PL222246B1 - Sposób dwufazowej stymulacji odwiertu gazu łupkowego wykonanego sposobem szczelinowania suchego - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222246 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 398002 ^{(51) Int.Cl.}

E21B 43/263 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 03.02.2012

Sposób dwufazowej stymulacji odwiertu gazu łupkowego wykonanego sposobem szczelinowania suchego

(73) Uprawniony z patentu:
	POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL KRZYSIEK JAN, Aleksandrów Łódzki, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
05.08.2013 BUP 16/13
	(72) Twórca(y) wynalazku:
	JAN KRZYSIEK, Aleksandrów Łódzki, PL
	JAN HUPKA, Gdańsk, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.07.2016 WUP 07/16
	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Czesław Popławski

PL 222 246 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób dwufazowej stymulacji odwiertu gazu łupkowego wykonanego sposobem szczelinowania suchego, szczególnie przydatny do zwiększenia wydajności odwiertów wykonanych w skałach łupkowych.

Znane są sposoby uzyskiwania gazu łupkowego zawartego w skałach łupków osadowych polegające na powiększeniu szczelin w skałach lub rozkruszeniu skał w okolicach odwiertów poprzez przeprowadzenie operacji zwanej szczelinowaniem.

Z szybu wiertniczego wykonuje się otwory kierunkowe o kilku kilometrowej długości odgałęzień, po czym przystępuje się do szczelinowania.

Znane jest szczelinowanie hydrauliczne polegające na wprowadzeniu do otworów kierunkowych płuczki pod wysokim ciśnieniem składającej się z wody, piasku kwarcowego oraz dodatków chemicznych.

Znane jest również szczelinowanie suche polegające na wykorzystaniu metody Stimgun. Sposób szczelinowania według tej metody polega na zapuszczeniu do wybranego miejsca w otworze kierunkowym urządzenia do perforacji w postaci perforowanej kapsuły, w której ułożone są ładunki kumulacyjne ukierunkowane na otwory perforacyjne kapsuły i zdetonowaniu tych ładunków kumulacyjnych. W celu zwiększenia skutków detonacji ładunków kumulacyjnych na perforowanej kapsule umieszcza się rękaw detonacyjny, który wykonany jest z propelantu, korzystnie sporządzonego ze stałego paliwa rakietowego zawierającego do 20 części wagowych propantu. Jako propant stosuje się piasek kwarcowy lub korund.

Strumień gazów o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze, powstały w wyniku detonacji ładunków kumulacyjnych, przechodząc przez rękaw detonacyjny powoduje również jego detonację, a powstałe gazy powodują wielokierunkowe spękanie skał łupkowych i utworzenie wielu szczelin. Porwany przez strumień gazów propant dokonuje wyżłobień, co w rezultacie powoduje powiększenie średnic tych szczelin.

Po wykonaniu detonacji wyciąga się urządzenie do perforacji z otworu kierunkowego i przystępuje się do eksploatacji gazu łupkowego.

Z oczywistych względów w miarę eksploatacji odwiertu następuje zmniejszenie jego wydajności.

Celem wynalazku jest zwiększenie wydajności odwiertu poprzez dwuetapową stymulację odwiertu wykonanego metodą szczelinowania suchego.

Sposób dwufazowej stymulacji odwiertu gazu łupkowego wykonanego sposobem szczelinowania suchego polegający na zapuszczeniu do otworu kierunkowego pierwszego urządzenia do perforacji posiadającego perforowaną kapsułę, w której zamontowane są ładunki kumulacyjne z doprowadzonym do nich sznurem detonacyjnym, a na perforowanej kapsule umieszczony jest rękaw detonacyjny, który wykonany jest z propelantu w postaci stałego paliwa rakietowego zawierający do 20 części wagowych propantu, a po umieszczeniu perforowanych kapsuł w wybranym miejscu dokonuje się detonacji ładunków kumulacyjnych charakteryzuje się według wynalazku tym, że ładunki kumulacyjne umieszcza się, korzystnie w złożu prepolantu, w tubie ładunkowej, którą korzystnie wykonuje się z glinu lub ze stopu cynku i niklu. Ładunki kumulacyjne ustawia się pod kątem 80-85 stopni względem osi wzdłużnej perforowanej kapsuły. Po wykonanej detonacji wyciąga się z otworu kierunkowego pierwsze urządzenie do perforacji,

W przypadku uzyskania oczekiwanej wydajności odwiertu rozpoczyna się jego eksploatację. Natomiast w przypadku nie osiągnięcia oczekiwanej wydajności lub w przypadku spadku wydajności odwiertu zapuszcza się w to samo miejsce do otworu kierunkowego drugie urządzenie do perforacji.

Drugie urządzenie do perforacji składa się z pre-perforowanej kapsuły, której perforowane otwory ukierunkowane są pod kątem 80-85 stopni względem osi wzdłużnej pre-perforowanej kapsuły. Preperforowaną kapsułę wypełnia się wcześniej złożem propelantu w postaci stałego paliwa rakietowego zawierającego do 20 części wagowych propantu, zaś do złoża prepolantu dołącza się sznur detonacyjny, a następnie dokonuje się detonacji złoża prepolantu, po czym wyciąga się z otworu kierunkowego drugie urządzenie do perforacji.

W wariancie wynalazku jako propant stosuje się żużel pomiedziowy o granulacji 0,25-0,4 mm i/lub korund o granulacji 0,25-0,4 mm.

W innym wariancie wynalazku stosuje się ładunki kumulacyjne, których obudowę materiału wybuchowego wykonuje się z materiału kruchego, korzystnie ze szkła hartowanego lub glinu lub materiału ceramicznego.

PL 222 246 B1

W kolejnym wariancie wynalazku stosuje się ładunku kumulacyjne o zdolności perforacji do 5 m.

W wyniku szczelinowania według wynalazku następuje powiększenie istniejących już szczelin, a także uzyskanie nowych szczelin. W efekcie z odwiertu wydobywany jest z zadowalającą wydajnością gaz łupkowy lub po zmniejszeniu wydajności odwiertu następuje zwiększenie jego wydajności.

Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pierwszy etap pierwszej fazy szczelinowania suchego, fig. 2 przedstawia schematycznie drugi etap pierwszej fazy szczelinowania suchego, fig. 3 przedstawia schematycznie pierwszy etap drugiej fazy szczelinowania suchego, fig. 4 przedstawia schematycznie drugi etap drugiej fazy szczelinowania suchego, fig. 5 przedstawia przekrój wzdłużny ładunku kumulacyjnego, fig. 6 - szczegół z fig. 1, a fig. 7 - szczegół z fig. 3.

P r z y k ł a d

Z szybu wiertniczego wykonuje się w skałach łupkowych 1 w znany sposób otwór kierunkowy 2 o kilku kilometrowej długości. Otwór kierunkowy 2 wzmacnia się na całej długości rurą okładzinową 6.

Do otworu kierunkowego 2 zapuszcza się w znany sposób pierwsze urządzenie do perforacji 3. Pierwsze urządzenie do perforacji 3 posiada perforowaną kapsułę 4, w której zamontowane są ładunki kumulacyjne 8 z doprowadzonym do nich sznurem detonacyjnym 5. Na perforowanej kapsule 4 umieszczony jest rękaw detonacyjny 7, który wykonany jest z propelantu w postaci stałego paliwa rakietowego zawierający 15 części wagowych propantu w postaci żużla pomiedziowego o granulacji 0,35-0,4 mm.

Ładunki kumulacyjne 8 umieszcza się w złożu prepolantu 10 w tubie ładunkowej 9 wykonanej ze stopu cynku i niklu. Obudowa 15 materiału wybuchowego 16 ładunków kumulacyjnych 8 wykonana jest ze szkła hartowanego. Ładunki kumulacyjne 8 ustawia się pod kątem a wynoszącym 85 stopni względem osi wzdłużnej O-O perforowanej kapsuły 4. Ładunku kumulacyjne 8 mają zdolności p e rforacji 4 m.

Po umieszczeniu perforowanej kapsuły 4 w wybranym miejscu dokonuje się detonacji ładunków kumulacyjnych 8, w wyniku której w skale łupkowej 1 powstają szczeliny 13.

Po wykonanej detonacji wyciąga się z otworu kierunkowego 2 pierwsze urządzenie do perforacji 3 i przestępuje się do eksploatacji odwiertu.

W przypadku spadku wydajności odwiertu zapuszcza się w to samo miejsce do otworu kierunkowego 2 drugie urządzenie do perforacji 11.

Drugie urządzenie do perforacji 11 składa się z pre-perforowanej kapsuły 12, której perforowane otwory 14 ukierunkowane są pod kątem β 80-85 stopni względem osi wzdłużnej O-O pre-perforowanej kapsuły 12. Pre-perforowaną kapsułę 12 wypełnia się wcześniej złożem propelantu 8 w postaci stałego paliwa rakietowego zawierającego do 20 części wagowych propantu. Do złoża prepolantu 10 dołącza się sznur detonacyjny 5, a następnie dokonuje się detonacji złoża prepolantu 10 i wyciąga się z otworu kierunkowego 2 drugie urządzenie do perforacji 11.

W wyniku wykonanej perforacji w skale łupkowej 1 szczeliny 13 ulegają powiększeniu w zakresie ich długości i szerokości oraz ilości.

Po wykonanej operacji szczelinowania przystępuje się do dalszej eksploatacji odwiertu.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób dwufazowej stymulacji odwiertu gazu łupkowego wykonanego sposobem szczelinowania suchego polegający na zapuszczeniu do otworu kierunkowego pierwszego urządzenia do perforacji posiadającego perforowaną kapsułę, w której zamontowane są ładunki kumulacyjne z doprowadzonym do nich sznurem detonacyjnym, a na perforowanej kapsule umieszczony jest rękaw detonacyjny, który wykonany jest z propelantu w postaci stałego paliwa rakietowego zawierający do 20 części wagowych propantu, a po umieszczeniu perforowanych kapsuł w wybranym miejscu dokonuje się detonacji ładunków kumulacyjnych, znamienny tym, że ładunki kumulacyjne (8) umieszcza się, korzystnie w złożu prepolantu (10), w tubie ładunkowej (9), którą korzystnie wykonuje się z glinu lub ze stopu cynku i niklu, przy czym ładunki kumulacyjne (8) ustawia się pod kątem (a) 80-85 stopni względem osi wzdłużnej (O-O) perforowanej kapsuły (4), zaś po wykonanej detonacji wyciąga się z otworu kierunkowego (2) pierwsze urządzenie do perforacji (3), a do otworu kierunkowego (2) zapuszcza się w to samo miejsce drugie urządzenie do perforacji (11) składające się z pre-perforowanej kapsuły (12), której perforowane otwory (14) ukierunkowane są pod kątem (β) 80-85 stopni względem osi wzdłużnej (O-O) pre-perforowanej kapsuły (12), przy czym pre-perforowaną kapsułę (12) wypełnia

PL 222 246 B1 się wcześniej złożem propelantu (10) w postaci stałego paliwa rakietowego zawierającego do 20 części wagowych propantu, zaś do złoża prepolantu (10) dołącza się sznur detonacyjny (5), a następnie dokonuje się detonacji złoża prepolantu (10) i wyciąga się z otworu kierunkowego (2) drugie urządzenie do perforacji (11).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako propant stosuje się żużel pomiedziowy o granulacji 0,25-0,4 mm i/lub korund o granulacji 0,25-0,4 mm.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się ładunki kumulacyjne (8), których obudowę (15) materiału wybuchowego (16) wykonuje się z materiału kruchego, korzystnie ze szkła hartowanego lub glinu lub materiału ceramicznego.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ładunki kumulacyjne (8) o zdolności perforacji do 5 m.