УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСКРЫТИЯ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА

Предлагаемое устройство относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для вторичного вскрытия пласта с целью интенсификации добычи нефти.
Известны комплексные устройства, содержащие перфораторный модуль с кумулятивными зарядами и газогенераторный модуль с пороховыми зарядами, позволяющие проводить одновременно перфорацию и стимуляцию скважины в зоне расположения продуктивного пласта [1-7].
В комплексных устройствах бескорпусного типа [1-3] негерметичные пороховые заряды расположены в промежутках между кумулятивными зарядами.
Недостатком этих устройств является то, что для эффективной работы они требуют разработки специального, сложного по составу, порохового заряда не детонирующего типа и способного устойчиво гореть под действием продуктов взрыва и осколков мощных кумулятивных зарядов. Под действием ударных волн, возникающих при детонации кумулятивных зарядов и детонирующего шнура, пороховые заряды разрушаются на непредсказуемое количество осколков, что не
позволяет объективно рассчитывать процессы горения пороха и газодинамического воздействия на пласт.
В устройствах [4-5], содержащих корпусный перфораторный модуль и бескорпусный газогенераторный модуль, пороховые заряды защищены от воздействия осколков, образующихся при взрыве кумулятивных зарядов. Однако эти негерметичные заряды имеют низкий коэффициент полезного использования энергии твердого топлива, поскольку большая часть продуктов его сгорания, включая твердые остатки (хлористый калий) поглощается скважинкой жидкостью.
Общим и наиболее существенным недостатком указанных устройств [1-5] является то, что они создают высокие взрыво-импульсные нагрузки на эксплуатационную колонну и цементный камень, ослабляя крепь скважины. Это обстоятельство накладывает известные ограничения на использование комплексных устройств бескорпусного типа, особенно в скважинах старого фонда.
Кроме того, к пороховым зарядам в этих устройствах, помимо отсутствия детонационной способности, предъявляются очень жесткие требования по физико-механическим свойствам: они не должны выщелачиваться, растрескиваться и деформироваться под действием высоких температур и давлений скважинной жидкости. Например, в российском устройстве [5] в настоящее время применяются пороховые заряды, не удовлетворяющие этим требованиям, в результате чего при работах с ним в относительно глубоких скважинах случаются серьезные аварии с деформацией или смещением эксплуатационной колонны.
Известны комплексные устройства корпусного типа, в которых кумулятивные и пороховые заряды расположены в герметичных камерах многократного использования [6-7], что позволяет снизить взрыво-импульсные нагрузки на эксплуатационную колонну и крепь скважины.
Недостатком устройства [6] является малая энергоемкость и слишком большая масса конструкции, спускаемой в скважину, что ограничивает
содержащиеся в устройстве, хотя и создают дополнительный полезный эффект в работе перфораторного модуля, однако не содержат в себе энергоносителя и, следовательно, не несут дополнительную энергетическую функцию.
Наиболее близким прототипом предлагаемой полезной модели является устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта, содержащее корпусный перфораторный модуль с кумулятивными зарядами и два газогенераторных модуля с пороховыми зарядами [7]. Недостатком этого устройства является то, что пороховые заряды разрушаются металлическими осколками, образующимися при взрыве кумулятивных зарядов, вследствие чего непредсказуемо увеличивается поверхность горения и внутри устройства развивается иногда слишком высокое давление пороховых газов, вызывающее деформацию или разрыв резьбовых соединений в зарядной камере. Для сохранения целостности зарядных камер приходится снижать массу порохового заряда и менять ее в зависимости от гидростатического давления в скважине, что снижает эффективность действия устройства и усложняет работу с ним.
Сущность полезной модели. Предложение направлено на создание устройства с усовершенствованным газогенераторным модулем, позволяющего безаварийно и более эффективно осуществлять одновременный процесс вскрытия и газодинамической обработки пласта.
Технический результат заключается в повышении стабильности работы устройства, а также в повышении эффективности и многократности безаварийного использования его в скважинах.
Технический результат достигается тем, что устройство, состоящее из перфораторного модуля с кумулятивными зарядами и двух газогенераторных модулей с пороховыми зарядами, содержит две переходные камеры, расположенные между перфораторным корпусом и зарядными камерами, и две диафрагмы, каждая из которых жестко укреплена между переходной и зарядной камерами, а внутренний диаметр порохового заряда равен диаметру проходного отверстия в переходной камере, что позволяет предохранить заряд от разрушения осколками кумулятивных зарядов и, следовательно, обеспечить стабильность его
горения и, следовательно, стабильность работы устройства. Кроме того, каждая зарядная камера снабжена выхлопными отверстиями, выполняющими роль клапанов для сброса избыточного давления пороховых газов, что позволяет повысить массу порохового заряда и, следовательно, увеличить эффективность действия газогенераторного модуля.
Общий вид устройства показан на чертеже (фиг.1). Устройство содержит: перфораторный модуль, включающий корпус 1 с боковыми отверстиями 13, кумулятивные заряды 2, детонирующий шнур 3 и взрывной патрон 4; два газогенераторных модуля, каждый из которых включает зарядную камеру 5 с выхлопным отверстием 14, пороховой заряд 6, переходную камеру 7 и диафрагму 8, представляющую собой металлический диск с отверстиями; головку 9 и наконечник 10.
Устройство в скважине работает следующим образом. С помощью каротажного подъемника устройство опускают на геофизическом кабеле 11 в зону обработки скважины. Затем от взрывной машинки по кабелю 11 и проводу 12 подают импульс электротока на взрывной патрон 4, от которого срабатывает детонирующий шнур (ДТП) 3, передающий детонационный импульс на кумулятивные заряды (КЗ) 2. Образующаяся при срабатывании каждого КЗ плазменная кумулятивная струя, проходя через боковые отверстия 13, отбрасывает диск с уплотнительной пробкой, пробивает обсадную колонну скважины и образует перфорационный канал в породе прискважинной зоны пласта.
111
Образуемый при этом поток газообразных продуктов взрыва Д и КЗ вместе с осколками металлических оболочек от этих КЗ движется в газогенераторные модули. Крупные осколки задерживаются диафрагмой в переходной камере, газообразные продукты проходят через канал пороховых зарядов и поджигают их. При горении зарядов образуется большое количество высокотемпературных пороховых газов, которые истекают через боковые отверстия 13 вслед за кумулятивной струей и попадают в перфорационные
каналы. При этом пороховые газы разрушают корочку запекания на стенках каждого канала в породе и создают разветвленную сетку трещин вокруг него.
В случае, если давление пороховых газов превысит допустимое давление внутри зарядной камеры, заранее заданное для каждого типоразмера комплексного устройства, то открываются выхлопные отверстия 14, через которые часть газов выбрасывается в скважину, производя полезную работу. Чем больше количество пороховых газов вытекает из боковых и выхлопных отверстий, тем выше протяженность сетки трещин в пласте и. следовательно, выше проницаемость обрабатываемого его.
Источники информации
1. Патент США №5355802, МПК Е 21 В 43/26 Способ и устройство для перфорации на депресиии и создания трещины в пласте.
2. Патент РФ №2170339, МПК Е 21 В 43/117, 43/263 Устройство для перфорации скважин и трещинообразования в пласте (варианты).
3. Патент РФ №9235217, МПК Е 21 В 43/117, 43/263 Устройство для совместной перфорации и трещинообразования в пласте.
4. Патент США №5775426, МПК Е 21 В 43/26 Способ и устройство для перфорации и стимулирования пласта.
5. Патент РФ №2242590, МПК Е 21 В 43/117, 43/263 Устройство для перфорации скважины и образования трещин в прискважинной зоне пласта.
6. Патент РФ №2162514, МПК Е 21 В 43/117, 43/18, 43/26 Способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления.
7. Патент РФ №2194151, МПК Е 21 В 43/117 43/263 Устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта.