Способ управления фильтрационными свойствами горных пород- коллекторов

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бесшахтной добыче полезных ископаемых подземным выщелачиванием. Способ включает предварительное определение пористости и насыщенности пород пласта, бурение скважин до выбранной точки заложения заряда, размещение и взрывание взрывчатого вещества. В зависимости от пористости и насыщености и технологических целей производят искусственное насышение обрабатываемой области пласта. При создании зоны с пониженной проницаемостью вокруг скважины производят вытеснение жидкости от места расположения заряда на определенном расстоянии от места расположения заряда. Повышают надежность достижения требуемого изменения поствзрывной проницаемости в зависимости от технологических целей предварительным перед взрыванием искусственным насыщением обрабатываемой области пласта газом или жидкостью. 3 з. п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бесшахтной добыче полезных ископаемых подземным выщелачиванием, а также водо-нефте- и газодобыче, строительстве.

Известны способы воздействия на пласты с целью увеличения их проницаемости путем взрывания цилиндрических зарядов хим. ВВ (торпед) [1] или мощных (в т.ч. ядерных) сосредоточенных зарядов в скважинах [2]).

Эти способы заключаются в размещении и подрыве выбранного взрывного устройства в интервале требуемого повышения проницаемости пласта. Однако эти способы не учитывают, что поствзрывная проницаемость сцементированной породы-коллектора может быть как улучшена, так и ухудшена в зависимости от ее естественной начальной пористости и типа содержащегося флюида (жидкость, газ) или их соотношения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ повышения проницаемости низкопоровых влаго- или газонасыщенных пластов путем проведения взрывания в них зарядов большой мощности [3] Данный способ ограничивается чисто качественными указаниями на область целесообразности его применения низкопоровые коллектора и не дает никаких количественных критериев для надежного прогнозирования изменения проницаемости в результате взрывного воздействия. В результате его использование оказывается чрезвычайно рискованным и может приводить к нежелательным последствиям.

Цель изобретения повышение эффективности взрывного воздействия на пласт или его часть за счет предварительного определения и последующего учета при проведении взрывания исходных характеристик пустотного пространства начальной пористости и степени насыщения его жидкой фазой, а также повышение надежности достижения требуемого изменения поствзрывной проницаемости путем создания соответствующего насыщения коллектора тем или иным флюидом перед проведением взрывания.

Достигается это тем, что повышение проницаемости осуществляют в случаях, когда начальная пористость m_o пласта не превышает (15±1)% для газонасыщения коллекторов и (19±1)% для насыщенных жидкостью коллекторов, уменьшение проницаемости в случаях, когда начальная пористость превышает (15±1)% для газонасыщенных коллекторов и (36 ±1)% для насыщенных жидкостью коллекторов, а фильтрационные экраны в интервале приведенных расстояний от центра взрыва (0,4-0,9) м/кг^1/3 в пласте с начальной пористостью в интервале (19±1)% (36±1)% создают путем взрывания заряда в насыщенной жидкостью среде, при этом при необходимости перед взрыванием производят предварительное искусственное насыщение обрабатываемой области пласта соответственно газом или жидкостью.

На чертеже представлена расчетная радиальная зависимость суммарного коэффициента проницаемости.

Сущность предлагаемого способа состоит в выборе или создании таких условий проведения взрывного воздействия, при которых возможно получение необходимых для конкретной технологии поствзрывных фильтрационных характеристик пород-коллекторов в соответствующей области пласта. Выполненные авторами исследования в рамках комплекса лабораторных, численных и промышленных экспериментов по определению поствзрывных фильтрационных характеристик пород-коллекторов позволили выявить два основных исходных параметра среды, отвечающих за характер изменения фильтрационных свойств горных пород-коллекторов после воздействия на них энергией взрыва, а также установить количественные границы их значений, при переходе через которые поведение поствзрывной проницаемости кардинально изменяется. Этими основными параметрами являются исходная пористость сцементированной породы-коллектора, составляющей пласт, и тип насыщающего флюида.

Численные и экспериментальные значения границ перехода от одного вида поведения поствзрывной проницаемости к другому в зависимости от пористости и типа флюида в порах представлены в таблице.

Из данных таблицы видно, что, как в газонасыщенных, так и в насыщенных жидкостью, породах-коллекторах класса С фильтрационные свойства можно снизить путем воздействия на них энергией камуфлетного взрыва. В монолитных горных породах (класс А) и породах-коллекторах (класс В обоего типа) путем воздействия на них энергией камуфлетного взрыва фильтрационные свойства можно повысить и тем существеннее, чем ниже пористость породы. При этом в породах класса В радиус влияния взрыва на фильтрационные свойства пород значительно больше, чем в породах класса А, за счет образования внешней зоны улучшенных фильтрационных свойств, обусловленной наличием в этой зоне перераспределенных радиальных и азимутальных упругих напряжений, влияющих на увеличение радиальной проницаемости.

В случае, когда поры породы содержат как жидкий, так и газообразный флюид, при прохождении ударной волны необратимым образом уменьшается пористость среды за счет затекания пор, содержащих газовую фазу. В расчетах параметры матрицы принимались следующие: для матрицы плотность ρ_м 2,65 г/см³, скорость звука С_р4,5˙10³ м/с, модуль сдвига G 10⁴ МПа, прочность на сдвиг Y= 10² МПа, для поровой жидкости плотность ρ_ж 1 г/см³, скорость звука С_р 10³ м/с. Для описания макроскопического упруго-пластического поведения пористой среды как целого значения констант принимались равными: модуль Юнга Е 5 ˙10³ МПа, коэффициент сцепления К 50 МПа. Противодавление во всех вариантах расчетов полагалось равным 50 МПа, начальная общая проницаемость К_об. 0,5 Д.

Способ осуществляют следующим образом. Определяют основные естественные доминантные параметры породы-коллектора в пласте ее начальную пористость и тип насыщающего флюида. Далее определяют принадлежность пласта к одному из трех классов пород в соответствии с таблицей или же к промежуточному классу, в случае насыщения пор как газом, так и жидкостью. В соответствии с технологическими потребностями повысить или понизить фильтрационные свойства определенной части пласта реализуют один из следующих вариантов воздействия.

В а р и а н т 1. Пористость газонасыщенной породы-коллектора превышает 14-16% Взрыв в естественных условиях пласта вызовет ухудшение ее фильтрационных свойств в радиусе до 2 м/кг^1/3 от центра взрыва. В случае необходимости увеличения проницаемости этой области пласта следует до проведения взрывания в обрабатываемой взрывом части пласта (до ≈ 2,0 м/кг^1/3) осуществить насыщение порового пространства жидкостью, например, через взрывную скважину.

В а р и а н т 2. Пористость насыщенного жидкостью коллектора меньше 30-35% Взрыв в сцементированной породе-коллекторе такой пористости вызывает улучшение ее фильтрационных свойств в области радиусом 25 м/кг^1/3. При необходимости понизить фильтрационные свойства этого коллектора в указанной области пласта производят вытеснение жидкости газом в зоне радиусом 2,0 м/кг^1/3 от центра взрыва.

В а р и а н т 3. В реальных условиях, когда составляющая пласт порода-коллектор содержит как жидкость, так и газ, для достижения требуемого в рамках общего технологического цикла изменения проницаемости перед взрывом производят донасыщение области взрывного воздействия газом или жидкостью в соответствии с данными таблицы и чертеже, после чего реализуют вариант 1 или 2.

Формула изобретения

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ ГОРНЫХ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ, включающий предварительное определение пористости, газонасыщенности и насыщенности жидкой фазой пород пласта, бурение скважины до выбранной точки заложения заряда взрывчатого вещества, размещение в ней взрывного устройства и изменение проницаемости пласта путем взрывания заряда взрывчатого вещества, отличающийся тем, что предварительно определяют начальные пористость и насыщение газом и жидкой фазой пород пласта и в зависимости от полученного результата и технологических целей производят искусственное насыщение обрабатываемой области пласта газом или жидкостью, при этом повышение проницаемости взрыванием осуществляют в случаях, когда начальная пористость пласта не превышает 15 ± 1 для газонасыщенных коллекторов и 19 ± 1 для насыщенных жидкостью коллекторов, а при начальной пористости пласта выше 15 ± 1 для газонасыщенных коллекторов и выше 35 ± 1 для насыщенных жидкостью коллекторов взрывом осуществляют понижение проницаемости пласта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при создании зоны с пониженной проницаемостью вокруг скважины, например, для борьбы с поглощением промывочной жидкости и уменьшения зоны кольматации бурового раствора производят вытеснение жидкости от места расположения заряда на расстояние до 2,0 м/кг^1/3 и насыщение зоны газом, после чего подрывают заряд взрывчатого вещества, а при исходной пористости пласта менее 15 ± 1 взрывание зарядов взрывчатого вещества осуществляют до вытеснения жидкости и после него.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что повышают надежность достижения требуемого изменения поствзрывной проницаемости в зависимости от технологических целей предварительным перед взрыванием искусственным насыщением обрабатываемой области пласта газом или жидкостью.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при создании фильтрационного экрана в интервале приведенных расстояний от центра взрыва 0,4 0,9 м/кг^1/3 в пласте, начальная пористость которого находится в пределах 19 ± 1 35 ± 1 взрывание осуществляют в насыщенной жидкостью среде, которую при низкой насыщенности жидкостью создают предварительно искусственным образом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2