ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИЙ МНОГОРЕЖИМНЫЙ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретно к пороховым генераторам давления и может быть использована для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
Известно устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта по патенту РФ на полезную модель №118353. Устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта, спускаемое в скважину на геофизическом кабеле, состоит из порохового заряда с центральным каналом внутри которого на каркасе установлены кумулятивные заряды, соединенные детонирующим шнуром с взрывным патроном, который проводом электрически соединен с геофизическим кабелем, функции корпуса выполняет пороховой заряд, выполненный с отверстиями, напротив которых на каркасе установлены кумулятивные заряды. Каркас зафиксирован от радиального и осевого перемещения в центральном канале порохового заряда, причем диаметр отверстий, выполненных в пороховом заряде больше диаметра кумулятивной струи. Отверстия в пороховом заряде выполнены расширяющимися в сторону от кумулятивных зарядов. Дня фиксации каркаса от радиального и осевого перемещения на каркасе выполнен выступ, входящий в паз выполненный внутри центрального канала порохового заряда. Снизу центральный канал порохового заряда закрыт обтекателем. Обтекатель выполнен с отверстием и крепится гайкой к шпильке закрепленной снизу каркаса. Обтекатель выполняет функции дополнительного порохового заряда. Кумулятивные заряды и взрывной патрон выполнены герметичными. Для активации кумулятивных зарядов применяются влагостойкие детонирующие шнуры. Пороховой заряд между отверстиями выполнен с пазами, заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного алюминия. Недостатком устройства для вскрытия и газодинамической обработки пласта является отсутствие возможности обработки нескольких пластов и контроля параметров их обработки.
Известен заряд бескорпусной секционный для газ гидравлического воздействия на пласт по патенту РФ на изобретение №2178072. Изобретение относится к средствам для добычи нефти. Обеспечивает возможность осуществления воздействия на пласт с его разрывом без нарушения целостности обсадной колонны и цементного камня. Сущность изобретения: устройство включает узел воспламенения и секции заряда. Они изготовлены из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной средах. Устройство имеет одну или несколько воспламенительных секций для возгорания основных секций и оснастку с деталями для сбора секций заряда, пропущенных через центральный канал каждой секции, и детали, обеспечивающие стягивание секций вплотную друг к другу. Оснастка представляет собой составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции. К обоим концам секции присоединены конусы-центраторы обтекаемой формы для стягивания и поджатая секций заряда вплотную друг к другу. Диаметр конусов-центраторов превышает диаметр секций заряда. Между секциями заряда установлены центрирующие кольца. Они превышают по диаметру диаметр секций заряда. При этом кольца изготовлены таким образом, чтобы не менялась динамика горения заряда. Между нижним конусом-центратором и секциями заряда расположен рассеиватель для отвода газового потока, образующегося при горении заряда. При этом сумма проходных отверстий рассеивателя рассчитана таким образом, чтобы обеспечить минимальную нагрузку на штангу и обеспечить максимальное воздействие на пласт. Между верхним конусом и секциями заряда установлена пружина для упругого поджатая секций и компенсации линейного расширения заряда при высоких температурах в скважине. Секции заряда не имеют защитного покрытия. Это обеспечивает горение по всей поверхности заряда. Конфигурация центрального канала имеет форму с развитой поверхностью горения для обеспечения заданного времени горения и давления для гидроразрыва пласта. Недостатком заряда является отсутствие возможности обработки нескольких пластов.
Известно устройство для термогазодинамического воздействия на пласт по патенту РФ на полезную модель №175566. Устройство содержит бескорпусную группу секций небронированного заряда с осевым каналом, конфигурация которого имеет форму с развитой поверхностью, из твердого топлива, обеспечивающего горение в водной, водонефтяной и кислотной средах, размещенную вдоль составной несущей штанги. На концах несущей штанги установлены стягивающие группу секций заряда верхний и нижний конусы-центраторы, диаметр которых превышает диаметр секций заряда. Между секциями заряда размещены центрирующие кольца, превышающие по диаметру диаметр секций заряда. Одна из секций - воспламенительная с узлом воспламенения в виде нагревательной спирали, соединенной с геофизическим кабелем проводом питания, пропущенным по осевому каналу зарядов. При этом конусы выполнены с периферийными отверстиями для прохода продуктов сгорания. В устройство введена группа секций бронированного по внешней поверхности заряда, соотношение количества секций которой относительно группы секций небронированного заряда составляет 1:3, причем воспламенительная секция размещена в середине группы секций небронированного заряда, а спираль вмонтирована в кольцевую канавку на наружной поверхности воспламенительной секции заряда. Недостатком устройства для термогазодинамического воздействия на пласт является отсутствие возможности обработки нескольких пластов и контроля эффективности обработки.
Известен способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления по патенту РФ на изобретение №2162514. Использование: при эксплуатации нефтяных скважин. Обеспечивает за один спуск-подъем аппаратуры перфорацию скважины, очистку обрабатываемого пласта от кольматирующих элементов, а сформированных перфорационных каналов в пласте - от корочки запекания и осуществление разрыва пласта. Сущность изобретения: способ и устройство для его осуществления включают перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором и имплозионное воздействие непосредственно в момент окончания перфорации скважины для очистки сформированных перфорационных каналов от корочки запекания с помощью имплозионной камеры, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью перфоратора. После этого срабатывает термогазогенератор, соединенный с перфоратором соединительным узлом, в котором имеется решетка с заглушенными отверстиями. Горячие газы термогазогенератора поступают в корпус перфоратора и через отверстия в его корпусе для кумулятивных зарядов по предварительно сформированным перфорационным каналам воздействуют непосредственно на перфорационные каналы в пласте. Выбирают характеристики заряда, конструкцию устройства и условия работы такими, чтобы обеспечить давление гидроразрыва пласта. Для оценки характера воздействия и характера работы устройства оно снабжено датчиками температуры и давления, а для определения места расположения прибора в скважине - локатором муфт. Недостатком изобретения является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки, а также сложность конструкции устройства.
Известен пороховой генератор по патенту РФ на полезную модель №133872. Пороховой генератор состоит из пороховых зарядов, вдоль оси которых выполнены отверстия. Пороховые заряды соединены между собой тросом между верхней и нижней крышками. В верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания. Трос, соединяющий отдельные пороховые заряды закреплен неподвижно в верхней крышке, проходит через отверстия, выполненные в пороховых зарядах и в нижней крышке, ниже которой установлено устройство регулировки натяжения троса. Причем на боковой поверхности пороховых зарядов в пазах установлены ролики, а верхняя крышка выполнена с внутренней резьбой для соединения с гибкой трубой колтюбинга. В верхней крышке выполнены отверстие для проводов электрического соединения спиралей накаливания с проводниками, расположенными в гибкой трубе. Ролики установлены на осях, закрепленных в отверстиях, расположенных перпендикулярно пазам, выполненным на боковой поверхности пороховых зарядов. В нижнем пороховом заряде выполнены отверстия для выравнивания давления снаружи и внутри порохового генератора, при его спуске в скважину. Наружная поверхность нижнего порохового заряда выполнена конусной. Ролики и оси выполнены из того же материала, что и пороховые заряды. Устройство натяжения троса выполнено в виде втулки с цилиндрической вставкой, выполненной с пазом вдоль оси, в боковую поверхность которой упирается стопорный винт. Цилиндрическая вставка выполнена из пружинной, стали. Отверстие, выполненное в цилиндрической вставке равно или больше диаметра троса. Недостатком порохового генератора является отсутствие возможности термогазодинамической обработки нескольких пластов и контроля параметров их обработки.
Известен пороховой генератор по патенту РФ на полезную модель №108796. (прототип). Пороховой генератор спускается в скважину на геофизическом кабеле и состоит из пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров, соединенных между крышкой и поддоном тросом, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, между геофизическим кабелем и спиралями накаливания установлен дополнительный кабель, одна сторона которого присоединена к спиралям накаливания, а другая соединена через разъем с геофизическим кабелем, причем трос также закреплен на разъеме со стороны пороховых зарядов. Со стороны геофизического кабеля разъем выполнен в виде наконечника, а со стороны пороховых зарядов в виде головки скважинного прибора. Разъем выполнен с предотвращающим самопроизвольное разъединение механическим креплением, например, в виде накидной гайки. Перед спиралями накаливания установлены разъемы спиралей накаливания. Соединенные разъемы спиралей накаливания выполнены с предотвращающим самопроизвольное разъединение механическим креплением. Дополнительный кабель может быть прикреплен к тросу хомутами. Недостатком порохового генератора является отсутствие возможности термогазодинамической обработки нескольких пластов и контроля ее эффективности.
Задачами создания полезной модели являются повышение функциональных возможностей, за счет секционной конструкции устройства, обеспечивающего обработку нескольких нефтегазоносных пластов в необходимой последовательности и контроль эффективности воздействия пороховых зарядов каждой рабочей секции на пласт, а также повышение надежности соединения секций устройства с геофизическим кабелем.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что программируемый генератор давления акустический многорежимный, спускаемый в скважину на насосно-компрессорных трубах, включает пороховые заряды, установленные в перфорированном корпусе, спирали накаливания для их активации, датчики температуры и давления, устройство состоит из отдельных секций, которые устанавливаются в следующей последовательности: сверху устанавливается соединительная секция, предназначенная для соединения устройства с геофизическим кабелем, ниже нее устанавливается рабочая секция, в случае обработки двух и более пластов, устанавливаются дополнительная соединительная секция для промежуточного кабеля и дополнительные рабочие и дистанционные секции, количество дистанционных и рабочих секций выбирается из условия точной установки рабочих секций напротив обрабатываемых пластов, в каждой рабочей секции провода, идущие от датчиков температуры и давления и от спиралей накаливания соединены с контроллером, расположенном в герметичном отсеке, причем соединительная секция состоит из ниппельной и муфтовой частей, ниппельная часть выполнена с центральным контактом, концентрично которому установлена втулка ниппеля с кольцевым пазом, взаимодействующая при соединении с цангой муфты, центральный контакт зафиксирован в корпусе ниппеля через изоляторы, с одной стороны центрального контакта выполнен заходной конус, а с другой отверстие для соединительного провода, в корпусе ниппеля установлена цанга ниппеля, взаимодействующая при соединении с кольцевым пазом корпуса муфты, муфтовая часть выполнена с цангой муфты установленной в корпусе муфты через изоляторы с отверстием для фиксации соединительного провода установочным винтом. По геофизическому кабелю передается напряжение для активации пороховых зарядов, а также информация от датчиков температуры и давления на поверхность. Провода, идущие от датчиков температуры, давления и от спиралей накаливания соединены с контроллером термостойким проводом. К нижней рабочей секции крепится направляющий конусный башмак, облегчающий спуск собранного устройства в скважину. Цанги муфтовой и ниппельной частей соединительной секции заполнены консистентной смазкой. Пороховые заряды изготавливаются из баллиститных артиллерийских порохов и составов баллиститного ракетного твердого топлива.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении программируемого генератора давления акустического многорежимного, применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-6, где:
на фиг. 1 показан программируемый генератор давления акустический многорежимный, вариант сборки верхней части компоновки,
на фиг. 2 показан программируемый генератор давления акустический многорежимный, вариант сборки нижней части компоновки,
на фиг. 3 показана ниппельная часть соединительной секции,
на фиг. 4 показана муфтовая часть соединительной секции,
на фиг. 5 показана соединительная секция в сборе,
на фиг. 6 показана рабочая секция.
Программируемый генератор давления акустический многорежимный, спускаемый в скважину на насосно-компрессорных трубах 1, состоит из пороховых зарядов 2, установленных в перфорированном корпусе 3, спиралей накаливания 4 для их активации, датчиков температуры 5 и давления 6, устройство состоит из отдельных секций, которые устанавливаются в следующей последовательности: сверху устанавливается соединительная секция 7, предназначенная для соединения устройства с геофизическим кабелем 8, ниже нее устанавливается рабочая секция 9, в случае обработки двух и более пластов, устанавливаются дополнительная соединительная секция 10 для промежуточного кабеля 11, дополнительные рабочие 12 и дистанционные секции 13, количество дистанционных 13 и рабочих 12 секций выбирается из условия точной установки рабочих секций 9 и 12 напротив обрабатываемых пластов, в каждой рабочей секции 9, 12 провода, идущие от датчиков температуры 5, давления 6 и от спиралей накаливания 4 соединены с контроллером 14, расположенном в герметичном отсеке 15, причем соединительная секция 7, 10 состоит из ниппельной 16 и муфтовой 17 частей, ниппельная часть 16 выполнена с центральным контактом 18, концентрично которому установлена втулка ниппеля 19 с кольцевым пазом 20, взаимодействующая при соединении с цангой муфты 21, центральный контакт 18 зафиксирован в корпусе ниппеля 22 через изоляторы 23, с одной стороны центрального контакта 18 выполнен заходной конус 24, а с другой отверстие 25 для соединительного провода 26, в корпусе ниппеля 22 установлена цанга ниппеля 27, взаимодействующая при соединении с кольцевым пазом 28 корпуса муфты 29, муфтовая часть 17 выполнена с цангой муфты 21 установленной в корпусе муфты 29 через изоляторы 30 с отверстием 31 для фиксации соединительного провода установочным винтом 32. По геофизическому кабелю передается напряжение для активации пороховых зарядов, а также информация от датчиков температуры и давления на поверхность. Провода, идущие от датчиков температуры 5, давления 6 и от спиралей накаливания 4 соединены с контроллером 14 термостойким проводом. К нижней рабочей секции 12 крепится направляющий конусный башмак 33, облегчающий спуск собранного устройства в скважину. Цанги 21, 27 муфтовой 17 и ниппельной 16 частей соединительной секции 7, 10 заполнены консистентной смазкой. Пороховые заряды 2 изготавливаются из баллиститных артиллерийских порохов и составов баллиститного ракетного твердого топлива.
Программируемый генератор давления акустический многорежимный работает следующим образом. Устройство собирают из отдельных секций в зависимости от количества продуктивных пластов и их протяженности. К башмаку 33 присоединяют необходимое количество насосно-компрессорных труб 1 дистанционных 13 и рабочих секций 12, таким образом, чтобы рабочие секции 12 располагались напротив нижнего продуктивного пласта. К спущенной компоновке крепится дополнительная соединительная секция 10, к которой присоединяются дистанционные секции 13, суммарная длина которых должна быть равна расстоянию между нижним и верхним пластами. После чего спускается промежуточный кабель 11 и устанавливается соединительная секция 7, к которой крепятся насосно-компрессорные трубы 1 и геофизический кабель 8, соединенный со станцией управления 34. При соединении ниппельной 16 и муфтовой 17 частей соединительных секций 7, 10, муфтовая часть 17 спускается до взаимодействия заходного конуса 24 центрального контакта 18 с цангой 21 муфты ниппельной части, при дальнейшем движении муфта 21 центрируется относительно центрального контакта 18, концентрично которому установлена втулка ниппеля 19 с кольцевым пазом 20. Цанга 21 муфты ниппельной части разжимается и фиксируется в кольцевом пазе 20. Одновременно разжимается цанга ниппеля 27 и сжимается в кольцевом пазе 28 корпуса муфты 29. Соединяемые контакты соединительных секций фиксируются винтами в отверстиях 25 и 31. Питание к контроллерам 14 поступает по геофизическому 8 и промежуточному 11 кабелям, к ним же поступает информация о температуре и давлении для оценки эффективности обработки нефтяного пласта. Вся полученная с датчиков температуры 5 и давления 6 информация передается на поверхность и обрабатывается станцией управления 34. С поверхности подается адресный сигнал на активацию порохового заряда 2. Сигнал распознается одним из контроллеров 14, после чего он подает напряжение на спирали накаливания 4, пороховой заряд 2 активируется. Происходит термогазодинамическая обработка пласта с одновременным контролем температуры и давления.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
2. Обеспечить одновременную обработку нескольких пластов.
3. Повысить возможности по адаптации оборудования к скважинным условиям.
4. Передавать на поверхность информацию от датчиков температуры и давления.
5. Передавать с поверхности команды управления на активацию зарядов.
6. Контролировать эффективность воздействия пороховых зарядов на пласт.