УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИН И ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, в частности к прострелочно-взрывным работам, и может входить в состав генераторов-перфораторов.
Известен аналог - перфоратор-генератор, включающий корпус, каркас с гнездами, кумулятивные заряды, размещенные снаружи корпуса твердотопливные заряды, детонирующий шнур (см. например, описание к патенту на полезную модель RU 86975, МПК Е21В 43/117, дата публикации 20.09.2009).
Основным недостатком аналога является недостаточная эффективность устройства, обусловленная расположением твердотопливных зарядов только снаружи корпуса.
Ближайшим аналогом заявленного технического решения является устройство для совместной перфорации скважины и газодинамического воздействия на пласт, содержащее корпус, каркас с гнездами, кумулятивные заряды, размещенные внутри корпуса твердотопливные заряды, детонирующий шнур, (см. например, описание к патенту на полезную модель RU 65568, МПК Е21В 43/117, дата публикации 10.08.2007).
Основным недостатком ближайшего аналога является сложность конструкции, обусловленная использованием внутри корпуса твердотопливных зарядов трубчатой формы, отличающейся от формы кумулятивных зарядов. Это приводит и к усложнению технологии снаряжения устройства при его сборке.
Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии снаряжения устройства при его сборке.
Сущность заявленного технического решения в первом варианте характеризуется тем, что оно содержит корпус, каркас с гнездами, кумулятивные заряды, размещенные внутри корпуса твердотопливные заряды, детонирующий шнур, и отличается от ближайшего аналога тем, что размещенные внутри корпуса твердотопливные заряды выполнены формой аналогичной форме кумулятивных зарядов и размещены между кумулятивными зарядами в гнездах каркаса, идентичных гнездам каркаса для размещения кумулятивных зарядов.
Сущность заявленного технического решения во втором варианте характеризуется тем, что оно содержит корпус, каркас с гнездами, кумулятивные заряды, размещенные внутри и снаружи корпуса твердотопливные заряды, детонирующий шнур, и отличается от ближайшего аналога тем, что размещенные внутри корпуса твердотопливные заряды выполнены формой аналогичной форме кумулятивных зарядов и размещены между кумулятивными зарядами в гнездах каркаса, идентичных гнездам каркаса для размещения кумулятивных зарядов.
Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.
Фиг.1 - вид первого варианта в продольном сечении;
фиг.2 - вид второго варианта в продольном сечении.
Устройство для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт в первом варианте содержит корпус 1, каркас 2 с гнездами, кумулятивные заряды 3, размещенные внутри корпуса 1 твердотопливные заряды 4, детонирующий шнур 5. Размещенные внутри корпуса 1 твердотопливные заряды 4 выполнены формой аналогичной форме кумулятивных зарядов 3 и размещены между кумулятивными зарядами 3 в гнездах каркаса 2, идентичных гнездам каркаса 2 для размещения кумулятивных зарядов 3. При соединении нескольких корпусов 1 в генераторе-перфораторе на концах корпуса 1 расположены соединяющие корпуса 1 переходники 6, внутри которых проложены детонирующие шнуры 5 с бустерами 7. В нижнем конце последнего сверху вниз корпуса 1 вместо переходника 6 установлен концевик. Единая форма гнезд каркаса 2 как для размещения кумулятивных зарядов 3, так и для размещения твердотопливных зарядов 4 не только обеспечивает упрощение конструкции в первом варианте устройства, но и позволяет комбинировать различные расположения относительно друг друга кумулятивных зарядов 3 и твердотопливных зарядов 4. В частности, их числа могут быть не равными между собой.
Устройство для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт во втором варианте содержит корпус 8, каркас 9 с гнездами, кумулятивные заряды 10, размещенные внутри и снаружи корпуса 8 твердотопливные заряды 11 и 12, детонирующий шнур 13. Размещенные внутри корпуса 8 твердотопливные заряды 11 выполнены формой аналогичной форме кумулятивных зарядов 10 и размещены между кумулятивными зарядами 10 в гнездах каркаса 9, идентичных гнездам каркаса 9 для размещения кумулятивных зарядов 10. При соединении нескольких корпусов 8 в генераторе- перфораторе на концах корпуса 8 расположены соединяющие корпуса переходники 14, внутри которых проложены детонирующие шнуры 13 с бустерами 15. В нижнем конце последнего сверху вниз корпуса 8 вместо переходника 14 установлен концевик.
Единая форма гнезд каркаса 9 как для размещения кумулятивных зарядов 10, так и для размещения твердотопливных зарядов 11 не только обеспечивает упрощение конструкции во втором варианте устройства, но и позволяет комбинировать различные расположения относительно друг друга кумулятивных зарядов 10 и твердотопливных зарядов 11. В частности, их числа могут быть не равными между собой.
Во втором варианте устройства на внешней стороне переходников 14 установлены центраторы 16. Положение твердотопливного заряда 12 на внешней стороне корпуса 8 между центраторами 16 фиксируется лентой 17.
Масса внутренних твердотопливных зарядов 11, расположенных между соседними кумулятивными зарядами 10, может составлять не менее половины массы взрывчатого вещества одного кумулятивного заряда 10.
В основе работы заявленного устройства лежит следующее.
При инициировании детонации, например, при срабатывании от электрического импульса патрона, посредством детонирующего шнура 5 (во втором варианте 13) происходит инициирование кумулятивных зарядов 3 (во втором варианте 10) и твердотопливных зарядов 4 (во втором варианте 11). Расположенные снаружи корпуса твердотопливные заряды 15 воспламеняются кумулятивными струями кумулятивных зарядов 10.
Устройство при вторичном вскрытии и термогазодинамической обработке продуктивных пластов в нефтяных, газовых и других скважинах, обеспечивает установления гидродинамической связи пласта со скважиной, увеличение отдачи или приемистости пласта путем повышения проницаемости его прискважинной зоны воздействием продуктов сгорания газообразующих зарядов.
Одновременно со срабатыванием кумулятивных зарядов 3 (во втором варианте 10) в устройстве для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт происходит воспламенение и горение твердотопливных зарядов твердотопливных зарядов 4 (во втором варианте 11 и 15) с газогенерированием. Возникающие от срабатывания кумулятивных зарядов 3 (во втором варианте 10) и от сгорания твердотопливных зарядов 4 (во втором варианте 11 и 15), газообразные продукты вызывают резкое повышение давления и температуры в интервале обработки, оказывая механическое, тепловое и физико-химическое воздействие на пласт.
Механическое воздействие проявляется в образовании в пласте остаточных трещин, очистке прискважинной зоны от продуктов химических реакций и песчано-глинистых частиц. При резком повышении давления в скважине образующаяся газожидкостная смесь с высокой скоростью и под большим давлением нагнетается через перфорационные каналы и естественные трещины в пласт, выполняя роль клина, раздвигающего горную породу. Большое количество газов, зависящее от массы твердотопливных зарядов, позволяет создать в скважине давление, превышающее полное горное давление. Остаточная деформация горной породы препятствует смыканию трещин после снятия давления, поэтому отпадает необходимость закрепления их песком, что отличает этот метод от гидравлического разрыва пласта.
Тепловое воздействие газообразных продуктов горения обеспечивает плавление отложений парафина и асфальто-смолистых веществ и снижает вязкость нефти.
Физико-химическое воздействие продуктов горения, состоящих в основном из углекислого газа, азота и хлористого водорода, выражается в растворении карбонатных пород, а также в снижении вязкости нефти и ее поверхностного натяжения на границе с водой и породой.
В результате сгорания твердотопливных зарядов 4 (во втором варианте 11 и 15) наибольшему тепловому воздействию подвергается участок скважины, занятый продуктами горения. Температура продуктов горения на этом участке кратковременно достигает 500-700°С.Затем она снижается вначале быстро, а потом значительно медленнее, в течение нескольких часов.
Сгорание твердотопливных зарядов 4 (во втором варианте 11 и 15) в интервале перфорации, плотностью 10-20 отверстий на метр, не вызывает остаточных деформаций труб в месте горения заряда.
При хорошем сцеплении цементного камня с обсадными трубами кратковременное баротепловое воздействие не вызывает ухудшения качества его сцепления.
В композиции твердотопливных зарядов 4 (во втором варианте 11 и 15) могут быть включены добавки, которые дают возможность получить в продуктах реакций более 10% соляной или плавиковой кислот. Таким образом, применяя для карбонатных коллекторов твердотопливные заряды с соляной кислотой и комбинируя их для терригенных коллекторов с зарядами, содержащими плавиковую кислоту, можно рассчитывать на эффект, аналогичный термокислотной обработке.