Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный



Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный
Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный
Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный
Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный
Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный
Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный
Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный

 


Владельцы патента RU 2597302:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)

Изобретение относится к твердотопливным генераторам давления для интенсификации нефтегазодобычи, применяемым при комплексной обработке скважин в составе импульсных корпусных и бескорпусных устройств. Генератор давления состоит из набора твердотопливных шашек, прочноскрепленных между собой по боковым поверхностям, устанавливаемых в корпусе устройства или на кабеле. Укладку однотипных твердотопливных шашек при сборке генератора производят концентрическими рядами вокруг центральной шашки, имеющей цилиндрический осевой канал. При этом соотношение наружного диаметра центральной шашки и диаметра периферийных шашек равно (2,2-5,5):1. Склеивание шашек производят на длине 0,065-0,1 длины шашек со стороны обоих торцов. При этом количество периферийных шашек и их длина назначается в зависимости от требуемого импульса давления, максимального давления и времени работы генератора, что обеспечивает его универсальность при использовании в различных конструкциях корпусных и бескорпусных импульсных устройств. Воспламенение газогенератора производят при помощи электронагревательного элемента, вмонтированного в одну из периферийных шашек внешнего ряда в районе склеивания шашек. Технический результат заключается в повышении эффективности действия генератора давления. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к твердотопливным генераторам давления, предназначенным для термобарохимической обработки продуктивного пласта с целью интенсификации нефтегазодобычи.

Задачами изобретения являются:

- создание универсальной конструкции твердотопливного генератора давления для различных корпусных и бескорпусных импульсных устройств;

- создание конструкции твердотопливного генератора давления с регулируемыми рабочими характеристиками: максимальным давлением продуктов сгорания, импульсом давления и временем его работы;

- обеспечение оптимальных значений основных параметров твердотопливного генератора давления для воздействия на продуктивный пласт нефтегазодобывающей скважины в зависимости от ее эксплуатационного состояния и горно-геологических особенностей;

- повышение эффективности действия.

Известен большой ряд твердотопливных генераторов давления, предназначенных для применения в различных устройствах, используемых для термобарохимического воздействия на продуктивный пласт, например:

RU 97118482 А, 10.07.1999

RU 97118480 А, 27.08.1999

RU 2151282 C1, 20.06.2000

RU 2175059 С2, 20.10.2001

RU 2277167 C1, 27.05.2006

RU 2311530 C1, 27.11.2007

RU 2413069 C2, 27.02.2011

RU 2011104812 A, 20.08.2012

RU 2465447 C1, 27.10.2012

RU 2460877 C1, 10.09.2012

RU 2011111945 A, 10.10.2012

RU 2471973 С2, 10.01.2013

RU 2471974 C2, 10.01.2013

RU 2502867 C2, 27.12.2013

RU 2503807 C2, 10.01.2014

RU 2012152700 A, 20.06.2014

Наиболее близким к предлагаемому решению по назначению, конструкторскому исполнению и функционированию является пороховой генератор давления облицовочный, представленный в патенте RU 2465447 C1, 27.10.2012, взятый авторами за прототип.

Твердотопливный генератор давления по данному изобретению представляет собой единый пороховой заряд, выполненный в виде трубы, собранный из стержневых трубчатых элементов баллиститного артиллерийского пороха, которые скрепляются между собой по внешним образующим (боковым поверхностям) путем склеивания нитроцеллюлозным клеем. Пороховой генератор давления закрепляется на корпусе кумулятивного перфоратора или других импульсных устройств один за другим. Предлагаемое решение может использоваться и в виде порохового генератора давления облицовочного, опускаемого в скважину на геофизическом кабеле и воспламеняемого с помощью детонирующего шнура, работающего в режиме горения. Работа порохового генератора давления облицовочного согласно патенту RU 2465447 C1, 27.10.2012 заключается в том, что под действием кумулятивной струи или воспламенительного импульса сначала воспламеняются и горят пороховые элементы, расположенные напротив кумулятивных или воспламенительных устройств. Затем сгорает нитроцеллюлозный клей, воспламеняя другие пороховые элементы заряда. Практика применения данного генератора показала нерациональность идеи облицовочной конструкции порохового генератора в связи с недостатками, присущими этой конструкции, суть которых заключается 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, другая часть попадает в среду скважинной жидкости невоспламененной или гаснет;

- пороховой заряд, выполненный в виде трубы, собранный из стержневых элементов баллиститного артиллерийского пороха изначально представляет конструкцию, имеющую недостаточную жесткость, учитывая термопластичность материала трубы этот недостаток усугубляется, так как складское хранение зарядов при положительных температурах приводит к существенным деформациям заряда и создает значительные трудности при его сборке с устройством.

С целью получения максимального эффекта при воздействии на продуктивный пласт, повышения надежности срабатывания и обеспечения универсальности применения предлагается конструкция твердотопливного генератора давления (фиг. 1, 2), представляющая собой заряд, собранный из шашек баллиститного топлива: однотипных шашек 1, устанавливаемых концентрическими рядами вокруг центральной шашки 2, имеющей цилиндрический осевой канал, которые скрепляются между собой по внешним образующим (боковым) поверхностям путем склеивания нитроцеллюлозным клеем 3 на длине 0,065-0,1 длины шашки со стороны обоих торцов, при этом соотношение наружного диаметра центральной твердотопливной шашки 2 и диаметра периферийных шашек 1 равно (2,2-5,5):1. Полученное расчетом соотношение диаметров, обеспечивающее оптимальную поверхность горения, в сочетании с изменением количества периферийных шашек 1 и их длины позволяет в широких пределах регулировать импульс давления, максимальное давление и время работы генератора при назначении режима обработки продуктивного пласта конкретной скважины. Воспламенение генератора производится при помощи электронагревательного элемента 4, вмонтированного в одну из периферийных шашек внешнего ряда в районе склеивания шашек (при применении в корпусных импульсных устройствах может воспламеняться при срабатывании основного заряда). Данная схема расположения нагревательного элемента позволяет воспламенять не отдельную шашку, а блок прочноскрепленных шашек в районе их склеивания, что повышает надежность воспламенения генератора.

Преимуществом предлагаемого твердотопливного генератора давления по сравнению с прототипом является высокая полнота сгорания и универсальность его конструкции. Сборка генератора из однотипных твердотопливных шашек позволяет менять его геометрические размеры (диаметр и длину), вес и поверхность горения, что позволяет применять его в различных конструкциях корпусных и бескорпусных устройств. С другой стороны, конструктивная особенность предлагаемого генератора позволяет изготавливать его с заранее заданными параметрами для обработки конкретной скважины в зависимости от требуемого импульса давления, максимального давления и времени работы генератора, учитывая горно-геологические особенности скважины и ее эксплуатационное состояние.

Расчет давления в каждый момент времени производят по известному уравнению состояния продуктов сгорания

где W - объем, занимаемый продуктами сгорания;

ωт - вес выгоревшего топлива;

R - газовая постоянная;

Т - температура продуктов сгорания;

χ - тепловые потери;

Рг/ст - гидростатическое давление в зоне расположения заряда.

Предлагаемая конструкция генератора отличается от прототипа высокими прочностными характеристиками, исключающими появление остаточных деформаций в течение гарантийного срока его хранения.

Испытания генератора давления проведены на скважинах нефтяной компании «Татнефть» сопоставлением их результатов с результатами, полученными при использовании широко применяемого генератора ЗГРП, полученными при обработках на одних и тех же скважинах фиг. 3, 4, 5, 6. При анализе результатов видим, что при меньшей массе топлива предлагаемый генератор создает большее избыточное давление при более высоком градиенте нарастания давления.

Предлагаемый генератор давления может быть использован для термобарохимических обработок продуктивного пласта нефтегазодобывающих скважин с целью интенсификации добычи нефти и газа в составе корпусных импульсных устройств фиг. 1 или автономно, устанавливаемым на штангу 5, проходящую через центральный канал, опускаемым в скважину на геофизическом кабеле фиг. 2.

1. Твердотопливный генератор давления для корпусных и бескорпусных импульсных устройств, состоящий из набора твердотопливных шашек баллиститного топлива, прочноскрепленных между собой склеиванием их по наружным поверхностям, устанавливаемых в корпусе или на кабеле, отличающийся тем, что укладку однотипных твердотопливных шашек при сборке генератора производят концентрическими рядами вокруг центральной шашки, имеющей цилиндрический осевой канал, при этом соотношение наружного диаметра центральной твердотопливной шашки и диаметра периферийных шашек равно (2,2-5,5):1, а склеивание шашек производят на длине 0,065-0,1 длины шашек со стороны обоих торцов, при этом количество периферийных шашек и их длина назначается в зависимости от требуемого импульса давления, максимального давления и времени работы генератора, что обеспечивает универсальность генератора при его использовании в различных конструкциях корпусных и бескорпусных импульсных устройств.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что его воспламенение производят при помощи электронагревательного элемента, вмонтированного в одну из периферийных шашек внешнего ряда в районе склеивания шашек.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей и горной промышленности и, в частности, к интенсификации нефтегазовых скважин и дегазации угольных пластов. Технический результат - повышение эффективности способа и надежности работы устройства.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применена для обработки продуктивного пласта. Способ включает газодинамический разрыв пласта путем сжигания в интервале продуктивного пласта порохового заряда из твердотопливного материала с наполнителем-стабилизатором горения с центральным круглым каналом, с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости центрального канала заряда, с последующей передачей энергии горения заряда в пласт.

Изобретение относится к технологиям добычи нефти и может быть применено для газодинамического воздействия на пласт. Способ включает кумулятивную перфорацию интервала скважины с образованием в обсадной колонне скважины и в горной породе сгруппированных перфорационных каналов для притока флюида, последующее срабатывание генераторов давления и их воздействие на пласт через сгруппированные перфорационные каналы для притока флюида с образованием в горной породе индивидуальных трещин разрыва горной породы в направлении каждого перфорационного канала.

Группа изобретений относится к топливно-энергетическому комплексу и может быть использована для добычи нефти и газа при разработке сланцевых нефтегазоносных залежей (плев).

Предоставляются способы и система разрыва горной породы в формации для улучшения добычи флюидов из формации. В одном способе одна или несколько скважин пробурены в коллектор, причем каждая скважина содержит главный ствол скважины с двумя или несколькими боковыми стволами скважины, пробуренными из главного ствола скважины.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для обработки пласта с высоковязкой нефтью нагретым газом, образующимся при сгорании жидкого горюче-окислительного состава (ГОС).

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для предохранения обсадной колонны от разрушения при разрыве продуктивного пласта давлением пороховых газов.

Группа изобретений относится к области эксплуатации нефтяных, газовых и водяных скважин и предназначено для образования трещин в призабойной зоне пласта и увеличения ее проницаемости в целях повышения производительности скважин.

Изобретение относится к области добычи жидких или газообразных текучих сред из буровых скважин. Способ перфорирования скважины заключается в загрузке реакционноспособного кумулятивного заряда в корпус, при этом реакционноспособный кумулятивный заряд включает реакционноспособную гильзу, включающую компоненты, выбранные из металлов и оксидов металлов; спуске корпуса с зарядом в ствол скважины и размещении его рядом с подземным пластом; подрыве кумулятивного заряда с целью создания первого и второго взрывов, при этом первый взрыв создает перфорационный туннель в примыкающем пласте, и этот перфорационный туннель имеет зону дробления, расположенную вдоль его стенок, а второй взрыв инициируется первым взрывом и создается экзотермической интерметаллической реакцией между реакционноспособными компонентами гильзы кумулятивного заряда, при этом второй взрыв выталкивает обломочный материал из зоны дробления внутри перфорационного туннеля в ствол скважины и вызывает по крайней мере один разрыв пласта на конце перфорационного туннеля, и этот по крайней мере один разрыв включает разрыв пласта, содержащего углеводороды, и соединяется с внутренней частью перфорационного туннеля; и нагнетании флюида, содержащего расклинивающий наполнитель, в перфорационный туннель под давлением, достаточным для того, чтобы нагнетаемый флюид проник по крайней мере в один разрыв пласта на конце перфорационного туннеля, чтобы ввести туда расклинивающий наполнитель и поддерживать открытым по крайней мере один разрыв пласта для увеличения дебита углеводородов.

Изобретение относится к области испытаний и отработки зарядов твердого топлива и устройств их содержащих, предназначенных для термогазохимической обработки и газодинамического разрыва нефтегазовых и угольных пластов.
Наверх