УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК E21B43/18 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) методом имплозии, и может быть использовано для увеличения производительности добывающих скважин.

Известно устройство для обработки ПЗП методом имплозии, содержащее трубчатую имплозионную камеру с перекрывающим механизмом в виде плунжера с пробкой и мембраной (авт. св. N 912917, кл. Е 21 В 43/36). Разгерметизацию имплозионной камеры производят путем разрушения мембраны в результате повышения гидростатического давления столба скважинной жидкости при нагнетании жидкости на устье скважины.

Недостатком устройства является ненадежность разгерметизации камеры при заданном давлении из-за отсутствия строгой фиксации предела прочности нагружаемой мембраны, трудности подбора необходимой толщины мембраны для скважин с различной глубиной ПЗП, а следовательно, и с различным гидростатическим и пластовым давлениями. Кроме того, для реализации этого метода необходимо сложное нагнетательное оборудование, что проблематично в труднодоступных районах нефтяных месторождений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обработки ПЗП методом имплозии, содержащее верхнюю головку со стравливающими отверстиями, герметизируемыми прокладками, корпус, сменный штуцер, где в качестве перекрывающего элемента используется стеклянная пробка с электродетонатором и взрывчатым веществом (авт. св. N 369247, кл. Е 21 В 43/16). Разгерметизация корпуса осуществляется в результате разрушения стеклянной пробки при взрыве взрывчатого вещества.

Недостатками данного устройства являются высокая хрупкость материала пробки, большое отличие в коэффициентах объемного расширения стекла и материала (сталь) сменного штуцера, что вызывает несанкционированное срабатывание устройства, низкая эффективность обработки призабойной зоны из-за отсутствия предварительной тепловой и волновой обработки среды скважины. Применение взрывчатых детонационноспособных веществ обуславливает повышенную опасность при проведении работ на скважине.

Задачей изобретения является повышение эффективности обработки ПЗП путем разработки устройства, в котором пробка выполнена из материала с высокой физико-механической прочностью, способного разрушаться в результате физико-химического превращения при горении и оказывающего тепловое и газохимическое воздействие на обрабатываемую зону пласта.

Задача достигается тем, что пробка представляет собой цилиндрический блок необходимых геометрических размеров и выполнена из материала, способного в результате собственного экзотермического превращения разрушаться с выделением тепла и газа, не обладающего детонационными свойствами, имеющего высокую физико-механическую прочность, и снабжена форкамерой с узлом воспламенения. Форкамера представляет собой полость, изолированную от скважинной среды, и предназначена для обеспечения стабильного горения пробки в начальный момент в условиях скважины. Узел воспламенения состоит из электроспирали с подсоединенными к ней токоведущими проводами. Форкамера с узлом воспламенения укрепляется герметично на одном из торцов пробки. Пробка и форкамера имеют сгораемый корпус.

Предлагаемое устройство снабжено ловильным приспособлением, представляющим собой профилированную диафрагму, на одном торце которой закреплены самозахлопывающиеся элементы. Наличие такого приспособления обеспечивает очистку ПЗП от парафино-асфальтеновых отложений, кусков породы и посторонних предметов путем вовлечения их в камеру и удержания их в ней при подъеме всего устройства на поверхность.

В устройстве пробка может быть выполнена из баллиститного пороха, смесевого твердого топлива и пиротехнического состава. Указанные материалы могут быть изготовлены в виде предварительно сформованных элементов или быть заполненными в пространство пробки в виде массы с последующим приобретением ею необходимой физико-механической прочности.

Выбором соответствующей пробки с необходимыми физико-химическими свойствами, массой, размерами элементов, условиями формирования можно регулировать время разгерметизации камеры и предварительной тепловой и газохимической обработок, а, следовательно, и перепад давлений в скважине и имплозионной камере, что повышает эффективность обработки ПЗП в целом.

Эффективность обработки ПЗП при такой конструкции повышается за счет более надежной разгерметизации камеры в зоне перфорации, тем самым ликвидируя несанкционированное разрушение пробки при спуске имплозионной камеры в скважину. Больший имплозионный эффект обусловлен имеющим место предварительным тепловым и газовым воздействием на ПЗП в результате сгорания пробки, способствуя расплавлению парафино-асфальтеновых пробок в перфорационных отверстиях колоны и созданию дополнительных трещин в породе. Пробка обеспечивает надежность и герметичность камеры устройства при спуске его в скважину, а время ее сгорания позволяет изменять скорость разгерметизации камеры и регулировать эффект имплозии в скважине.

На чертеже изображено устройство, которое содержит трубчатую имплозионную камеру 1 со стравливающими отверстиями 2, герметизируемыми резиновыми прокладками 3, геофизическую головку 4, ловильное приспособление 5 с самозахлопывающимися элементами 6, пробку 7, имеющую форкамеру с узлом воспламенения 8. Ловильное приспособление 5 и пробка 7 присоединяются к устройству с помощью переходных муфт 9.

Устройство работает следующим образом.

На геофизическом кабеле устройство спускают в скважину и устанавливают в зоне обрабатываемого пласта. При подаче электрического импульса через провода кабеля на электронагревательную спираль узла воспламенения 8 осуществляется первичное загорание материала пробки 7 в объеме форкамеры, необходимой для обеспечения устойчивого горения пробки 7 в условиях скважины. Происходит тепловая и газохимическая обработка ПЗП.

При сгорании пробки 7 происходит разгерметизация трубчатой имплозионной камеры 1 и в нее под воздействием перепада давления (возникает имплозионный импульс) с большой скоростью устремляется скважинная жидкость, увлекая за собой парафино-асфальтеновые отложения, куски горной породы и посторонние предметы, свободно проходящие через ловильное приспособление 5. Воздух, находящийся в полости камеры 1 при атмосферном давлении, резко сжимается потоком жидкости и выбивает из стравливающих отверстий 2 герметизирующие прокладки 3. Поток жидкости устремляется за воздухом через отверстия 2, создавая реакцию струи истекающей жидкости, что значительно уменьшает гидроудар на геофизическую головку 4 устройства. По окончании эффекта имплозии при падении столба жидкости вниз происходит срабатывание самозахлопывающихся элементов 6 ловильного приспособления 5, тем самым предотвращается выпадение парафино-асфальтеновых отложений, кусков горных пород и посторонних предметов из камеры 1 при подъеме устройства на поверхность, обеспечивая очистку ПЗП.

Геофизическая головка, имплозионная камера, ловильное приспособление и переходные муфты устройства для обработки призабойной зоны могут неоднократно использоваться в скважинах различной глубины, для чего необходимо заменить только пробку с форкамерой и узлом воспламенения. Преимуществами данного устройства являются:
тепловая и газохимическая обработка ПЗП за счет применения пробки из баллиститного пороха, смесевого твердого топлива и пиротехнического состава;
надежная разгерметизация имплозионной камеры при любых условиях;
наличие ловильного приспособления, обеспечивающего удержание внутри имплозионной камеры парафино-асфальтеновых отложений, кусков горной породы и посторонних предметов.

Использование: обработка призабойной зоны пласта методом имплозии. Сущность изобретения: устройство для обработки призабойной зоны пласта содержит трубчатую имплозионную камеру со стравливающими отверстиями, геофизическую головку, расположенную в верхней части камеры, пробку, расположенную в нижней части камеры. Пробка выполнена из пиротехнического состава, баллистического пороха и смесевого твердого топлива. Устройство также содержит форкамеру с узлом воспламенения и ловильное приспособление. 1 ил.

Устройство для обработки призабойной зоны пласта, содержащее трубчатую имплозионную камеру со стравливающими отверстиями, геофизическую головку, расположенную в верхней части камеры, пробку, расположенную в нижней части камеры, отличающееся тем, что пробка выполнена из пиротехнического состава, баллистического пороха и смесевого твердого топлива, снабжено форкамерой с узлом воспламенения и ловильным приспособлением.