Отримані нові знання з динаміки розчинів полімерів у модельних умовах течії крізь сопла гідроперфоратора, які формують високошвидкісний струмінь, стали основним науковим підґрунтям для обґрунтування водополімерного способу гідроперфорації свердловин нафти і газу. Дослідження реакції розчинів полімерів на гідродинамічний вплив з розтягом дозволило сформулювати структурну концепцію, «спільним знаменником» якої є сильний деформаційний вплив гідродинамічного поля з розтягом на макромолекулярні клубки, що, за теорією нерівноважної термодинаміки, повинно породжувати прояв своєрідної гумоподібної високоеластичності. Вивчено особливості гідродинамічної поведінки водних розчинів полімеру при течії в модельних умовах струменеформуючих сопел гідроперфоратора. Фотографії картин течії водного розчину поліетиленоксиду у вхідній ділянці сопла, отримані у схрещених поляроїдах, свідчать про локалізацію подвійної променезаломлюючої зони поблизу осі потоку. Експериментально доведено можливість переходу в сильно розгорнутий стан клубків макромолекул поліетиленоксиду в умовах вхідної ділянки сопла гідроперфоратора. Відношення виміряного подвійного променезаломлювання до гранично можливого сягає 0,35– 0,46, що відповідає 60–70% ступеня розгорнутості макромолекулярних клубків. З’ясовано механізм перфорації свердловин нафти і газу високошвидкісним струменем водного розчину полімеру. Доведено, що механізм високої ріжучої здатності високошвидкісного струменя водного розчину полімеру полягає в руйнівній дії динамічного тиску водополімерного струменя, «армованого» сильно розгорнутими макромолекулярними ланцюгами у вхідних ділянках сопел гідроперфоратора під дією розтягуючої течії. Експериментальна апробація запропонованого способу перфорації нафтогазових свердловин високошвидкісним струменем водного розчину поліетиленоксиду підтвердила практичну і економічну доцільність його використання
Отримано 06.10.2021
Доопрацьовано 18.01.2022
Прийнято 01.03.2022
[1] Chornyi M. I., Chornyi O. M., Metoshop I. M., Kuziv I. M. Heolohichni osnovy rozkryttia i vyprobuvannia produktyvnykh plastiv. Ivano-Frankivsk: IFNTUNH, 2013. 306 p. [in Ukrainian]
[2] Pogrebnyak V.G., Naumchik N.V. Hydrodynamicactivity of polymer sinhigh-velocity flows // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 1995. Vol. 68, No.1. P. 138–140.
[3] Pogrebnyak V.G., Chudyk I.I., Perkun I.V. High-efficiency Casing Perforati on Oil and Gas Wells // SOCAR Proceedings. Reservoir and Petroleum Engineering. 2021. No.2. P. 112 –120.
[4] Pohrebniak A. V. Naukovo-teoretychni osnovy protsesu rizannia kharchovykh produktiv vodopolimernym strumenem ta rozrobka obladnannia dlia yoho realizatsii: dys. … dokt. tekhn. nauk:05.18.12 – protsesy ta obladnannia kharchovykh, mikrobiolohichnykh ta farmatsevtychnykh vyrobnytstv / KhDUKhT. Kharkiv, 2018. 272 p. [in Ukrainian]
[5] Dyiment O.N., Kazanskiy K. S., Miroshnikov A. M. Glikoli i drugie proizvodnyie okisey etilena i propilena. Moskva: Himiya, 1976. 374 p. [in Russian]
[6] Brestkin Yu. V.Dynamic coil–extended chain phase transition in the longitudinal field // Acta Polymerica,1987. Vol. 38, No.8. P. 470–477.
[7] Ivanyuta Yu. F., Pogrebnyak V.G., Naumchuk N.V., Frenkel' S.Ya. Flow structure of aqueous solutions of polyethylene oxide in the inletregion of short capillaries // Journal of Engineering Physics. 1985. Vol. 49, No.4. P. 1192–1197.
[8] Pilipenko V. N.Vliyanie dobavok na pristennyie turbulentne techeniya //Itogi nauki i tehniki. Ser. Mehanika zhidkosti i gaza. Moskva: VINITI, 1985. No15. P. 156–257. [in Russian]
[9] Kuzmin R.A., Tihomirov R. A., Kravchenko D. V. O preimuschestvah gidrorezaniya materialov struey zhidkosti s dobavkami vodorastvorimyih polimerov. Aerokosmicheskie tehnologii i obrazovanie na rubezhe vekov: Materialyi Vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferentsii. Ryibinsk: RGATA, 2002. Part. 2. P. 53–54. [in Russian]
[10] Noveyshie metodyi issledovaniya polimerov / pod red. Ki B. M. Moskva: Mir, 1966. 571 p. [in Russian]
[11] Tsvetkov V. N., Eskin V. E., Frenkel S. Ya. Struktura makromolekul v rastvorah. Moskva: Nauka, 1964. 719 p. [in Russian]
[12] Tager A. A., Vshivkov S. A., Pridannikov N. A. // Vyisokomol. soed. Ser. A, 1979. Vol. 21, No 3. P. 566 – 572. [in Russian]
[13] Tsvetkov V. N. Zhestkotsepnyie polimernyie molekulyi. L.: Nauka, 1986. 379 p. [in Russian]
[14] Brestkin Yu. V., Agranova S. F., Dyakova N. E., Pogrebnyak V. G. Effektyi DLP polimernyih rastvorov v prodolnyih gidrodinamicheskih polyah // Vyisokomol. soed. Ser. B, 1989. Vol. 31, No 11. P. 844–846. [in Russian]
[15] A.s. 983377, SSSR. G–01 N 11/06. Aktivirovannyiy teplonositel / Pogrebnyak V. G., Ivanyuta Yu. F., Naumchuk N. V., Maksyutenko S. N. // 330110, Byul. No 47. 1982. [in Russian]
[16] Pogrebnyal Volodymyr, Chudyk Igor, Pogrebnyak Andriy, Perkun Iryna Perforation of oil and gas wells by a high-velocity jet of polymer solution // Nafta-Gaz, 2022. No. 01.P. 3–13.
[17] Atanov G. A.Gidroimpulsnyie ustanovki dlya razrusheniya gornah porod. Kiev:Vischa shkola,1987.152p. [in Russian]
[18] Brenner V. A., Zhabin A. B., Pushkarev A. E., Schegolevskiy M. M. Gidrostruynyie tehnologii v promyishlennosti. Gidromehanicheskoe razrushenie gornah porod. Moskva: Akad. gornyih nauk, 2000. 343p. [in Russian]
[19] Kuzmin R. A., Tihomirov R. A., Kravchenko D. V. O preimuschestvah gidrorezaniya materialov struey zhidkosti s dobavkami vodorastvorimyih polimerov // Aerokosmicheskie tehnologii i obrazovanie na rubezhe vekav: Materialyi Vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferentsii. Ryibinsk: RGATA, 2002. Ch. 2. P. 53–54. [in Russian]
[20] Kudin A. M. O razmerah assotsiatov v rastvorah polimerov, snizhayuschih gidrodinamicheskoe soprotivlenie // Gidromehanika. Resp. mezhved. tehn. sb. Kiev : Nauk. Dumka, 1972. Vol. 20. P. 82–87. [in Russian]
[21] Pogrebnyak A. V. Vyisokoeffektivnoe gidrorezanie tverdyih pischevyih produktov i materialov // Upravlenie reologicheskimi svoystvami pischevyih produktov. Moskva: MGUPP, 2008. P. 173–179. [in Russian]
[22] Klochkov V. P., Kozlov L. F., Potyikevich I. V., Soskin M. S. Lazernaya anemometriya, distantsionnaya spektroskopiya i interferometriya: spravochnik / pod red. Soskina M. S. Kiev: Nauk. dumka, 1985. 759 p. [in Russian]
[23] PogrebnyakV. , Kryvenko G., Pogrebnyak A., Perkun I.The nature of Hydrodynamic Drag Reduction of Oil Flow in Pipelines by Polymer Additions // Petroleum Science and Engineering, 2017. Vol. 2, No.3. P. 79–85.
[24] Pogrebnyak V.G., Ivanyuta Yu.F., Naumchuk I.V. Unrolling of macromolecules under the conditions of wall turbulence // Journal of Engineering Physics, 1991. Vol.61, No.6. P. 1475– 1477.
[25] Cantwell B. I. Organized motion in turbulent flow // Ann. Rev. Fluid. Mech.,1981. No. 13. P. 457–519.
[26] Bredshou P. Vvedenie v turbulentnost i ee izmerenie. Moskva: Mir, 1974.278 p. [in Russian]
[27] Pogrebnyak A.V., Perkun I.V., Pogrebnyak V.G. Degradation of Polymer Solutions in a Hydrodynamic Field with a Longitudinal VelocityGradient. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2017. Vol. 90, No.5. P. 1219–1224.
[28] Sposib hidro strumynnoi perforatsii sverdlovyn: pat. Nakorysnu model № 150245, Ukraina. MPK (2022.01) E21V43/00 E21V 43/14 (2006.01) / Pohrebniak V. H., Pohrebniak A. V., Perkun I. V., Shymanskyi V. Ya. – № u 2021 04406, zaiavl.29.07.2021, opubl. 19.01.2022.Biul. № 3. 4 p.=[in Ukrainian]