Введение к работе
Актуальность работы. Простредочно-взрывные работы в сква
жинах, организация и выполнение которых осуществляются геофізи
ками, относятся к числу важных в цикла бурение-добыча нефти, га
за и воды. Их стоимость достигает 1/4 от стоимости работ промыс
ловой геофизики в стране. При бурении это эффективная, часто
единственно возможными методами, ликвидация аварий, в отдельных
случаях их профилактика. - -
При заканчивайся скважин перфорацией продуктивного интервала создание каналов, надегно соединяющих незагрязненную часть . пласта со стволом, проходящих через обсадную колонну, цементное кольцо в породу. При работах по интенсификации - очистка от загрязнений ствола, фильтра и располокеннои о ними в контакте зоны пласта взрывными и импульсными воздействиями, создание в породе трещин, обеспечивающих снижение сопротивлений, преодолеваемых (флгадом при движении в скванину. В последние годы в ареена-ле геофизических средств появились и различные виды взрывных, лакеров, приводимых в действие энергией пороховых систем, что упростило и удешевило испытания скважин и их ремонт. Эти и другие, непрерывно возникающие и быстро расширяющиеся области использования взрыва,потребовали от разработчиков и исполните-» лей работ знаний теории взрывчатых веществ (ЕВ) и их превращений, в том числе протекающих в условиях, характерных для глубоких сквакин. У геофизиков стал обязательным учет, предпочтительно расчетным путем, специфика взрыва д. особенностей скваниш с тем, чтобы выбранные шли технологии конкретных операции и заряд были бы оптимальными. Для подготовки студента к решению подобных задач потребовалось изложить в учебника основы теории . взрывчатых веществ и привести результаты исследований взрыва ВВ, протекающего яри высоких температурах и давлениях, а такке воз-
4.
буждения и действия взрыва в этих условиях. Результаты исследований ,—значите льная-часть-и з -которых-вьгшлнвна~авт оромТля под его руководством, широко использовались для обоснования технологии применения взрыЕг ті скважинах, а также гри создании конструкций прострелочно-взрывной аппаратуры. Изучение взрыва, протекавшего в условиях глубоких скважин, как предпосылка обоснования и создания новых технологии, является проблемой, имеющей научное и народнохозяйственное значение. Создание учебника- способствует распространению знаний о взрывных ^процессах и основанных на них технологиях^ позволяет студенту геофизику-промисловику получить сведения, необходимые для квалифицированного выполнения прострелочно-взрывных работ в скважинах, а специалисту нефтянику, желающему глубже познакомиться с вопросом , выполнить это доступным.для него путем.
Цель работы. Проведение исследований в области теории взрывчатых веществ и действия взрыва, происходящего в глубоких скважинах, обоснование и разработка новых технологических процессов для ликвидации аварий и интенсификации притока, основанных на использовании взрыва, создание оборудования для реализа- ции новых технологий, создание, с учетом результатов выполненных исследований первого учебника по прострелочно-взрывным работам для студентов ВУЗа специальности 04.00.12,полезного и для специалистов, работающих в области добычи нефти и газа.
Основные зьдачи исследований
- Изучение специфики возбувдетш и действия взрыва в условиях высоких гидростатических давлений,характерных для глубоких скваетн. Изучение волновой картины, сопутствующей взрыву, в том
5. числе измерение параметров волн, проходящих через стальные трубы в затрубноа просграгство и распространяющихся по кпдкооти, заполняющей ствол.
Исследование поведения взрывчатых веществ в условиях высоких температур.
Изучение взрыва керна порода, лоры которого пропитаны жидким взрывчатым веществом.
Исследование действия взрыва на бурильные и обсадные колонны с выдачей рекомендаций по выбору зарядов при торпедировании.
Исследование новых направлений применения взрыва для ликвидации аварии в бурении и интенсификации притока- Выдача на основе полученных результатов рекомендаций ло их реализации в конструкциях создаваемой аппаратуры и методах ез использования.
Исследование действия взрыва на фильтры, обсадные колонны -л породу с разработкой методики торпадирования в разных по конструкциям и геолого-тохническям условиям скважинах. Опробование
создаваемых технологии и оборудования в производственных условиях.
Ёагшшаютоя следующие научные результаты
Материалы изучения влияния высокого гидростатического давления на работу взрыва применительно к условиям глубоких сквашн.
Материалы изучения поведения взрывчатых веществ в условиях высоких температур.
Рекомендации ло выбору заряда при торпедировании глубоких
скважин.
Данные изучения передачи детонации в условиях высоких гидро-
6.
статических давлений в ислользование результатов исследований
-при-проектировании-узлов-инициированиялрострелочно-взрывной
аппаратуры.
Материалы изучения волновой картины, возникающей при взрывах в сквакине, и ее'учет при разработке методов торпедирования.
Материалы изучения действия взрыва на объекты скважины.
Результаты исследований, обосновывающие использование взрыва для расширения крута решаемых задач, возникающих при бурении и добыче нефти, газа, в том числе исследование-возможности осуществления взрыва ЕВ, размещенного в порах породы.
Методики работ по вскрытию пласта торпедированием, защиты ствола скважины от действия ударных волн взрыва, технология ликвидации аварий "встряхиванием", выбор заряда для обрыва и развинчивания труб, интенсификации притока з водозаборных и дренажных скважинах. Обоснование перспективных направлений использования взрывных и импульсных процессов в скваясинах, в частности применения жидких самовоспламеняющихся окислительных смесей для ликвидации аварий.
Научная новизна. Б учебнике подробно рассматривается картина, взрыва, протекающего в условиях дневной поверхности, что необходимо для изучения студентами теории взрывчатых веществ. Научной новизной в этой области являются результаты исследования взрыва, осуществляемого в условиях глубоких скважин, которые определяют:
характер уменьшения работы взрыва с ростом гидростатического давления, при котором он выполняется;
связь между параметрами теплового взрыва флегмагазированного гексогена в интервале диаметров зарядов ШТ, используемых геофизиками;
7.
особенности передачи детонации в условиях высоких давлений г изделиях с негерметичными зарядами ЕВ;
результаты исследования на моделях действия взрыва на жэш-' горных пород применительно к режимам фугасного торпедирования;
условия взрыва керна порода, пропитанного жидким взрывчатым веществом. л :.
Научной новизной являются также результаты изучения действия взрыва и сопутствующих взрыву процессов на объекты скважины с определением:
характер разрушения обсадной колонны взрывом в зависимости от величины и формы заряда и свойств затрубной среды с выдачей реколюндэций по вскрытию пласта торпедированием;
деформации бурильных труб взрывом в зависимости от гидростатического давления, материала стенки скважины, параметров заряда и рекомендации по выбору торпед для их обрыва и развинчивания, осуществляемых при разных условиях, встречающихся в скважине;
деформации сетчатых, проволочных и других фильтров и рекомендации ло применению взрыва для восстановления дебита водозаборных и других скважин торпедой из детонирующего шнура.
Іаучннм результатом являются приведенные в учебнике данные о волновой картине, сопутствующей взрыву в скважине, в том числе:
распространение волн, возбуждаемых взрывом фугасного заряда до жидкости, заполняющей ствол скважины, и сделанные на основе изучения этого явления рекомендации по технологиям торпедирования и предельным величинам используемых зарядов;
картина распространения волн, возбукдэемых взрывом небольших линейных зарядов через стенки трубы в за'грубное пространство,' о
8.
использованием полученных данных для обоснования нових техноло-
-гим-взрщшых-ра б от_в_скважинахі :
данные экспериментов, послужившие обоснованием для создания методики ликвидации заклинки долота и прихватов встряхиванием;
данные по изучению на моделях с большим масштабом моделирования действия взрыва на керны горной порода и взрыва породы, поры которой пропитаны жвдким взрывчатым веществом.
Практическая ценность работы состоит в .том, что в форме, доступной для читающего, с учетом ограниченного объема курса,рас-смотрены вопросы теории взрывчатых веществ, в тф.і'числе'и возникающие в связи с использованием взрыва в условиях глубоких сква-кин.Изложение материала выполнено с упором на подготовку читающего к самостоятельному вибору технологии использования взрыва для решения стоящей перед ним задачи.
П олучение материалов исследований, необходимых для обоснования предлагаемых технологий и зарядов их реализующих при выполнении прострелочно-взрывннх работ в скважине.
Разработка методов торпедирования с выпуском методических инструкций, в том числе по освобождению взрывом прихваченных труб в скважинах, по очистке фильтров и зоны перфорации торпедой из детонирующего шнура и других.Разработка к внедрение торпед ТДШ, Ш, ШТ, ШБ (с комплектом вспомогательного оборудования), установки АСПТ, пакеров ШІ и других их использования.
Обоснование, создание и внедрение новых технологии применения взрьша при ликвидации прихватов, встряхиванием - взрывом детонирующего шнура при прижатии труб к стволу перепадом давления и фугасной торпедоіі в случае заклинки долота при роторном буре-
9.
нии, метода извлечения труб из скважины, благодаря ослаблению их сцепления с породой при взрыве длинных линейных зарядов в момент выхода ударной волны в затрубное пространство.
Рекомендации, использование которых позволяет выбирать заряд для очистки фильтров торпедой из детонирующего шнура и вскрытия пласта торпедированием фугасными торпедами ТШТ. Предложенная технология вскрытия пласта позволила успешным торпедированием большого числа скважин, предназначенных для законтурного заводнения, ввести в эксплуатацию кольцо заводнения на Туймазинском нефтяном месторождении.
Рекомендации по развинчиванию труб взрывом позволили ликвидировать многочисленные аварии, возникающие при бурении, в том числе последствия обрыва труб на Кольской сверхглубокой скважине СГ-І на глубине, превышающей '10 километров (рекордной в мире глубине, на которой выполнялся взрыв), а также на скважине Шевченко I, где на глубине 7000 метров "встряхиванием" удалось освободить и извлечь бурильную, колонну без ее повреждения и
продолжить бурение.
Внедрение результатов работ
Бее упомянутые в разделе "Практическая ценность работ" из
делия и методы широко внедрены. Оборудование допущено к примене
нию Госгортехнадзором. Изданные и разосланные по предприятиям
методические указания и иногрукции используются. Анализ результатов
применения показывает эффективность сделанных рекомендаций по
выбору зарядов для выполнения описанных в учебнике работ в сква
жинах. L
I(J.
Апробация и публикация работ. Разделы учебника, которые основываются на выполненных автором иш под аго руководством работах, подробно освещены в книгах и статьях, написанных им са;лш или в содружестве с другими исполнителями, а авторство защщэно авторским свидетельствами, полученными им на изобретения.
Список литературных источников, в которых'опубликованы работы автора, использованные в книге
а) Книга
Название
[Издательство, Шечат-! Соавторы
.'год издания !ных ли!
J !отов !
-
Торпедирование иперфо- Госгоптехвздат, 16,2 рации скважин 1959
-
Взрывные работы в во- Недра, 1971 8,0 дяных скважинах
-
Взрывное дело (учебник Недра, 1976 17,8 для ВУЗов)
-
Взрывной пакер Недра ,1973
-
Взрывные работы на Недра, 1977 акваториях при сейсморазведке
Л.А.Горбенко Б.Л.Каплан
II.
Название
і Издательств с, (Учетно-{Соавторы ;год издания (издат. j
j j ЛИСТОВ j
5. ІІрострелочно-взрнвнне работы в оквакинах (третье переработанное издание, учебник для техникумов) *''
7. Прострелочно-взрывные работы в скважинах (учебник для ВУЗов)
б) Статья
Недра, 1980 . 16,5
Недра, 1987 15,3
Н.Г.Григорян
Л.Е.Пометун
Л.А.Горбенко
Название (Вид j Издательство ;К-во ^Соавторы
jизданияj год |страниц|
I. Опыт цримене- Статья Нефтяное хозяй- 4
ство.1953, № 5
ния моделирования для расчета взрывных работ в скважинах
Физика горения и взрыва, № 4 I9S9
2. Особенности возбуждения и действия взрыва при высоком
Б.М.Беляев
Е.А.Левин
12.
!К-во .' "їства ниц
гидростатическим давлением
3. Эксперименталь- Статья ДАЛ
нов исследова- 1967 том,174, ние разрушения й 5
2 .
Е*А.Левин
труб взрывом в жидкости под давлением
-
Об использова- -"-нии взрыва для ликвидации прихватов в скважинах
-
Опыт применэ- -"-ния моделирования для расчета взрывных работ в скважинах
-
Пути усоверше-' -"-нотвования гидравлического разрыва пласта
-
Изучение уело- -"-вий применения термостоі'цеого вещества Л 2
при повышенных температурах
Нефтяное хозяйство JS 5, 1966
Нефтяное хозяйство J5 5, 1953 . .
Нефтяное хо- б зяйство И 5, .1969
"йгзика горе- 6 ния и взрыва" № 2, 1966 .
Е.А. Левин
Б.М.Беляев
Ю.П.Їіелтов Б.М.Беляев
А.Г.Струнина
Е.Г.Абрамов
В.Л.Деманьев
ІЗ.
!Название !ВиД из-іИздательство, jft-во. " t Соавторы
t, і Дания ; год і страниц ;
8. К вопросу о Статья Сб."Новые ые- 3
выборе скважин тоды перфора
ция очистки цей торпедиро-
фильтров о вания и отбс—
помощью взры- ра грунтов в
вов скважинах"
Э.М.Вольниц-кая
Авторские свидетельства
14.
Название
^вт.свид.! Соавторы
-
Заряд торпеды для взрывания lb 108529 в скважинах
-
Способ защиты обсадных колонн lb II24II от повреждений при взрывах
в скважинах
3. Способ борьбы с уходом ' ' Ik 113768 промывочной жидкости при бурении сквакин с применением взрыва торпеды и устройство для осуществления способа
-
Способ ликвидации прихвата 'Л 103276 колонны труб
-
Устройство для установки й 259765 мостов в обсаженных сквакинах
i'a 3X3188
-
Скваншнный источник циклических взрывов
-
Взрывной пакер
8. Труборез
9. Устройство для извлечения її 833021 посторонних предаетов в сквакинах
А.И.Гольбиндер М.С.Гарбузов
А.И.Гольбиндер Б.Ы.Беляев
Н.К.Кузьмина
Е.А.Левин '
С.А.Оруджев
В.А.Соловьев
М.А.Шляйдерт Б.Л.Каплан
Б.А.Левин
С.А.Оруджев
В.А.Соловьев
С.И.Николаев В. Т. Сиротин
З.А.Афанасьев Н.С.Чихдадза
Общее число опубликованных книг, брошюр и методических разработок о учетом переиздания учебников 15, статей 62 (без учета отчетов), авторских свидетельств 45.
15.
Объем и структура работы. Учебник состоит из введения, 8 глав, содержит 23 таблицы, 76 рисунков, 8 наименований библиографии, 209 страниц текста.