Результат интеллектуальной деятельности: Универсальный электровоспламенитель заряда твердотопливного генератора давления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к твердотопливным генераторам давления, предназначенным для термобарохимической обработки продуктивного пласта скважин с целью интенсификации нефтегазодобычи.

Задачами изобретения являются:

- создание универсальной конструкции электровоспламенителя заряда твердотопливного генератора давления для различных корпусных и бескорпусных импульсных устройств;

- создание конструкции электровоспламенителя заряда твердотопливного генератора давления, обеспечивающей надежное воспламенение заряда твердотопливного генератора давления в среде скважинной жидкости при давлении до 80 МПа;

- создание электровоспламенителя заряда твердотопливного генератора давления, обеспечивающей устойчивость его конструкции при эксплуатации в среде скважинной жидкости при давлениях до 80 МПа;

- создание конструкции электровоспламенителя заряда твердотопливного генератора давления, обеспечивающей возможность его установки в зоне развитой поверхности горения заряда, и как следствие надежное воспламенение заряда твердотопливного генератора.

Известен ряд воспламенителей зарядов твердотопливных генераторов давления, предназначенных для воспламенения генераторов давления, используемых для термобарохимического воздействия на продуктивный пласт, например:

RU 2175059 С2, 06.10.1999

RU 2274733 А, 10.08.2004

RU 2401385 С2, 15.08.2008

RU 2456443 С1, 28.10.2010

RU 2291290 С1, 14.07.2005

RU 2339810 C1, 28.12.2011

RU 2485307 C1, 02.03.2007

RU 2451 173 C2, 22.06.2010

RU 23 11530 C1, 27.02.2006

RU 2287055 C2, 24.01.2005

Наиболее близким к предлагаемому решению по назначению, конструкторскому исполнению и функционированию является узел воспламенения, описанный в патенте «Газогенератор для стимуляции скважин» RU 2287055 С2, 24.01.2005, взятый авторами за прототип.

Узел воспламенения по данному изобретению находится в твердотопливных воспламенительных секциях заряда в одном или нескольких местах газогенератора. Он выполнен в виде спирали накаливания, смонтированной внутри твердотопливной воспламенительной секции заряда, или электровоспламенителя, помещенного в полость внутри твердотопливной воспламенительной секции заряда или в канал твердотопливной воспламенительной секции заряда, причем узел воспламенения соединен с каротажным кабелем через герметичный электроввод, при этом провод питания пропущен по внутренним полостям твердотопливных секций заряда и через полость промежуточной составной штанги.

Существенными недостатками прототипа являются:

- низкая технологичность монтажа узла воспламенения на воспламенительной секции заряда газогенератора;

- низкая надежность работы узла воспламенения, обусловленная сложностью герметизации зоны его монтажа на воспламенительной секции заряда газогенератора.

Для обеспечения надежной работы электровоспламенителя заряда твердотопливного генератора давления, погруженного в скважинную жидкость при гидростатическом давлении до 80 МПа, необходимо выполнить следующие условия:

- обеспечить надежную герметичность спирали накаливания электровоспламенителя;

- установить электровоспламенитель в зоне развитой поверхности заряда.

Совершенствование конструкции заряда генератора давления скважинного, в последние годы, привело к увеличению начальной поверхности горения заряда и широкому распространению применения зарядов с конструкцией типа пучок и с трубчато-щелевой конструкцией осевого канала цилиндрического заряда. Именно на подобных конструкциях зарядов возникают проблемы использования электровоспламенителей-аналогов из-за сложности обеспечения герметичности зоны установки спирали накаливания и установки его в зоне наиболее развитой поверхности горения.

На фиг. 1а), б) представлена конструкция предлагаемого электровоспламенителя заряда твердотопливного генератора давления. Электровоспламенитель представляет собой спираль накаливания 2 герметично вмонтированную с помощью клея 3 в осевой канал цилиндрической твердотопливной баллиститной шашки 1. При этом соотношение наружного диаметра твердотопливной баллиститной шашки 1 к диаметру ее канала (2÷4)/1.

Конструкция заявленного электровоспламенителя сохраняет свою устойчивость при гидростатическом давлении скважинной жидкости до 80 МПа за счет соотношения наружного диаметра твердотопливной баллиститной шашки 1 к диаметру ее канала (2÷4)/1, определенного расчетным путем. Одновременно свободный объем в герметично заделанном канале твердотопливной баллиститной шашки 1 при ее воспламенении препятствует ее разрушению от действия нарастающего давления продуктов сгорания, будучи уравновешенным гидростатическим давлением, что обеспечивает полноту ее сгорания и воспламенение заряда твердотопливного генератора.

Установка заявленного электровоспламенителя на заряд генератора давления скважинного производится в зоне развитой поверхности горения заряда любой конструкции, что обеспечивает его универсальность, при значительном снижении технологических затрат. Установка электровоспламенителя на заряд твердотопливного генератора давления скважинного производится его установкой в соответствующий паз на поверхности заряда твердотопливного генератора давления скважинного с последующей фиксацией его с помощью клея.

На фиг. 2а) представлен вариант установки электровоспламенителя на боковой поверхности заряда типа пучок. В этом случае электровоспламенитель 4 вмонтирован с помощью клея 3 во внешнем ряду периферийных шашек 5 в заранее выполненный паз.

На фиг. 2б) представлен вариант установки электровоспламенителя на боковой поверхности заряда типа монолит. В этом случае электровоспламенитель 4 вмонтирован с помощью клея 3 в паз на внешней боковой поверхности шашки 5.

На фиг. 2в) представлен вариант установки электровоспламенителя в трубчато-щелевом канале заряда. В этом случае электровоспламенитель 4 вмонтирован с помощью клея 3 в одну из щелей трубчато-щелевого канала шашки 5.

При использовании генератора давления скважинного электрические провода от электровоспламенителя соединяют с электрическими проводами геофизического кабеля. Генератор давления скважинный опускают в зону продуктивного пласта. Электровоспламенитель приводят в действие подачей тока 1,5 А.