УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА СКВАЖИН Российский патент 2002 года по МПК E21B43/25 E21B28/00 

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных, газовых, водозаборных и других скважин и может быть использовано для газоимпульсной обработки призабойной зоны пласта скважин.

Известен импульсный генератор давления, содержащий размещенный в корпусе рабочий агент, представляющий собой пороховой заряд, воспламенитель порохового заряда, а также выполненные в корпусе сопла, предназначенные для выхода образовавшихся в результате сгорания порохового заряда газов из полости корпуса. В исходном положении генератора сопловые отверстия загерметизированы. (См. А.С. СССР 1089348, кл. Е 21 В 43/25, 1984).

В результате анализа известной конструкции необходимо отметить, что эффективность обработки призабойной зоны пласта скважины при использовании данного генератора весьма низка. Это обусловлено тем, что очень трудно осуществить строго одновременную разгерметизацию всех сопловых отверстий. В случае разгерметизации части сопловых отверстий давление пороховых газов в полости корпуса генератора резко падает и часть отверстий может оказаться неразгерметизированными. Это приводит к тому, что обработке подвергается только часть призабойной зоны пласта скважин, что естественно снижает эффективность работы устройства генератора.

Известно устройство для обработки призабойной зоны пласта нефтяных и газовых скважин, в котором погружной генератор содержит корпус с полостью высокого давления, в которой расположен элемент для аккумулирования газообразной среды, пусковой управляемый клапан, полость низкого давления, элемент инициирования рабочего агента, рабочий агент и коммутационный блок, и как минимум одно окно, выполненное в корпусе, для подачи газа в призабойную зону пласта скважины, а также схему управления. (см. патент Российской Федерации 2147337, МПК⁷ Е 21 В 43/25, опубл. 10.04.2000, прототип).

Прототип обладает существенным недостатком - приблизительное определение зоны перфорации скважины, остановка погружного генератора выше или ниже нефтегазонасыщенных пропластков, лишние расходы рабочих агентов, низкая производительность скважины после их обработки, нестабильность устройства из-за разрушения корпуса при сложной конструкции клапанного узла (разрывной болт, демпфирующий элемент).

Данное изобретение устраняет указанные недостатки.

Техническим результатом изобретения является повышение точности расположения погружного генератора в области продуктивного горизонта, напротив нефтегазонасыщенных пропластков, повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта скважины, стабильность работы устройства, экономия расхода рабочих агентов.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки призабойной зоны пласта нефтяных и газовых скважин, содержащем погружной генератор, имеющий корпус с полостью высокого давления, в которой расположен элемент для аккумулирования газообразной среды, пусковой управляемый клапан, полость низкого давления, элемент инициирования рабочего агента, рабочий агент и коммутационный блок, и как минимум одно окно, выполненное в корпусе для подачи газа в призабойную зону пласта скважины, корпус погружного генератора выполнен в виде трех частей, причем между полостью высокого давления и полостью низкого давления установлена промежуточная камера, на боковой стенке которой выполнено, по крайней мере, одно отверстие для подачи газа в призабойную зону, в нижнем основании промежуточной камеры выполнено коническое отверстие для входа носовой части управляемого пускового клапана, клапан выполнен в виде стакана, в котором установлена пружина и носовая часть клапана, дно стакана закреплено на верхнем основании промежуточной камеры, а в полости низкого давления установлены детектор гамма-излучений и локатор сплошности, соединенные через каротажный кабель с регистром положения устройства, сравнивающим блоком и блоком контроля и управления работы устройства.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, на котором схематично представлено устройство для обработки призабойной зоны пласта нефтяных и газовых скважин с элементами блок-схемы, наземной аппаратуры, где: 1- часть высокого давления, 2 - стакан (основание пускового клапана), 3 - носовая часть пускового клапана, 4 - демпфирующая пружина пускового клапана, 5 - окно для подачи газа в призабойную зону, 6 - промежуточная камера, 7 - коническое отверстие в основании промежуточной скважины, 8 - детектор гамма-излучений, 9 - локатор сплошности, 10 - регистратор положения генератора, 11 - сравнивающий блок, 12 - блок контроля и управления работой генератора.

Устройство работает следующим образом: наличие промежуточной камеры 6 с окнами 5 для подачи газа в призабойную зону и выполнение пускового клапана в виде стакана 2, в котором расположена носовая часть пускового клапана 3, а между ними демпфирующая пружина пускового клапана 4 позволяют подавать газовую смесь через все окна 5 одновременно, что приводит к одинаковым условиям обработки всей зоны перфорации пласта.

Благодаря применению в конструкции погружного генератора нового клапана обеспечивается возможность аккумулирования в полости высокого давления 1 газообразного азота до достижения последним заданного давления и температуры, независимо от скорости протекания химической реакции образования азота, и воздействовать на зону перфорации газовой смесью с точно заданными давлением и температурой в течение весьма краткого интервала времени. Все это позволяет существенно повысить эффективность обработки призабойной зоны пласта скважин.

Погружной генератор закрепляют на геофизическом каротажном кабеле и опускают в скважину в зону ее перфорации и устанавливают в заданном положении, например, в зоне с максимальным значением газонефтенасыщенности. Далее с пульта управления, расположенного на поверхности, иницируют генератор путем осуществления химической реакции рабочего агента.

В качестве рабочего агента используют смесь азида щелочного металла с окислом металла, например смесь азида натрия с окисью железа.

Химическая реакция горения смеси осуществляется поджигом смеси, например пиропатроном и воспламенителем, которые инициируются от коммутационного блока.

Реакция горения смеси в общем случае может быть описана уравнением:
2МN₃+R_xO=МО+XR+3N₂,
где М - щелочной металл, R - металл, Х - валентность.

В результате протекания реакции горения смеси (рабочего агента) образуется газообразный азот, который аккумулируется в полости корпуса генератора и при достижении азота 550-700^oС и давления 30,0-130,0 МПа газообразный азот подают в зону перфорации пласта скважины и осуществляют ее обработку в течение времени, не превышающего одну секунду.

При погружении генератора через каротажный кабель включают детектор гамма-излучений 8 и локатор сплошности 9, сигналы с которых передаются на регистратор положения генератора 10, сигнал с которого идет на сравнивающий блок 11, а затем на блок контроля и управления работой генератора 12.

Определение детектором гамма-излучений 8 положения погружного генератора по отношению к заданному геологическому разрезу и локатором сплошности 9 положения погружного генератора относительно зоны перфорации скважины позволяет с помощью блока регистрации положения генератора, сравнивающего блока 11 и блока контроля управления работой генератора 12 позволяет установить генератор в районе продуктивного пласта скважины, после чего с блока контроля и управления работой генератора 12 подается импульс для инициирования генератора путем осуществления химической реакции рабочего агента.

В результате повышения давления в камере высокого давления 1 носовая часть пускового клапана 3 сжимает демпфирующую пружину пускового клапана 4 и газ через коническое отверстие 7 поступает в промежуточную камеру 6, а затем через окна 5 - для подачи газа в призабойную зону.

Точное определение положения нефтегазонасыщенного пласта и интенсивное воздействие на него потоками азота способствует повышению текучести нефти и увеличению производительности работы скважины.

Погружной генератор данной конструкции может использоваться многократно.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяных, газовых, водозаборных и других скважин и может быть использовано для газоимпульсной обработки призабойной зоны пласта с целью повышения производительности скважин и увеличения проницаемости горной породы. В погружном генераторе в полости низкого давления корпуса установлены детектор гамма-излучения и локатор сплошности, соединенные через каротажный кабель с регистратором положения генератора, сравнивающим блоком и блоком контроля управления работой генератора. Между полостью низкого и высокого давлений корпуса установлена промежуточная камера. В этой камере выполнены отверстие в боковой стенке для подачи газа в призабойную зону и коническое отверстие в ее основании для входа носовой части пускового клапана. В полости высокого давления расположен элемент для аккумулирования газообразной среды. Имеются элемент инициирования рабочего агента и коммутационный блок. Повышается точность расположения погружного генератора в области продуктивного горизонта, повышается эффективность обработки призабойной зоны пласта скважины, стабильность работы устройства, экономится расход рабочих агентов. 1 ил.

Устройство для обработки призабойной зоны пласта нефтяных и газовых скважин, содержащее погружной генератор, имеющий корпус с полостью высокого давления, в которой расположен элемент для аккумулирования газообразной среды, пусковой управляемый клапан, полость низкого давления, элемент инициирования рабочего агента, рабочий агент и коммутационный блок и, как минимум, одно окно, выполненное в корпусе, для подачи газа в призабойную зону пласта скважины, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде трех частей, причем между полостью высокого давления и полостью низкого давления установлена промежуточная камера, на боковой стенке которой выполнено, по крайней мере, одно отверстие для подачи газа в призабойную зону, в нижнем основании промежуточной камеры выполнено коническое отверстие для входа носовой части пускового клапана, клапан выполнен в виде стакана, в котором установлена пружина и носовая часть клапана, дно стакана закреплено на верхнем основании промежуточной камеры, а в полости низкого давления установлены детектор гамма излучений и локатор сплошности, соединенные через каротажный кабель с регистратором положения генератора, сравнивающим блоком и блоком контроля управления работой генератора.