Устройство для обработки продуктивного пласта с твердотопливным зарядом и картузом

Авторы патента:

E21B43/263 - с применением взрывчатых веществ

Владельцы патента RU 2503807:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Сварог" (RU)

Изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для газового и химического воздействия на призабойную зону пласта с увеличением ее проницаемости и притоков, а также и в других областях. Обеспечивается повышение надежности работы устройства при повышенных температурных воздействиях. Сущность изобретения: устройство содержит кабель-трос, бескорпусной цилиндрический твердотопливный заряд с воспламенителем и оснастку. Согласно изобретению твердотопливный заряд закрыт жестким сгораемым картузом, обеспечивающим уменьшение деформации заряда при повышенных температурах в скважине и выделение дополнительного количества энергии. В состав жесткого сгорающего картуза входят следующие компоненты, масс.%: термореактивная полимерная композиция - 30…37; пироксилиновое волокно - 18…22; взрывчатое вещество - 42…48 и сверх 100%: спирт этиловый - 10, смачиватель - 0,1. 1 ил.

Предлагаемое скважинное устройство имеет отношение к нефтегазодобывающей промышленности и может применяться в других областях. Основу устройства составляют твердые топливные заряды (ТТЗ). При их горении происходит термическое газовое и химическое воздействие на призабойную зону пласта с увеличением проницаемости и притоков.

Известен способ обработки пласта и устройство для его осуществления, содержащее ТТЗ и оснастку для соединения с кабелем [1]. Способ задает характеристики импульсов давления при создании избыточного давления в скважине. В каналах ТТЗ имеются опорные трубки с системой воспламенения.

Известен бескорпусной секционный ТТЗ для газодинамического воздействия на пласт [2]. Он включает пороховые секции, узел воспламенения, и оснастку, расположенную в центральном канале каждой из пороховых секций и детали для стягивания секций друг к другу.

Наличие трубок с оснасткой [1, 2], проходящих по оси ТТЗ и других элементов оснастки обеспечивают определенную жесткость устройствам. Недостатком аналогов является деформация элементов составного заряда при длительном воздействии повышенных темперетур (до +100°C). Они становятся мягче из-за резкого уменьшения модуля упругости. В результате воспламенение может нарушиться или возникают нерасчетные режимы горения, вызванные разрушением заряда.

Известен газогенератор на твердом топливе с регулируемым импульсом стимуляции скважин [3]. Он имеет трубчатые ТТЗ и грузонесущий геофизический кабель с элементами крепления конструкции. Имеющееся у ТТЗ защитное покрытие обеспечивает горение их только с центрального канала. Это приводит к нежелательной деформации ТТЗ, вызванной увеличением давления продуктов сгорания в канале. Защитное покрытие полностью не сгорает. Его остатки загрязняют скважину после сгорание ТТЗ.

Прототипом является устройство для обработки продуктивного пласта [4]. Оно имеет бескорпусной ТТЗ со сквозным каналом и отношением его длины к диаметру (22-38):1, что позволяет использовать укороченные с увеличенным сводом топлива. Такие заряды меньше деформируются под воздействием высокой температуры. Тем не менее, опасность деформации остается. Это ограничивает использование устройства при таких температурных нагрузках.

Задачей заявляемого изобретения является такая доработка устройства с ТТЗ, которая увеличит надежность и эффективность его работы при высокотемпературных воздействиях за счет снижения деформаций зарядов и сохранения формы при размещении их в жесткие сгораемые картузы (ЖСК).

Для ТТЗ из утилизированных ракетных зарядов баллиститного пороха или соответствующих пороховых смесей материал ЖСК без деформации должен выдерживать температуры +100°C. Для смесевых составов эта температура должна быть +150°C. Время выдержки ЖСК при спуске устройства в скважину до воспламенения и последующего горения ТТЗ должно быть не менее одного часа. При этом ЖСК должен полностью сгорать.

Поставленная задача обеспечена тем, что устройство для обработки продуктивного пласта, соединенное с кабелем-тросом, содержит бескорпусной цилиндрический твердотопливный заряд с воспламенителем и оснастку, при этом твердотопливный заряд закрыт жестким сгораемым картузом, обеспечивающим уменьшение деформации заряда при повышенных температурах в скважине и выделение дополнительного количества энергии, при этом в состав жесткого сгорающего картуза входят следующие компоненты, масс.%:

термореактивная полимерная композиция - 30…37;

пироксилиновое волокно - 18…22;

взрывчатое вещество - 42…48 и

сверх 100%:

спирт этиловый - 10;

смачиватель - 0,1.

Термореактивная полимерная композиция может быть представлена, например, в виде упруго вязкого акрилатного связующего - олигомера Д-10ТМ, олигоэфиракрилата ТГМ-3, метилметакрилата, перекиси бензоила. Названные компоненты могут быть использованы либо в сумме либо с исключением, например, одного из них -и в различных количественных сочетаниях. В качестве взрывчатого вещества может быть использован, например, гексоген или октоген, или титрил. В качестве смачивателя может быть использован пента 69 или формальгликоль, или глицерин. Как вариант в качестве добавки к заявленной композиции может быть использован, например, порофор в количестве 0-3 масс.%. Все эти вещества по отдельности известны и описаны в технической литературе (см., например, Хмельницкий Л.И. Справочник по взрывчатым веществам, Москва, Химия, 1962; Брагинский В.А. и др., Переработка пластмасс, Справочное пособие, Ленинград, Химия, 1985).

Способ изготовления. ЖСК, состоящий из высокомодульного полимерного состава, изготавливают по специальной технологии. Пороховую массу - пироксилиновые волокна или их смесь с целлюлозными волокнами вводят в водно-полимерную композицию термореактивного связующего. В качестве взрывчатого вещества добавляют мелкодисперсный гексоген или октоген и вымешивают массу. Из полученного премикса формуют заготовки, сушат, подвергают горячему прессованию. Предел прочности ЖСК после его охлаждения и распрессования получается не менее 16 МПа. Модуль упругости значительно больше по отношению к ТТЗ и составляет до 500 МПа. Скорость горения ЖСК находится в соответствии с характеристиками ТТЗ.

ЖСК имеет форму цилиндрического стакана с толщиной стенок от одного до нескольких миллиметров. В него помещают заряд, имеющий минимальный зазор с ЖСК. На дне по оси стакана предусморено отверстие. Элементы ЖСК могут частично или полностью перекрывать внутреннюю поверхность центрального канала заряда или его часть. Канат оснастки устройства находится снаружи ТТЗ - в его продольных пазах внутри ЖСК. Канат или опорная труба по оси ТТЗ также находятся внутри ЖСК, помещенного в канал заряда.

На фиг.1 в качестве примера показана конструкция скважинного устройства, имеющего бескорпусной канальный цилиндрический заряд 1 и воспламенитель 2. Заряд закрыт от высокой температуры картузом 3 и соединен с кабелем-тросом 4. Канат 5 проходит снаружи заряда по его продольным пазам. Картуз остается снаружи, не позволяя канату выходить из пазов при спуске в скважину.

Устройство работает следующим образом. Перед спуском в скважину его собирают из отдельных ТТЗ, помещенных в ЖСК. Собранное устройство с ТТЗ опускают в выбранный интервал обработки пласта в зону повышенных температур.

С повышением температуры ТТЗ за счет снижения модуля упругости и последующей развивающейся деформации под действием собственного веса выбирают конструктивные зазоры между ТТЗ и ЖСК. Этим обеспечивают жесткий контакт между ними. Прочностью ЖСК обеспечивают стабильность формы комбинированного заряда. Это позволяет уменьшить деформации ТТЗ и гарантирует нормальные эксплуатационные характеристики устройства.

Наличие пороховой массы взрывчатого вещества в составе ЖСК позволяет получить дополнительную тепловую энергию. Пласт больше прогревается, повышаются притоки скважинных флюидов. Эффективность обработки возрастает.

Комбинированный заряд (с ЖСК) предлагается в любых геолого-технических условий скважин, в том числе при повышенных температурах.

Источники информации

1. Патент РФ №2106485. МПК E21B 43/263. Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления. Краснощекой Ю.И., Самошкин В.И., Зансохов Л.Г. и др. Заявл. 25.08.1995, Опубл. 10.03.1998.

2. Патент РФ №2183740. C1, 6 E21B 43/263. Заряд бескорпусной секционный для газодинамического воздействия на пласт. Падерин М.Г., Газизов Ф.М. и др. Заявл. 22.08.2001. Опубл. 20.06.2002.

3. Патент РФ №2175059. МКИ E21B 43/263. Газогенератор на твердом топливе с регулируемым импульсом для стимуляции скважин. Крощенко В.Д., Грибанов Н.И., Гайворонский И.Н. и др. Заявл. 06.10.1999. Опубл. 20.10.2001.

4. Патент РФ №100554 на полезную модель. Приор. 16.07.2009. Опубл. 20.12.10. Бюл. №35. Устройство для обработки продуктивного пласта. Пелых Н.М., Богданов С.Ю. - прототип.

Устройство для обработки продуктивного пласта с твердотопливным зарядом, соединенное с кабелем-тросом, содержащее бескорпусной цилиндрический твердотопливный заряд с воспламенителем и оснастку, отличающееся тем, что твердотопливный заряд закрыт жестким сгораемым картузом, обеспечивающим уменьшение деформации заряда при повышенных температурах в скважине и выделение дополнительного количества энергии, при этом в состав жесткого сгорающего картуза входят следующие компоненты, мас.%:
термореактивная полимерная композиция - 30…37;
пироксилиновое волокно - 18…22;
взрывчатое вещество - 42…48 и
сверх 100%:
спирт этиловый - 10;
смачиватель - 0,1.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности - для увеличения притоков, повышения производительности новых скважин после некачественно проведенной перфорации, для загрязненных в процессе эксплуатации скважин, а также для реанимации старых скважин.

Детонационное устройство поджига для пороховых генераторов давления // 2495015

Изобретение относится к нефтегазодобывающей, черной промышленности: нефтяные, газовые, водозаборные, нагнетательные скважины, а также к области взрывного дела, и предназначено для комплектования пороховых генераторов давления, в первую очередь бескорпусных, предназначенных осуществлять разрыв и термогазохимическую обработку призабойной зоны пласта газообразными продуктами горения с целью интенсификации добычи полезных ископаемых.

Устройство и способ термогазогидродинамического разрыва продуктивных пластов нефтегазовых скважин (варианты) // 2493352

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для интенсификации работы скважин. Устройство для термогазогидродинамического разрыва продуктивного пласта нефтегазовых скважин содержит геофизический кабель с кабельной головкой и состоит из блока дистанционного контроля с гамма-датчиком, приборной головки, переводника, корпуса для размещения газогенерирующего заряда и автономного регистрационного блока.

Термоисточник для термогазогидравлического разрыва пласта // 2492319

Изобретение относится к устройствам для обработки призабойной зоны за счет гидроразрыва пласта газообразными продуктами сгорания твердых топлив. .

Способ газодинамического разрыва пласта // 2485307

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для увеличения фильтрационных свойств продуктивного пласта. .

Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления // 2471974

Изобретение относится к нефтегазодобыче, а именно к термогазохимическому способу обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) и устройству, с помощью которого оно осуществляется.

Способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления // 2469180

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения эффективности вторичного вскрытия пласта. .

Пороховой генератор давления облицовочный // 2465447

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а в частности к пороховым генераторам давления для интенсификации нефтегазодобычи, применяемым в комплексной обработке скважин совместно с импульсными устройствами.

Пороховой канальный генератор давления // 2460877

Изобретение 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.

Газогенератор для нефтяных и газовых скважин // 2456443

Изобретение относится к области нефте- и газодобычи, в частности к газогенераторам для нефтяных и газовых скважин. .

Устройство для термобарохимической обработки призабойной зоны продуктивногого пласта скважины // 2514036

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, к устройствам для термобарохимической обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважин продуктами горения, выделяющимися при горении твердотопливных зарядов. Устройство содержит ряд безкорпусных канальных твердотопливных зарядов из баллиститного топлива, собираемых с опорой на торцевые поверхности при помощи геофизического кабеля, проходящего через осевой канал всех зарядов и элементов крепления. Одновременное воспламенение всех зарядов обеспечивается двумя воспламеняющими зарядами, установленными по торцам устройства, все применяемые заряды имеют отношение длины заряда к диаметру их канала равным 50:1. На внешних торцах воспламеняющих зарядов установлены детали, исключающие вращение геофизического кабеля относительно этих зарядов при вертикальном подъеме и спуске устройства в скважину. Участок геофизического кабеля, проходящий через канал всех зарядов и примыкающий к нему участок такой же длины со стороны верхнего заряда термоизолированы тиокольным герметиком. На одном из торцов каждого заряда четырех цилиндрических твердотопливных выполнены вставки, покрытые по наружной поверхности составом, препятствующим горению. На боковую поверхность зарядов наклеены «сухари» из листового полимерного материала. Использование изобретения позволяет повысить эффективность добычи нефти и газа. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ добычи метана из угольных пластов // 2521098

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при добыче метана из угольных пластов. Способ включает бурение или вскрытие старой вертикальной скважины в месте метано-угольной залежи, определение мощности пласта в разрезе скважины, определение марочного состава углей, подведение к метано-угольной залежи через рабочий интервал вертикальной скважины источника периодических направленных коротких импульсов высокого давления и воздействие на пласт энергией плазмы, образуемой взрывом калиброванного металлического проводника, в виде периодических направленных коротких импульсов высокого давления. Количество импульсов высокого давления и длительность воздействия в каждом интервале метано-угольной залежи определяется мощностью пласта в разрезе скважины и марочным составом углей. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи метана увеличением количества добываемого газа, снижением энергозатрат и повышением безопасности процесса. 1 ил.

Способ термохимического разрыва пласта // 2527437

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для термохимического разрыва пласта. Способ заключается в использовании энергии окислительной реакции ГОС, инициируемой инициатором реакции, для разрыва пласта и протекающая в призабойной удаленной от скважины зоне пласта. При этом катализатор, горючее и инициатор применяются в виде растворов в воде. Технический результат заключается в повышении эффективности работ по разрыву пласта и созданию сети протяженных трещин, позволяющих существенно повысить продуктивность нефтяных и газовых скважин.

Способ разработки нефтяных низкопроницаемых залежей // 2547848

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке чисто нефтяных залежей с низкопроницаемыми коллекторами. Способ разработки нефтяных низкопроницаемых залежей включает бурение добывающих и нагнетательных скважин по рядной системе разработки с проведением гидроразрыва пласта (ГРП) на всех скважинах. Размещают ряды нагнетательных и добывающих скважин параллельно и с чередованием через один в направлении максимальных горизонтальных напряжений пласта. При этом добывающие и нагнетательные скважины бурят с горизонтальными стволами в направлении максимальных горизонтальных напряжений с проведением на них многостадийного ГРП. Техническим результатом является увеличение темпов отбора нефти и снижение плотности сетки скважин. 3 ил., 2 пр.

Способ обработки призабойной зоны пласта с высоковязкой нефтью горюче-окислительным составом // 2566543

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для обработки пласта с высоковязкой нефтью нагретым газом, образующимся при сгорании жидкого горюче-окислительного состава (ГОС). Способ включает спуск в скважину колонны НКТ, закачку в колонну НКТ ГОС, спуск источника поджига на кабеле в колонну НКТ в интервал ГОС, подачу управляющего сигнала на кабель и поджиг ГОС. На устье скважины низ колонны НКТ оборудуют камерой сгорания с горелкой. Причем выше камеры сгорания колонну НКТ оснащают пакером, спускают колонну НКТ в скважину так, чтобы пакер находился на расстоянии 30 м выше кровли пласта. После этого по колонне НКТ в камеру сгорания на электрическом кабеле, совмещенном с оптоволоконным кабелем, спускают источник поджига - электрический запальник до контакта с горелкой, начинают закачку ГОС в колонну НКТ с постоянным расходом. Причем используют ГОС следующего состава, % мас.: аммиачная селитра - 45,5; 2%-ный водный раствор полиакриламида - 19,5; бихромат калия - 5; этиленгликоль - 30. По достижении ГОС горелки камеры сгорания приводят в действие электрический запальник подачей управляющего сигнала на электрический кабель, происходит воспламенение ГОС в горелке камеры сгорания. Контролируют воспламенение и начало сжигания ГОС в камере сгорания. После этого извлекают электрический кабель, совмещенный с оптоволоконным кабелем, из колонны НКТ, производят посадку пакера в скважине, продолжают сжигание ГОС и разогревание высоковязкой нефти в пласте со снижением ее вязкости до величины, достаточной для отбора продукции насосным оборудованием. Технический результат заключается в повышении эффективности разогревания пласта с высоковязкой нефтью и надежности реализации способа. 2 ил.

Способ обработки пласта горюче-окислительным составом // 2566544

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для обработки пласта с высоковязкой нефтью нагретым газом, образующимся при сгорании жидкого горюче-окислительного состава (ГОС). Способ включает спуск в скважину колонны НКТ, закачку в колонну НКТ ГОСа, спуск источника поджига на кабеле в колонну НКТ в интервал ГОС, подачу управляющего сигнала на кабель и поджиг ГОС. На устье скважины низ колонны НКТ оборудуют камерой сгорания с размещенной снаружи горелкой, а к верхнему торцу горелки закрепляют термопару с удлинительным проводом. На устье скважины верхний конец удлинительного провода крепят к устройству, измеряющему температуру. После этого в межколонное пространство скважины до отверстий горелки на кабеле спускают источник поджига - электрический запальник. Затем с устья скважины с помощью насоса начинают постоянную закачку ГОС в колонну НКТ. Причем используют ГОС следующего состава, мас. %: аммиачная селитра - 65,8%; 2%-ный водный раствор полиакриламида - 28,2%; бихромат калия - 1%; этиленгликоль - 5%. По достижению ГОС отверстий горелки приводят в действие электрический запальник подачей управляющего сигнала на кабель, происходит воспламенение ГОС. Извлекают кабель с электрическим запальником из колонны НКТ, осуществляют контроль за температурой горения в интервале обработки пласта посредством устройства, измеряющего температуру. При увеличении температуры горения в интервале обрабатываемого пласта выше допустимой температуры горения подачу ГОС в НКТ снижают, а при снижении температуры горения в интервале обрабатываемого пласта ниже допустимой температуры горения подачу ГОС в колонну НКТ увеличивают. Технический результат заключается в повышении надежности и качества обработки пласта. 2 ил.

Устройство для стендовой отработки зарядов твердых топлив // 2566852

Изобретение относится к области испытаний и отработки зарядов твердого топлива и устройств их содержащих, предназначенных для термогазохимической обработки и газодинамического разрыва нефтегазовых и угольных пластов. Устройство включает вертикально установленный герметичный цилиндрический корпус со съемной верхней крышкой, на которой размещен электровод и штуцер для подачи в устройство сжатого инертного газа (до 12 МПа). На крышке имеются не менее двух предохранительных клапанов для сброса давления, кронштейн для подвеса заряда твердого топлива. Кроме того, в корпусе устройства размещены датчики (не менее двух каждого типа) для замера давления и температуры внутри устройства, а также температуры и вибрации стенок. Причем для сбора информации с датчиков применяется многоканальная система измерений и обработки параметров. Технический результат заключается в повышении информативности испытаний. 2 ил.

Способ повышения эффективности нагнетания и интенсификации добычи нефти и газа // 2567877

Изобретение относится к области добычи жидких или газообразных текучих сред из буровых скважин. Способ перфорирования скважины заключается в загрузке реакционноспособного кумулятивного заряда в корпус, при этом реакционноспособный кумулятивный заряд включает реакционноспособную гильзу, включающую компоненты, выбранные из металлов и оксидов металлов; спуске корпуса с зарядом в ствол скважины и размещении его рядом с подземным пластом; подрыве кумулятивного заряда с целью создания первого и второго взрывов, при этом первый взрыв создает перфорационный туннель в примыкающем пласте, и этот перфорационный туннель имеет зону дробления, расположенную вдоль его стенок, а второй взрыв инициируется первым взрывом и создается экзотермической интерметаллической реакцией между реакционноспособными компонентами гильзы кумулятивного заряда, при этом второй взрыв выталкивает обломочный материал из зоны дробления внутри перфорационного туннеля в ствол скважины и вызывает по крайней мере один разрыв пласта на конце перфорационного туннеля, и этот по крайней мере один разрыв включает разрыв пласта, содержащего углеводороды, и соединяется с внутренней частью перфорационного туннеля; и нагнетании флюида, содержащего расклинивающий наполнитель, в перфорационный туннель под давлением, достаточным для того, чтобы нагнетаемый флюид проник по крайней мере в один разрыв пласта на конце перфорационного туннеля, чтобы ввести туда расклинивающий наполнитель и поддерживать открытым по крайней мере один разрыв пласта для увеличения дебита углеводородов. Обеспечивается повышение эффективности нагнетания и интенсификации добычи нефти или газа из подземного пласта. 7 з.п. ф-лы, 20 ил., 1 табл.

Способ разрыва пласта и устройство для осуществления способа // 2569389

Группа изобретений относится к области эксплуатации нефтяных, газовых и водяных скважин и предназначено для образования трещин в призабойной зоне пласта и увеличения ее проницаемости в целях повышения производительности скважин. Способ включает воздействие на пластовую жидкость и породу давлением накопленных газообразных продуктов горения твердого топлива. Накопление газов осуществляют по меньшей мере в двух газонакопительных секциях, внутренний объем каждой из которых равен от 10 до 18 л, при сгорании по меньшей мере в одной из секций заряда твердого топлива массой не менее 6 кг, с повышенным газообразованием от 1100 л/кг. Выпуск газов осуществляют через газораспределительную секцию, в одну или несколько стадий, равномерно по всей ширине обрабатываемого интервала пласта. Для выпуска газов при заданном давлении используют разрывные мембраны куполообразной формы, изготовленные из тонколистового проката, обеспечивающие разброс давления срабатывания не более 5%. Технический результат заключается в повышении эффективности и безопасности технологии разрыва пласта. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для ограничения давления в скважине и способ разрыва продуктивного пласта давлением пороховых газов с использованием указанного устройства // 2569649

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для предохранения обсадной колонны от разрушения при разрыве продуктивного пласта давлением пороховых газов. Устройство содержит герметичную чугунную емкость с цилиндрической полостью с кольцевым уступом. На нем установлен поршень с кольцевой вставкой из быстрорежущей стали. Причем диаметр поршня определен из приведенного приближенного соотношения. При разрыве пласта давлением пороховых газов вместе с газогенератором устройство подвешивают на тросе на уровне ниже зоны перфорации и повторяют операции с повышением массы заряда газогенератора до максимально допустимого. После этого проводят дополнительные операции разрыва с дополнительным зарядом. Для первой дополнительной операции разрыва выбирают заряд, больший по сравнению с зарядом, использованным в операции разрыва с максимальным давлением на величину, определяемую из приведенного приближенного соотношения. Для последующих операций разрывов используют аналогичные ограничители давления. При этом соответствующие дополнительные заряды выбирают с учетом длины срезания внутренних стенок цилиндрической полости в процессе предыдущей операции разрыва согласно приближенному выражению. Технический результат заключается в повышении эффективности разрыва продуктивного пласта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.