УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА

Полезная модель относится к технике для прострелочно-взрьшных работ в скважинах. Обеспечивает интенсификацию добычи нефти и комплексное воздействие на продуктивный пласт кумулятивных зарядов и продуктов горения порохового заряда.
Известно устройство по патенту США №5775426 для перфорации скважины и образования трещин в скважинной зоне пласта, сочетающее перфорацию скважины и воздействие продуктов горения твердого ракетного топлива на пласт.Устройство состоит из узла для перфорации скважины с кумулятивными зарядами и узла для генерирования газа в виде гильзы из твердого ракетного топлива, окружающего перфоратор При срабатывании кумулятивных зарядов перфоратора воспламеняется гильза из твердого топлива, что приводит к образованию импульса высокого давления и созданию трещин протяженностью 1-2 м в зоне продуктивного пласта с одновременной очисткой перфорационных каналов. Недостатком этого устройства является неэффективное использование энергии продуктов горения заряда газогенерирующего модуля для образования трещин и для очистки каналов перфорации, т.к. нет задержки срабатывания ракетного топлива, окружающего перфоратор, и основная энергия расходуется на подъем жидкости в скважине.
Известно по патенту РФ на изобретение №2307921 устройство для вскрытия, газодинамической, виброволновой и солянокислой обработки пласта. Изобретение относится к технике для прострелочно-взрывных работ в скважинах. Обеспечивает интенсификацию добычи нефти. Устройство включает корпусный кумулятивный перфоратор с головкой, с загерметизированными боковыми отверстиями, кумулятивными зарядами, наконечником и две герметичные воздушные камеры с размещенными в них зарядами. Заряды имеют форму цилиндра с центральным каналом. Отношение длины цилиндрической части канала к его диаметру составляет (6…28):1. Заряды выполнены недетонирующими из термостойкого газогенерирующего состава, содержащего следующие компоненты, мас.%: полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами - 7…9; трансформаторное масло - 5,60…6,50; дисилицид титана - 0,60…1,50; карбонат стронция - 0,10…0,50; модификатор горения - 0,20…0,30; ароматическая аминокислота - 0,03…0,11; ароматический амин - 0,01…0,06; катализатор отверждения - 0,01…0,1; аммоний хлористый остальное. 2 ил. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на продуктивный пласт.
Известно по патенту РФ на изобретение №2194151 устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта. 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 сложная конструкция, а также то, что пороховые заряды расположены выше и ниже зоны перфорации, что приводит к низкой эффективности воздействия на продуктивный пласт.
Известно по патенту РФ на полезную модель №59708 устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта. Устройство содержит корпусный перфораторный модуль с кумулятивными зарядами и два газогенераторных модуля с пороховыми зарядами, отличающееся тем, что каждый газогенераторный модуль содержит зарядную камеру и переходную камеру, диаметр проходного отверстия которой равен внутреннему диаметру порохового заряда. Газогенераторные модули содержат диафрагму в виде перфорированного диска, расположенного между зарядной и переходной камерами. Зарядные камеры снабжены выхлопными отверстиями, герметично закрытыми снаружи диском с уплотнительной пробкой. Недостатком устройства является сложная конструкция, а также то, что пороховые заряды расположены выше и ниже зоны перфорации, что приводит к низкой эффективности воздействия на продуктивный пласт.
Известно по патенту РФ на полезную модель №51397 (прототип) устройство для вторичного вскрытия с одновременной газодинамической обработкой пласта. Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения эффективности вторичного вскрытия пластов. Устройство включает средство инициирования его работы, узел для генерирования газов и узел для перфорации скважины с кумулятивными зарядами в виде гирлянды, расположенной по длине устройства. Гирлянда содержит кумулятивные заряды первого вида для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет глубину не меньше радиуса зоны кольматации скважины. Также она содержит кумулятивные заряды второго вида, предназначенные для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет площадь поперечного сечения, превышающую в 1,1-6 раз площадь поперечного сечения канала от заряда первого вида. В устройстве все или часть зарядов одного и/или другого вида расположены таким образом, что каждый из кумулятивных зарядов одного вида расположен смежно с одним или двумя зарядами другого вида. Каждый из кумулятивных зарядов смещен вокруг центральной оси устройства относительно каждого смежного с ним кумулятивного заряда на одинаковый или разный по величине и одинаковый или разный по направлению смещения центральный угол. Недостатком полезной модели является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты пороховых газов, так как пороховой заряд срабатывает в момент, когда перфорация скважины еще не выполнена.
Задачами создания полезной модели являются повышение эффективности воздействия на нефтегазоносные пласты пороховых газов за счет последовательного срабатывания кумулятивных и пороховых зарядов, а также увеличение скорости горения пороховых зарядов и повышения давления в зоне продуктивного пласта.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что устройство для перфорации и газодинамической обработки продуктивного пласта, спускаемое в скважину на геофизическом кабеле, состоит из порохового заряда с центральным каналом внутри которого на каркасе установлены кумулятивные заряды, соединенные детонирующим шнуром с взрывным патроном, который проводом электрически соединен с геофизическим кабелем. Функции корпуса выполняет пороховой заряд выполненный с отверстиями напротив которых на каркасе установлены кумулятивные заряды, каркас зафиксирован от радиального и осевого перемещения в центральном канале порохового заряда, а сверху и снизу установлены дополнительные пороховые заряды выполненные с одной или несколькими несквозными полостями, заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом. Пороховой заряд между отверстиями выполнен с пазами заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного алюминия. Диаметр отверстий выполненных в пороховом заряде больше диаметра кумулятивной струи. Отверстия в пороховом заряде выполнены расширяющимися в сторону от кумулятивных зарядов. Для фиксации каркаса от радиального и осевого перемещения на каркасе выполнен выступ входящий в паз выполненный внутри центрального канала порохового заряда. Нижний дополнительный пороховой заряд закрыт обтекателем. Нижний дополнительный пороховой заряд и обтекатель выполнены с отверстиями и крепятся гайкой к шпильке закрепленной снизу каркаса. Обтекатель выполнен из такого же материала, что и пороховой заряд. Верхний дополнительный пороховой заряд выполнен с отверстием, через которое проходит провод соединенный через наконечник с геофизическим кабелем, причем на проводе установлен фиксатор прижимающий верхний дополнительный пороховой заряд к пороховому заряду. Кумулятивные заряды и взрывной патрон выполнены герметичными. Для активации кумулятивных зарядов применяются влагостойкие детонирующие шнуры. Несквозная полость в дополнительных пороховых зарядах может быть выполнена кольцевой. Несквозные полости в дополнительных пороховых зарядах могут быть выполнены круглой формы. Несквозные полости в дополнительных пороховых зарядах могут быть выполнены не круглой формы например овальной, треугольной, прямоугольной или комбинированной.
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 устройства для вскрытия и газодинамической обработки пласта применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…6, где:
на фиг.1 приведено устройство для перфорации и газодинамической обработки пласта,
на фиг.2 разрез А-А пороховой заряд между отверстиями выполнен с пазами заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом,
на фиг.3 разрез А-А, отверстия в пороховом заряде выполнены расширяющимися в сторону от кумулятивных зарядов.
на фиг.4 несквозная полость в дополнительных пороховых зарядах выполнена кольцевой,
на фиг.5 несквозные полости в дополнительных пороховых зарядах выполнены круглой формы,
на фиг.6 несквозные полости в дополнительных пороховых зарядах выполнены не круглой формы.
Устройство для перфорации и газодинамической обработки продуктивного пласта, спускается в скважину на геофизическом кабеле 1 и состоит из порохового заряда 2 с центральным каналом 3 внутри которого на каркасе 4 установлены кумулятивные заряды 5, соединенные детонирующим шнуром 6 с взрывным патроном 7, который проводом 8 электрически соединен с геофизическим кабелем 1. Функции корпуса выполняет пороховой заряд 2 выполненный с отверстиями 9 напротив которых на каркасе 4 установлены кумулятивные заряды 5, каркас 4 зафиксирован от радиального и осевого перемещения в центральном канале 3 порохового заряда 2, а сверху и снизу установлены дополнительные пороховые заряды 10 и 11 выполненные с одной или несколькими несквозными полостями 12, заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом. Пороховой заряд 2 между отверстиями 9 выполнен с пазами 13 заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного алюминия. Диаметр отверстий 9 выполненных в пороховом заряде 2 больше диаметра кумулятивной струи. Отверстия 9 в пороховом заряде 2 выполнены расширяющимися в сторону от кумулятивных зарядов 5. Для фиксации каркаса 4 от радиального и осевого перемещения на каркасе 4 выполнен выступ 14 входящий в паз 15 выполненный внутри центрального канала 3 порохового заряда 2. Нижний дополнительный пороховой заряд 11 закрыт обтекателем 16. Нижний дополнительный пороховой заряд 11 и обтекатель 16 выполнены с отверстиями и крепятся гайкой 17 к шпильке 18 закрепленной снизу каркаса 4. Обтекатель 16 выполнен из такого же материала, что и пороховой заряд 2. Верхний дополнительный пороховой заряд 10 выполнен с отверстием, через которое проходит провод 8 соединенный через наконечник 19 с геофизическим кабелем 1, причем на проводе 8 установлен фиксатор 20 прижимающий верхний дополнительный пороховой заряд 10 к пороховому заряду 2. Кумулятивные заряды 5 и взрывной патрон 7 выполнены герметичными. Для активации кумулятивных зарядов 5 применяются влагостойкие детонирующие шнуры 6. Несквозная полость 12 в дополнительных пороховых зарядах 10 и 11 может быть выполнена кольцевой. Несквозные полости 12 в дополнительных пороховых зарядах 10 и 11 могут быть выполнены круглой формы. Несквозные полости 12 в дополнительных пороховых зарядах 10 и 11 могут быть выполнены не круглой формы например овальной, треугольной, прямоугольной или комбинированной.
Устройство для перфорации и газодинамической обработки продуктивного пласта работает следующим образом. На геофизическом кабеле 1 оно спускается в интервал обработки. После чего по геофизическому кабелю 1 соединенному проводом 8 через кабельный наконечник 19 с взрывным патроном 7 подается электрический импульс. Взрывной патрон 7 срабатывает, через детонирующий шнур 6 приводятся в действие кумулятивные заряды 5 которые пробивают стенки обсадной трубы и создают перфорационные каналы в продуктивном пласте. После срабатывания кумулятивных зарядов 5 повышается температура и воспламеняется пороховой заряд 2. при этом воспламеняется также высокоэнергетический композиционный материал, которыми заполнены пазы 15. От порохового заряда 2 воспламеняются дополнительные заряды 10 и 11 в полостях 12 которых также находится высокоэнергетический композиционный материал. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного алюминия. Порошок нано размерного алюминия увеличивает скорость детонации от 4380 м/с до 5070 м/с При этом увеличивается скорость горения и давление действующее на пласт. Инициирование пороховых зарядов 2 осуществляется кумулятивными струями с задержкой, которая зависит от диаметра отверстий 9 выполненных в пороховом заряде и интенсивности их расширения. Чем больше диаметр отверстий 9 и угол их расширения, тем больше время задержки срабатывания порохового заряда 2. Продукты горения порохового заряда 2 повышают давление в перфорационных каналах и создают в них сеть трещин, что приводит к интенсификации притока добываемого продукта в скважину. Устройство обеспечивает более эффективное воздействие на пласт за счет последовательной перфорации и воздействия продуктов горения порохового заряда на продуктивный пласт.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить последовательную перфорацию скважины и термогазохимическую обработку нефтегазоносных пластов
2. Повысить эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.
3. Повысить скорость горения пороховых зарядов и увеличить давление в скважине.
4. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы
5. Упростить сборку устройства на скважине
6. Снизить время технического обслуживания
7. Повысить надежность устройства