Розробка технологій одержання гідрореагуючіх складів, що горять у воді, горюче-окислювальних сумішей нового покоління, дослідження їхніх властивостей і хіміко-фізичного впливу на флюїд і породу пласта. Впровадження у промисловість розроблених технологій.
Аннотация к работе
Хіміко-фізичні основи високотемпературного впливу на привибійну зону свердловини гідрореагуючіми складамиПродуктивність нафтових, газових та газоконденсатних свердловин визначається, насамперед, якісним станом привибійної зони, її проникністю, що падає при скресанні, освоєнні та експлуатації продуктивних пластів. Різноманітність методів, що сприймають стимулюванню притоків вуглеводневої сировини, ведуть до появи нових задач як теоретичного, так і прикладного значення, рішення яких все частіше потребує знання механізмів хімічних перетворень породи і флюїду особливо при термічних впливах на пласт. У дисертації запропоновано новий напрямок рішення проблеми підвищення продуктивності свердловин шляхом впливу на привибійну зону високоенергетичними газоутворюючими джерелами хімічної енергії, що горять у воді. Запропоновано та реалізовано новий методологічний підхід до проблеми термогазохімічноі обробки ПЗП і синтезу нових енергоємних паливних систем через розкриття механізму хімічних реакцій; використання аномальних властивостей речовин; застосуванню хімічних сполук і елементів з високою ентропією, переводячи атоми та молекули енергоносіїв в збуджений стан, знижуючи енергію активації реагуючих речовин, які по новому впливають на флюїд і продуктивний колектор. Автором особисто розроблено новий напрямок в технологіях термогазохімічних обробок привибійної зони нафтових, газових та газоконденсатних (НГК) свердловин з метою підвищення їх продуктивності; створено комплекс науково-технічних рішень по одержанню, дослідженню і використанню високоенергетичних паливних систем і їхніх компонентів; при узагальненні теоретично-експериментальних досліджень сформульовані хіміко-фізичні основи високотемпературного впливу на привибійну зону продуктивних пластів гідрореагуючіми складами; розроблено нову багатофункціональну технологію підвищення продуктивності НГК свердловин.Пропонується новий підхід до процесів термохімічної обробки свердловини через: - дослідження механізму хімічних реакцій, що здійснюються як у робочому тілі, так і обєктах його впливу - флюїді і пласті, а також при створенні нових високоенергетичних систем. внутрішньопластове горіння забезпечується воднем, що фільтрується у пласт і готує флюїд до коксоутворення, без якого здійснити (ВГ) неможливо. Встановлено, що при дії системи ГОС-ГРС використання такого ідеального теплоносія як водень, эфективний коефіціент діфузії якого в 5-10 разів, теплоємність у 7-14, а теплопровідністьу 5-10 разів вище ніж у інших газів забезпечує високу швидкість підводу окислювачів до реакційної поверхні не залежно від її вологості, тому і швидкість руху фронту ВГ повинен зростати. Методами резонансно-флуоресцентної спектроскопії (РФС), хімічними та завдяки термодинамічним розрахункам доведено, що у середовищі сильних окислювачів (кисню, азотної кислоти, хлору, тощо) бор і алюміній вибірково реагують з водою, виділяючи водень. Доведено, що у традиційних термохімічних обробках привибійної зони пласта, коли застосовують алюміній, то покритий щільною оксидною оболонкою, інертний стосовно води метал, починає реагувати з нею тільки при високій температурі (при плавленні оксидної плівки), тобто після розкладання сильного окислювача і водень практично весь згоряє у кисні, що на той час виділяється.Фундаментальним результатом проведених досліджень є вирішення значної науково-технічної проблеми підвищення продуктивності нафтових, газових та газоконденсатних свердловин шляхом створення нового напрямку в технологіях термогазохімічного впливу на привибійну зону пласта з розробкою альтернативних високоенергетичних джерел хімічної енергії та використанням компонентів ракетних і торпедних палив. Запропоновано та реалізовано новий підхід до вирішення проблеми підвищення проникності колекторів через: - розкриття механізму хімічних реакцій при реалізації процесів в системі ГРС-ГОС-ПЛАСТ-ФЛЮЇД, та при створенні нових енергоємних систем; При цьому на 70 % знижується енергія активації реагуючих речовин, їх продукти набувають нових властивостей та по новому впливають на флюїд і продуктивний колектор. Вперше теоретично обгрунтовано, експериментально доведена і підтверджена доцільність і необхідність використання в якості основного окислювача, що визначає режим обробки пласту, іона водню, джерелом якого є вода. Доведено, що в середовищі сильних окислювачів горюче-окислювальної суміші ГРС вибірково реагують з водою, відновлюючи іон водню до основного газоподібного робочого тіла - атомів і молекул активного водню, що завжди першими фільтруються у пласт.
План
Основний зміст дисертаціїОсновний зміст дисертації викладено в роботах
1. Щербина К.Г. Про новий підхід до засобу внутрішньопластової обробки свердловини // Нафтова і газова промисловість. OIL - GAS INDUSTRY - К.: Техніка., 1998. № 1 - С. 26 - 28.
2. Щербина К.Г., Світлицький В.М., Зезекало І.Г. Використання нітрату карбаміду у режимі горіння для внутрішньопластової обробки нафтогазоконденсатних свердловин // Нафтова і газова промисловість. OIL - GAS INDUSTRY - 1998. - № 5. - С. 29 - 30.
3. Щербина К.Г. Гидрореагирующие составы для внутрипластовой термохимической обработки нефтегазоконденсатных скважин // Вестн. Харьк. ун-та. - 1998. - № 402. - С. 85 - 88.
4. Щербина К.Г. Вторичные изменения структуры кернов при термохимической обработке с использованием гидрореагирующих составов // Вестн. Харьк. Политех. Ун.-та. - 1999. - № 26. - С. 74 - 77.
5. Щербина К.Г. Исследование теплового взрыва в термитной смеси Li - Na2O // Вестн. Харьк. Политех. Ун.-та. - 1999. - № 26. - С. 68 - 73.
6. Щербина К.Г. Влияние давления на процессы генерации водорода // Сб. пробл. машиностроения., К.: Наук. думка, 1983. - Вып. 20. - С. 86 - 87.
7. Щербина К.Г. О твердофазных продуктах реакции в процессах генерации водорода // Сб. пробл. машиностроения., К.: Наук. думка, 1983. - Вып. 20. - С. 83 - 86.
8. Щербина К.Г. Активация энергоаккумулирующих веществ для получения водорода изводы // Сб. Вопр. атомной науки и техники. Сер. Атомно - водородная энергетика. - М.: - 1977. Вып.2 (3). - С. 169 - 170.
9. Кононенко В.Г., Назаренко В.Г., Щербина К.Г. Эволюция дислокационной структуры в приповерхностных слоях монокристаллов в процессе высокотемпературного отжига // Изв. вузов. Физика. - 1987. - № 9. - С. 48 - 54.
10. Кононенко В.Г., Назаренко В.Г., Розенберг Г.Х., Николова Э.П., Щербина К.Г. Внутреннее окисление примесей и приповерхностное упрочнение щелочно-галоидных кристаллов при отжиге // Укр. Физ. Журн. - 1988. - т. 33. - № 5. - С. 765 - 767.
11. Щербина К.Г., Александров Е.Н., Прощицкая Л.Н. Новый аспект использования парациана и механизм его действия // Вестн. науки и техники, 1998. - Вып. 2. - С. 55 - 57.
12. Александров Е.Н., Веденеев В.И., Дубровина М.В., Козлов С.Н., Прах В.В., Щербина К.Г. О цепном гетерофазном процессе окисления бора // Изв. АН СССР. Серия хим. - 1988. - № 9. - С. 2185.
13. Щербина К.Г. О новой технологии получения алюмолитиевых сплавов // Металлофизика и новейшие технологии. - 1998. - том, 20, № 8. - С. 50-54.
14. Щербина К.Г. Алюмолитиевый композитный состав и его некоторые кинетические характеристики // Сб. работ по химии. - Алма-Ата.: Каз. гос. ун-т. - 1983. - Вып.7. - С. 544 - 552.
15. Щербина К.Г. Основы нового метода организации внутрипластового фильтрационного горения нефти и конденсата // Сб. науч. тр. ХГПУ, вып. 6, в четырех частях, часть третья.: Информ. технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. - Х., 1998. - С. 231 - 235.
16. Щербина К.Г. Расчет адиабатической температуры горения лития в алюминии // Сб. науч. тр. ХГПУ, вып. 6, в четырех частях, часть третья.: Информ. технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. - Х., 1998. - С. 226 - 230.
17. Подгорный А.Н., Калекин О.Ю., Герасименко В.Е., Щербина К.Г., Кузьмин Д.В. Нетрадиционные источники энергии для автономных установок малой мощности // Сб. Автономная энергетика сегодня и завтра. - Санкт - Петербург.: Мин. топлива и энергетики РФ. - 1993. - С. 17 - 18.
18. Щербина К.Г., Мохосоев М.В., Груба А.И. Взаимодействие нитратов алюминия и индия с вольфраматом натрия в горячих растворах // Журнал неорган. химии. - 1974. - Т. 19. - Вып.2. - С. 396 - 399.
19. Мохосоев М.В., Щербина К.Г, Груба А.И. Гидроксо- и оксо-вольфрамат индия // Изв. ВУЗОВ. Сер. химия и хим. технология. - 1975. - Т.18. - № 8. - С. 1309-1311.
20. Мохосоев М.В., Щербина К.Г., Груба А.И., Кривобок В.И. Образование гидроксовольфраматов алюминия и их свойства // Журнал неорган. химии. - 1974. - Т.19. - Вып.4. - С. 966 - 970.
21. Zezekalo I.G., Loboiko A.V., Scherbina K.G., Saharov A.A., Ivankiv O.A. Chemical process of the treatment of condensate and oil strata // The First European Conqress on Chemical Enqine - erinq. Florence, Italy, 1997. - vol.1. - P. 603 - 606.
22. Щербина К.Г. Оптимизация составов высокоэнергетических топливных систем на основе парациана. // Тр. международ. научно-технич. конф.: Информ. технологии: наука, техника, технология. - Х., 1997. - С. 179 - 181.
23. Калекин О.Ю., Щербина К.Г., Бастеев А.В., Симбирский А.В. Термитная смесь с низко - температурным воспламенением как инициатор процесса горения в воде // Горение конденсированных систем. Тр. VIII Всесоюз. симпоз. по горению и взрыву. - Черноголовка: ИХФ АН СССР, 1986. - С. 16 - 18.
24. Александров Е.Н., Калекин О.Ю., Козлов С.Н., Щербина К.Г., Прах В.В. К вопросу об отличии в механизме окисления модификаций бора в водяном паре. // Горение гетерогенных и газовых систем. Тр. IX Всесоюз. симпоз. по горению и взрыву. - Черноголовка, 1989. - С. 87 - 89; 170 - 171.