198776. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogén-termelő mélyfúrások robbanó perforátorokkal való megnyitására
1 HU 198776 A 2 A találmány tárgya szénhidrogént termelő mélyfúrások hatásos megnyitása robbanó pe rf orátorok kai. A feltárt, szénhidrogéneket tartalmazó formációk termeltetésének általánosan alkalmazott módszere a következő: Az átfúrt szintekről az összes szükséges információt megszerzik fúrás közben végzett megfigyelések, geofizikai lyukszelvényezések, mintavételezések útján. Az összes szükséges ismeret birtokában a lyukat lebéléscsövezik, a béléscsövet elcementezik, ezáltal helyreállítva a hidrodinamikai zárást az egyes rétegek között. Egy réteg megnyitásának azt a műveletet nevezik, amelynek sorén a béléscsövet és a cementpalástot az ismeretek alapján kijelölt mélységben alkalmas módszerrel kilyukasztják. E lyukasztás leggyakrabban alkalmazott módszere az üreges, úgynevezett .jet" töltetekkel való átlövés, elterjedt nevén a jet-perforálás. Az ilyen üreges töltetekkel felszerelt perforátort egy mechanikusan is tartó elektromos kábellel engedik le a kijelölt mélységbe, majd a felszínről elektromos úton beindítják, ellövik. (A jet-perforálás ezen ismert módjára vonatkozólag lásd pl.: Allen, T.O.Roberts, A.P.: Production operations c. könyvét, kiadója: Oil and Gas Consultants, Inc. Tulsa, Oklahoma, USA, 1970). A perforálési művelet alatt a kútban folyadék van, amelynek fajsúlyától és szintjétől függően a perforálás helyén a hidrosztatikus nyomás lehet nagyobb, mint a megnyitandó tároló pórusnyomása (ez a túlegyensúlyozottnak nevezett helyzet), vagy lehet annál kisebb (ez az alulegyensúlyozott vagy csökkentett ellennyomású helyzet). Előfordulhat természetesen az egyensúlyi helyzet is, amikor a hidrosztatikus nyomós a tároló pórusnyomásával azonos. A perforálás tehát a lyukasztás pillanatában a béléscső belső tere és a tároló pórusai közötti elválasztás megszűnik, mivel a lövések a béléscsövet és az azt körülvevő cementpalástot átlyukasztják. A két különböző nyomású tér nyomásai azonnal kiegyenlítődésre törekszenek. Túlegyensúlyozott helyzet esetén áramlás indul meg a kútból a tároló felé, amely a megnyitott, lőtt csatornába besodorja a kútfolyadékban lévő szennyeződéseket és a perforátor törmelékeit, erősen lerontva igy a lőtt csatorna áteresztőképességét. Alulegyensúlyozott helyzetben viszont az áramlás a tárolóból a kút felé indul el, nyilvánvalóan tisztitó hatása lesz. Különösen nagy a túlegyensúlyozott állapotban végzett perforáláskor a szennyeződés veszélye, mert a gáz nagyobb kompresszibilitása miatt a tárolóba a k útból sokkal több folyadék tud beáramlani a nyomáskülönbség kiegyenlítődéséig vagy a megnyitás áteresztőképességének megszűnéséig. Az alulegyensúlyozott vagy csökkentett ellennyomású helyzetben végzett megnyitásnak azonban hátrányai is felléphetnek! ha a kútban a hidrosztatikus nyomás túlukicsi. Ekkor ugyan szennyeződés nem áll elő;-ímégís a pórusokban uralkodó fluidumnyomáB "hirtelen csökkenése miatt a kózetvázban nyomófeszülfség olyan mértékben növekedhet, hogy ez a váz a reá nehezedő fedőnyomást, kőzetnyomást nem tudja törés nélkül elviselni. A kőzetváz ilyen összeomlása pedig az áteresztőképesség jelentős csökkenésével vagy teljes megszűnésével jár együtt. A találmány szénhidrogén-termelő mélyfúrások robbanó perforátorokkal való hatásos megnyitására szolgáló eljárás, melynek során a kőzet fedőnyomását, a megnyitandó szint pórusnyomását és a kőzet vázának folyási határát a megnyitandó szintben megmérjük, illetve ismert mélyfúrási geofizikai módszerekkel meghatározzuk, és ezeknek az adatoknak ismeretében a kútban lévő folyadék sűrűségének és/vagy szintjének célszerű megválasztásával a megynités mélységében uralkodó hidrosztatikus nyomást úgy állitjuk be, hogy az alulegyensúlyozottság a lőtt csatorna a szennyeződés elkerülése érdekében fennálljon, viszont az alulegyensúlyozottság, vagyis a megnyitáskor a tárolóra ható depresszió ne érje el azt a mértéket, amikor a közelvéz a kialakuló túlterhelés hatására összeomlik. A helyes hidrosztatikus nyomás meghatározásához az ismert Terzaghi-Peck-féle modellt kell alkalmazni. Ennek alapján vezették le a következő összefüggést: S = fj1 v + p, ahol: S egy adott szintben (a találmány alkalmazásakor a perforálás szintjében) a kőzetnyomás, azaz a szint fölött elhelyezkedő formációk teljes fedónyomása, S' v a vertikális irányú kőzetváz-feszültség, p a pórusokban lévő fluidum nyomása, az úgynevezett pórusnyomás. (Lásd pl.: Hottmyn, C.E. - Johnson, R.K.: Estimation of formation presszure from log derived shale properties. Journal of Petroleum Technology, 1965. 6. szám, 717 oldal). Az S fedőnyomásaktiv terhelés, értéke egy adott szintben e szint mélységétől és a fedökőzetek átlagos sűrűségétől függ. Ezzel a terheléssel két reakciónyomés tart egyensúlyt az idézett modell és egyenlet szerint: a p pórusnyomás és a S' v függőleges vázfeszültség. Ha e két reakciónyomés közül az egyik megváltozik, szükségképpen változik a másik is a fenti egyenlet szerint, mivel S értéke állandó: a kőzetnyomás fennáll. Ha az alulegyensúlyozoft perforáláskor a p pórusnyomás hirtelen leesik, akkor 5 v-nek meg kell nőnie. Ha ez a $ v függőleges feszültség eléri a kőzet folyási határát, akkor bekövetkezik a váz összetörése. Nem következhet be viszont a törés, ha a perforálás szintjében a hidrosztatikus nyomást a kútban lévő folya-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
