Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для газодинамической обработки пласта

Устройство для газодинамической обработки пласта относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разрыва и газодинамической локальной обработки нефтегазоносных пластов продуктами горения твердотопливных (газогенерирующих) зарядов для улучшения гидродинамической связи скважины с пластом, в том числе в скважинах с низким пластовым давлением

Известен «Пороховой генератор давления для скважины» по AC SU 933959 от 06.11.1980, опубликовано 07.06.1982, МПК 5 Е21В 43/26, на твердом топливе, включающий трубчатые пороховые заряды, воспламенитель, размещенный в канале одного из зарядов, пороховые шашки, размещенные в каналах остальных зарядов, и несущий трос в канале зарядов.

Данному устройству присуща малая скорость нарастания давления (до 102 МПа⋅с), из-за чего количество создаваемых в пласте трещин, как и при гидроразрыве пласта, не превышает двух полутрещин, т.е. образуется одна двукрылая трещина.

Известен «Твердотопливный скважинный газогенератор» по патенту RU 2018508, от 02.01.1990, опубликовано 30.08.1994, МПК 5 С06С 5/00, включающий в верхней части герметичный патрон с инициатором и в нижней части заряды из смесевого топлива с центральной трубкой, при этом в трубке помещен детонирующий шнур, соединенный с герметичным патроном.

У данного устройства короткий по длительности импульс давления и образование при взрыве значительных нагрузок на кабель, которые могут привести к осложнениям (например, обрыв в заделке кабельной головки).

Наиболее близким по технической сущности является «Устройство для воздействия на пласт» по патент RU 2047744 от 23.03.1992, опубликовано 10.11.1995, МПК 6 Е21В 43/11, Е21В 43/26, содержащее подвеску, на которой помещены трубчатые рабочие пороховые заряды, под ними трубчатый воспламенительный пороховой заряд. Между рабочими пороховыми зарядами равномерно распределены дополнительные воспламенительные пороховые заряды. Они распределены по одному или составляют с основным воспламенительным зарядом одинаковые группы. Количество воспламенительных пороховых зарядов относительно общего количества пороховых зарядов определяется по соотношению, представленному в формуле изобретения. Устройство имеет цепь воспламенения и все воспламенительные заряды группы выполнены с возможностью их одновременного поджига. Пороховые газы от групп воспламенительных зарядов, двигаясь вверх, одновременно охватывают большее количество остальных зарядов.

Конструкции прототипа и аналогов являются динамически неуравновешенными сборками, формирование поля давлений и гидропотока, направленных преимущественно в одну сторону, по направлению детонации от воспламенительного заряда к рабочему, приводит к повреждению кабеля и вышележащих устройств.

На кабеле появляются изгибы и другие повреждения, приводящие его в негодность. Давление обработки распространяется не только на интервал перфорации, но и в значительной степени на вышележащую зону, что может нарушить целостность колонны и цементного кольца.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение эффективности использования энергии взрывчатых материалов для создания требуемого повышенного давления в скважине меньшим количеством энергонасыщенных материалов.

Задача решена за счет устройства для газодинамической обработки пласта, содержащего подвеску, основные и рабочие газогенерирующие заряды и цепь воспламенения с взрывным патроном и детонирующим шнуром, при этом цепь воспламенения снабжена расположенным с противоположной стороны сборки дополнительным взрывным патроном с отрезком детонирующего шнура; основные и рабочие газогенерирующие заряды размещены между основным и дополнительным взрывными патронами.

Снабжение цепи воспламенения расположенным с противоположной стороны сборки дополнительным взрывным патроном с отрезком детонирующего шнура и размещение основных газогенерирующих зарядов между основным и дополнительным взрывными патронами позволяет подачей одного электрического импульса с устья скважины инициировать одновременно основной и дополнительный герметичные взрывные патроны, возбуждающие одномоментно детонацию в обоих отрезках детонирующего шнура, зажигающих также одномоментно рабочие газогенерирующие заряды, которые, в свою очередь, зажигают основные газогенерирующие заряды. Продукты детонации отрезков детонирующего шнура и продукты сгорания основных и рабочих зарядов одномоментно образуют сходящиеся импульсы давления, воздействующие на пласт локально, в основном в месте схождения импульсов, на требуемом интервале обработки.

Устройство для газодинамической обработки пласта показано на чертеже, где оно изображено в разрезе.

На чертеже изображены подвеска 1 с грузами 2, верхний ложемент 3, нижний ложемент 4, герметичный взрывной патрон 5, герметичный взрывной патрон 6, отрезок детонирующего шнура 7, отрезок детонирующего шнура 8, рабочий газогенерирующий заряд 9, рабочий газогенерирующий заряд 10, основные газогенерирующие заряды 11.

Устройство для газодинамической обработки пласта выполнено следующим образом.

Устройство для газодинамической обработки пласта содержит подвеску 1 с грузами 2, на которой помещена сборка основных газогенерирующих зарядов 11, расположенных между рабочими газогенерирующими зарядами 9 и 10, систему воспламенения, состоящую из противолежащих верхнего и нижнего взрывных патронов 5 и 6, возбуждающих детонацию в отрезках детонирующего шнура 7 и 8, пропущенных через центральные каналы, обеспечивающие направление детонационной волны навстречу друг к другу. Динамическая уравновешенность сборки обеспечивается образованием сходящихся импульсов давления от продуктов горения основных газогенерирующих зарядов 11, продуктов детонации отрезков 7 и 8 детонирующего шнура и продуктов сгорания рабочих зарядов 9, 10, которые образуют сходящиеся импульсы давления.

Устройство для газодинамической обработки пласта работает следующим образом.

Спускаемое на геофизическом кабеле устройство позиционируется на требуемом интервале обработки. Путем подачи электрического импульса с устья скважины инициируются одновременно герметичные взрывные патроны 5 и 6, возбуждающие одномоментно детонацию в отрезках детонирующего шнура 7 и 8, зажигающих также одномоментно рабочие газогенерирующие заряды 9, 10, которые, в свою очередь, зажигают основные газогенерирующие заряды 11, расположенные между ними. Продукты детонации отрезков детонирующего шнура 7 и 8 и продукты сгорания зарядов 9, 10 и 11 образуют одномоментно сходящиеся импульсы давления, воздействующие на пласт локально, в основном в месте схождения импульсов. При этом достигается значительное снижение нежелательного воздействия на вышележащую зону, увеличивается эффективность использования энергонасыщенных материалов, так как значительная часть этой энергии направлена не на подъем столба жидкости, а на образование трещин в пласте.

Схождение (суперпозиция) импульсов давления позволяет меньшим количеством энергонасыщенных взрывчатых и газогенерирующих материалов локализовать требуемое повышенное давление в скважине на требуемом интервале обработки, что обеспечивает увеличение эффективности использования энергонасыщенных материалов для улучшения гидродинамической связи скважины с пластом и позволяет применить устройство, в том числе, в скважинах с низким пластовым давлением.

Работоспособность системы воспламенения, состоящей из двух взрывных патронов, соединенных сходящимися отрезками детонирующего шнура, подтверждена испытаниями на участке взрывных работ ООО «Промперфоратор».

Техническим эффектом является локализация процесса обработки в выбранном интервале скважины со значительным снижением нежелательного воздействия на вышележащую зону за счет генератора, снабженного дополнительным взрывным патроном с отрезком детонирующего шнура, расположенным с противоположной стороны сборки, между которыми размещены газогенерирующие заряды, что позволяет сформировать сходящийся импульс, то есть увеличить локально эффективность использования энергии энергонасыщенных материалов для создания требуемого повышенного давления.