УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ Российский патент 1995 года по МПК E21B43/11 E21B43/26 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для разрыва и обработки нефтегазоносного пласта пороховыми газами.

Известно устройство для разрыва пласта давлением пороховых газов, содержащее трубчатый пороховой заряд, в центральном канале которого размещена трубка с радиальными отверстиями по всей длине, с пороховой шашкой и электрозапалом. Образующиеся от пороховой шашки горячие газы через радиальные отверстия поджигают трубчатый заряд по всей поверхности центрального канала (1). Недостатком устройства является то, что оно обеспечивает необходимого уровня давления.

Известен пороховой генератор давления для скважины, содержащий трубчатые пороховые заряды, один из которых является воспламенительным. В его центральном канале размещена трубка с пороховой шашкой и электрозапалом, а в каналах остальных зарядов размещены пороховые шашки с центральным отверстием под несущий трос и с продольными пазами на наружной поверхности для прохода горячих газов (2). Недостаток устройства тот же.

Опыт показывает, что обработка пласта пороховыми газами результативна только при достаточно продолжительной эффективной части импульса давления. Таким образом, устройство для разрыва и обработки пласта выполняет свое назначение только тогда, когда оно, во-первых, обеспечит необходимый уровень давления в скважине и, во-вторых, поддержит этот уровень в течение необходимого времени.

При росте глубины залегания обрабатываемого пласта, а значит, и горного давления количество пороховых трубчатых зарядов необходимо увеличивать для увеличения суммарного газоприхода. Применение известных устройств при этом приводит к тому, что уровень давления повышается, а продолжительность эффективной части импульса уменьшается.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для воздействия на пласт, содержащее подвеску, помещенные на ней трубчатые рабочие пороховые заряды, трубчатый воспламенительный пороховой заряд, помещенный под рабочими пороховыми зарядами, цепь воспламенения и узлы крепления рабочих и воспламенительного пороховых зарядов к подвеске (3). Недостаток известного устройства состоит в том, что при высоком горном давлении из-за ограниченной скорости движения фронта воспламенения по боковой поверхности зарядов (не более 5 м/с по расчетным оценкам, подтвержденным данными испытаний) суммарный газоприход в скважину не всегда обеспечивает необходимый уровень давления, в связи с чем устройство может стать неэффективным. Кроме того, известное устройство, как показали расчеты, оказывается неэффективным даже при низком горном давлении, когда по условиям работы диаметр зарядов должен быть мал (например, в случае спуска через насосно-компрессорные трубы 40 мм). Если диаметр зарядов мал, а значит, и мала удельная масса таких зарядов (масса, приходящаяся на единицу длины), то после сгорания воспламенительного заряда происходит быстрый спад давления в скважине и необходимый его уровень для трещинообразования не достигается.

Целью изобретения является увеличение эффективности воздействия на пласт за счет регулирования импульса давления в зависимости от условий в скважине.

Достигается это тем, что устройство для воздействия на пласт, содержащее подвеску, помещенные на ней трубчатые рабочие пороховые заряды, трубчатый воспламенительный пороховой заряд, помещенный под рабочими пороховыми зарядами, цепь воспламенения и узлы крепления рабочих и воспламенительного пороховых зарядов к подвеске, снабжено дополнительными воспламенительными пороховыми зарядами, равномерно распределенными по одному или составляющими с основным воспламенительным зарядом одинаковые группы между рабочими пороховыми зарядами, при этом количество воспламенительных пороховых зарядов (λ ) относительно общего количества пороховых зарядов определяется по соотношению:
λ K где К эмпирический коэффициент пропорциональности (К≃8˙10^-3м²/МПа);
Р_о гидростатическое давление в зоне воздействия на пласт, МПа;
Н общая высота трубчатых рабочих и воспламенительных пороховых зарядов, м;
D наружный диаметр трубчатых рабочих и воспламенительных пороховых зарядов, м;
d внутренний диаметр трубчатых рабочих и воспламенительных пороховых зарядов, м; а цепь воспламенения и все воспламенительные заряды выполнены с возможностью одновременного поджига последних.

Результаты математического моделирования показали, что произвольное расположение воспламенительных зарядов в нижней части сборки приводит к быстрому спаду давления. В случае же расположения их как в предлагаемом устройстве пороховые газы от групп воспламенительных зарядов, двигаясь вверх, одновременно охватывают большее количество остальных зарядов. Поэтому при той же скорости движения фронта воспламенения обеспечивается более высокий суммарный газоприход и поддерживается необходимое для развития трещин давление в скважине в течение более длительного времени.

На чертеже показан общий вид устройства.

Устройство содержит трубчатые рабочие пороховые заряды 1 и трубчатые воспламенительные пороховые заряды 2 и 3. Сборка устройства осуществляется на отрезке геофизического кабеля 4, вдоль которого расположен детонирующий шнур 5. Заряды 1 снабжены защитными трубками 6 для исключения воспламенения при срабатывании детонирующего шнура. В нижней части сборки размещены цементный груз 7 для улучшения спуска устройства в скважину и взрывной патрон 8 в кожухе 9. Сверху и снизу сборка ограничена обтекателями наконечниками 10 и 11. Над сборкой зарядов размещена кабельная головка 12 с датчиком давления 13.

Устройство работает следующим образом. Срабатывая от взрывного патрона 8, детонирующий шнур 5 поджигает одновременно воспламенительные пороховые заряды 2 и 3 и разрушает цементный груз. Образующиеся пороховые газы, двигаясь вверх, воспламеняют рабочие пороховые заряды 1.

Предложенное расположение зарядов в устройстве позволяет увеличить длительность эффективной части импульса давления, что способствует более интенсивному развитию трещин в породе и тем самым усилению воздействия на продуктивный пласт. Предложенное расположение зарядов позволяет также применять для обработки пласта устройства с малым диаметром зарядов для работы в скважине со спущенными насосно-компрессорными трубами.

Использование: при обработке нефтегазоносного пласта пороховыми газами. Обеспечивает повышение эффективности воздействия на пласт за счет регулирования импульса давления в зависимости от условий в скважине. Сущность изобретения: устройство содержит 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 узлы крепления пороховых зарядов. Цепь воспламенения и всевоспламенительные заряды выполнены с возможностью одновременного поджига последних. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ, содержащее подвеску, помещенные на ней трубчатые рабочие пороховые заряды, трубчатый воспламенительный пороховой заряд, помещенный под рабочими пороховыми зарядами, цепь воспламенения и узлы крепления рабочих и воспламенительного пороховых зарядов к подвеске, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными воспламенительными пороховыми зарядами, равномерно распределенными по одному или составляющими с основным воспламенительным зарядом одинаковые группы между рабочими пороховыми зарядами, при этом количество λ воспламенительных пороховых зарядов относительно общего количества пороховых зарядов определяется по соотношению

где K эмпирический коэффициент пропорциональности

P₀ гидростатическое давление в зоне воздействия на пласт, МПа;
H общая высота трубчатых рабочих и воспламенительных пороховых зарядов, м;
D наружный диаметр трубчатых рабочих и воспламенительных пороховых зарядов, м;
d внутренний диаметр трубчатых рабочих и воспламенительных пороховых зарядов, м,
а цепь воспламенения и все воспламенительные заряды выполнены с возможностью их одновременного поджига.