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. 1 ил.

Устройство относится к технике прострелочно-взрывных работ в скважинах и может быть использовано для вторичного вскрытия прискважинной зоны пласта с целью интенсификации добычи углеводородного сырья и других природных ресурсов.

Известны устройства, содержащие кумулятивные и пороховые заряды, позволяющие проводить одновременно перфорацию и стимуляцию подземных пластов [1-5].

Недостатком этих устройств является то, что они требуют разработки специального очень сложного ракетного топлива, не детонирующего и способного устойчиво гореть под действием взрыва мощных кумулятивных зарядов и детонирующих шнуров (ДШ). Кроме того, в устройствах [1-4] такое топливо не должно растворяться в скважинных жидкостях и при этом должно сохранять свои физико-механические и энергетические свойства.

Топливо класса "окислитель" и тонкостенные заряды (гильза) из него, применяющиеся в устройстве Stim-Tube [4], не могут полностью удовлетворять этим требованиям. В указанных устройствах [1-5] твердотопливные заряды разрушаются под действием ударных волн, возникающих при детонации кумулятивных зарядов и ДШ, что не позволяет рассчитывать процесс горения заряда и, следовательно, прогнозировать результат газодинамического воздействия на пласт.

Твердотопливные заряды, применяющиеся в устройстве [4], имеют низкий коэффициент полезного использования энергии твердого топлива, поскольку большая часть продуктов его сгорания поглощается скважинной жидкостью. Количество газов, попадающих в перфорационные каналы, не поддается расчету.

Наиболее близким прототипом предлагаемого изобретения является устройство для вскрытия и обработки призабойной зоны пласта, известное по патенту России [6], которое включает корпусный кумулятивный перфоратор с головкой, с корпусом, имеющим загерметизированные боковые отверстия, кумулятивные заряды и две дополнительные герметичные пустотелые камеры с атмосферным давлением.

Недостатком этого устройства является малая энергоемкость конструкции, спускаемой в скважину, поскольку две пустотелые камеры хотя и создают дополнительный полезный эффект в работе перфоратора, однако они не содержат в себе энергоносителя и, следовательно, не несут дополнительную энергетическую функцию.

При работе его в скважинах образующиеся перфорационные каналы в пласте имеют зону уплотнения, как и при работе обычного корпусного кумулятивного перфоратора.

Целью настоящего изобретения является введение в известное устройство дополнительного энергоносителя, способного образовывать при срабатывании кумулятивных зарядов в скважине мощный поток газов, движущийся вслед за кумулятивной струей в пласт через перфорационные каналы.

При этом по сравнению с известными аналоговыми устройствами необходимо повысить коэффициент полезного использования пороховых газов с возможностью расчета их количества и скорости газообразования.

Указанная цель достигается тем, что в пустотелые герметичные камеры помещены пороховые заряды заданной формы и расчетной массы. Для предохранения разрушения и деформации порохового заряда продуктами взрыва кумулятивных зарядов они перекрыты от внутренней полости кумулятивного перфоратора защитной шашкой из недетонирующего смесевого топлива эластитного типа.

Такое топливо разработано специально для нефтяных скважин и применяется в газогенерирующих устройствах [7].

Устройство изобретения показано на чертеже. На кабельной головке 1 укреплена перфораторная головка 2, между корпусом перфоратора 3 и головкой 2 размещена герметичная воздушная камера 4, а между наконечником 5 и корпусом 3 размещена вторая герметичная воздушная камера 6. Корпус перфоратора имеет загерметизированные боковые отверстия 7 и содержит внутри кумулятивные заряды 8, детонирующий шнур 9 и взрывной патрон 10 с электропроводником 11. Каждая воздушная камера содержит пороховой заряд 12 и защитную шашку из недетонирующего смесевого топлива 13.

Устройство в скважине работает следующим образом. С помощью каротажного подъемника устройство опускают на геофизическом кабеле в заданный горизонт пласта. Затем от взрывной машинки по кабелю подают импульс электротока на взрывной патрон 10, от которого срабатывает детонирующий шнур 9, передающий детонационный импульс на кумулятивные заряды КЗ 8. Образующаяся при срабатывании каждого КЗ плазменная кумулятивная струя, проходя через боковые отверстия 7, пробивает преграду и образует в породе перфорационный канал.

Под действием продуктов детонации КЗ защитная шашка 13 сжимается, предохраняя от разрушения пороховой заряд, и загорается, образуя мощный воспламенительный импульс. Под действием этого импульса зажигается пороховой заряд 12. Высокотемпературные продукты сгорания его (пороховые газы) истекают через боковые отверстия в перфораторе вслед за кумулятивной струей и попадают в перфорационные каналы. При этом пороховые газы разрушают зону уплотнения на стенках канала, а также все повреждения вокруг него, создавая дополнительные трещины в породе, что позволяет значительно повысить проницаемость продуктивного пласта по сравнению с обычной перфорацией, проводимой без использования порохового заряда.

Иcточники информации 1. Патент США 5355802 от 18.10.1994.

2. РСТ патент WO 98/10167. Опубл. 12.03.98.

3. Патент США 5551344 от 03.09.1996.

4. И.И. Фельдман. Сборка Stim-Gun и снаряд Stim-Tube. Научно-технический вестник КАРОТАЖНИК. - Тверь, изд. АИС, 67, 2000.

5. Патент России 2119045 от 20.09.98.

6. Патент России 2114984 от 10.07.98.

7. А. М. Дуванов, И.Н. Гайворонский. Новое поколение пороховых газогенерирующих устройств для стимуляции скважин. Научно-технический вестник КАРОТАЖНИК. - Тверь, изд. АИС, 58, 1999.

Формула изобретения

Устройство для вскрытия и газодинамической обработки прискважинной зоны пласта, включающее корпусный кумулятивный перфоратор с головкой с загерметизированными боковыми отверстиями, кумулятивными зарядами, наконечником и две герметичные воздушные камеры с атмосферным давлением, расположенные на концах перфоратора, отличающееся тем, что в воздушных камерах размещены пороховые заряды, а между ними и кумулятивными зарядами помещены защитные шашки из недетонирующего смесевого топлива эластитного типа.

РИСУНКИ

Рисунок 1