УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА С ЗАРЯДОМ И ВОСПЛАМЕНИТЕЛЕМ

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности. Устройство для обработки продуктивного пласта с зарядом и воспламенителем представляет интерес с точки зрения увеличения притоков нефти и газа из продуктивных нефтегазовых пластов и повышения производительности скважин (особенно при температуре более +70°C). Оно также может найти применение в областях промышленности, связанных с подземной добычей других полезных ископаемых, удалением метана с угольных пластов, повышением производительности водозаборных скважин.
Известны скважинные устройства - газогенераторы (генераторы давления), содержащие заряды из твердотопливных элементов, применяемые для обработки продуктивных пластов. На кабеле-тросе собранные устройства опускают в скважину и устанавливают в интервале обработки продуктивного пласта или вблизи него. По кабелю подают ток на воспламенители устройств, с помощью которых поджигают заряды. При сгорании зарядов из твердотопливных элементов происходит термогазохимическое воздействие на пласт через перфорационные каналы с последующим увеличением притоков углеводородов в скважину.
Известно устройство для обработки продуктивного пласта с зарядом и воспламенителем - «Газогенератор на твердом топливе для термогазохимической и виброволновой обработки скважин» (Патент РФ №2339810 на изобретение, МПК Е21В 43/263, опубл. 27.11.2008.). Оно включает цилиндрические пороховые трубчатые заряды, в том числе воспламенительный или воспламенительные, и центральный грузонесущий трос с элементами крепления конструкции. В воспламенительном заряде вмонтирован нагревательный элемент виде нихромовой проволочки накаливания с отводящими проводами, подсоединенными к кабелю.
Недостаток рассмотренного газогенератора - несовершенная система воспламенения при повышенной температуре в скважине. Из-за нарушения герметичности проволочки накаливания она может не сработать.
Другой известный газогенератор (Патент РФ №100554 на полезную модель, МПК Е21В 43/263, опубл. 20.12.2010.) имеет аналогичную систему воспламенения с теми же недостатками.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является изобретение «Устройство с пороховым зарядом для стимуляции скважин и способ его осуществления» (Патент РФ №2311530, МПК Е21В 43/263, опубл. 27.11.2007.). Указанное устройство состоит из собранных на грузонесущем тросе твердотопливных зарядов в виде цилиндров с различными диаметрами центральных круглых каналов, воспламенительного узла и оснастки крепления конструкции.
Узел воспламенения состоит из спирали накаливания и подходящих к ней проводов. Спираль закрыта изоляционной лентой и установлена в кольцевом зазоре на наружной поверхности твердотопливного заряда. Она залита термостойким герметиком для предотвращения контакта со скважинной жидкостью. Отходящие провода изолированы от скважинной жидкости. Они выведены через центральный канал заряда для соединения с жилами кабеля.
Недостаток устройства по патенту РФ №2311530 состоит в несовершенстве конструкции его воспламенительного узла, которое проявляется при высокой температуре в скважине. При такой температуре из-за потери прочности заряда происходит сужение его наружного кольцевого зазора с находящейся в ней спиралью и выдавливание из зазора герметика. Это приводит к оголению спирали накаливания и доступа к ней скважинной жидкости.
Задачей заявляемой полезной модели является такая доработка устройства для обработки продуктивного пласта с зарядом и воспламенителем, которая повысит надежность его срабатывания от узла воспламенения при температуре в скважине свыше +70°C (до +100°C) и нахождении в ней при этой температуре в течение 1,5-2,0 часов.
Поставленную задачу решают применительно к устройству для обработки продуктивного пласта с зарядом и воспламенителем. В нем имеется заряд из твердотопливного материала, соединенный с кабелем-тросом для спуска его в скважину.
Заряд выполнен в виде сплошной шашки со сквозным круглым каналом и воспламенителем, состоящим из спирали накаливания в кольцевом наружном пазе шашки и проводов к ней. Спираль закрыта изоляционной лентой и термостойким герметиком. Подсоединенные к ней провода идут в сквозной круглый канал шашки для подключения к кабелю. Они изолированы от скважинной жидкости.
Новым является то, что кольцевой наружный паз шашки для укладки спирали накаливания имеет увеличенный зазор у его основания.
Представленное на фиг.1 устройство для обработки продуктивного пласта с зарядом и воспламенителем состоит из кабель-троса (1), заряда (2) и воспламенителя (3). В состав воспламенителя входит спираль накаливания (4), провода (5), изоляционная лента (6) и термостойкий герметик (7).
Кабель-трос предназначен для подсоединения заряда рассматриваемого газогенератора перед спуском его в скважину. Заряд в виде сплошной шашки со сквозным круглым каналом изготовлен из утилизированного ракетного или артиллерийского баллиститного пороха. Спираль накаливания помещена в кольцевой наружный паз шашки, соприкасаясь с ней. Она закрыта изоляционной лентой и сверху термостойким герметиком. Паз имеет увеличенный зазор у его основания шириной в 1,3 раза больше по отношению к зазору, выходящему на наружную поверхность шашки.
Спираль находится именно в том месте паза, где имеется увеличенный зазор. При отсутствии такого зазора при температуре в скважине от +70°C до +100°C герметик должен выдавливаться из паза из-за его сужения. Однако увеличенная ширина паза препятствует выходу термостойкого герметика из него. Это препятствует нарушению изоляции спирали при прорыве высокотемпературной скважинной жидкости к ней.
Устройство для обработки продуктивного пласта с зарядом и воспламенителем (фиг.1) функцианирует следующим образом. Сначала его собирают, подключая к геофизическому кабелю. После спуска его в скважину в требуемый интервал подают ток через кабель на спираль накаливания. Благодаря более надежному узлу воспламенения из-за увеличенного кольцевого зазора паза у основания с установленной в нем спиралью накаливания этот узел срабатывает. Шашка воспламеняется, осуществляя воздействие продуктами сгорания на продуктивный пласт. При этом нефтегазоотдача пласта и производительность скважины возрастает.
Описываемое устройство с воспламенителем предлагается использовать в любых скважинах при различных геолого-технических условиях.