Заряд для порохового генератора давления и способ его сборки Российский патент 2024 года по МПК F42B5/18 E21B43/263 E21B43/117 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к пороховым генераторам давления, предназначенным для обработки продуктивного пласта с целью интенсификации нефтегазодобычи.

Из уровня техники известен ПОРОХОВОЙ ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВОЧНЫЙ ПГДО [RU 2413069 С1, 27.02.2011], в котором пороховой генератор давления облицовочный для корпусных кумулятивных перфораторов и имплозивных устройств выполнен в виде закрепляемого на корпусе устройства единого трубчатого облицовочного заряда. Единый трубчатый облицовочный заряд выполнен в виде набора фрагментов, закрепляемых на корпусе устройства последовательно один за другим. При этом фрагменты изготавливаются из стержневых элементов баллиститного артиллерийского пороха в виде однородных конструкций в форме трубы путем склеивания торцов пороховых элементов полимером холодного отверждения или в форме гибких пластин путем обвязки пороховых элементов нитроцеллюлозной или хлопчатобумажной лентой.

Недостатками аналога являются:

- низкая эффективность, которая объясняется тем, что под воздействием кумулятивной струи воспламеняется и сгорает только незначительная часть пороховых элементов, а именно тех, которые расположены напротив кумулятивных зарядов. Остальная же часть пороховых элементов не воспламеняется и не сгорает, т.к. воспламенительный импульс от горящих пороховых элементов гасится водной средой скважины и не передается остальным элементам пороха;

- наличие несгоревших остатков полимера холодного отверждения и хлопчатобумажной ленты в процессе горения порохового заряда, засоряющих скважину и, как следствие этого, снижающих ее коллекторные свойства.

Из уровня техники известен УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ [RU 2643838 С1, 06.02.2018], в котором твердотопливный генератор давления с заданным режимом работы представляет собой заряд, собранный из шашек баллиститного топлива: однотипных шашек, имеющих цилиндрический осевой канал, устанавливаемых концентрическими рядами вокруг центральной шашки, имеющей цилиндрический осевой канал, которые скрепляются между собой по внешним образующим (боковым поверхностям) нитроцеллюлозным клеем на длине не более 0,2 длины генератора со стороны обоих торцов.

Воспламенение газогенератора производят при помощи электронагревательного элемента, вмонтированного во внешнем ряду периферийных шашек в районе склеивания шашек.

Недостатком аналога является возможность разрушения конструкции заряда при воспламенении в связи с распадом пороховых трубок в необработанных клеем местах.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков, взятый авторами за прототип, является ПОРОХОВОЙ ГЕНЕРАТОР ДАВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВОЧНЫЙ [RU 2465447 С1, 27.10.2012], в котором пороховой генератор давления облицовочный для корпусных кумулятивных перфораторов и имплозивных устройств выполнен в виде закрепляемого на корпусе устройства единого трубчатого облицовочного заряда. Единый трубчатый облицовочный заряд выполнен в виде набора фрагментов, закрепляемых на корпусе устройства последовательно один за другим. При этом фрагменты изготавливаются из стержневых элементов баллиститного артиллерийского пороха в виде однородных конструкций в форме трубы путем склеивания торцов пороховых элементов полимером холодного отверждения или в форме гибких пластин путем обвязки пороховых элементов нитроцеллюлозной или хлопчатобумажной лентой.

Недостатки прототипа заключаются в следующем:

- под действием кумулятивной струи или воспламенительного импульса происходит не только воспламенение пороховых элементов, расположенных напротив кумулятивных или воспламенительных устройств, но и их разрушение, приводящее к нарушению целостности конструкции генератора с последующим распадом ее на отдельные фрагменты, часть которых догорает отдельно от импульсного устройства, сгорает же только незначительная часть пороховых элементов, а именно тех, которые расположены напротив кумулятивных зарядов, другая часть попадает в среду скважинной жидкости невоспламененной или гаснет.

Задачей технического решения является создание заряда с возможностью полного сгорания пороховых элементов даже при разрушении конструкции самого заряда.

Технический результат заключается в расширении функционала и повышении надежности конструкции зарядов для пороховых генераторов давления.

Указанный технический результат достигается за счет того, что разработан заряд для порохового генератора давления для газодинамического воздействия на пласт, состоящий из артиллерийского пороха, устанавливаемого и скрепленного в форме цилиндра или трубы, отличается тем, что заряд защищен от разрушения внешним прочноскрепленным с зарядом индивидуальным сгораемым защитным покрытием из эксцельсиора, капрона и т.д.

Заряды, изготовленные из артиллерийского пороха или пороховых шашек, обеспечивают горение в водной, водонефтяной, кислотной средах. Трубчатые пороховые элементы при этом прочно скрепляются между собой в единый пороховой заряд по торцам или по всей длине различным типом клея.

Для избежания мгновенного разрушения под действием воспламенительного импульса необходимо защитить заряд покрытием, которое обеспечит не только возможность горения заряда без распада на отдельные фрагменты, но и его полное сгорание в скважине, исключая засорение скважины несгоревшими покрытиями и пороховыми элементами.

Конструкция заряда для порохового генератора с покрытием типа эксцельсиор, капрон и т.д. обеспечивает прочное скрепление пороховых трубок между собой и с самим покрытием, а его полное сгорание исключает засорение скважины.

Способ сборки такого заряда для порохового генератора давления заключается в следующем: отдельно изготавливают заряд для порохового генератора давления, отдельно изготавливают покрытие (оболочка) из ткани капрон, эксцельсиор и т.д. Такая ткань выбрана из-за ее тонкого слоя, более толстая ткань хуже склеивается с пороховыми элементами.

Для формирования покрытия в виде трубы или цилиндра ткань прошивают плотно к заряду по необходимым размерам и минимально возможным для этого типа ткани слоем прошивки.

Затем готовый заряд покрывают сгорающим защитным покрытием и погружают в растворитель (ацетон, этилацетат и т.д.) не более чем на 10 с. За это время материал трубок растворится с внешней стороны до гелеобразования в тончайшем поверхностном слое и при высыхании растворителя ткань прочно склеится с материалом заряда. Сушку проводят не менее 1 суток до полного испарения растворителя.

Таким образом, улучшена конструкция заряда, заряд работает единым целым, не разлетается и происходит полное сгорание трубок.

Предлагаемое изобретение обеспечит безотказную работу заряда такого типа в целом, т.е. позволит надежно осуществить гидравлическое воздействие с разрывом пласта.

Преимуществом предлагаемого изобретения по сравнению с прототипами является отсутствие преждевременного разрушения заряда до полного сгорания пороховых элементов в скважине.

Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет критериям патентоспособности, а именно: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Группа изобретений относится к области нефтедобывающей промышленности, а именно к пороховым генераторам давления, предназначенным для обработки продуктивного пласта с целью интенсификации нефтедобычи. Заряд для порохового генератора давления для газодинамического воздействия на пласт, состоящий из артиллерийского пороха, скрепленного в форме цилиндра или трубы, защищен внешним прочно скрепленным с зарядом индивидуальным сгораемым защитным покрытием из эксцельсиора или капрона. Способ сборки заряда для порохового генератора давления включает изготовление порохового заряда со сгораемым защитным покрытием в виде трубы или цилиндра из трубчатых пороховых элементов артиллерийского пороха, прочно скрепляя их между собой клеем по торцам или по всей длине. Отдельно изготавливают сгораемое защитное покрытие из ткани капрон или эксцельсиор в виде цилиндра, которое прошивают плотно к пороховому заряду по его размерам и минимально возможным для этой ткани слоем прошивки. Готовый пороховой заряд покрывают сгораемым защитным покрытием и погружают сборку в растворитель ацетон или этилацетат до гелеобразования в поверхностном слое трубчатых пороховых элементов и их склеивания со сгораемым защитным покрытием, сушат сборку заряда до полного испарения растворителя. Техническим результатом является обеспечение заряда до полного сгорания пороховых элементов в скважине. 2 н.п. ф-лы.

1. Заряд для порохового генератора давления для газодинамического воздействия на пласт, состоящий из артиллерийского пороха, скрепленного в форме цилиндра или трубы, отличающийся тем, что заряд защищен внешним прочно скрепленным с зарядом индивидуальным сгораемым защитным покрытием из ткани капрон или эксцельсиор.

2. Способ сборки заряда для порохового генератора давления, включающий изготовление порохового заряда со сгораемым защитным покрытием, характеризующийся тем, что изготавливают пороховой заряд в виде трубы или цилиндра из трубчатых пороховых элементов артиллерийского пороха, прочно скрепляя их между собой клеем по торцам или по всей длине, и отдельно изготавливают сгораемое защитное покрытие из ткани капрон или эксцельсиор в виде цилиндра, которое прошивают плотно к пороховому заряду по его размерам и минимально возможным для этой ткани слоем прошивки, готовый пороховой заряд покрывают сгораемым защитным покрытием и погружают сборку в растворитель ацетон или этилацетат до гелеобразования в поверхностном слое трубчатых пороховых элементов и их склеивания со сгораемым защитным покрытием, сушат сборку заряда до полного испарения растворителя.