Способ проведения взрывных работ в скважине
(19) RRU U(11) 2 (51) 5 ЕИ 843 116
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4837200/03 (22} 11.06.90 (46} 30.10.93 Бюл. Йа 39-46 (71) Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной про(72) Неволин ВГ„Маттьцев АЗ„. Опапев ВА; Балакиров ЮА (73) Пермский государственный научно-исследовательаае и проектный институт нефтяной про(И) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ (57) Способ гашения гидравлических ударов при производстве взрывных работ в скважине позволяет снизить загрязнение призабойной зоны продуктивного пласта скважинной жидкостью, находящимися в ней частицами твердой фазы В данном способе после взрыва зарядов в скважине производят принудительное торможение движения столба скважинной жидкости, находящегося над интервалом взрыва, как при его движении вверх по стволу скважины под действием взрывного давления, так и при его падении, например, установкой тормозящих элементов 2 зпф-пы, 5 ил, 1 табл.
2002044
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам гашения гидравлических ударов, возникающих при производстве взрывных работ в скважине, заполненной жидкостью.
Известен способ проведения взрывных работ в скважине, включающий сжигание заряда в среде скважинной жидкости и установку тормозящего элемента на пути распространения ударной волны в стволе скважины.
Однако данный способ имеет низкую эффективность в отношении снижения величины гидравлических ударов столба скважинной жидкости, возникающих в результате сжигания заряда в стволе скважины, поскольку тормозящий элемент, установленный от заряда на рекомендованном расстоянии, всегда будет находиться в области, . занятой газообразными продуктами взрыва, но никогда не будет находиться в зоне столба жидкости, Поэтому тормозящий элемент осуществляет только частичное торможение столба скважинной жидкости при движении вниз, но вообще не тормозит столб скважинной жидкости при движении его вверх.
Цель изобретения — повышение эффективности путем снижения величины гидравлических ударов столба скважинной жидкости, возникающих в результате сжигания заряда в стволе скважины, за счет обеспечения торможения столба скважинной жидкости, находящегося над интервалом взрыва, как при его движении вверх по стволу скважины под действием взрывного давления, так и при его движении вниз, Указанная цель достигается т ем, что в известном способе проведения взрывных работ в скважине, включающем сжигание заряда в среде скважинной жидкости и установку тормозящего элемента на пути распространения ударной волны в стволе скважины, после взрыва зарядов в скважине производят принудительное торможение движения столба скважинной жидкости путем размещения тормозящего элемента в скважине выше области. занятой газообразными продуктами взрыва, но ниже верхней границы столба скважинной жидкости и выше максимального расширения газового пузыря из продуктов взрыва, Тормозящий элемент в стволе скважины устанавливают от заряда на расстоянии, определяемом выражением: (1 — эр)п s /лй рц Н ф Н, где д — коэффициент полезного действия взрыва, ;
n — число зарядов, шт; ео — энергия взрыва одного заряда, Дж;
R — радиус столба скважинной жидкости, м; р — плотность скважинной жидкости, кГ!м;
g — ускорение силы тяжести, 9,81 м/с;
2, Н вЂ” высота столба скважинной жидкости от заряда, м; (— расстояние от заряда до тормоэящего элемента, м, Выше и/или ниже тормозящего элемен15 та в стволе скважины устанавливают по крайней мере по одному тормозящему элементу с расстоянием между элементами не менее 30а, где а — характерный размер тормозящего элемента.
На фиг. 1 показана скважина с размещенным в ней перфоратором взрывного типа и тормозящим элементом; на фиг, 2. 3, 4 и 5 — варианты тормозящих элементов.
Для осуществления способа проведения взрывных работ в скважине, например, при перфорации скважины производят следующие операции в вышеуказанной последовательности: подводят к скважине подъемник с установленной на нем лебедкой; снаряжают перфоратор; подвешивают снаряженный перфоратор к кабельной головке геофизического кабеля; устанавливают взрыв-патрон и соединяют с жилой геофизического кабеля посредством токопровода; подвешивают груз к нижнему концу перфоратора; крепят на геофизическом кабеле выше перфоратора тормозящие элементы; собранную компоновку подъемником опускают в скважину в интервал перфорации;
40 после установки перфоратора в необходимом интервале подают импульс на взрывпатрон и осуществляют взрыв зарядов перфоратора; после отстрела производят подъем компоновки на устье скважины.
Пример, Снаряжают перфоратор 1 необходимым количеством зарядов. Снаряженный перфоратор 1 подвешивают, например, к кабельной головке 2 геофизического кабеля 3. Затем устанавливают взрыв-пат50 рон и соединяют с жилой геофизического кабеля 3 посредством токопровода (на чертежах условно не показан), К нижнему концу перфоратора 1 подвешивают груз 4, а выше перфоратора 1 на геофизическом кабеле 3
55 устанавливают тормозящий элемент 5 на расстоянии от заряда, определяемом выражением: (1 — г/)и я,/лй pg H ((Н, 2002044 где у - коэффициент полезного действия взрыва, ;
n — число зарядов, шт;
Fo — энергия взрыва одного заряда, Дж;
R — радиус столба скважинной жидкости, м;
p — плотность скважинной жидкости. кГ!м;
g — ускорение силы тяжести, 9,81 м/с; г.
Н вЂ” высота столба скважинной жидкости от заряда, м; ф — расстояние от заряда до тормозящего элемента, м.
Установленный таким образом тормозящий элемент 5 в скважине находится выше области, занятой газообразными продуктами взрыва, но ниже верхней границы столба скважинной жидкости и выше максимального расширения газового пузыря иэ продуктов взрыва.
Тормозящие элементы 5 могут быть выполнены, например, в виде шара (фиг. 2) или в виде пластины (фиг. 3), или в виде цилиндра (фиг. 4), или в виде шнека (фиг. 5). Возможны другие варианты. Количество тормозящих элементов может быть и более одного. Для этого. выше и/или ниже тормозящего элемента 5 в стволе скважины устанавливают по крайней мере по одному тормозящему элементу с расстоянием между элементами не менее 30а, где а — характерный размер тормозящего элемента.
Собранную компоновку подъемником опускают в скважину так, чтобы перфоратор 1 находился в интервале перфорации. Воспламенение и взрыв зарядов перфоратора 1 производят.в среде скважинной жидкости 6.
После взрыва столб скважинной жидкости 6 поднимается и, взаимодействуя с тормозящими элементами 5, получает принудительное торможение. Поэтому часть энергии газового пузыря будет теряться на преодоление сил принудительного трения. При этом. чем сильнее будет торможение движения столба жидкости 6, тем на меньшую высоту поднимется этот столб жидкости.
При падении столба жидкости вновь будет происходить торможение его движению элементами 5.
Исследования показали, что на величину давления гидравлических ударов влияют различные факторы принудительного тор5
20 можения движения столба скважинной жидкости: только трение о стенки, только вращение столба жидкости при различной скорости вращения, установка тормозящих элементов в виде N-числа шариков диаметром а = 5 см и установка тормозящих элементов (й — числа шариков), которые являются завихрителями движения жидкости.
Полученные величины давлений гидроудара при различных факторах торможения столба скважинной жидкости по амплитуде первого импульса приведены в таблице.
Из таблицы следует, что дополнительная диссипация энергии, обусловленная принудительным торможением жидкости, например, чистым вращением при значении вращательной составляющей скорости vBcp
= 8 м/с уже приводит к снижению величины давления гидравлического удара на 7 в сравнении с трением о стенку при прямолинейном движении жидкости в обсадной колонне.
Использование принудительного торможения с помощью местных сопротивлений, например, ста шариков диаметром а =
5 см, также уменьшает величину давления гидроудара на 7ф,.
Использование же ста шариков, но за30 ставляющих жидкость вращаться (например, отрезок шнека), снижает величину давления гидравлического удара уже на
15 . Увеличение числа шариков-эавихрителей до 200 шт на скважину уменьшает вели35 чину давления гидравлического удара уже на 24, что составляет порядка 130 атм.
Снижение гидравлического удара будет еще большим при использовании тормозящих элементов сложной формы, например, для
40 ста цилиндриков диаметров а - 5 см величина давления гидравлического удара уменьшится на 50, т.е. на 276 атм.
Таким образом, использование способа позволяет снизить интенсивность гидрав45 лических ударов на 10-50 и более в зависимости от факторов торможения. Такое снижение величины давления гидравлических ударов значительно уменьшит загрязнение призабойной зоны продуктивного
50 пласта. а также уменьшит разрушение зако, лонного цементного камня при проведении взрывных работ в скважине. (56) Авторское свидетельство СССР
М 1029673. кл. Е 21 В 43/116, 1981.
2002044
Давление гидроудара без учета трения, атм авление ги о а а с четам т ения, атм
Установка тормозящих элементов в виде шаров в количестве, шт
Использование тормозящих элементов в виде шаров, вращающих столб скважинной жидкости со скоростью 8 м/с, в количестве, шт при вращении столба жидкости со GKop0стью вращения, м/с трение о стенки
2 4 6 8 50 100 150 200 50 10 150 200
546 544 537 526 509 526 507 486 463 488 466 442 416
555
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ, включающий сжигание заряда в среде скважинной жидкости и установку тормозящего элемента на пути распространения ударной волны в стволе скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа путем снижения величины гидравлических ударов столба скважиной жидкости, возникающих в результате сжигания заряда в стволе скважины, за счет обеспечения торможения столба скважинной жидкости, находящегося над интервалом взрыва, как при его движении вверх по стволу скважины под действием взрывного давления, так и при его движении вниз, после взрыва зарядов в скважине производят принудительное торможение движения столба скважинной жидкости путем размещения тормозящего элемента в скважине выше области, занятой газообразными продуктами взрыва, но ниже верхней границы столба скважинной жидкости и выше максимального расширения газового пузы. ря из продуктов взрыва.
2. Способ по п.1, отличающиися тем, что тормозящий элемент в стволе скважи ны устанавливают от заряда на расстоянии, определяемом выражением (1 — юу)по > /лй pgH < ф <Н, где y - КПД взрыва, ;
n - число зарядов, шт.; ко - энергия взрыва одного заряда, Дж;
R - радиус столба скважинной жидкости, м; р - плотность скважинной жидкости, кг/мз;
g - ускорение силы тяжести, 9,81 м/с;
Н - высота столба скважинной жидкости от заряда, м; ф - расстояние от заряда до тормозящего элемента, м.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выше и/или ниже тормозящего элемента в стволе скважины устанавливают по крайней мере по одному тормозящему элементу с расстоянием между элементами не менее 30а, где а - характерный раз- мер тормозящего элемента.
2002044 фиг. 1
Составитель Э. Катаева
Редактор С, Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М. Куль
Заказ 3161
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
