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 "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 сложность его конструкции и низкая надежность.
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 его низкая надежность.
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 порохового генератора давления облицовочного является его низкая надежность.
Известен пороховой канальный генератор давления по патенту РФ на изобретение №2460877. 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. 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°. Обеспечивает 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. Недостатком порохового канального генератора давления является отсутствие возможности регулировки усилия прижима пороховых зарядов друг к другу.
Известно "Устройство для вскрытия и газодинамической обработке 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 его низкая надежность.
Известен пороховой генератор и способ его применения по патенту РФ на изобретение №2460873. Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, 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. Обеспечивает повышение эффективности воздействия на пласт, увеличение давления на этот пласт в интервале обработки, предотвращение выброса из скважины добываемого продукта. Сущность изобретений: пороховой генератор состоит из пороховых зарядов, соединенных между крышкой и поддоном тросом. Не менее чем один пороховой заряд содержит спираль накаливания, электрически соединенную с геофизическим кабелем. Согласно изобретению выше пороховых зарядов на геофизическом кабеле установлен верхний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом верхнего пакера, электрической спиралью верхнего пакера и дополнительным пороховым зарядом с детонатором верхнего пакера. Ниже пороховых зарядов установлен нижний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом нижнего пакера, электрической спиралью накаливания нижнего пакера и дополнительным зарядом с детонатором нижнего пакера. Толщина проволоки и ее материал накаливания верхнего и нижнего пакеров выполнены такими же, но отличными от спирали накаливания порохового заряда. Способ по изобретению заключается в использовании выше описанного порохового генератора давления. Недостатком порохового генератора является временная задержка воспламенения зарядов в которых не установлены спирали накаливания, связанная с отсутствием необходимого осевого усилия прижима пороховых зарядов друг к другу.
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 отсутствие возможности регулировки усилия прижима пороховых зарядов друг к другу.
Известен пороховой генератор давления по патенту РФ на полезную модель №111189. Пороховой генератор давления, спускается в скважину на геофизическом кабеле и 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. Пороховые заряды выполнены с одной или несколькими несквозными полостями, заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок наноразмерного алюминия. Несквозные полости после заполнения высокоэнергетическим композиционным материалом могут быть закрыты пробками из клея. Несквозные полости могут быть закрыты общей крышкой, предотвращающей высыпание высокоэнергетического композиционного материала. Крышка, закрывающая несквозные полости может быть приклеена. Каждая несквозная полость закрыта отдельной крышкой. Каждая крышка, закрывающая несквозную полость может быть, приклеена. Крышка может быть выполнена из того же материала, что и пороховой заряд. Несквозная полость может быть выполнена кольцевой. Несквозные полости могут быть выполнены круглой формы. Несквозные полости могут быть выполнены не круглой формы, например, овальной, треугольной, прямоугольной или комбинированной. Недостатком порохового генератора давления является отсутствие возможности регулировки усилия сборки отдельных пороховых зарядов.
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 и увеличение размеров каналов в колоннах и создания 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 для перфорации скважин и трещинообразования в пласте является сложность конструкции и низкая надежность.
Известен пороховой генератор по патенту РФ на полезную модель №108796. 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 временная задержка воспламенения зарядов в которых не установлены спирали накаливания
Известен пороховой генератор давления по патенту РФ на полезную модель №108795 (прототип). Пороховой генератор давления, спускается в скважину на геофизическом кабеле и состоит из пороховых зарядов, собранных между крышкой и поддоном. В верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, причем все пороховые заряды соединены между собой тросом. Трос, соединяющий отдельные пороховые заряды, расположен в пазу, выполненном вдоль боковой поверхности порохового заряда. С одной стороны порохового заряда на торце выполнен выступ, а с другой стороны - впадина, причем пороховые заряды частично входят друг в друга. Глубина паза на боковой поверхности порохового заряда больше или равна диаметру троса, соединяющего отдельные пороховые заряды. Ширина паза на боковой поверхности порохового заряда больше диаметра троса, соединяющего отдельные пороховые заряды. Паз может быть выполнен с радиусом. Паз может быть выполнен прямоугольным. Выступы и впадины на торцах порохового заряда для их радиальной фиксации относительно друг друга выполнены фигурными. Недостатком порохового генератора давления является отсутствие регулировки усилия прижима торцов пороховых зарядов друг к другу, следствием чего является временная задержка воспламенения зарядов в которых не установлены спирали накаливания, а также возможность повреждения троса при спуске порохового генератора в скважину.
Задачей создания полезной модели является повышение эффективности генератора давления за счет регулировки осевого усилия прижима пороховых зарядов друг к другу и устранении временной задержки воспламенения зарядов в которых не установлены спирали накаливания, а также повышение надежности за счет предохранения от повреждения троса соединяющего отдельные пороховые заряды.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что генератор давления, 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 нижней крышке, проходит через отверстия выполненные в пороховых зарядах и в верхней крышке, выше которой установлено устройство регулировки натяжения троса, которое выполнено в виде втулки с центральным отверстием в него входит установленный перпендикулярно центральному отверстию прижимной винт фиксирующий втулку на тросу, на наружной поверхности втулки на резьбе установлены две гайки, нижняя гайка расположенная над крышкой регулирует усилие прижима отдельных пороховых зарядов друг к другу, а верхняя фиксирует ее от отворота, причем между прижимным винтом и тросом установлена защитная прокладка. Верхняя поверхность втулки выполнена с гранями для удержания втулки от поворота ключом во время регулировки усилия прижима. Защитная прокладка может быть выполнена в виде разрезной втулки установленной в расширяющейся верхней части центрального отверстия втулки, и зафиксированной от перемещения фиксирующей втулкой. Фиксирующая втулка выполнена с внутренним буртом в который упирается торец разрезной втулки и закреплена на втулке прижимным винтом который проходит через отверстие выполненное в ее боковой поверхности. Защитная прокладка может быть выполнена в виде "п" образной скобы с вертикальными полками разной ширины, узкая вертикальная полка входит в паз выполненный в верхней части центрального отверстия, а в широкой вертикальной полке выполнено отверстие через которое проходит крепящий ее на втулке прижимной винт упирающийся в узкую вертикальную полку и прижимающий трос. Защитная прокладка может быть выполнена из пружинной стали. В верхней и нижней крышке выполнены отверстия для выравнивания давления внутри генератора давления с наружным при его спуске в скважину. Через отверстия в верхней крышке проходят провода электрического соединения спиралей накаливания с проводами геофизического кабеля. Нижняя крышка закрыта обтекателем. В обтекателе выполнены отверстия выравнивания давления. Обтекатель выполнен из того же материала, что и пороховые заряды. В состав пороховых зарядов входит наногексоген с размером частиц от 1 до 100 нм или октоген.
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 генератора давления применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…5, где:
на фиг.1 приведен генератор давления,
на фиг.2 вид А, защитная прокладка устройства регулировки натяжения троса выполнена в виде разрезной втулки,
на фиг.3 разрез Б-Б,
на фиг.4 вид А, защитная прокладка устройства регулировки натяжения троса выполнена в виде "п" образной скобы,
на фиг.5 разрез В-В,
Генератор давления состоит из пороховых зарядов 1 вдоль оси которых выполнены отверстия 2, пороховые заряды 1 соединены между собой тросом 3 между верхней 4 и нижней 5 крышками, в верхнем и нижнем пороховых зарядах 1 установлены спирали накаливания 6, трос 3 соединяющий отдельные пороховые заряды 1 закреплен неподвижно в нижней крышке 5, проходит через отверстия выполненные в пороховых зарядах 1 и в верхней крышке 4, выше которой установлено устройство регулировки натяжения троса 7, которое выполнено в виде втулки 8 с центральным отверстием 9 в него входит установленный перпендикулярно центральному отверстию прижимной винт 10 фиксирующий втулку 8 на тросу 3, на наружной поверхности втулки 8 на резьбе 11 установлены две гайки, нижняя гайка 12 расположенная над верхней крышкой 4 регулирует усилие прижима отдельных пороховых зарядов 1 друг к другу, а верхняя 13 фиксирует ее от отворота, причем между прижимным винтом 10 и тросом 3 установлена защитная прокладка 14. Верхняя поверхность втулки 8 выполнена с гранями 15 для удержания втулки 8 от поворота ключом во время регулировки усилия прижима. Защитная прокладка 14 может быть выполнена в виде разрезной втулки 16 установленной в расширяющейся верхней части центрального отверстия 9 втулки 8, и зафиксированной от перемещения фиксирующей втулкой 17. Фиксирующая втулка 17 выполнена с внутренним буртом 18 в который упирается торец разрезной втулки 16 и закреплена на втулке 8 прижимным винтом 10, который проходит через отверстие 19 выполненное в ее боковой поверхности. Защитная прокладка 14 может быть выполнена в виде "п" образной скобы 20 с вертикальными полками разной ширины, узкая вертикальная полка 21 входит в паз 22 выполненный в верхней части центрального отверстия 9, а в широкой вертикальной полке 23 выполнено отверстие 24 через которое проходит крепящий ее на втулке 8 прижимной винт 10 упирающийся в узкую вертикальную полку 21 и прижимающий трос 3. Защитная прокладка 14 может быть выполнена из пружинной стали. В верхней 4 и нижней 5 крышке выполнены отверстия 25 для выравнивания давления внутри генератора давления с наружным при его спуске в скважину. Через отверстия 25 в верхней крышке 4 проходят провода 26 электрического соединения спиралей накаливания 6 с проводами геофизического кабеля 27. Нижняя крышка 5 закрыта обтекателем 28. В обтекателе 28 выполнены отверстия 29 выравнивания давления. Обтекатель 28 может быть выполнен из того же материала, что и пороховые заряды 1. В состав пороховых зарядов 1 входит наногексоген с размером частиц от 1 до 100 нм или октоген.
Генератор давления работает следующим образом. Пороховые заряды 1 собирают перед спуском в скважину на тросу 3 между верхней 4 и нижней 5 крышками. В пороховые заряды 1 устанавливают спирали накаливания 6, а идущие от них провода 26 укладывают в отверстия 2 и пропускают через отверстия 25 в верхней крышке 4. Окончательно собирают пороховой генератор натягивая трос 3. Усилие натяжения троса 3 регулируется устройством регулировки натяжения троса 7. Для регулировки отпускают прижимной винт 10, при этом защитная прокладка 14 отходит от троса, втулка 8 освобождается и может перемещаться вдоль троса 3. Для увеличения усилия натяжения троса 3 втулку 8 сдвигают в сторону верхней крышки 4 генератора давления, для уменьшения от него. В нужном положении затягивают прижимной винт 10. Прижимной винт 10 через защитную прокладку 14 зажимает трос 3 в центральном отверстии 9. Для плавной регулировки натяжения троса 3, удерживая втулку 8 от поворота за грани 15 выполненные на ее поверхности, верхнюю гайку 13 отпускают и вращая нижнюю гайку 12 устанавливают необходимое натяжение троса. При этом его точное значение может быть выставлено при помощи моментного ключа. После регулировки для фиксации нижней гайки 12 затягивают верхнюю гайку 13. Защитная прокладка 14 может быть выполнена в виде разрезной втулки 16 с одной стороны которой вдоль оси выполнен паз 30, или в виде "п" образной скобы. Защитная прокладка передает осевое усилие и защищает трос 3 от радиального воздействия во время фиксации втулки 8 на тросу 3 прижимным винтом 10. После сборки провода 26 генератора давления соединяются с проводами геофизического кабеля 27. После спуска порохового генератора давления на геофизическом кабеле 27 в интервал обработки скважины, на спирали накаливания 6 по геофизическому кабелю 27 подается напряжение. Спирали 6 нагреваются и воспламеняют пороховые заряды 1. Горение пороховых зарядов 1 в скважине сопровождается механическим, тепловым, и физико-химическим воздействием на пласт, что позволяет увеличить приток нефти и газа в скважинах.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива за счет более плотного контакта отдельных пороховых зарядов.
2. Предотвратить временную задержку воспламенения зарядов в которых не установлены спирали накаливания.
3. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы.
4. Обеспечить термогазохимическую обработку и разрыв нефтегазоносных пластов.
5. Предохранить трос, соединяющий отдельные пороховые заряды от повреждения.
6. Повысить надежность генератора давления.
7. Обеспечить регулировку усилия прижима торцов пороховых зарядов друг к другу.