Кумулятивный перфоратор Российский патент 2019 года по МПК E21B43/117 

Область техники

Изобретение относится к оборудованию для прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах.

Уровень техники

Известен аналог, «Способ создания перфорационных отверстий в подземной формации», предназначенный для использования при перфорировании скважины. Устройство выполнено в виде скважинного стреляющего перфоратора и имеет возможность спуска его в скважину. Скважинный стреляющий перфоратор содержит множество зарядов взрывчатого вещества. Каждый заряд при детонации способен образовать перфорационное отверстие в пласте, прилегающем к скважине (патент RU № 2411353, опубл. 10.02.2011г.).

Причины, по которым нельзя достичь технического результата является то, что в указанном техническом решении расположение осей, образованных каналами от пробития зарядов, находятся (ориентированы) в сторону плоскости, проходящей через ось перфоратора и направлены в одну точку. Сформированные группой зарядов каналы находятся в одной плоскости, что не позволяет создать благоприятные условия для инициирования разрыва пласта по сравнению с предложенным техническим решением, где каналы от пробития сосредоточены и направлены в плоскость, перпендикулярной оси перфоратора.

Известно техническое решение, взятое за прототип.

«Кумулятивный перфоратор», содержащий несущую конструкцию, в которой расположены кумулятивные заряды, расположенные группами, отличающийся тем, что указанные группы зарядов состоят из одной или нескольких пар зарядов, при этом заряды, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом α, угол между парами зарядов β отличен от угла в парах α или равен ему, а угол между группами зарядов ϕ выполнен отличным от угла в парах α и угла между парами β или равен им (патент RU №2306792, опубл. 27.11.2016г.)

Причины, по которым нельзя достичь технического результата является то, что прострелочные группы состоят из парных зарядов, что не позволяет обеспечить максимальную концентрацию каналов (поврежденных участков) в заданной области пласта вокруг обсадной колонны.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема заключается в разработке кумулятивного перфоратора направленного на повышение эффективности вскрытия пластов нефтегазовых месторождений.

Технический результат направлен на увеличение проницаемости породы в призабойной зоне скважины и увеличения трещинноватости, за счет рассечения призабойной зоны перфоратора по секторам и внутри зоны пересекающихся кумулятивных струй групп зарядов.

Технический результат достигается тем, что кумулятивный перфоратор содержит герметичный корпус, внутри корпуса расположена перфорированная труба для ориентации кумулятивных зарядов и средства инициирования зарядов и содержит две краевых группы зарядов и одну центральную, при этом краевые группы зарядов оснащены зарядами глубокого проникновения, расположенных в равном количестве по краям сектора, а центральная группа оснащена зарядами, создающими отверстия большого диаметра, расположенных по центру сектора, причем каждый отдельный заряд в группе расположен относительно корпуса перфоратора таким образом, что перфорационные струи во время детонации направлены под углом от 30^о до 90^о к плоскости, перпендикулярной оси перфоратора, струи групп зарядов в одной секции перфоратора направлены в плоскость в прилегающем пласте.

Описание чертежей

Заявленное изобретение поясняется фигурами:

Фиг. 1 – общий вид перфоратора;

Фиг. 2 – угол, образующийся в поперечном сечении перфоратора между соседствующими группами зарядов;

Фиг. 3 – вариант расположения групп зарядов в корпусе 2 перфоратора;

Фиг. 4, 5 – расположение зарядов относительно оси перфоратора в 2-х взаимоперпендикулярных сечениях, где:

1 – плоскость, перпендикулярная оси перфоратора;

2 – корпус перфоратора;

3 – кумулятивные заряды;

4 – плоскость группы зарядов;

5 – краевая группа зарядов;

6 – центральная группа зарядов.

Перфоратор содержит корпус 2, каркас с посадочными местами, кумулятивные заряды 3 в количестве от 12 до 20 зарядов на каждый условный метр перфоратора. На фиг.1 представлен общий вид перфоратора, иллюстрирующий расположение групп зарядов, кумулятивные струи (оси) которых сводятся к одной плоскости 4 (фиг.1) перфоратора. Количество вертикальных (перпендикулярных оси перфоратора) плоскостей варьируется от 1 до 7 и зависит от количества групп зарядов на каждый условный метр перфоратора. Количество зарядов в группе варьируется от требуемой плотности каналов для эффективного рассечения породы пласта. Угол, образующийся в поперечном сечении перфоратора (фиг. 2) между соседствующими группами зарядов, составляет от 45^о до 60^о.

На фиг. 3, 4, 5 представлена схема расположения групп зарядов в корпусе перфоратора следующим образом: 5 – краевая группа зарядов, 6 - центральная группа зарядов. Такая схема размещения зарядов позволяет снаряжать центральную группу зарядов 6 зарядами, создающими отверстия большого диаметра в обсадной колонне при небольшой глубине пробития, а краевую группу зарядов 5 зарядами глубокого проникновения. Каждый отдельный заряд в группе расположен относительно корпуса перфоратора таким образом, что перфорационные струи во время детонации направлены под углом к плоскости, при этом струи групп зарядов в одной секции перфоратора образуют плоскость 1 в прилегающем пласте (фиг. 2). А группы зарядов в двух взаимно перпендикулярных областях (фиг. 2, 4, 5) образуют углы F и Y, F и Ф с осью каркаса, тем самым кумулятивные струи описывают биконус с общим основанием.

Диаметр по вершинам точек пересечения кумулятивных струй может отличаться в зависимости от применяемых типоразмеров зарядов. Каналы от пробития зарядов формируют в поперечном сечении плоскость в виде окружности, перпендикулярную оси перфоратора, что обеспечивает повышение эффективности вскрытия пласта скважины для проведения операций гидроразрыва пласта.

Осуществление изобретения

Собранный на поверхности скважины перфоратор необходимой длины опускают на каротажном кабеле или НКТ в заданный интервал скважины, осуществляют подрыв кумулятивных зарядов, образующаяся при срабатывании зарядов кумулятивные струи пробивают обсадную колонну, слой цемента и образуют канал в горной породе, обеспечивая сообщение пласта со скважиной. После проведения прострелочно-взрывных работ перфоратор извлекают из скважины.

Изобретение относится к оборудованию для прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах. Кумулятивный перфоратор содержит герметичный корпус, внутри которого расположена перфорированная труба для ориентации кумулятивных зарядов и средства инициирования зарядов, две краевые группы зарядов и одну центральную. Краевые группы зарядов оснащены зарядами глубокого проникновения, расположенными в равном количестве по краям сектора. Центральная группа оснащена зарядами, создающими отверстия большого диаметра, расположенными по центру сектора. Каждый отдельный заряд в группе расположен относительно корпуса перфоратора таким образом, что перфорационные струи во время детонации направлены под углом от 30° до 90° к плоскости, перпендикулярной оси перфоратора, а струи групп зарядов в одной секции перфоратора направлены в плоскость в прилегающем пласте. Обеспечивается увеличение проницаемости породы в призабойной зоне скважины и увеличение трещиноватости за счет рассечения призабойной зоны перфоратора по секторам и внутри зоны пересекающихся кумулятивных струй групп зарядов. 5 ил.

Кумулятивный перфоратор, содержащий герметичный корпус, внутри которого расположена перфорированная труба для ориентации кумулятивных зарядов и средства инициирования зарядов, отличающийся тем, что содержит две краевые группы зарядов и одну центральную, при этом краевые группы зарядов оснащены зарядами глубокого проникновения, расположенными в равном количестве по краям сектора, а центральная группа оснащена зарядами, создающими отверстия большого диаметра, расположенными по центру сектора, причем каждый отдельный заряд в группе расположен относительно корпуса перфоратора таким образом, что перфорационные струи во время детонации направлены под углом от 30^о до 90^о к плоскости, перпендикулярной оси перфоратора, а струи групп зарядов в одной секции перфоратора направлены в плоскость в прилегающем пласте.