КОМПЕНСАТОР ДАВЛЕНИЙ ДЛЯ ВЗРЫВНЫХ ПЕРФОРАЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ

КОМПЕНСАТОР ДАВЛЕНИЙ ДЛЯ ВЗРЫВНЫХ НЕРФОРАЦИОННЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ
Нолезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для использования при перфорации зацементированных обсадных колонн скважин кумулятивными перфораторами взрывного типа с целью гашения взрывных давлений.
Известен компенсатор давлений для взрывных перфорационных работ в скважине, содержащий заполненный газом полый герметичный корпус в виде сплошной металлической трубы, загерметизированной с обоих торцев, имеющий элементы для крепления к перфорационному оборудованию (см.полезная модель № 2611, кл. Е 21 В 43/117, от 1995 г.).
Однако принцип гашения взрывных давлений известным трубчатым компенсатором, заключающийся в смятии трубы, не обеспечивает полного гашения взрывных давлений, поскольку для смятия корпуса в ленту требуется длительное время, а ударная волна, имеющая большую скорость, только частично сминает корпус и проходит мимо. Как следствие - в зоне защиты взрывные давления не гасятся в необходимой степени.
Известен также компенсатор давлений для взрывных перфорационных работ в скважине, состоящий из полого герметичного корпуса с отверстиями в стенках, перекрытыми предохранительными элементами. Внутренняя полость корпуса заполнена газом под давлением, равным атмосферному (см., например, патент РФ № 1066254, кл. Е 21 В 43/116, от 1980 г). Ири
МПК Е 21 в 43/117 взрыве зарядов во время перфорации зацементированной обсадной колонны
распространяющаяся в среде скважинной жидкости ударная волна, разрушая предохранительные элементы, через отверстия проникает во внутреннюю полость компенсатора, теряя свое давление, в результате чего снижаются или полностью исключаются отрицательные последствия ударной волны на целостность цементного кольца за обсадной колонной.
Однако наличие значительного количества отверстий в корпусе компенсатора, перекрытых предохранительными элементами, снижает надежность его работы, поскольку разгерметизация хотя бы одного отверстия приведет к заполнению скважинной жидкостью полости корпуса компенсатора уже во время спуска устройства в скважину. Как следствие эффект гашения ударных волн, исходящих от перфоратора и распространяющихся по скважинной жидкости, достигнут не будет.
Известное устройство не обеспечит эффект гащения взрывных давлений и по такой причине, что при обычно используемом количестве зарядов перфоратора мощность взрыва оказывается недостаточной для срабатывания всех отверстий в корпусе компенсатора и заполнения полости компенсатора будет не полным.
Кроме того известный корпусный компенсатор металлоемок и, следовательно, тяжел и неудобен в эксплуатации, так как для обеспечения гашения ударной волны необходимо выполнить в стенках корпуса большое количество отверстий, что увеличивает длину устройства.
Целью полезной модели является повышение эксплуатационной надежности устройства, снижение металлоемкости при обеспечении полного гашения взрывных давлений.
2 Поставленная цель достигается тем, что в известном компенсаторе
давлений для взрывных перфорационных работ в скважине, содержащем заполненный газом полый герметичный корпус с элементами для крепления корпуса к перфорационному оборудованию и с отверстиями в стенках, перекрытыми предохранительными элементами, новым является то, что отверстия в стенках корпуса выполнены в поперечных сечениях, удаленных друг от друга на расстояниях, удовлетворяющих соотношению:
li : Ь : 1з...1п: li  1 : 2 : 3 ... п : 1, где: In - расстояние между поперечными сечениями, начиная от торца
корпуса, обращенного к перфоратору, п - натуральное число,
при этом отверстия равномерно распределены по периметру сечения, а внутренняя полость корпуса разделена герметичной поперечной перегородкой , причем в каждой образовавшейся независимой полости отверстия в стенках корпуса вынолнены, по меньшей мере, в двух поперечных сечениях.
Благодаря тому, что перекрытые предохранительными элементами отверстия в стенках корпуса сконцентрированы в поперечных сечениях, расстояние „ между которыми предложено выполнить, исходя из приводимого соотношения, установленного экспериментальным путем, обеспечиваются условия оптимального использования внутренней полости устройства, при которых достигается наибольщий эффект по гашению взрывных давлений при сравнительно небольшом объеме полости и незначительном количестве отверстий в стенках корпуса. Предложенное конструктивное выполнение комненсатора давлений позволяет уменьшить количество отверстий и сконцентрировать отверстия в нужном для их полного срабатывания сечении по длине корпуса, начиная от торца, обращенного к перфоратору. Как следствие - уменьшается еще металлоемкость, следовательно, и вес устройства, при этом обеспечивается
полное гашение взрывной волны, увеличивается зона защищаемого цементного кольца.
А благодаря тому, что внутренняя полость компенсатора давлений разделена герметичной поперечной перегородкой с образованием двух независимых полостей, при этом отверстия в стенках корпуса выполнены, по меньшей мере, в двух поперечных сечениях каждой нолости, обеспечивается надежное срабатывание компенсатора даже при выходе из строя предохранительного элемента в отверстии одной из полостей при спуске устройства в скважину. В этом случае эффект гашения взрывной волны обеспечит другая полость компенсатора.
Таким образом, заявляемое устройство имеет высокую эксплуатационную надежность при обеспечении полного гашения взрывных давлений, при этом снижается металлоемкость и вес устройства.
Заявляемое устройство иллюстрируется чертежом, на котором приведен продольный разрез компенсатора давлений.
Компенсатор давлений для взрывных перфорационных работ в скважине содержит полый герметичный корпус 1 с отверстиями 2 в стенках и поперечной перегородкой 3, делящей внутреннюю полость устройства на две независимые герметичные полости 4 и 5. Внутреннее пространство каждой полости 4 и 5 заполнено газом, например, воздухом под давлением, равным атмосферному. Отверстия 2 в стенках корпуса 1 сконцентрированы в поперечных сечениях, удаленных друг от друга на расстояниях, удовлетворяющих соотношению:
li: Ь : 1з...1„ : li - 1 : 2 : 3 ... п: 1,
где : In - расстояние между поперечными сечениями, начиная от торца корпуса, обращенного к перфоратору, п - натуральное число. В каждой независимой полости 4 и 5 отверстия 2 в стенках выполнены
но меньшей мере в двух поперечных сечениях. Каждое отверстие перекрыто предохранительным элементом, например, мембраной 6. С торцев к корпусу 1 прикреплены, например, петли 7 и 8 для присоединения к перфорационному оборудованию, при этом корпус 1 крепится к перфоратору петлей 7.
Компенсатор давлений размещают ниже и/или выше перфоратора.
Устройство работает следуюп1,им образом. После взрыва зарядов спуш,енного в скважину вместе с предлагаемым устройством перфоратора ударная волна распространяется по стволу скважины вверх и вниз. Достигая корпуса 1 компенсатора давлений, ударная волна разрушает мембраны 6 в отверстиях 2, так как ее давление превышает расчетное давление разрыва мембраны 6. Это приводит к тому, что полость 4, а затем и полость 5 заполняются скважинной жидкостью. Заполнение полостей 4 и 5 скважинной жидкостью приводит к гашению взрывного давления. В результате обсадная колонна скважины, контактируюш;ая с затрубным цементым кольцом и находяш;аяся вне интервала перфорации, будет избавлена от разрушительного воздействия ударной волны скважинной жидкости.
Использование устройства позволит исключить дорогостоящие работы по исправительному цементированию скважин после проведения взрывных работ в скважине.
Устройство имеет простую конструкцию, при этом снижена его металлоемкость и вес не менее, чем в 1,5 - 2 раза.. 28 сентября 1998 г.
А.М.Руцкий