РОЗРОБКА ТА ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ З ГІДРОДИНАМІЧНОЇ ОБРОБКИ ГІДРОГЕОЛОГІЧНИХ СВЕРДЛОВИН
Анотація
У цьому дослідженні представлено розробку, оптимізацію та валідацію інноваційного пристрою гідродинамічної обробки, спрямованого на значне підвищення продуктивності гідрогеологічних свердловин шляхом цілеспрямованої стимуляції привибійної зони. Основною метою є покращення гідравлічної провідності та зниження ушкодження пласта, спричиненого мінеральними відкладеннями, біообрастанням та накопиченням дрібнодисперсних частинок. Пристрій включає насосний агрегат високого тиску, генератор імпульсів, систему подавальних трубопроводів і регульовану головку сопла, сконструйовану для генерації контрольованих імпульсів тиску в діапазоні 5-20 МПа з частотою від 1 до 10 Гц. Ці імпульси ефективно викликають пружну деформацію та мікротріщиноутворення в геологічній матриці, сприяючи видаленню перешкод та відновленню проникності. Було використано комплексну методологічну основу, що включає аналітичне моделювання, моделювання за допомогою обчислювальної гідродинаміки (CFD) та емпіричну перевірку за допомогою лабораторних та натурних експериментів. Оптимальними робочими параметрами визначено тиск 12 МПа, частоту імпульсів 5 Гц, тривалість імпульсу 0,5 секунди і спеціально розроблену геометрію сопла зі звужувально-розширюваною формою. Лабораторні результати показали збільшення витрати на 28% (з 10 м³/год до 12,8 м3/год), у той час як польові випробування, проведені як у карстових, так і в неконсолідованих піщаних водоносних горизонтах, продемонстрували поліпшення витрати на 20–35% поряд зі значним зниженням опору (Скін-фактор знизився з 5,2 до 3,1). Модульна та масштабована конструкція системи дозволяє інтегрувати її в свердловини діаметром від 100 до 300 мм та з різною проникністю (0,05–10 Дарсі), що забезпечує широку застосовність.
Крім того, порівняно з традиційними механічними або хімічними методами стимуляції, запропоноване рішення забезпечує підвищену екологічну стійкість, зниження впливу на довкілля та зниження експлуатаційних витрат приблизно на 20%. Ці результати сприяють розвитку економічно ефективних та енергоефективних технологій водовідбору та пропонують практичну основу для їх адаптації у складних гідрогеологічних умовах. Перспективні напрями досліджень включають довгостроковий моніторинг продуктивності, застосування в системах із тріщинуватими породами та гібридизацію з іншими способами відновлення свердловин.
