ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ

INVESTIGATION OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF AN ENERGY-SATURATED MATERIAL FOR PULSED ACTION ON AN OIL RESERVOIR

Anna Bystrova

student, Department of Technology of products made of pyrotechnic and composite materials, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

Vitaly Afkalikov

student, Department of Technology of Solid Chemicals, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

Ruslan Garifullin

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Импульсная обработка призабойной зоны нефтяных пластов является одним из эффективных способов повышения дебета скважин, находящихся на поздней стадии разработки. Недостатком применяемого для этих целей оборудования является нестабильный газогенерирующий энергонасыщенный материал. Исследованы и установлены технологические параметры приготовления и переработки перспективного энергонасыщенного материала для импульсного воздействия на нефтяной пласт, обеспечивающего стабильную газогенерацию.

ABSTRACT

Pulse treatment of the bottom-hole zone of oil reservoirs is one of the effective ways to increase the debit of wells at a late stage of development. The disadvantage of the equipment used for these purposes is the unstable gas-generating energy-saturated material. The technological parameters of the preparation and processing of a promising energy-saturated material for pulsed action on an oil reservoir providing stable gas generation have been investigated and established.

Ключевые слова: импульсная обработка, энергонасыщенный материал, нефтяной пласт, технологические параметры.

Keywords:  pulse processing, energy-saturated material, oil reservoir, technological parameters.

Импульсная обработка призабойной зоны нефтяных пластов является одним из эффективных способов повышения дебета скважин, находящихся на поздней стадии разработки [1-2]. В ряде работ [3-4] была разработано оборудование для импульсной обработки скважин с применением газогенерирующих энергонасыщенных материалов (ЭНМ). Промысловый опыт применения данного оборудования показал, что его основным недостатком является не стабильный характер газогенерации ЭНМ, связанный с его возможностью при повышенных давления переходить из режима медленного послойного горения в режим быстрого конвективного горения и в детонацию.  В связи с этим в работе [5] для этих целей предложен перспективный газогенерирующий ЭНМ имеющий стабильный характер горения при повышенных давлениях. Качество изготовления данного ЭНМ во многом определяет эффективность функционирования устройства на его основе, поэтому в данной работе исследованы технологические параметры данного ЭНМ.

В качестве основного компонента в данном ЭНМ используется нитрат аммония, выпускаемый промышленностью в гранулированном виде с размером гранул 2-5 мм. В связи с этим возникает необходимость измельчения нитрата аммония до размеров, обеспечивающих его качественное смешения с компонентами ЭНМ. Для отработки режима измельчения нитрата аммония использовали мельницу шаровая сухого помола марки МШСП-150Б. Отработку режимов измельчения осуществляли следующим образом. Загружали в барабан мельницы мелющие тела массой M и измельчаемый материал массой m в следующих соотношениях М/m = 1/2, 1/1, 2/1. После загрузки осуществляли измельчение с частотой вращения барабана 25 об/мин. В процессе измельчения периодически брали пробу измельчаемого вещества массой 200 г и осуществляли ситовый анализ. Для анализа использовали два сита с размерами ячеек 0,500 мм и 0,315 мм. В результате проведенных исследований установлено, что максимальная доля (90%) требуемой фракции в пределах 0,315-500 мм получается при времени измельчения 30 минут и соотношении M/m = 2/1.

Затем осуществляли отработку процесса приготовления состава ЭНМ на бикубическом смесителе марки СБ-АПМ50/Н.  В смеситель последовательно загружали компоненты ЭНМ: нитрат аммония, бутадиен-нитрильный каучук в порошкообразном виде и хлорид аммония. Запускали процесс смешения компонентов и задавали частоту вращения смесителя. В процессе смешения периодически брали пробы смеси и проводили их микроскопический анализ на качество распределения частиц. В результате исследований установлено, что для данного смесителя при частоте вращения 25 об/мин в течении 30 минут достигается требуемое однородное смешение компонентов.

Основным функциональным элементом импульсного генератора является ЭНМ, который должен обладать стабильными функциональными параметрами. Данные параметры зависят не только от качества подготовки и смешения состава ЭНМ, но и способа его переработки. В связи с тем, что устройство – импульсный генератор имеет удлиненную цилиндрическую форму, наиболее подходящим способом переработки ЭНМ является раздельно-шашечное наполнение корпуса генератора. Шашки могут быть изготовлены методом глухого прессования при соотношении диаметра шашки к ее высоте равным 1:1. При таком подходе шашки будут обладать однородностью состава и плотности по всему объему. С учетом стандартных размеров обсадных колонн нефтяных скважин и типоразмеров выпускаемых промышленностью РФ пластиковых и стальных труб, диаметр шашки приняли равным 54 мм. Для формирования шашек ЭНМ методом глухого прессования использовали пресс-инструмент и исследовали возможность формирования шашек при различных давлениях прессования 30, 60, 90, и 120 МПа на прессе ПГ-75.

Рисунок 1. Кривая прессуемости энергонасыщенного материала

Исследование прессуемости шашек диаметром и высотой по 54 мм, представленные на рисунке 1, показали, что при увеличении давления прессования растет плотность образцов и при давлении прессования порядка 90 МПа достигается постоянство плотности, равное 1,62 г/см³, при этом образцы получаются качественные без дефектов.

Заключение

Исследованы технологические параметры приготовления и переработки ЭНМ для импульсного воздействия на нефтяной пласт и установлено:

- при измельчении основного компонента ЭНМ нитрата аммония на мельнице МШСП-150Б максимальная доля (90%) требуемой фракции с дисперсностью в пределах 0,315-500 мм получается при времени измельчения 30 минут и соотношении массы мелющих тел к массе измельчаемого материала равной 2:1;

-  при приготовлении состава в смесителе СБ-АПM50/Н необходимое качество смешения компонентов состава ЭНМ достигается при частоте вращения барабана смесителя 25 об/мин и времени смешения 30 минут;

- при формировании шашек ЭНМ на прессе ПГ-75 качественные образцы получаются при давлении прессования равном 90МПа, плотность образцов составляет 1,62 г/см³.

Список литературы:

1. Аглиуллин, М.М. Разработка и внедрение термобарохимического метода увеличения продуктивности нефтегазовых скважин / М.М. Аглиуллин [и др.] // Вестник Тюменского нефтегазового университета – 2004.- №3.- С. 186-189.
2. Сургучев, М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов: учебное пособие / М.Л. Сургучев [и др.]. – М.: Недра, 1976 – 308с.
3. Гарифуллин Р.Ш. Термогазогенератор на основе термопластичного твердого топлива для обработки нефтяных скважин / Р.Ш. Гарифуллин [и др.] // Вестник казан. технол. ун-та. – 2013 - №2. – С.64-67.
4. Мокеев А.А. Исследование воспламеняемости энергонасыщенного материала термоисточника от промышленного электроинициатора / А.А. Мокеев  [и др.] // Вестник казан. технол. ун-та. – 2015 - №4. – С.208-210.
5. Гарифуллин Р.Ш., Быстрова А.И. Разработка перспективного энергонасыщенного материала для газоимпульсного воздействия на нефтяной пласт. // Взрывное дело - 2024.- № 145-102. - С. 136-143.