Устройство для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт

Устройство для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт относится к области нефтегазодобычи, в частности к прострелочно-взрывным работам.

Известно устройство [А.с. СССР №202822, 1967, БИ №20] для одновременного прострела стенок скважины и разрыва пласта, выполненное отдельными секциями с кумулятивными зарядами и пороховыми камерами, воспламеняющимися последовательно от электровоспламенителей замедленного действия. Существенным недостатком данной конструкции является ее сложность.

Известно также устройство [Патент RU №2242590, МПК Е21В 43/117, дата публикации 20.12.2004] для перфорации скважины и образования трещин в прискважинной зоне пласта, включающее узел для генерирования газов и узел для перфорации скважины с кумулятивными зарядами в виде гирлянды по длине устройства, отличающееся тем, что узел для генерирования газов выполнен в виде набора из трубчатых зарядов твердого топлива (ТТЗ), размещенных последовательно один за другим с образованием осевого канала, при этом группы кумулятивных зарядов в виде гирлянды размещены в цилиндрическом стальном корпусе, а трубчатые ТТЗ размещены на этом корпусе.

Известна конструкция перфоратора-генератора [Патент на полезную модель RU №86975, МПК Е21В 43/117, дата публикации 20.09.2009], включающего корпус с центраторами, средство инициирования, кумулятивные заряды, детонирующий шнур и заряды газогенерирующие (ЗГ) из твердотопливных композиций, надеваемые на корпус, отличающийся тем, что ЗГ выполнены с возможностью размещения как напротив кумулятивных зарядов, так и вне области перфорации, при этом на корпусе размещены ограничители осевого перемещения ЗГ, разрушающиеся при взрыве.

Основным недостатком аналогов является недостаточная эффективность устройств, обусловленная расположением твердотопливных зарядов только снаружи корпуса. Отсутствие ТТЗ, размещенных внутри корпуса, уменьшает глубину начальной трещины вглубь пласта, которую развивают наружные ТТЗ.

Известно техническое решение, принятое за прототип [Патент на полезную модель RU №131073, МПК Е21В 43/117, дата публикации 10.08.2013], содержащее корпус, каркас с гнездами, кумулятивные заряды, размещенные внутри и снаружи корпуса твердотопливные заряды, детонирующий шнур, при этом размещенные внутри корпуса твердотопливные заряды выполнены формой, аналогичной форме кумулятивных зарядов, и размещены между кумулятивными зарядами в гнездах каркаса, идентичных гнездам каркаса для размещения кумулятивных зарядов.

Основным недостатком прототипа является невозможность совместить требуемую заказчиком плотность перфорации (например, 20 отверстий на метр) с размещением ТТЗ внутри корпуса, а также сложность изготовления ТТЗ с формой, аналогичной форме кумулятивных зарядов.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности газодинамического воздействия на пласт, для более надежного соединения образуемых при обработке трещин с естественными и наведенными при первичном вскрытии пласта трещинами.

Задача решена за счет устройства для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт, содержащего корпус, каркас с гнездами, кумулятивные заряды, и твердотопливные заряды, размещенные внутри и снаружи корпуса, детонирующий шнур, при этом внутренние твердотопливные заряды размещены между каркасом и корпусом в виде лент, обвивающих каркас, при этом отношение массы внутренних твердотопливных зарядов к массе кумулятивных зарядов не превышает 1:2.

Выполнение внутренних твердотопливных зарядов в виде лент, обвивающих каркас и размещение лент, между каркасом с кумулятивными зарядами и корпусом, позволяет усилить газодинамическое воздействие на пласт за счет увеличения плотности перфорации, что повышает вероятность соединения образуемых при газодинамической обработке трещин с естественными и наведенными при первичном вскрытии пласта трещинами.

Сущность технического решения поясняется чертежом общего вида устройства, где изображены корпус 1 герметичный, кумулятивные заряды 2, детонирующий шнур 3, взрывной патрон 4, внутренние твердотопливные заряды 5 в виде ленты, наружные твердотопливные заряды 6, каркас 7.

Устройство для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт выполнено следующим образом.

В герметичном корпусе внутри каркаса 7 размещены кумулятивные заряды 2, детонирующий шнур 3 и взрывной патрон 4.

Для увеличения плотности перфорации между каркасом 7 и корпусом 1 размещены внутренние твердотопливные заряды 5, выполненные в виде лент, обвивающих каркас 1 с кумулятивными зарядами 2, при этом отношение массы внутренних твердотопливных зарядов к массе кумулятивных зарядов не превышает 1:2, поскольку большая, чем указанная, масса твердотопливных зарядов может привести к разрушению корпуса.

Снаружи корпуса размещены твердотопливные заряды 6.

Устройство для перфорации скважин и газодинамического воздействия на пласт работает следующим образом.

Срабатывающий от электрического импульса взрывной патрон 4 приводит в действие детонирующий шнур 3, инициирующий кумулятивные заряды 2. Внутренние твердотопливные заряды 5, выполненные в виде лент, обвивающих каркас 1 с кумулятивными зарядами 2, зажигаются продуктами детонации детонирующего шнура 3 и кумулятивных зарядов 2. Образующаяся при взрыве каждого кумулятивного заряда 2 кумулятивная струя зажигает и наружные твердотопливные заряды 6 и создает канал в пласте. Продукты горения твердотопливных зарядов 5 и 6 развивают каналы в протяженные трещины, образуемые при газодинамической обработке и соединяемые с естественными и наведенными при первичном вскрытии пласта трещинами.

Техническим результатом заявленного решения является повышение эффективности газодинамического воздействия на пласт за счет максимальной плотности перфорации при выполнении внутренних твердотопливных зарядов в виде лент, расположенных между каркасом и корпусом, благодаря чему вырастает вероятность соединения образуемых при обработке трещин с естественными и наведенными при первичном вскрытии пласта трещинами.

Выполнение внутренних твердотопливныых зарядов в виде лент и размещение лент между каркасом и корпусом позволяет усилить газодинамическое воздействие на пласт за счет увеличения плотности перфорации, что повышает вероятность соединения образуемых при газодинамической обработке трещин с естественными и наведенными при первичном вскрытии пласта трещинами.

Проведенные на участке взрывных работ ООО «Промперфоратор» испытания подтвердили работоспособность аппарата при наружном гидростатическом давлении, меньшем указанного в руководстве по применению. Корпус и вся сборка сохраняли целостность и геометрические размеры согласно техдокументации.