СПОСОБ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК E21B43/263 

Предлагаемое изобретение относится к средствам для добычи нефти.

Способ газогидравлического воздействия пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды. Для использования способа применяют пороховые газогенераторы давления ПГД.БК-100 М, ПГД.БК-150 и аккумуляторы давления АДС-150 [1].

Известен способ газогидравлического воздействия на пласт, включающий сборку бескорпусного заряда путем пропускания деталей оснастки для сбора секций заряда через центральный канал каждой секции заряда и стягивания их вплотную друг к другу деталями оснастки [2]. В качестве воспламенительной секции заряда используют опорную трубу с пиротехническими воспламенителями, в верхней части загерметизированную кабельной головкой, к которой прикреплен геофизический кабель с надетыми на него двумя основными секциями заряда с верхним наконечником, а в нижней части загерметизированную заглушкой с прикрепленным к ней тросом, на который вплотную к воспламенительной секции надевают три основные секции заряда. Спускают устройство в скважину и устанавливают его выше интервала перфорации на 2-4 метра. Поджигают воспламенительные секции, которые прожигают стенки труб и поджигают воспламенительную секцию заряда, а от нее основные секции заряда. Горение заряда происходит с канала. Боковая поверхность заряда имеет защитное покрытие, предохраняющее заряд от трения и ударов о колонну.

Заряды собраны на геофизическом кабеле, в местах стыка зарядов при их горении происходит перегрев и разрыв каротажного кабеля. Секции заряда разъединяются, что может привести к аварийной ситуации. Элементы оснастки, защитное покрытие, соединительные узлы заряда остаются в скважине. Имеет место перехлест кабеля. Установка заряда в скважине выше интервала перфорации приводит к тому, что на обрабатываемый пласт воздействует давление скважинной жидкости, которой передается энергия газов.

В качестве наиболее близкого аналога принят способ газогидравлического воздействия на пласт [3], включающий сборку бескорпусного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда. Стягивают и поджимают секции заряда вплотную друг к другу, устанавливают детали оснастки для безопасного спуска заряда в скважину и его горения. Устанавливают заряд в скважине так, чтобы секции заряда находились напротив перфорационных отверстий, и осуществляют сжигание его секций. Для того чтобы осуществить на пласт импульсное воздействие с высокой температурой и давлением, осуществляют горение секций заряда по всей поверхности, для этого используют бескорпусной заряд, а конфигурацию центрального канала секций заряда принимают с развитой поверхностью. Этот способ внедрен и успешно применяется на нефтегазовых месторождениях.

В качестве наиболее близкого аналога устройства выбран бескорпусный секционный заряд для газогидравлического воздействия [4] - это устройство предназначено для осуществления способа газогидравлического воздействия на пласт [3]. Секции заряда имеют центральный канал, конфигурация которого имеет форму с развитой поверхность. Оснастка включает детали для сбора секций заряда и детали, обеспечивающие стягивание секций вплотную друг к другу. Для сбора секций заряда используют составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда. Ниже секций заряда расположен рассеиватель для отвода газового потока, образующегося при горении заряда.

Заряд прошел приемочные испытания, выпускается серийно и успешно применяется на нефтегазовых месторождениях. Но применение заряда ограничено его техническими характеристиками. Максимальная температура окружающей среды составляет 100°С, т.к. при более высоких температурах и длительном пребывании в скважине пороховые секции заряда разогреваются, в них начинают протекать химические реакции, которые могут привести к несанкционированному поджигу заряда. Т.е. применение этих зарядов на месторождениях с температурой в скважинах выше 100-130°С связано с риском аварии.

Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости заряда и возможность использовать его в глубоких скважинах (глубиной свыше 3500-4000 метров) на термальных месторождениях. Так, на большинстве месторождений Западной Сибири, Вьетнама температура в скважинах достигает 150°С.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе газодинамического воздействия на пласт, включающем сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал секций заряда, с конфигурацией центрального канала с развитой поверхностью, стягивания и поджатия секции заряда вплотную друг к другу, расположения ниже собранных секций заряда рассеивателя отвода газового потока, образующегося при горении секций заряда, с проходными отверстиями, спуск и установку заряда в интервал обработки, сжигание секций заряда, сопровождающееся повышением температуры и образованием горячих пороховых газов, согласно изобретению при использовании способа на термальных месторождениях, в глубоких скважинах, повышают термостойкость заряда, для этого определяют температуру в скважине, во внутреннюю полость заряда, представляющую собой центральный канал секций заряда и внутреннюю полость рассеивателя отвода газового потока, вводят вещество с повышенной теплоприемистостью, например парафин, которое не дает секциям заряда разогреться выше температуры вспышки заряда.

Кроме того, до проведения воздействия отделяют в скважине зону в интервале обработки от всего ствола скважиной жидкости, создавая пакер, для этого располагают выше собранных секций заряда дополнительный рассеиватель отвода газового потока, при этом рассеиватели выполняют так, что им дополнительно добавляют цилиндрические части без проходных отверстий, которые располагают со сторон собранных секций зарядов, центральный канал секций заряда и прилегающую к нему внутреннюю полость частей рассеивателей без проходных отверстий заполняют веществом с повышенной теплоприемистостью, а внутренние полости части рассеивателей с проходными отверстиями заполняют высоковязким инертным веществом, например глицерином, которое при возгорании секций заряда и создании во внутренней полости заряда повышенного давления первое выходит из отверстий рассеивателя, тем самым создавая замкнутый объем в скважине в интервале обработки.

Устройство для газодинамического воздействия на пласт, включающее секции бескорпусного заряда с центральным каналом, конфигурация которого имеет форму с развитой поверхность горения, и оснастку, включающую составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда, рассеиватель отвода газового потока с проходными отверстиями, расположенный ниже собранных секций заряда, детали для стягивания и поджатая секций заряда вплотную друг к другу, детали для обеспечения безопасного горения и центрирования заряда в скважине, отличающееся тем, что заряд выполнен термостойким, для этого центральный канал секций заряда и внутренняя полость рассеивателя выполнены герметично и заполнены веществом с повышенной теплоприемистостью, например парафином, для обеспечения герметичности внутренней полости заряда, места сочленения секций заряда, места сочленения секций заряда и рассеивателя выполнены герметично, а отверстия рассеивателя загерметизированы от внешней среды кожухом или пробками, обеспечивающими разгерметизацию рассеивателя при горении заряда.

Кроме того, выше собранных секций заряда установлен дополнительный рассеиватель отвода газового потока, при этом рассеиватели выполнены так, что им дополнительно добавлены цилиндрические части без проходных отверстий, расположенные со сторон собранных секций зарядов, центральный канал секций заряда и прилегающие к нему внутренние полости частей рассеивателей без проходных отверстий заполнены веществом с повышенной теплоприемистостью, например парафином, а внутренние полости части рассеивателей с проходными отверстиями заполнены высоковязким инертным веществом, например глицерином

Способ осуществляют следующим образом. Осуществляют сборку заряда. Определяют температуру в скважине. Если температуре в скважине в интервале обработки выше или близка к максимально-допустимой температуре, указанной в технических характеристиках для конкретного вида заряда, то, чтобы снизить риск самопроизвольного возгорания заряда при спуске и установки в интервале воздействия на пласт, повышают его термостойкость. Для этого при сборке заряда во внутреннюю полость заряда, представляющую собой центральный канал секций заряда и внутреннюю полость рассеивателя отвода газового потока, вводят вещество с повышенной теплоприемистостью, например парафин. При выборе вещества учитывают температуру в скважине - чем выше температура в скважине, тем большей теплоприемистостью должно обладать вещество. Кроме того, учитывают глубину скважины - при большой глубине скважины, например 3500-4000 метров, время спуска заряда в интервал обработки увеличивается, а соответственно, время пребывания заряда в скважинной жидкости с повышенной температурой тоже увеличивается, что может привести к несанкционированному срабатыванию заряда во время спуска в скважину.

По мере спуска в скважину температура в скважине повышается, секции заряда нагреваются. Вещество с повышенной теплоприемистостью, например парафин, находящееся во внутренней полости заряда, забирает часть тепла и не дает секциям заряда разогреться и осуществить несанкционированное возгорание во время спуска и установки заряда в интервале обработки. При горении секций заряда образуется большое количество горячих газов, которые через рассеиватель заряда и перфорационные отверстия под давлением попадают в пласт. При повышении давления в 1,5-1,8 раза выше горного (в зависимости от характеристик пласта) происходит разрыв пласта с образованием трещиноватости в призабойной зоне пласта.

Устройство для газодинамического воздействия на пласт включает секции заряда, изготовленные из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной средах, например из баллиститного ракетного твердого топлива. Секции заряда имеют центральный канал, конфигурация которого имеет форму с развитой поверхность горения для обеспечения заданного времени горения и давления для гидроразрыва пласта. Оснастка включает детали для сбора секций заряда, детали, обеспечивающие стягивание секций вплотную друг к другу, и детали для безопасного горения секций заряда. Для сбора секций заряда используют составную штангу (составленную из нескольких элементов). Использование составной штанги позволяет собирать заряд из разного количества секций и упростить доставку штанги на скважину. Штанга пропущена через центральный канал каждой секции заряда. С обоих концов к штанге, на которую собраны секции зарядов, присоединены конусы-центраторы для стягивания и поджатая секций заряда вплотную друг к другу. Конусы-центраторы имеют обтекаемую форму для снижения механической нагрузки на штангу. Их диаметр превышает диаметр секций заряда, что позволяет предохранять заряд от трения и ударов о колонну. Между нижним конусом-центратором и секциями заряда расположен рассеиватель для отвода газового потока, образующегося при горении заряда.

Центральный канал секций заряда и внутренняя полость рассеивателя представляют собой внутреннюю полость заряда, в которую вводят вещество с повышенной теплоприемистостью, например парафин. Вещество может быть в твердом, в жидком или в гелеобразном виде. Для обеспечения герметичности контейнера места сочленения всех элементов контейнера выполнены герметично. Центрирующие кольца герметизируют места сочленения секций заряда, отверстия рассеивателя загерметизированы от внешней среды кожухом или пробками, которые выбиваются газом, образованным при горении заряда. Между рассеивателем и секциями заряда установлены герметичные прокладки. Диаметр секций заряда, конфигурация центрального канала секций заряда и внутренний объем рассеивателя выполнены так, чтобы обеспечить доставку в интервал обработки пласта необходимого объема вещества с повышенной теплоприемистостью, например парафина, которое не дает секциям заряда разогреться выше температуры вспышки заряда.

Если температура в скважине высокая и объема вещества с повышенной теплоприемистостью недостаточно, чтобы не дать разогреться секциям заряда, то для увеличения объема внутренней полости заряда выше собранных секций заряда устанавливают дополнительный рассеиватель. Увеличить объем внутренней полости заряда можно, если рассеиватели выполнить так, что им дополнительно добавить цилиндрические части без проходных отверстий, расположенные со сторон собранных секций заряда.

Кроме того, можно отделить в скважине зону в интервале обработки от всего ствола скважиной жидкости, создавая пакер. Для этого центральный канал секций заряда и прилегающую к нему внутреннюю полость частей рассеивателей без проходных отверстий заполняют веществом с повышенной теплоприемистостью, а внутренние полости части рассеивателей с проходными отверстиями заполняют высоковязким инертным веществом, например глицерином или вязкоупругим составом на основе полиакриламида или гипана, которое при возгорании секций заряда и создании во внутренней полости заряда повышенного давления первое выходит из отверстий рассеивателя, тем самым создавая замкнутый объем в скважине в интервале обработки.

После окончания работ металлическая оснастка поднимается из скважины и используется повторно.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить применение пороховых зарядов на глубоких скважинах и термальных месторождениях, снизить риск аварий на скважине.

Источники информации

1. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др./ Под ред. Л.Я.Фридляндера, - 2-е изд. Перераб. и доц. - М., Недра, 1990, Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления. стр.107-108.

2. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др./ Под ред. Л.Я.Фридляндера, - 2-е изд. Перераб. и доп. - М., Недра, 1990, Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления, стр.109-112.

3. Патент на изобретение РФ №2187633 Способ газогидравлического воздействия на пласт. Патентообладатель Падерин М.Г., по заявке №2001123722, приоритет от 28.08.2001, авторы Падерин М.Г., Ефанов Н.М., Падерина Н.Г.

4. Патент на изобретение №2178072 «Заряд бескорпусный секционный для газогидравлического воздействия на пласт». Патентообладатель Падерин М.Г., по заявке №2000126461 от 23.10.2000 г.

Изобретение относится к добыче нефти. Обеспечивает возможность работы в глубоких скважинах на термальных месторождениях. Сущность изобретения: способ включает сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал секций заряда, имеющий развитую поверхностью, стягивания и поджатия секций заряда вплотную друг к другу, расположение ниже собранных секций заряда рассеивателя отвода газового потока, образующегося при горении секций заряда, с проходными отверстиями, спуск и установку заряда в интервал обработки, сжигание секций заряда, сопровождающееся повышением температуры и образованием горячих пороховых газов. Согласно изобретению выше собранных секций заряда располагают дополнительный рассеиватель отвода газового потока. При этом рассеиватели выполняют так, что им дополнительно добавляют цилиндрические части без проходных отверстий, которые располагают со сторон собранных секций зарядов. Центральный канал секций заряда и прилегающие к нему части внутренних полостей рассеивателей без проходных отверстий заполняют веществом, которое не дает секциям заряда разогреться выше температуры их вспышки. Части внутренних полостей рассеивателей с проходными отверстиями заполняют вязким инертным веществом, которое при возгорании секций заряда и создании во внутренней полости заряда повышенного давления первым выходит из отверстий рассеивателей и создает замкнутый объем в скважине в интервале обработки, чем отделяют интервал воздействия на пласт от всего ствола - создают пакер. Изобретение включает устройство для воздействия на пласт с дополнительным рассеивателем. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ газодинамического воздействия на пласт, включающий сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал секций заряда, имеющий развитую поверхность, стягивания и поджатия секций заряда вплотную друг к другу, расположение нижесобранных секций заряда рассеивателя отвода газового потока, образующегося при горении секций заряда, с проходными отверстиями, спуск и установку заряда в интервал обработки, сжигание секций заряда, сопровождающееся повышением температуры и образованием горячих пороховых газов, отличающийся тем, что выше собранных секций заряда располагают дополнительный рассеиватель отвода газового потока, при этом рассеиватели выполняют так, что им дополнительно добавляют цилиндрические части без проходных отверстий, которые располагают со сторон собранных секций зарядов, центральный канал секций заряда и прилегающие к нему части внутренних полостей рассеивателей без проходных отверстий заполняют веществом, которое не дает секциям заряда разогреться выше температуры их вспышки, а части внутренних полостей рассеивателей с проходными отверстиями заполняют вязким инертным веществом, которое при возгорании секций заряда и создании во внутренней полости заряда повышенного давления первым выходит из отверстий рассеивателей и создает замкнутый объем в скважине в интервале обработки, чем отделяют интервал воздействия на пласт от всего ствола - создают пакер.2. Устройство для газодинамического воздействия на пласт, включающее секции бескорпусного заряда с центральным каналом, имеющим развитую поверхность, и оснастку, включающую составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда, рассеиватель отвода газового потока с проходными отверстиями, расположенный ниже собранных секций заряда, детали для стягивания секций заряда вплотную друг к другу, детали для обеспечения безопасного горения и центрирования заряда в скважине, отличающееся тем, что выше собранных секций заряда установлен дополнительный рассеиватель отвода газового потока, при этом рассеиватели выполнены так, что им дополнительно добавлены цилиндрические части без проходных отверстий, расположенные со сторон собранных секций зарядов, центральный канал секций заряда и прилегающие к нему части внутренних полостей рассеивателей без проходных отверстий заполнены веществом, которое не дает секциям заряда разогреться выше температуры их вспышки, а части внутренних полостей рассеивателей с проходными отверстиями заполнены вязким инертным веществом для отделения интервала воздействия на пласт от всего ствола - создания пакера.