорятися під дією води, що робить технологію БТХВ автономною від інших енергоносіїв.

5. При БТХВ основним робочим компонентом є гази і, насамперед, водень з високою ентропією. Відомо, що коливальний квант водню 50,16 кДж, найбільший із усіх хімічних елементів. Саме під час свого утворення за допомогою ГРС він ще збільшується, тому водень вже при порівняно низьких температурах (323-473 К) викликає перебудову виключно високомолекулярної частини флюїду (енергія активації молекул асфальтенів, смол, парафіну значно меньша ніж у бензинових фракцій та газу). При використанні водню узятого з газового балону і нагрітого навіть до більш високої температури реакції ідуть іншим шляхом: з утворенням парафінів з прямим ланцюгом вуглеводнів.

Ініціатор горіння ГОС - газ диціан, який так само під час утворення переходить у збуджений стан, стабілізує процес горіння, утворюючи вже в передполум'яних процесах атомарний кисень. Це виявлено у роботі за допомогою резонансно-флуоресцентної спектроскопії (РФС).

Базуючись на результатах досліджень, що отримані під час припинення процесів фільтрації газів системи ГРС - ГОС через моделі пласта різного складу, та даних хімічного, хроматографічного аналізів, емесійної та ІЧ- спектроскопій знайдено механізм утворення бензинових та газових фракцій. Він плягає в ката- літичних реакціях водню і летких компонентів ГРС (літію та його гідриду) при утворенні ізомерних сполук. Відомо, що останні мають низьку енергію активації і дуже легко підлягають піролізу та крекінгу.. Усі процеси перебудови молекул супроводжуються виділенням у газову фазу вуглеводнів із довжиною ланцюга С - С5 утворенням коксу нової якості і бензинових фракцій С5 - С18. Реакції йдуть практично по одному шляху, незалежно від флюїду (нафта або конденсат). Але кількість ізомерних форм, що утворюються різна, і залежить від хімічного складу флюїду та ГРС, каталітичного впливу його компонентів і породи пласта.

6. Відомо, що внутрішньопластове фільтраційне горіння нафти у нагрітому кисні або повітрі, що нагнітаються у свердловину, можливо тільки при наявності коксу, вміст якого повинен складати не менше 1,5 - 2 % від маси породи. Отже, кількість коксу визначає не тільки теплову потужність фронту, але і можливість здійснення самого процесу горіння. Тому керування ВГ - це, насамперед, регулювання утворенням коксу. У зв'язку з цим, реакції гідрореагуючіх складів і фізико-хімічні перетворення флюїду в активному водні, що йдуть з утворенням коксу, можна розглядати як першу підготовчу стадію до керованого фільтраційного горіння. Отже, внутрішньопластове горіння, а саме - утворення та згоряння коксу з високою ентропією, при використанні ГРС стає процесом керованим.

7. Швидкість руху фронту фільтраційного горіння визначається і лімітується швидкістю конвективного переносу тепла і підводу окислювача до реакційної поверхні. Встановлено, що при дії системи ГОС-ГРС використання такого ідеального теплоносія як водень, эфективний коефіціент діфузії якого в 5-10 разів, теплоємність у 7-14, а теплопровідністьу 5-10 разів вище ніж у інших газів забезпечує високу швидкість підводу окислювачів до реакційної поверхні не залежно від її вологості, тому і швидкість руху фронту ВГ повинен зростати.

У третьому розділі визначені, синтезовані і досліджені паливні системи і їхні компоненти, що використовуються для енергетичного забезпечення баротермохімічного впливу на привибійну зону свердловини.

Знайдені основні параметри і стадії процесів, які перетворюють алюміній, бор і їхні сполуки у гідрореагуючі склади, які готувались по спеціальним вперше розробленим технологіям. Так, нова енергозберігаюча технологія одержання сполук, які вміщують літій, полягає у багаторазовому прискоренні твердофазного дифузійного переносу літію у алюміній та бор після їх механо-хімічної активації. Розроблено процес, названий низькотемпературним синтезом, що саморозповсюджується. Він веде до ініціювання безгазового горіння літія в алюмінії тільки за рахунок поверхневих екзотермічних реакцій при пресуванні суміші компонентів. Адіабатична температура горіння при цьому складає 1093 К, а енергія активації процесу - 14,9 кДж/моль.

Методами резонансно-флуоресцентної спектроскопії (РФС), хімічними та завдяки термодинамічним розрахункам доведено, що у середовищі сильних окислювачів (кисню, азотної кислоти, хлору, тощо) бор і алюміній вибірково реагують з водою, виділяючи водень. Реакції з водою - первинні. Сильні окислювачі перекладають процес горіння з дифузійної області в кінетичну. При їхньому надлишку водень спалюється і енергетика системи різко зростає.

Доведено, що у традиційних термохімічних обробках привибійної зони пласта, коли застосовують алюміній, то покритий щільною оксидною оболонкою, інертний стосовно води метал, починає реагувати з нею тільки при високій температурі (при плавленні оксидної плівки), тобто після розкладання сильного окислювача і водень практично весь згоряє у кисні, що на той час виділяється. При БТХВ металеві компоненти мають збуджену поверхню і в середовищі сильних окислювачів починають реагувати з водою, утворюючи водень, що фільтрується у пласт до розкладу кисневовмістних сполук.

Перетворення літійвмістних сполук у ГРС, що самозапалюються у воді і працюють під тиском здійснюється за допомогою вперше створеною термітної суміші (на основі лужних металів), принцип дії якої полягає у металотермічній реакції відновлення натрію:

Na2O + 2 Li Li2O + 2 Na + 205,16 кДж (1)

Натрій з високою ентропією спроможний підпалити алюміній у воді і забезпечити процес горіння навіть при вмісті цього високоенергетичного компоненту до 80 - 82 %, мас. Лужний терміт спрацьовує під дією води. Знайдено адіабатичну температуру теплового вибуху, яка дорівнює 1460 К. Визначена ефективна енергія активації процесу, що складає 98,8 кДж/моль.

Вперше методами диференціального термогравіметричного аналізу (ДТА) і РФС доведено, що для згоряння у воді доцільно використовувати кристалічні форми бору та його сполуки. У водяній парі їхні передполум'яні процеси ідуть з виділенням активних радикалів атомарного водню при значно нижчих температурах ніж на поверхні аморфного бору.

Бориди літію виділяють атомарний водень при температурах, сумірних з внутрішньопластовими (360-370 К). Термодинамічні розрахунки вказують, що процеси утворення активних радикалів є ланцюговими, тому що концентрація атомів в експерименті виявилася в 4 - 5 разів вище, ніж теоретично отримана за допомогою пакетів прикладних програм.

Знайдено температури запалення (Тз) у воді бора різних модифікацій та його сполук. Так Тз - бора 1373К, гексаоксида -1033, диборида літію - 685, а декаборида - 730 К, у той час, як Тз аморфного бору вище 2300 К. Вперше доведено, що механізм передполум'яного окислення кристалічних модифікацій принципово відрізняється від механізму окислення аморфного бору, запалення якого відбувається у дифузійному режимі при утворенні менш летких сполук.

Наступним енергоносієм, що пропонується для підвищення вмісту атомарного водню в системі ГРС-ГОС є ізопропілметакарборан C3B10H18. Визначені необхідні умови його запалення і протікання процесу горіння, що самопідтримується. Доведено, що селітра і азотна кислота посилюють газоутворення водню та борвмісних сполук, знижують час індукційного періоду і температуру запалення, зменшують кількість твердої фази у продуктах згоряння, що відкриває перспективи їх використання для внутрішньопластового горіння з параметрами, які значно пере- важають енергетичні показники існуючих речовин.

Новим напрямком у хімії внутрішньопластової термообробки можна вважати використання разом з ГОС високоенергетичного компонента ракетного палива - параціану (C2N2)n, що відноситься до класу полімерних нітрилів. При термодисоціації порошкоподібна речовина з рентгенівською щільністю 2 г/см3 возгоняється, створюючи газ диціан з адіабатичною температурою (Тад) горіння у кисні 5200 К, найвищою з усіх, що утворюють існуючі сполуки. Вона на 1300 вища ацетиленово-кисневого полум'я, а витрата кисню при горінні у 3 рази менша. Запропоновано спосіб різання і зварювання металів, що можна вживати для проведення робіт у свердловині. Вперше виявлено:

- при горінні у аміачній селітрі під тиском параціан утворює газ, який нагрівається при розширенні і падінні тиску. Ефект пов'язано з утворенням проміжних форм пального й окислювача, що згоряють в інтервалі від 13 МПа до атмосферного тиску;

- у процесах передполум'яного окислення (Т = 473 К) параціан виділяє атомарний кисень, абсолютна концентрація якого на відстані 0,25 м від реакційної поверхні складає 1014 атомів у см3 (метод РФС). У кислому середовищі (1-5 %, мас. селітри) температура знижується на 80 - 125. У технології БТХВ параціан у кількості 0,005 %, мас., забезпечує повну реалізацію термодинамічного потенціалу ГОС і паливної системи у порах пласта.

Розглянуто властивості складових ГРС - алюмогідриду і гідриду натрію, які мають широку промислову базу для багатотонажного виробництва в Україні (НПО “Карбонат”, м. Харків).

Досліджені хімічні реакції синтезованих ГОС на основі нітратів амонію і карбаміду. Показано, що їх водні розчини - високоенергетичні, екологічно чисті системи, що утворюють газ. Нагнітання цих систем у інтервал перфорації або пласт нафтової, газової або газоконденсатної свердловини і переведення їх в режим горіння за допомогою ГРС - це найважливіші етапи технології БТХВ.

Експериментально доведено, що синтезовані зразки ГОС не детонують. Азотна кислота та параціан прискорюють процес згоряння селітри, підвищують працездатність систем. Добавки саліцилатів знижують швидкість горіння. Знайденіо значення працездатності ГОС, які у 1,4 - 1,9 рази вищі, ніж у традиційних вибухових речовин (ВР). У той же час швидкість горіння на 1-2 порядки нижча, ніж у ВР, що детонують.

Четвертий розділ відображає комплекс досліджень по моделюванню термогазохімічних процесів у системах ГРС - ГОС - ФЛЮЇД - ПЛАСТ в умовах максимально наближених до пластових. Створені стенди і установки під тиском від 0,1 до 60 МПа, контролем робочих параметрів та візуалізації процесів за допомогою швидкісної кінофотозйомки.

Досліджено синтезовані зразки ГРС. Розглянуто варіанти різної проникності колекторів (тобто в присутності та відсутності поглинання робочих рідин), а також працездатність систем у водних та кислотних розчинах ГОС. На рис. 2 і 3 подано кінетичні криві реакцій з водою ГРС, що пропонуються для термохімічних обробок НГК свердловин.

Встановлено, що найбільшу швидкість реакції і повноту хімічних перетворень мають склади - АТС, що містять алюміній і термітну суміш.

На першому кінетичному етапі реакції, що здійснюється з самоприскоренням, відсоток спрацьовування складу для всіх аналізованих ГРС не перевищує 29. Конденсовані продукти окислення, які накопичилися, переміщують процес у дифузійну область і швидкість газовиділення різко знижується, а потім рівномірно йде на спад. Тобто стадією, що лімітує хімічні перетворення ГРС з водою, - є дифузія окислювача до реакційної поверхні твердої речовини. Доведено, що ця стадія є причиною прискорення або повного припинення усіх хімічних перетворень, які відбуваються під тиском. Так, зразки алюмолітієвого складу, що містять 50 % алюмінію (АЛС-50) вже при тиску 3,1 МПа цілком пасивуються. Склади на основі алюмогідриду натрію (АГН), композиційні суміші алюмінію і гідриду натрію (АГНК) і алюмотермітних складів АТС-20, АТС-50, продукти окислювання котрих розчинені у воді, з зростанням тиску збільшують швидкість реагування. Вперше встановлено, що працездатність ГРС під тиском залежить від природи і властивостей конденсованих продуктів окислення, що утворюються, тобто для кожної твердофазної речовини, що утворює водень є межа глибини свердловини, де його можна використовувати.

Знайдено та експериментально підтверджено шляхи підвищення працездатності ГРС по тиску - це підняття температурних режимів газогенерації і збільшення розчинності продуктів реакції шляхом введення лужного терміту чи розчинників твердих фаз. Наприклад, АЛС-50 починає реагувати з водою при високих тисках під дією 5 % мас. добавки лужного терміту або азотної кислоти, що підвищують межу працездатності АГНК до 46 МПа. Проведено пошук ГРС на основі алюмінію, магнію, бору, кремнію і ряду їх сполук, що визначає експлуатаційні параметри цих реагентів. Показано, що не всі ГРС можуть бути використані в технології БТХВ. Наведені обгрунтовані рекомендації по перспективі застосування складів для використання у нафтогазовій промисловості. Експериментально підтверджена можливість самозапалювання і стійкого горіння, обраних гідрореагуючіх складів з розчинами ГОС. Показано, що у замкнутих об'ємах, водень може практично цілком згоряти в утвореному при розкладанні ГОС кисні. Визначена лімітована стадія горіння, яка проходить у паровій фазі.

Для моделювання процесів у пласті свердловини по стандартним методикам створені лінійні моделі нафтонасичених колекторів, що складаються з пісковиків, алевролітів або змішаних порід (80 % SiO2 і 20 % Al2O3). Вміст нафти сягав 8 %. Для визначення механізму дії на флюїд борвмісних ГРС, у декілька зразків нафтонасиченої породи вводилося 0,01 - 0,03 % боридів літію або ізопропілметакарборану (0,005 %).

Коефіцієнт проникності (Кпр) штучних кернів, що визначений по газу дорівнює на пісковику 75,7910-13 - 86,6110-13 м2; змішаній породі 68,5710-13 - 72,1810-13 м2; алевроліті 57,7410-13- 61,3510-13 м2. Порода насичалась слабкопарафінистою нафтою відомого фракційного складу з динамічною в'язкістю 1310-3 нсек/м2 і питомою вагою 860 кг/м3.

По довжині моделі пласта встановлювалися 4 термопари, які розташовані на відстані 0; 0,027; 0,073; 0,113 м від початку фільтраційного потоку.

Після фільтрації через штучні керни газоподібні продукти направлялися на хроматограф і газоаналізатор. При завершенні або припиненні обробки порода аналізувалася на утримання коксу і високомолекулярних фракцій експрес - аналізатором АН- 7529, за допомогою ІЧ- спектроскопії, спектральними і хімічними методами.

Досліджено, що при фільтрації через керн суміші газів системи ГРС - ГОС попереду завжди йде водень, як у газовій хроматографії, що обумовлено не тільки малим розміром його молекул але і високою швидкістю пересування. Таким чином, пориста порода дозволяє водню залишити зону горіння де є кисень.

При фільтрації потоку водню через штучні керни встановлено:

- з застосуванням ГРС кількість насичених і ненасичених вуглеводнів з довжиною ланцюга С - С5 у газовій фазі зростає від 18,2 (фільтрація газів через пісковик) до 19,7 % (модель-алевроліт). Процес супроводжується коксоутворен- ням і ізомеризацією твердих вуглеводнів;

- балонний водень практично не утворює коксу і ізомерних форм. Конвективний потік тепла, що випереджає гази ГОС, утворює більш концентровану коксову оторочку, руйнуючи молекули ізомерів.

Фронт фільтраційного горіння, що рухається по моделі пласта, створюється сумарним тепловим потоком параводню і газів ГОС (криві 4, 5). Фронт горіння переміщається з швидкістю 5,8 - 8,9 мм/хв і максимальною температурою 840 - 879 К. При заміні гідрореагуючого складу АЛС на АГН температура фронту горіння флюїду знижується на 29-36. Фронт горіння переміщується з швидкістю 7,4 - 7,7 мм/хв. У системі АЛС - ГОС, де сильний окислювач - 65%-ний розчин селітри з добавкою 0,005% параціану, відсоток згоряння флюїду на пісковику складає 33,2, газифікації 18,4 - 18,9, дистиляції вуглеводнів 18,3 %. На алевроліті відсоток згоряння нижче - 31,0 , а газифікації вище - 19,7 % .

Вперше вивчено процес низькотемпературного (373-383К) коксоут-ворення у конденсатах, що вміщують парафіни, при термокаталітичному впливі ГРС різноманітного складу.

Доведено, що передполум'яні процеси окислення флюїду, які відбуваються у часі без додаткової високотемпературної обробки при нагнітанні у модель пласта паливної системи ГРС - ГОС, дають збільшення проникності кернів у 4 - 5 разів. Контрольні зразки, насичені тільки ГОС (без ГРС і ініціюючих добавок) збільшували проникність у 1,2 - 1,3 рази.

Вивчено вплив баротермохімічних процесів на породу кернів. Виявлено, що високотемпературні обробки з застосуванням ГРС викликають вторинні зміни структури породи. Хвиля фільтраційного горіння забезпечує спікання піщано-алевролітового і алевролітового кернів по всій довжині моделі пласта. Спікання чистого пісковику відбувається тільки у зоні високих температур (0,045-0,55 м від джерела ініціювання). При наявності у складі ГРС лужного металу алюмосилікатні керни змішаної породи по хімічному складу стають цеолітами з властивостями кераміки. За даними рентгенофазового аналізу вони формуються у структуру типу модерніту. Хімічні перетворення флюїду і повторні зміни структури породи забезпечують збільшення проникності: на пісковику у 7 - 11 разів, алевроліті 13 - 19, змішаній породі - у 15 - 20 разів.

Обробка кернів у режимі тріщиноутворення (експерименти проведено на кернах газоконденсатних родовищ) при щільних малопроникних породах призводять до часткового руйнування зразків. Проникність кернів після обробки зростає від 20 - 38 до 100 - 140 разів у залежності від складу і структури породи.

У розділі на підставі узагальнення теоретичних і експерименталь- них досліджень 3 та 4 розділів подані стехіометричні маршрути реакцій хімічних та термодинамічних перетворень, що здійснюються при баротермохімічній об- робці свердловини на вибої і у пласті.

Доведено, що у відмінності від традиційних методів реалізації процесів внутрішньопластового горіння вуглеводнів, коксоутворення яких відбувається під дією конвективного потоку тепла, при використанні ГРС основним робочим тілом, що сприяє виділенню кокса, стає водень. Процес відбувається при каталітичному впливі летких компонентів ГРС або породи пласта, що містить сполуки алюмінію. Наприклад, високопарафінисті нафти з прямим ланцюгом вуглецевих атомів, які не утворюють коксу навіть при високотемпературних процесах, потребують застосовування алюмотермітних ГРС типу АТС-20 і АЛС, що вміщують літій і викликають каталітичні реакції ізомеризації вже при порівняно низьких температурах. Це узгоджується з літературними даними по ізомеризації бутану і ряду вищих нормальних парафінів у промисловості, де процеси здійснюються під впливом радикалів водню і хлоридів алюмінію. Слід зазначити, що ізомеризація завжди супроводжується газоутворенням.

У разі наявності у породах продуктивного колектору глинистих включень та насиченості її нафтеновими вуглеводнями найбільш ефективна обробка буде при використанні ГРС типу АГНК чи борвмісних сполук, що виділяють великі об'єми активного водню, який легко рве подвійні зв'язки у реакціях гідрогенізації на поверхні порід, що містять Аl2O3.

Тільки ароматичні вуглеводні спроможні безпосередньо при термообробці утворювати кокс. Тому важкі нафти підпалюють досить просто. А в технології БТХВ рекомендується використовувати невеликі кількості високоенергетичних ГРС, наприклад, АТС- 20, що тільки для самозапалення.

Утворення ізомерних форм, газової фази і вільного вуглецю (основний компонент коксу) може здійснюватися по реакціям, наприклад (2 або 3).

(2)

де C* - вуглець з високою ентропією. Енергія розщеплення ізопарафінів значно менша, ніж у нормальних парафінів. Тому при проходженні через керн теплової хвилі газів вони в першу чергу піддаються піролізу, розривають зв'язок між збудженими атомами вуглецю C* - C* і створюють активні радикали, гази С- С5 і вільний активний вуглець, наприклад,

Радикали з'єднуються між собою або зазнають реакції гідрогенізації і гідратації у параводневому середовищі, при цьому можуть утворювати легкі фракції газоподібних вуглеводнів і спиртів.

Результати аналізу газової фази підтвердили, що, алевроліт і літій сприяють появі в ній вуглеводневих летких сполук. Істотно, що вищі нормальні парафіни більш схильні до розщеплення, ніж олефіни. Наприклад, енергія розщеплення н-декана складає 8,38 кДж/моль. Енергія розщеплення його аналога олефіну 37,62 кДж/моль. Тому реакції піролізу, в основному, здійснюються по рівнянням, відповідно до яких тверді парафіни перетворюються в рідкі олефіни.

Показано, що з використанням ГРС змінюється не тільки кількісний, але і якісний склад коксу: кількість чистого вуглецю підвищується до відношення С:Н = 11:1. У результаті доля окислювача на згоряння такого продукту зменшується.

Проведено комплекс досліджень конденсованих продуктів реакції. Показано, що їхня природа і структура визначають такі найважливіші технологічні параметри як загальна кількість і співвідношення компонентів, що доставляються у свердловину, працездатність в умовах високих тисків, а також спосіб очистки вибою після завершення процесу обробки провибійної зони пласта.

Представлена термодинаміка процесів баротермохімічного впливу в системах ГРС - Н2О; ГРС - ГОС - Флюїд та технологія їх реалізації.

Швидкість проходження хімічних перетворень, особливо в умовах високих тисків, забезпечує високі темпи подачі теплоносія, тому радіус прогрітої зони пласта при БТХВ визначався без обліку втрат тепла через стріху і підошву. Розрахунок проводився на кількість реагентів, що розміщені у об'ємі 1 метра обсадної колони свердловини при тиску 20 МПа, температурі 323 К, товщині пласта 1 м. Вміст флюїду у продуктивній породі - 8 %, мас. Припускали, що пористе середовище і газ, який фільтрується у пласт однорідні й ізотропні.

Розглянуто варіанти нагнітанні ГОС у пласт, якщо він приймає.

Знайдено, що при використанні гідрореагуючіх складів типу АТС- 20 і води, тепловий потік водню передає в пласт 92795,7 кДж, прогріваючи його на 35 в радіусі навколо свердловини 0,57 м. Розраховано, що водень, який утворюється (0,662 кг) спроможний переробити в бензин і гази 46 кг парафіну. Якщо нафта вмістить 1,6 % парафіну, то радіус очищення колектора складе 3 м. Кількість виділеного тепла в 1,2 а водню в 2,0 рази більше, ніж у реакції магнію із соляною кислотою.

Виявлено, що хімічний ефект будь-якої термохімічної обробки з використанням водню значно вище теплового, тому пропонується при очищенні привибійних зон свердловин від асфальтосмолистих і парафіногідратних відкладень використовувати ГРС з високим газоутворенням.

Рівноважний склад робочого тіла паливних систем при різноманітних Кm (вагові відношення окислювача до горючого) розраховувався з застосуванням пакетів прикладих програм “Сапр-Плазма”, у яких реалізовано метод мінімізації ізохорно-ізотермічного і ізобарно-ізотермічного потенціалів. Програми є універсальними комплексами для розрахунку параметрів низькотемпературної плазми, що містить більш 700 компонентів. У розрахунках виходили з припущення, що 1 кг палива розміщується у мінімальному об'ємі і спалюється до рівноважного стану.

У табл. 1. наведено рівноважний склад і основні параметри процесу горіння АТС-20 у воді.

Показано, що лужний характер конденсованих продуктів реакції ГРС відчиняють нові можливості для декольматації порового простору привибійних зон свердловин, шляхом реакцій омилення ряду високомолекулярних фракцій флюїду та зміни структури породи колекторів, що вмістять пісковики та глину. Запропоновано ряд технологічних операцій та методів обробки свердловині при наявності приймальності пластів та її відсутності.

В системі ГРС - ГОС тепловий ефект у 3,3 рази вищий а хімічний у 1,5 - нижчий, ніж в ГРС - Н2О. Доведено, що при використанні БТХВ у режимі внутрішньопластового короткочасного горіння доцільно проводити повторне опрацювання шару сильним окислювачем для розширення фронту ВГ.

Розраховано, що при розміщенні системи ГРС - ГОС тільки в зоні розкриття продуктивного пласта (1 м) ініціюється фільтраційне внутрішньопластове горіння з ТАД= 1400 - 1600 К (в залежності від складу ГРС) в радіусі 0,06 м. У середньому на 35 прогрівається пласт у радіусі 0,73-0,75 м а підготовляється до ВГ (шляхом хімічної обробки воднем) у радіусі до 2 м.

Створено математичну модель плоско-радіальної фільтрації водню у пласт, ісходячи з часу згоряння ГРС у свердловині (АТС- 20 за 57 с), тобто часу утворення інтегрального адіабатичного тиску 427 МПас.

Шляхом линеарізації рівняння Лейбензона розраховані значення пъезопровідності водню для пористих пластів із різноманітною проникністю. Показано, що при збільшенні проникності пласта на 2 порядку, розмір тиску фільтрівного водню змінюється на 10 %, а градієнт тиску на 50 %.

У шостому розділі представлені результати розробки та впровадження технології баротермохімічного впливу на експлуатаційних свердловинах нафтових газових та газоконденсатних родовищ України і Росії.

Цілі і задачі промислових досліджень:

- довести важливість одержаних у дисертаційній роботі результатів для підвищення притоку вуглеводневої сировини;

- перевірити працездатність нових хімічних джерел енергії і високотемпературного газу в природних умовах;

- здійснити остаточний вибір матеріалу капсули, що ізолює самозаймисті ГРС на період їх доставки на вибій свердловини в розчин ГОС;

- довести самозапалювання системи ГОС - ГРС під дією реакцій ГРС, які містять лужний терміт, з водою в умовах внутрішньопластових тисків;

- підтвердити можливість керування процесом баротермохімічного впливу на пласт і флюїд шляхом зміни складу реагентів у системі ГРС - ГОС.

Технологія БТХВ здійснюється на задавлених рідиною пластах. Вона включає: вибір, дослідження та підготовку свердловини стандартними методами. В залежності від обраного функціонального виду обробки виконуються додаткові операції.

Для приготування горюче-окислювальної суміші на гірлі свердловини створена і змонтована спеціальна перемішувальна установка, що забезпечує гомогенність виготовленого розчину.

Для збереження рецептури ГОС розроблено методику її доставки на вибій в пробці неактивної рідини з чотирьоххлористого вуглецю і газового конденсату (використано принцип розподілу рідини по щільності). Нагнітання суспензії ГОС здійснюється через насосно-компресорні труби, або затрубний простір.

ГРС, що виробляють у вигляді пресованих циліндричних шашок, гранул або порошків, доставляють в ГОС на тросі за допомогою лебідки, каротажному кабелі або закачують у обезводненому розчині вуглеводнів (в залежності від форми та розміру зразків ГРС).

Розроблено спеціальний склад для капсулювання поверхні шашки, що створює тривке і еластичне покриття і повністю захищає ГРС до входу в горюче-окислювальну суміш.

Декапсуляція здійснюється як природним шляхом (плавленням парафіно-каніфольної оболонки під дією внутрішньопластової температури), так і керованим процесом, наприклад, за допомогою детонаційного шнура. Попередньо виконується комплекс геофізичних досліджень для прив'язки точки підпалення.

Вперше в натурних умовах перевірка працездатності системи ГРС - ГОС з успіхом пройшла у 1995 році на експериментальній свердловині № 151 Більського газоконденсатного родовища. Свердловина не працювала по причині глибокої кольматації привибійної зони задавочною рідиною в процесі капітального ремонту.

Для проведення робіт приготована ГОС обсягом 0,4 м3. В якості ГРС використано 7 кг алюмогідридонатрієвого композиту - АГНК з додатком термітної суміші, що ініціює тепловий вибух у складі ГРС. Опалення краю тросу та аналіз продуктів окислення показали, що відбулося запалення і повне згоряння компонентів системи ГРС - ГОС .

Технологія БТХВ - це, передусім, штучне створення тиску в привибійній зоні свердловини. Якщо процес згоряння всіх горючих компонентів системи ГРС - ГОС здійснюється на протязі 3 - 5, то с забезпечується режим тріщиноутворен- ня. Даний вид обробки може проводитися з мінімальною кількістю гідрореагую- чого складу (0,1- 0,07 кг на 1 м /п продуктивного пласта), що ініціює запалення і горіння горюче-окислювальної суміші. Дослідженнями встановлено, що вміст води в ГОС може змінюватися в межах 11-21%, в залежності від тиску проведення обробки. В технології викорис- тується система, що не детонує, але під дією ГРС достатньо швидко згоряє при співвідношенні NH4NO3 CO (NH2) 2 HNO3 H2O (C2N2)n = 6 2 1 1 0.005.

З літературних джерел відомо, що тиск, який виникає на вибої свердловини при горінні порохових зарядів та ГОС, росте з збільшенням маси заряду практич- но по лінійному закону. Тому можна стверджувати, що для режимів тріщіноутво-рення результативність технології БТХВ буде ефективнішою на потужних плас-тах (до 100 м) при використанні більшої кількості реагентів.

Наступними об'єктами впровадження технології стали свердловини № 9 і № 14 Східно-Полтавського газоконденсатного родовища ДП “ Полтавагазпром”, що знаходилися в консервації з 1976 г. і були в бездіючому фонді. Всі традиційні засоби по розкольматації привибійної зони пласта не були ефективними.

Для обробки свердловини № 9 в зону перфорації через насосно-компресор- ні труби (НКТ) доставили 310 кг реагентів, в свердловину № 14 - 465 кг. З них ГРС - 2.5 і 4.0 кг, відповідно. ГРС опускали в розчин ГОС на тросі при піднятих НКТ на висоту 150 м від стріхи пласта.

Вимірювання тиску на фронті ударної хвилі в мить її відриву від продуктів горіння проводили по спеціальній методиці на створеному в ІПмаш НАН України апаратному комплексі реєстрації слабких сейсмічних хвиль і хвиль деформації. В якості сейсмоантени використовували устаткування, що перетворює коливання ґрунту в деформацію високочутливого напівпровідникового тензодатчика ШТС-8. Для реєстрації деформації обсадної колони підключався осцилограф з цикліч- ним записом. Крім того на тросі була встановлена крейшерна система вимірю-вання тиску, що підтвердила дані замірів: в продуктивній зоні свердловини № 9 максимальний тиск склав 750 МПа (розрахунковий 1082 МПа, при Кm =1). Температура порядку 1773 К, про це свідчило оплавлення краю троса, що був в зоні горіння з гірляндою ГРС.

Криві зміни тиску відповідають 3-х етапному процесу ( рис. 8).

Після освоєння дебіт свердловини № 9 склав 130 тис. м3/добу. Свердловина до тепер працює з середнім дебітом 90 тис. м3/добу (Рис.9). Дебіт № 14 склав 110 тис. м3/добу газу і 50 т/добу конденсату. Ці дані перевищують середні дебіти свердловин по родовищу більше ніж у 2 рази

Базуючись на даних експериментальних і розрахунково-теоретичних досліджень можна стверджувати, що отриманий додатковий дебіт обумовлений збільшенням проникності пласту за рахунок утворення нових додаткових каналів або тріщин під дією високого тиску.

Як відомо, вибухові або близькі до них процеси горіння характеризуються імпульсивністю впливу. В першу мить тиск газів направлено від центру ініціювання, в нашому випадку вглиб пласта, а потім до центру, тобто з пласта. Таким чином, друга стадія процесу сприяє освоєнню свердловини. Крім того, конденсовані продукти згоряння мають лужний характер, тому частково розчиняють кислотні та амфотерні оксиди породи, омиляють високомолекулярні органічні кислоти та жири флюїду, створюючи природні ПАВ. Можна зробити висновок, що режим тріщиноутворення, у порівнянні з гідророзривом пласта, комплексно впливає на привибійну зону і, насамперед, на флюїд.

Технологія баротермохімічного впливу на пласт в режимі короткочасного внутрішньопластового горіння вперше використана на нафтових свердловинах № 32 Новотроїцького родовища “Полтавагазпром” та № 68 Бугреватського родовища НГДУ “Охтирканафтагаз”.

Відмінною особливістю технології є необхідність використання додатково обсягу зумпфа для розміщення реагентів в свердловині. В системі ГРС - ГОС змінюється хімічний склад енергоносіїв, так як вплив направлено на вуглеводневі сполуки, а саме їх каталітичну ізомерізацію, піроліз, крекінг і газифікацією з коксоутворенням та послідуючим його випалюванням з порового простору колектора. Гідрореагуючі склади синтезують з алюмотермітних компонентів, що містять літій. ГОС створюються з позитивним балансом по кисню, що утворює система NH4NO3 H2O RC6H4(OH)(COOH) (C2N2)n = 7 0,7 0,3 0,005. Технологія баротермохімічного впливу в режимі ВГ може бути продовженням обробки свердловини після тріщиноутворення. При цьому отримана попередньо мережа тріщин буде ефективним провідником фільтрації газів і поширення зони горіння.

Для ініціювання ВГ на св. № 32 використали 10 кг гірлянду шашок АГН з додатком 0,05 % лужного терміту. Для збільшення отримання водню в ГОС ввели 1,68 кг дибориду літію. Згідно розрахункам, реагенти забезпечили обробку 500 кг флюїду. З означеної кількості високомолекулярна частина (парафіни, асфальтени і смоли), утворили гази та бензин.

...