Устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта

 

Используется в нефтегазодобывающей промышленности для термогазохимической обработки продуктивного пласта. Устройство содержит бескорпусный заряд из твердотопливного материала, который соединен с кабелем-тросом и выполнен в виде сплошной цилиндрической шашки с воспламенителем и центральным круглым каналом. Отношение длины канала к его диаметру равно (40-120) : 1. Перпендикулярно к центральному круглому каналу в теле заряда по его длине выполнены ряды поперечных сквозных каналов диаметром 0,25-1,1 диаметра центрального круглого канала. В каждом ряду поперечные сквозные каналы выполнены пересекающимися под прямым углом друг к другу, а расстояние по длине заряда между каждыми двумя соседними рядами поперечных сквозных каналов равно отношению (20-40) : 1 длины центрального круглого канала к его диаметру. Устройство дополнительно содержит выступающие из шашки сегменты из твердотопливного материала, расположенные на противоположных цилиндрических поверхностях шашки параллельно оси ее центрального канала. В сегментах выполнены продольные пазы. Расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки. Отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6-9) : 1. Использование данного устройства повышает эффективность термогазохимического воздействия на пласт. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам, изготовленным из твердотопливных материалов, которые в процессе их сжигания в стволе скважины осуществляют термогазохимическую обработку пласта с целью увеличения добычи нефти за счет повышения фильтрационных характеристик горных пород и очистки прискважинной зоны пласта от различных отложений.

Такие устройства называются пороховыми генераторами давления. Конструкции известных устройств различны. Общим для них является наличие шашки (одной или нескольких) из топлива, опускаемых в скважину с помощью кабель-троса. Эти шашки, установленные в интервале обработки пласта, поджигаются с помощью электрического тока, подаваемого с поверхности земли по геофизическому кабелю.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта по патенту N 2071556, МКИ E 21 B 43/26. Это устройство создает дополнительно на пласт еще и виброволновое воздействие за счет создания акустического излучения из центрального канала цилиндрической шашки. Излучение происходит вследствие вибрационного или пульсирующего режима горения.

Рассматриваемое устройство представляет собой пороховой акустический генератор давления (ПГДА). Это устройство принято за прототип. На противоположных наружных цилиндрических поверхностях шашки ПГДА параллельно оси ее центрального канала выполнены продольные пазы, через которые проходит гибкий элемент, например канат, для соединения шашки с кабель-тросом. При поджигании шашек в скважине начинается их горение по всем поверхностям: с центрального канала, с наружной цилиндрической поверхности, по торцам, а также по пазам. Фронты горения с канала и от пазов встречаются раньше, чем с канала и от наружных цилиндрических поверхностей. Шашка распадается на два отдельных фрагмента (фиг. 1), которые падают на дно скважины (ниже газонефтеносного пласта) и нередко гаснут. Это приводит к резкому уменьшению результирующей (по всем поверхностям) площади горения и, как следствие этого, к падению давления в скважине, создаваемого за счет горения ПГДА.

Эффективность термогазохимического воздействия, однозначно связанная с этим давлением, уменьшается. Одновременно исчезает и виброволновое воздействие на пласт, которое имеет место только при наличии канала в шашке.

Таким образом, расположение пазов в теле шашки, в целом, снижает эффективность обработки пласта.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности термогазохимического воздействия на пласт.

Для решения этой задачи в известное устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта, содержащее бескорпусный заряд из твердотопливного материала, выполненный в виде сплошной цилиндрической шашки с воспламенителем и центральным круглым каналом, отношение длины которого к диаметру указанного канала равно (40 - 120) : 1, причем перпендикулярно к центральному круглому каналу в теле заряда по его длине выполнены ряды поперечных сквозных каналов диаметром 0,25 - 1,0 диаметра центрального круглого канала и в каждом ряду поперечные сквозные каналы выполнены пересекающимися под прямым углом друг к другу, а расстояние по длине заряда между каждыми двумя соседними рядами поперечных сквозных каналов равно отношению (20 - 40) : 1 длины центрального круглого канала к его диаметру, дополнительно введены выступающие из шашки сегменты из твердотопливного материала, которые расположены на противоположных цилиндрических поверхностях шашки параллельно оси ее центрального канала; в сегментах выполнены продольные пазы, причем расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки, а отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6 - 9) : 1.

На фиг. 2 приведена новая конструкция ПГДА, позволяющая избавиться от остаточных фрагментов твердотопливного материала. Пазы вынесены из шашки на выступающих сегментах, являющихся продолжением того же твердотопливного материала, из которого изготовлена шашка. Расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки, т.е. обеспечивается одновременная встреча фронтов горения с канала и с наружной поверхности как со стороны цилиндрической части, так и со стороны пазов. При этом отношение длины окружности шашки к ширине основания каждого из выступающих сегментов составляет (6 - 9) : 1. Минимальное отношение связано с необходимостью сохранения прочности сегментов, которые могут разрушаться при нагрузках, возникающих при перемещении ПГДА в скважине. Максимальное отношение обусловлено необходимостью иметь минимально допустимые размеры сегментов, не приводящие к уменьшению их прочности. Небольшие сегменты не приводят к появлению остаточных фрагментов в конце горения шашки, так как исчезают раньше встречи фронтов горения снаружи и изнутри (с канала).

Ликвидация остаточных фрагментов в предлагаемой конструкции ПГДА способствует увеличению максимального давления в скважине и увеличению продолжительности горения шашки в вибрационном и/или пульсирующем режиме за счет сохранения канала шашки до конца процесса.

Все это в комплексе приводит к возрастанию термогазохимического и виброволнового воздействия на пласт и в конечном итоге способствует дополнительному возрастанию дебита скважины.

Инженерные расчеты показывают, что для шашки, представленной на фиг. 1, имеющей типовые размеры: наружный диаметр 102 мм, диаметр канала 30 мм и глубина пазов 10 мм - масса остаточных фрагментов может составлять около четверти от ее первоначальной массы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет не только увеличить эффективность обработки скважин, но и сэкономить топливо при изготовлении шашек.

Формула изобретения

Устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта, содержащее бескорпусный заряд из твердотопливного материала, соединенный с кабелем-тросом, выполненный в виде сплошной цилиндрической шашки с воспламенителем и центральным круглым каналом, отношение длины которого к диаметру указанного канала равно (40 - 120) : 1, причем перпендикулярно к центральному круглому каналу в теле заряда по его длине выполнены ряды поперечных сквозных каналов диаметром 0,25 - 1,0 диаметра центрального круглого канала и в каждом ряду поперечные сквозные каналы заполнены пересекающимися под прямым углом друг к другу, а расстояние по длине заряда между каждыми двумя соседними рядами поперечных сквозных каналов равно отношению (20 - 40) : 1 длины центрального круглого канала к его диаметру, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит выступающие из шашки сегменты из твердотопливного материала, расположенные на противоположных цилиндрических поверхностях шашки параллельно оси ее центрального канала, с выполненными в них продольными пазами, причем расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки, а отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6 - 9) : 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2