ПОРОХОВОЙ ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель 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 порохового генератора является отсутствие центровки 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. Тверд отопливные 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 твердо-топливного элемента. В других вариантах приведено и другое размещение составных частей устройства и их выполнение. Недостатком устройства является отсутствие центровки отдельных пороховых зарядов, высокая трудоемкость сборки перед спуском в скважину.
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 отсутствие центровки отдельных пороховых зарядов, высокая трудоемкость сборки перед спуском в скважину.
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 шащки из недетонирующего смесевого топлива эластитного типа. Недостатком устройства является отсутствие центровки отдельных пороховых зарядов, высокая трудоемкость сборки перед спуском в скважину.
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 высокая трудоемкость сборки перед спуском в скважину.
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 наличие выступающих сегментов увеличивающих наружный диаметр устройства.
Известен пороховой генератор давления по книге Семенова Ю.В., Войтенко B.C. и др. "Испытание нефтегазоразведочных скважин в колонне" Москва, Недра, 1983, стр 231. (прототип) Пороховой генератор давления состоит из пороховых зарядов собранных между крышкой и поддоном, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, пороховые заряды соединены между собой тросом, который проходит между выступами выполненными на боковой поверхности пороховых зарядов. Недостатком устройства является наличие выступов увеличивающих наружный диаметр устройства, а также отсутствие центровки отдельных пороховых зарядов и повышенная трудоемкость сборки устройства.
Задачами создания полезной модели являются: улучшение прохождения порохового генератора давления в интервал предполагаемой обработки, уменьшение внешнего диаметра устройства, предотвращение смещения пороховых зарядов, ускорение сборки порохового генератора давления перед его спуском в скважину.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле 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, а трос соединяющий отдельные пороховые заряды расположен в пазу выполненным 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 заряды. Ширина паза на боковой поверхности порохового заряда больше диаметра троса соединяющего отдельные заряды. Паз выполнен с радиусом. Паз выполнен прямоугольным. Выступы и впадины на торцах порохового заряда для их радиальной фиксации относительно друг друга выполнены фигурными.
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…9, где:
на фиг.1 приведен пороховой генератор давления.
на фиг.2 приведен разрез А-А
на фиг.3 приведен разрез Б-Б
на фиг.4 и 5 приведен разрез Б-Б с фигурной формой соединения пороховых зарядов
на фиг.6 и 7 показаны торцы порохового заряда с впадиной и выступом
на фиг.8 и 9 показаны торцы порохового заряда выполненные с впадиной и выступом фигурной формы, например в виде многоугольника.
Пороховой генератор давления, спускается в скважину на геофизическом кабеле 1 и состоит из пороховых зарядов 2 собранных между крышкой 3 и поддоном 4, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания 5, электрически соединенные проводами 6 с геофизическим кабелем 1 причем, все пороховые заряды 2 соединены между собой тросом 7, а трос соединяющий отдельные пороховые заряды 2 расположен в пазу 8 выполненным вдоль боковой поверхности порохового заряда 2. С одной стороны порохового заряда 2 на торце выполнен выступ 9, а с другой стороны впадина 10 причем пороховые заряды 2 частично входят друг в друга. Глубина паза 8 на боковой поверхности порохового заряда 2 больше или равна диаметру троса 7 соединяющего отдельные пороховые заряды 2. Ширина паза на боковой поверхности порохового заряда 2 больше диаметра троса 7 соединяющего отдельные пороховые заряды 2. Паз 7 может быть выполнен с радиусом. Паз 7 может быть выполнен прямоугольным. Выступы 9 и впадины 10 на торцах порохового заряда 2 для их радиальной фиксации относительно друг друга могут быть выполнены фигурными.
Пороховой генератор давления работает следующим образом. На геофизическом кабеле 1 он спускается в интервал обработки. После чего на спирали накаливания 5 по геофизическому кабелю подается напряжение. Спирали 5 нагреваются и воспламеняют пороховые заряды 2. 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. За счет отсутствия выступающих частей на поверхности порохового генератора давления, он может использоваться в скважинах с более интенсивным набором зенитного угла, а также в скважинах с меньшим проходным диаметром. Выступы 9 и впадины 10 на торцах порохового заряда 2 позволяют ускорить сборку пороховых зарядов 2, а также зафиксировать их от радиального перемещения, что позволяет обеспечить ориентацию пазов 8 на отдельных пороховых зарядах и снизить нагрузки на трос 7
Применение полезной модели позволило:
1. Проводить термогазохимическую обработку и разрыв нефтегазоносных пластов в скважинах с меньшим внутренним диаметром
2. Ускорить сборку порохового генератора давления перед его спуском в скважину.
3. Предотвратить радиальное смещение пороховых зарядов.
4. Улучшить центрирование отдельных пороховых зарядов друг с другом.
5. Улучшить прохождение порохового генератора давления по стволу скважины в интервал предполагаемой обработки.
6. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы.
7. Обеспечить термогазохимическую обработку и разрыв нефтегазоносных пластов.