ПОРОХОВОЙ КАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ
POWDER CHANNEL PRESSURE GENERATOR

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
Известен "Пороховой генератор давления облицовочный" для корпусных кумулятивных перфораторов и имплозивных устройств по заявке РФ на изобретение №2009115084, выполненный в виде набора фрагментов, закрепляемых на корпусе устройств последовательно один за другим в единый трубчатый облицовочный заряд. Его фрагменты могут собираться из стержневых элементов любого профиля баллиститных артиллерийских порохов. Фрагменты порохового генератора давления облицовочного могут изготавливаться в виде однородных конструкций в форме трубы путем склеивания торцов пороховых элементов полимером холодного отверждения или в форме гибких пластин путем обвязки пороховых элементов нитроцеллюлозной или хлопчатобумажной лентой. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
Известно "Устройство для перфорации скважин и трещинообразования в пласте" по патенту РФ на изобретение №2170339. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, к кумулятивным перфораторам и пороховым генераторам давления, применяемым в скважинах. Обеспечивает увеличение эффективности перфоратора, увеличение размеров каналов в колоннах и создание дополнительных трещин в прилегающей к скважине зоне. Сущность изобретения: устройство содержит соединенный с кабелем-тросом для спуска в скважину кумулятивный перфоратор с зарядами взрывчатого вещества. Он образует при детонации кумулятивные струи. Имеется пороховой генератор давления с твердотопливными элементами. Твердотопливные элементы порохового генератора давления расположены между кумулятивными зарядами взрывчатого вещества или около зарядов взрывчатого вещества, соприкасаясь с ними. Твердотопливные элементы могут быть расположены в нижней части устройства вместо груза или части этого груза. При этом твердотопливные элементы не пересекают оси кумулятивных струй и выполнены из неметаллизированного баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива в виде цилиндров с центральным круглым каналом, в которых длина и диаметр центрального канала связаны соотношением (20…40):1. Содержание наполнителя-стабилизатора горения к массе твердотопливного элемента составляет не более 1,5%. В других вариантах устройства длина и диаметр центрального канала связаны другими соотношениями. Кроме того, в других вариантах приведено другое содержание наполнителя-стабилизатора горения к массе твердотопливного элемента. В других вариантах приведено и другое размещение составных частей устройства и их выполнение. Недостатком устройства является низкая точность установки устройства в выбранном интервале 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 устройства является низкая точность установки устройства в выбранном интервале обработки.
Известно "Устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта" по патенту РФ на изобретение №194151. Изобретение относится к технике прострелочно-взрывных работ в скважинах и может быть использовано для вторичного вскрытия прискважинной зоны пласта. Обеспечивает возможность создания дополнительного энергоносителя, способного образовывать при срабатывании кумулятивных зарядов в скважине мощный поток газов, движущийся за кумулятивной струей. Сущность изобретения: устройство включает корпусный кумулятивный перфоратор с головкой с загерметизированными боковыми отверстиями, кумулятивными зарядами, наконечником и две герметичные воздушные камеры с атмосферным давлением. Они расположены на концах перфоратора. В воздушных камерах размещены пороховые заряды. Между ними и кумулятивными зарядами помещены защитные шашки из недетонирующего смесевого топлива эластитного типа. Недостатком устройства является низкая точность установки устройства в выбранном интервале обработки.
Известен "Газогенератор на твердом топливе для обработки нефтегазовых скважин" по патенту РФ на изобретение №2311529. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для стимуляции прискважинной зоны нефтегазового пласта твердотопливными зарядами - газогенераторами. Обеспечивает повышение надежности и эффективности устройства, достижение более высокого дебита нефти, газоконденсата и газа в скважинах любой направленности. Сущность изобретения: устройство включает трубчатые цилиндрические заряды, обеспечивающие вибрационный режим горения, воспламенительный заряд и грузонесущий геофизический кабель с элементами крепления конструкции. Согласно изобретению при обработке крутонаклонных, искривленных скважин и горизонтальных скважин геофизический кабель расположен внутри гибкой непрерывной трубы, повторяющей направления скважины, имеет токопроводящие жилы для подсоединения к проводам инициирующего узла воспламенительного заряда. При этом гибкая непрерывная труба соединена с защитным кожухом - оболочкой вокруг зарядов в виде перфорированной или неперфорированной металлической насосно-компрессорной трубы, или изготовленной из стеклопластика, с помощью деталей, обеспечивающих стягивание зарядов вплотную друг с другом и с ней. Трубчатые цилиндрические заряды имеют длину каналов и разные диаметры этих каналов для обеспечения высокочастотных и низкочастотных импульсов давления при горении этих зарядов. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
Известен "Комплексный способ стимуляции скважин" по патенту РФ на изобретение №2282027. Способ используют в нефтяной промышленности. Обеспечивает повышение эффективности стимулирования скважины за счет усиления коплексного термогазохимического, барического и виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта за счет использования порохового заряда без остаточных догорающих фрагментов топлива. Сущность изобретения: способ включает термогазохимическое барическое и виброволновое воздействие на продуктивный пласт с помощью газогенератора. Он имеет цилиндрический бескорпусный заряд с центральным круглым каналом из твердотопливного материала и соединен с геофизическим кабелем. Воздействие осуществляют путем сжигания в интервале продуктивного пласта этого заряда с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости его центрального канала с последующей передачей энергии горения в продуктивный пласт. Согласно изобретению для избавления от остаточных фрагментов заряда в конце его горения используют заряд с выступающими на противоположных сторонах цилиндрической поверхности сегментами, параллельными оси его центрального канала с выполненными в них продольными пазами. При этом расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки. Отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6÷9):1 Недостатком изобретения является смещение порохового генератора давления после его включения.
Известно "Устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта" по патенту РФ на изобретение №2151282 и сайту http://www.uralreg.ru/deal_info/commerce/russia/index.php?ELEMENT_ID=15785 (прототип). Устройство содержит бескорпусный заряд из твердотопливного материала, который соединен с кабелем-тросом и выполнен в виде сплошной цилиндрической шашки с воспламенителем и центральным круглым каналом. Отношение длины канала к его диаметру равно (40-120):1. Перпендикулярно к центральному круглому каналу в теле заряда по его длине выполнены ряды поперечных сквозных каналов диаметром 0,25-1,1 диаметра центрального круглого канала. В каждом ряду поперечные сквозные каналы выполнены пересекающимися под прямым углом друг к другу, а расстояние по длине заряда между каждыми двумя соседними рядами поперечных сквозных каналов равно отношению (20-40):1 длины центрального круглого канала к его диаметру. Устройство дополнительно содержит выступающие из шашки сегменты из твердотопливного материала, расположенные на противоположных цилиндрических поверхностях шашки параллельно оси ее центрального канала. В сегментах выполнены продольные пазы. Расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки. Отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6-9):1 Недостатком изобретения является смещение порохового генератора давления после его включения выше зоны обработки в результате возможности создания реактивной тяги и, как следствие, низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
Задачами создания изобретения являются: повышение эффективности воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива, повышение точности установки устройства в выбранном интервале обработки, предотвращение смещения порохового генератора давления после его включения.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что пороховой канальный генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоит из пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров с центральным каналом и с отверстиями в боковой поверхности порохового заряда, соединенных между крышкой и поддоном тросом, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, отверстия в боковой поверхности порохового заряда выполнены с наклоном в сторону геофизического кабеля, а угол между центральной осью порохового заряда и осью отверстия в боковой поверхности порохового заряда составляет менее 90°. В боковой поверхности порохового заряда может быть выполнено не менее двух отверстий. Отверстия в боковой поверхности порохового заряда расположены равномерно по окружности. Отверстия в боковой поверхности порохового заряда могут быть выполнены круглой формы. Диаметр отверстия в боковой поверхности порохового заряда может увеличиваться по направлению от центра порохового заряда к его боковой поверхности. Отверстия в боковой поверхности порохового заряда могут быть выполнены некруглой формы, например в виде эллипса.
Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет всем критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1…6, где:
на фиг.1 приведен пороховой канальный генератор давления,
на фиг.2 приведен разрез А-А,
на фиг.3 приведен разрез Б-Б с двумя отверстиями в боковой поверхности,
на фиг.4 приведен разрез Б-Б с четырьмя отверстиями в боковой поверхности,
на фиг.5 отверстия в боковой поверхности порохового заряда увеличиваются по направлению от центра порохового заряда к его боковой поверхности,
на фиг.6 показана работа порохового канального генератора давления.
Пороховой канальный генератор давления спускается в скважину на геофизическом кабеле 1 и состоит из пороховых зарядов 2, выполненных в виде цилиндров с центральным каналом 3 и с отверстиями 4 в боковой поверхности порохового заряда, соединенных между крышкой 5 и поддоном 6 тросом 7, в верхнем и нижнем пороховых зарядах 2 установлены спирали накаливания 8, электрически соединенные проводами 9 с геофизическим кабелем 1, отверстия 4 в боковой поверхности порохового заряда 2 выполнены с наклоном в сторону геофизического кабеля 1, а угол φ между центральной осью порохового заряда и осью отверстия 4 в боковой поверхности порохового заряда составляет менее 90°. В боковой поверхности порохового заряда 2 может быть выполнено не менее двух отверстий 4. Отверстия 4 в боковой поверхности порохового заряда расположены равномерно по окружности. Отверстия 4 в боковой поверхности порохового заряда могут быть выполнены круглой формы. Диаметр отверстия 4 в боковой поверхности порохового заряда может увеличиваться по направлению от центра порохового заряда 2 к его боковой поверхности. Отверстия 4 в боковой поверхности порохового заряда 2 могут быть выполнены некруглой формы, например в виде эллипса.
Пороховой канальный генератор давления работает следующим образом. На геофизическом кабеле 1 он спускается в интервал обработки. После чего на спирали накаливания 8 по геофизическому кабелю 1 подается напряжение. Спирали 8 нагреваются и воспламеняют пороховые заряды 2 за счет того, что отверстия 4 в боковой поверхности порохового заряда 2 выполнены с наклоном в сторону геофизического кабеля 1. Создается реактивная сила, направленная вниз, при этом происходит натяжение геофизического кабеля 1 и устройство не смещается вверх во время работы, что позволяет с высокой точностью выполнить обработку скважины в необходимом интервале, в результате чего повышается эффективность воздействия на нефтегазоносный пласт продуктов сгорания твердого топлива. Горение пороховых зарядов 2 в скважине сопровождается механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на пласт, что позволяет увеличить приток нефти и газа в эксплуатационных скважинах.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить точность установки устройства в выбранном интервале обработки.
2. Предотвратить смещение порохового генератора давления после его включения.
3. Повысить эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
4. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы.
5. Обеспечить термогазохимическую обработку и разрыв нефтегазоносных пластов.