ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЙ СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СКВАЖИН ГАЗОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/25 E21B43/263 

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для обеспечения безопасных азотоиспользующих технологий при проведении буровых работ, при запуске, ремонте и восстановлении скважин и т.п.

Известен способ отбойки горных пород с помощью газодинамического патрона, состоящего из пустотелого корпуса с зарядной камерой и разрядной головкой с выхлопными отверстиями, которые отделены друг от друга срезной диафрагмой.

В зарядной камере установлен заряд твердого газообразующего вещества, в котором установлен электронагревательный элемент. В качестве вещества заряда использован газовый гидрат.

Известен способ с использованием газогенератора для разрыва пласта давлением пороховых газов с целью увеличения нефтеотдачи, включающий твердотопливный заряд в виде стержня, содержащего герметичную воспламенительную полость с цепью заряда. Воспламенительная полость выполнена с ребрами, расположенными по винтовой линии вдоль всего заряда, и сообщена с внешней средой расширяющимися каналами, закрытыми пробками из твердого топлива (см. а.с. N 588782, кл. E 21 B 43/26 от 02.07.75 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании этих двух известных способов, относят то, что устройства, использующие эти способы, устанавливают в скважину, что взрывоопасно.

Известен способ предупреждения взрывов при бурении, освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в котором газовую инертную смесь получают из атмосферного воздуха, путем его предварительного сжатия, пропускания под давлением через установку, задерживающую кислород и пары воды, и сжатия до рабочего давления подачи в скважину газовой инертной смеси (см. патент РФ N 2107807, кл. E 21 B 43/25).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе в качестве источника газовой инертной смеси используют атмосферный воздух и технологическая сложность при этом получения из воздуха сжатой инертной газовой смеси.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ обработки продуктивного пласта, включающий термогазохимическое и барическое воздействие на пласт путем сжигания в интервале продуктивного пласта порохового заряда из твердотопливного материала с наполнителем-стабилизатором горения с центральным круглым каналом с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости центрального канала заряда с последующей передачей энергии горения заряда в пласт (см. патент РФ N 2103493, кл. E 21 B 43/25, 43/263 от 01.03.96 г.), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относят то, что в известном способе устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта непосредственно спускают в скважину, а появление в стволе нефтяной скважины высокотемпературной пороховой шашки само по себе взрывопожароопасно и требует высочайшей надежности исполнения устройства. Извлечение устройства после обработки скважины является достаточно сложной проблемой, а газовый состав продуктов сгорания нерегламентирован по компонентам. К недостаткам также можно отнести то, что, во-первых, распространение горения по внешней поверхности заряда (шашки) происходит по мере вытеснения прилегающих слоев воды, что снижает начальное возрастание поверхности газообразования, в итоге снижает эффективность работы газогенератора и управляемость процесса истечения газа, а во-вторых, требуются значительные затраты на демонтаж надскважинного оборудования при использовании данного способа, что значительно ухудшает эксплуатационную ценность способа.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в обеспечении безопасности и удобства эксплуатации при бурении, пуске скважин, продувке, испытаниях и других работах в нефтегазодобыче.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном газогенераторном способе обеспечения скважин газом высокого давления, при котором воспламеняют пороховые элементы азида натрия, сжигают эти элементы, за счет выделяющегося газа барически воздействуют на пласт.

Особенность заключается в том, что воспламенение и сжигание пороховых элементов на основе азида натрия, выделяющего при сгорании инертный газ, производят над стволом шахты в специальном устройстве, выдерживающем высокие давления и температуры, выделяющийся газ очищают от механических примесей в фильтре, охлаждают, например, в теплообменнике и по трубопроводу высокого давления подают в скважину.

Количество подаваемого в скважину азота и его давление регулируются вентилем, установленным на трубопроводе высокого давления.

При использовании пороховых элементов не в стволе шахты, а на поверхности в специальном устройстве, где выделяющийся газ очищают и охлаждают перед подачей его в скважину, обеспечивается при этом безопасность и удобство в эксплуатации систем обеспечения скважин газом высокого давления.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Описываемый способ поясняется схемой.

Газогенераторный способ обеспечения скважин газом высокого давления заключается в следующем.

В корпус 1 газогенератора, выдерживающий высокие давления и температуры, устанавливают пороховые элементы 2, представляющие собой химический источник азота - азид натрия. С помощью воспламенителя 3 поджигают пороховые элементы (шашка азида натрия). Азид натрия сгорает с выделением практически чистого азота и значительного количества тепла

Выделяющийся при разложении азидов натрий активно связывает воду, CO₂ и другие примеси, образуя шлаковую шашку как твердый продукт сгорания, которая в дальнейшем после сгорания удаляется и устанавливается новая шашка. Для быстрого удаления шашки предусмотрен быстродействующий затвор 4.

Выделяющийся горячий азот после очистки от механических примесей в фильтре 5 поступает в теплообменник 6, где он охлаждается, например водой, и через гибкий трубопровод высокого давления - манифольд 7 поступает в скважину 8. Количество подаваемого азота и его давление регулируются как подбором геометрических размеров шашки или шашек, так и регулирующим вентилем, установленным на трубопроводе высокого давления.

На предприятии разработаны составы азида натрия типа АГС-1 и АГС-2, обеспечивающие безопасную для эксплуатации скорость горения и высокую плотность упаковки азота (863 и 1050 кг/м³), проведены лабораторные испытания макета установки и в настоящее время разрабатывается документация на опытную установку.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в нефтедобывающей промышленности;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, предотвращена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для обеспечения азотоиспользующих технологий при проведении буровых работ, освоении и эксплуатации скважин и т.п. Обеспечивает безопасность и удобство в эксплуатации скважин. Сущность изобретения: по способу воспламеняют и сжигают пороховые элементы. За счет выделяющегося газа барически воздействуют на пласт. В качестве пороховых элементов используют азид натрия. Его воспламенение и сжигание производят снаружи скважины над стволом скважины в устройстве, выдерживающем высокие давления и температуры. Выделяющийся газ очищают от механических примесей в фильтре, охлаждают и по трубопроводу высокого давления подают в скважину. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Газогенераторный способ обеспечения скважин газом высокого давления, при котором воспламеняют и сжигают пороховые элементы и за счет выделяющегося газа барически воздействуют на пласт, отличающийся тем, что в качестве пороховых элементов используют азид натрия, воспламенение и сжигание которого производят снаружи скважины над стволом шахты в устройстве, выдерживающем высокие давления и температуры, выделяющийся газ очищают от механических примесей в фильтре, охлаждают и по трубопроводу высокого давления подают в скважину. 2. Способ по п.1, при котором количество подаваемого в скважину газа и его давление регулируют вентилем, установленным в трубопроводе высокого давления.