ПОРОХОВОЙ ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ

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.
Известен пороховой генератор давления по патенту РФ на полезную модель №111189. Пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоит из пороховых зарядов выполненных в виде цилиндров, соединенных между верхней крышкой и поддоном тросом, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, причем пороховые заряды выполнены с одной или несколькими несквозными полостями, заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного алюминия. Несквозные полости после заполнения высокоэнергетическим композиционным материалом закрыты пробками из клея. Несквозные полости закрыты общей крышкой, предотвращающей высыпание высокоэнергетического композиционного материала. Крышка, закрывающая несквозные полости, приклеена. Каждая несквозная полость закрыта отдельной крышкой. Каждая крышка, закрывающая несквозную полость, приклеена. Крышка выполнена из того же материала что и пороховой заряд Несквозная полость выполнена кольцевой. Несквозные полости выполнены круглой формы. Несквозные полости выполнены не круглой формы, например, овальной, треугольной, прямоугольной или комбинированной. Недостатком порохового генератора давления является низкая надежность соединения пороховых зарядов, а также отсутствие возможности быстрого изменения их количества в сборке.
Известен пороховой генератор по патенту РФ на полезную модель №133875. Пороховой генератор, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоит из пороховых зарядов, вдоль оси которых выполнены отверстия. Пороховые заряды соединены между собой тросом, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем. Верхняя торцевая поверхность каждого порохового заряда выполнена с внутренней сферической поверхностью, а нижняя с наружной сферической поверхностью, причем у соседних зарядов наружная сферическая поверхность входит с возможностью поворота во внутреннюю сферическую поверхность расположенного ниже порохового заряда. Трос, соединяющий отдельные пороховые заряды, проходит через отверстия, выполненные в пороховых зарядах, причем снизу порохового генератора трос неподвижно закреплен в нижней втулке, входящей в отверстие, выполненное в пороховом заряде и удерживаемой от осевого перемещения ее упорным буртом, а сверху трос проходит через отверстие, выполненное в верхней втулке с прижимным буртом, выше которой установлено устройство регулировки натяжения троса. На внешней сферической поверхности пороховых зарядов выполнены ограничивающие поворот пояски. В пороховом заряде со стороны внутренней сферической поверхности выполнена внутренняя цилиндрическая расточка, в края которой, при достижении максимального угла разворота, изнутри упираются ограничивающие поворот порохового заряда пояски. После цилиндрической расточки выполнен конусный переход к меньшему по диаметру отверстию, выполненному в каждом пороховом заряде. Отверстия в пороховых зарядах выполнены с фасками. В верхней втулке выполнено отверстие для проводов электрического соединения спиралей накаливания с геофизическим кабелем. В пороховых зарядах могут быть выполнены отверстия для выравнивания давления снаружи и внутри порохового генератора, при его спуске в скважину. Устройство натяжения троса выполнено в виде втулки, зафиксированной на тросе стопорным винтом. Недостатком порохового генератора является низкая надежность соединения пороховых зарядов между собой.
Известен пороховой генератор давления по патенту РФ на полезную модель №118350. Пороховой генератор давления спускается в скважину на геофизическом кабеле и состоит из отдельных пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров, соединенных между верхней крышкой и поддоном тросом. В верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем. В состав пороховых зарядов входит высокоэнергетический композиционный материал, причем количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах различно. Отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления могут быть расположены так, чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем и нижнем пороховом заряде было одинаковым и уменьшалось к его середине. Отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления могут быть расположены так, чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем заряде было максимальным и уменьшалось в сторону нижнего заряда. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок наноразмерного алюминия. Количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах составляет не более 40% от общей массы порохового заряда. Количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах, расположенных друг за другом, может отличаться на 2…15%. Недостатком порохового генератора давления является низкая надежность крепления пороховых зарядов.
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 газогенератора на твердом топливе для обработки нефтегазовых скважин является сложность его конструкции.
Известен способ обработки продуктивного пласта и устройство для его осуществления по технологии ПГДА-М по патенту РФ на изобретение №2592865. Способ обработки продуктивного пласта, включает газодинамический разрыв пласта путем сжигания в интервале продуктивного пласта порохового заряда из твердотопливного материала с наполнителем-стабилизатором горения с центральным круглым каналом, с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости центрального канала заряда, с последующей передачей энергии горения заряда в пласт, отличающийся тем, что сжигание порохового заряда производят в нескольких режимах, причем количество и частота импульсов зависят от комбинации зарядов в виде шашек, на цилиндрической поверхности которых параллельно оси их центрального канала выполнены взаимно перпендикулярно продольные пазы, при их количестве, кратном четырем. При чередовании зарядов с четырьмя и восемью пазами используют двухимпульсный режим горения. При чередовании зарядов с четырьмя, восемью и двенадцатью пазами используют трехимпульсный режим горения. Устройство для газодинамического разрыва продуктивного пласта, содержащее бескорпусной заряд из твердотопливного материала, соединенный с кабелем-тросом, выполненный в виде цилиндрической шашки с воспламенителем и центральным каналом, имеющим отношение длины к диаметру, равное (30-38):1, отличающееся тем, что на цилиндрической поверхности шашки параллельно оси ее центрального канала выполнены взаимно перпендикулярно продольные пазы, и их количество кратно четырем, с чередованием зарядов в зависимости от способа по п. 1 4+8 или 4+8+12, в два паза которых установлен гибкий элемент, соединенный с кабелем-тросом. Недостатком порохового генератора является низкая надежность соединения пороховых зарядов, а также отсутствие возможности быстрого изменения их количества в сборке.
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 прикреплен к тросу. Дополнительный кабель может быть прикреплен к тросу хомутами. Недостатком порохового генератора является низкая надежность соединения пороховых зарядов, а также отсутствие возможности быстрого изменения их количества в сборке.
Задачей создания полезной модели, является повышение надежности крепления пороховых зарядов, снижение времени их сборки, а также регулировка мощности порохового генератора давления изменением количества пороховых зарядов.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоит из отдельных пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров, соединенных между крышкой и поддоном через отверстия в пороховых зарядах, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, причем для соединения зарядов используются металлические полосы с пробитыми с двух сторон прямоугольными отверстиями, количество полос соответствует количеству пороховых зарядов, полосы состыкованы между собой и закреплены сверху к крышке двухсторонними соединителями, а снизу к поддону односторонним соединителем, а между торцом верхнего порохового заряда и крышкой установлено регулировочное кольцо, внутренняя резьба которого взаимодействует с наружной резьбой на боковой поверхности крышки, причем пороховые заряды центруются друг относительно друга по наружному диаметру кольцами, а в соединителях выполнено центральное отверстие для подвода проводов к спиралям накаливания. Сечение кольца выполнено в виде развернутой на 90° буквы «Т». Кольцо выполнено плоским с выступающими с двух сторон и расположенными на одной оси конусами. Для соединения с колонной труб на крышке выполнена резьба. Для соединения с геофизическим кабелем на крышке установлен герметичный разъем. Односторонний соединитель выполнен в виде втулки с кольцевым выступом для фиксации в отверстии поддона с одной стороны и зацепом, входящим в прямоугольное отверстие полосы, с другой стороны. Двухсторонний соединитель выполнен в виде втулки с зацепами с двух сторон, входящими в прямоугольные отверстия соединяемых полос. Ширина зацепа соединителей уже ширины прямоугольных отверстий на полосах.
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 порохового генератора давления, применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…11, где:
на фиг. 1 приведен пороховой генератор давления,
на фиг. 2 показана металлическая полоса с пробитыми с дух сторон прямоугольными отверстиями,
на фиг. 3 показан двухсторонний соединитель полос,
на фиг. 4 показан вид «А» на двухсторонний соединитель,
на фиг. 5 показан односторонний соединитель,
на фиг. 6 показан вид «Б» на односторонний соединитель,
на фиг. 7 показан поддон удерживающий пороховые заряды снизу,
на фиг. 8 показан разрез «В-В» под дона,
на фиг. 9 показано центрующее пороховые заряды кольцо с выступающими с двух сторон и расположенными на одной оси конусами,
на фиг. 10 показан разрез «Г-Г» центрующего пороховые заряды кольца,
на фиг. 11 показано соединение двух пороховых зарядов кольцом «Т» образного сечения.
Пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле 1, состоит из отдельных пороховых зарядов 2, выполненных в виде цилиндров, соединенных между крышкой 3 и поддоном 4 через отверстия в пороховых зарядах 5, в верхнем и нижнем пороховых зарядах 2 установлены спирали накаливания 6, электрически соединенные с геофизическим кабелем 1, причем для соединения зарядов используются металлические полосы 7 с пробитыми с дух сторон прямоугольными отверстиями 8, количество полос 7 соответствует количеству пороховых зарядов 2, полосы 7 состыкованы между собой и закреплены сверху к крышке 3 двухсторонними соединителями 9, а снизу к поддону односторонним соединителем 10, а между торцом верхнего порохового заряда 2 и крышкой 3 установлено регулировочное кольцо 11, внутренняя резьба которого взаимодействует с наружной резьбой на боковой поверхности крышки, причем пороховые заряды 2 центруются друг относительно друга по наружному диаметру кольцами 12, а в соединителях выполнено центральное отверстие 13 для подвода проводов к спиралям накаливания. Сечение кольца 12 выполнено в виде развернутой на 90° буквы «Т». Кольцо 12 может быть выполнено плоским с выступающими с двух сторон и расположенными на одной оси конусами 14. Для соединения с колонной труб на крышке выполнена резьба. Для соединения с геофизическим кабелем на крышке установлен герметичный разъем. Разъем и резьба для соединения порохового генератора давления на иллюстрациях не показаны. Односторонний соединитель 10 выполнен в виде втулки с кольцевым выступом 15 для фиксации в отверстии 16 поддона 4 с одной стороны и зацепом 17, входящим в прямоугольное отверстие 8 полосы 7, с другой стороны. Двухсторонний соединитель 9 выполнен в виде втулки с зацепами 17 с двух сторон, входящими в прямоугольные отверстия 8 соединяемых полос 7. Ширина зацепа 17 соединителей 9, 10 уже ширины прямоугольных отверстий 8 на полосах 7.
Пороховой генератор давления работает следующим образом. В отверстие 16 поддона 4 до упора в кольцевой выступ 15 вставляется односторонний соединитель 10, зацепом 17 он входит в прямоугольное отверстие 8 на полосе 7. На поддон 4 устанавливается пороховой заряд 2 таким образом, чтобы полоса 7 прошла через отверстие 5, к ней через прямоугольное отверстие 8 зацепом 17 крепится двухсторонний соединитель 9. На пороховой заряд 2 устанавливается кольцо 12 выполненное в виде развернутой на 90° буквы «Т» центрующее пороховые заряды 2 относительно друг друга. С другой стороны, к зацепу 17 крепится следующая полоса 7. В зависимости от необходимой мощности и протяженности продуктивного пласта 18, в пороховой генератор давления устанавливается необходимое количество пороховых зарядов 2. Последний двухсторонний соединитель 9 крепится одной стороной через зацеп 17 к полосе 7, а другой сверху на резьбе к крышке 3. На боковой поверхности крышки 3 выполнена резьба, на которой с упором в верхний торец порохового заряда 2, установлено регулировочное кольцо 11. Через отверстия 13 в соединителях 9 и через отверстия 5 в пороховых зарядах 2 к спиралям накаливания 6 проложены провода, электрически соединяющие их с геофизическим кабелем 1. Регулировочным кольцом 11 выполняется стяжка пороховых зарядов 2 между поддоном 4 и крышкой 3. После сборки пороховой генератор давления, спускается в скважину к продуктивному пласту на геофизическом кабеле 1. На спирали накаливания 6 подается напряжение, пороховые заряды воспламеняются и вызывают механическое, тепловое и физико-химическое воздействие на нефтегазоносный пласт продуктов сгорания твердого топлива.
Применение полезной модели позволило:
1. Регулировать количеством пороховых зарядов мощность устройства.
2. Повысить мощность пороховых зарядов.
3. Повысить надежность сборки пороховых зарядов.
4. Снизить время сборки порохового генератора давления.
5. Обеспечить соединение устройства с колонной труб или с геофизическим кабелем.
6. Обеспечить центровку пороховых зарядов.
7. Снизить трудоемкость сборки устройства.