СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОСТРЕЛОЧНО-ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ проведения прострелочно-взрывных работ в скважине с применением кумулятивных перфораторов (Прострелочные и взрывные работы в скважинах: Учебник для техникумов / Григорян Н.Г., Пометун Д.Е., Горбенко Р.А., Ловля С.А. - 2-е изд., перераб. - М., Недра, 1980. - 263 с., §5, стр.89-111), при котором кумулятивный перфоратор, состоящий из механической части - несущей конструкции, кумулятивных зарядов, соединенных детонирующим шнуром, взрывного патрона или электродетонатора, спускают в требуемый интервал скважины.

Эффективность расположения кумулятивных зарядов и пробиваемых каналов не рассматривается.

Известен корпус кумулятивного перфоратора для перфорации нефтяных и газовых скважин (RU 2185499 C1, МПК⁷ E21B 43/117, опубл. 2002.07.20). Корпус содержит герметизируемые при спуске в скважину сквозные отверстия, предназначенные для выхода через них кумулятивной струи после подрыва зарядов, и оппозитно расположенные на тех же осях глухие отверстия для установки в них хвостовиков тех же зарядов, при этом оси оппозитно расположенных пар отверстий смещены относительно друг друга на 90°, а каждая последующая смещенная на 90° пара оппозитно расположенных на одной оси сквозного и глухого отверстий выполнена с последовательным смещением отверстий в одну сторону для взаимной компенсации действия от подрыва зарядов.

Предложенное расположение отверстий дает максимально возможное их количество на корпусе, а также позволяет сделать минимально возможным деформацию корпуса. Но известный корпус перфоратора не предусматривает парное ориентирование кумулятивных зарядов, а имеется только ориентация соседних посадочных отверстий под заряды под углом 90°. При этом ориентация зарядов под углом 90° относительно предыдущего малоэффективна по площади перекрытия кумулятивными струями зарядов продуктивного пласта в поперечном сечении скважины.

Известен зарядный модуль кумулятивного перфоратора однократного применения (RU 2307236 C1, МПК E21B 43/117, опубл. 2007.09.27) содержащий каркас с посадочными местами для ориентации кумулятивных зарядов и средства инициирования зарядов, отличающийся тем, что указанный каркас представляет собой трубу, в которой установленные кумулятивные заряды имею парную ориентацию, при этом два заряда, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом 180°, а посадочные места для нижележащих соседних пар кумулятивных зарядов расположены в каркасе таким образом, что первое посадочное место заряда в вышележащей паре имеет тупой или острый угол смещения относительно первого посадочного места заряда нижележащей пары.

Известный зарядный модуль обеспечивает высокую надежность и повышение кумулятивного эффекта за счет попарного расположения посадочных мест под кумулятивные заряды. Но угол между зарядами в паре ограничен 180-ю градусами, что является недостаточным условием для обеспечения высокого уровня совершенства вскрытия продуктивных пластов, так как при определенных условиях максимально эффективным может стать любой другой угол в паре (например 175° или 15°). При этом соседняя пара зарядов может находится не только ниже или выше предыдущей пары зарядов, но и находится в одной плоскости.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка способа проведения прострелочно-взрывных работ в скважине и кумулятивного перфоратора для обеспечения высокого уровня совершенства вскрытия продуктивных пластов.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в обеспечении возможности максимальной площади вскрытия кумулятивными струями зарядов продуктивного пласта в поперечном сечении скважины.

Указанный технический результат по объекту - способу - достигается тем, что в известном способе проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах, включающем спуск в скважину несущей конструкции с кумулятивными зарядами, последующее срабатывание кумулятивных зарядов и образование в обсадной колонне скважины и горной породе каналов для притока флюида, особенностью является то, что указанные каналы в обсадной колонне и в горной породе образовывают попарно, при этом каналы, образующие пару, располагают относительно друг друга под одним углом, а угол между парами каналов выполняют отличным от угла в парах или равным ему.

Указанный технический результат по объекту - устройству - достигается тем, что в известном кумулятивном перфораторе, содержащем несущую конструкцию, в которой расположены кумулятивные заряды, особенностью является то, что кумулятивные заряды расположены парно, при этом заряды, образующие пару, расположены относительно друг друга под одним углом, а угол между парами зарядов отличен от угла в парах или равен ему.

Из практики эксплуатации кумулятивных перфораторов известно, что при перфорации скважин кумулятивными перфораторами в перфорируемом интервале скважины образуются зоны («мертвые зоны») - зоны, не охваченные каналами для притока флюида, что снижает эффективность перфорации. Для уменьшения размеров этих зон предлагаемое техническое решение позволит проводить перфорацию скважин кумулятивными перфораторами, обеспечивающими парное расположение каналов. При этом в зависимости от горно-геологических условий выбирается угол между каналами, образующими пару. На основании выбранного угла в паре определяется угол между парами зарядов для обеспечения требуемого перекрытия скважины каналами в поперечном сечении. Например: угол в паре 180° и между парами в 90° обеспечит в поперечном сечении скважины 4 канала; угол в паре 175° и между парами в 45° обеспечит в поперечном сечении скважины 8 каналов.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано парное расположение каналов в обсадной колонне и горной пароде после срабатывания кумулятивных зарядов: α - угол расположения каналов в паре, β - угол между парами каналов.

На фиг.2 и фиг.3 (сечение А-А) показана несущая конструкция перфоратора 1 и кумулятивные заряды 2. При этом два заряда, образующие пару, лежат в одной плоскости, α - угол в паре зарядов, β - угол между парами зарядов.

На фиг.4 и фиг.5 (сечение Б-Б) показана несущая конструкция перфоратора 1 и кумулятивные заряды 2. При этом два заряда, образующие пару, лежат в одной плоскости, α - угол в паре зарядов, β - угол между парами зарядов.

Кумулятивный перфоратор содержит несущую конструкцию 1, в которой расположены кумулятивные заряды 2, детонирующий шнур, соединяющий заряды или группы зарядов, и инициирующий элемент.

Собранный на поверхности скважины перфоратор спускают на каротажном кабеле или НКТ в заданный интервал скважины. При замыкании цепи (при спуске на кабеле или срабатывании инициирующего устройства при спуске на НКТ) срабатывает инициирующий элемент, и детонация через детонирующий шнур распространяется от заряда к заряду, от пары зарядов к следующей паре. Кумулятивные струи зарядов 2 прожигают в обсадной колонне скважины и в горной породе попарно сориентированные каналы. После проведения прострелочно-взрывных работ перфоратор поднимают на поверхность.

Группа изобретений относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах. Технический результат - обеспечение высокого уровня совершенства вскрытия продуктивных пластов. Способ проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах и перфоратор для его осуществления включают спуск в скважину несущей конструкции с кумулятивными зарядами, последующее срабатывание кумулятивных зарядов и образование в обсадной колонне скважины и горной породе каналов для притока флюида. Указанные каналы в обсадной колонне и в горной породе образовывают попарно, при этом каналы, образующие пару, располагают относительно друг друга под одним углом, а угол между парами каналов выполняют отличным от угла в парах или равным ему. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах, включающий спуск в скважину несущей конструкции с кумулятивными зарядами, последующее срабатывание кумулятивных зарядов и образование в обсадной колонне скважины и горной породе каналов для притока флюида, отличающийся тем, что указанные каналы в обсадной колонне и в горной породе образовывают попарно, при этом каналы, образующие пару, располагают относительно друг друга под одним углом, а угол между парами каналов выполняют отличным от угла в парах или равным ему.

2. Кумулятивный перфоратор, содержащий несущую конструкцию, в которой расположены кумулятивные заряды, отличающийся тем, что кумулятивные заряды расположены парно, при этом заряды, образующие пару, расположены относительно друг друга под одним углом, а угол между парами зарядов отличен от угла в парах или равен ему.