СЕЙСМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРИ РАЗРЫХЛЕНИИ СКАЛЬНОГО МАССИВА ЗАРЯДАМИ ГДШ

Одним из основных способов предварительного разрыхления скальных грунтов при разработке котлованов и траншей и планировки поверхности на различных строительных объектах являются буровзрывные работы (БВР). Работы эти часто осуществляют в стесненных условиях, рядом с охраняемыми объектами различного назначения. В этих условиях следует учитывать отрицательное воздействие сейсмических колебаний, вызванных взрывами. Одним из способов снижения сейсмического воздействия взрывов на охраняемые объекты является использование вместо штатных промышленных ВВ газогенераторов давления ГДШ [1-3].

Разрыхляемый скальный массив был представлен долеритами слаботрещиноватыми  Х÷XI  групп грунтов по классификации СНиП (коэффициент крепости по шкале проф. М.М.Протодьяконова — 16÷20).

Предварительное разрыхление скального грунта предусматривалось осуществлять с использованием гидроклиновой установки. Ее применение было обусловлено стесненными условиями производства работ на объекте и расположением рядом с площадкой работ  различных ответственных объектов и действующих коммуникаций. Однако использование механического способа разрыхления скального грунта вместо взрывных технологий оказалось неэффективным. После рассмотрения различных вариантов и проведения опытных работ для предварительного разрыхления скального грунта было решено использовать  газогенераторы давления шпуровые (ГДШ), размещаемые в предварительно пробуренных вертикальных шпурах.

ГДШ предназначен для откола горных пород и для разборки искусственных (бетонных и железобетонных) строительных объектов [1,3]. ГДШ допущены к постоянному применению Госгортехнадзором России. Все работы с ГДШ должны выполняться при соблюдении требований «Правил безопасности при взрывных работах» [5]. ГДШ не относятся к изделиям, содержащим взрывчатые вещества или пиротехнические составы, а их конструктивные элементы не являются взрывными устройствами.

Принцип действия ГДШ основан на фугасном действии газов, получаемых при высокоскоростном сгорании его рабочего состава, и создания давления в шпуре, достаточного для разрушения вмещающей среды (скальный грунт, бетон и т.п.). ГДШ обладает способностью создавать квазистатическое избыточное давление газов только в замкнутом объеме. Объем газообразных продуктов сгорания — 400 л на 1 кг состава. Полная идеальная работоспособность состава ГДШ — 3200 кДж/кг. При таком способе разрыхления скального грунта обеспечивается минимальное динамическое воздействие на окружающие охраняемые строения и коммуникации и минимальный разлет кусков разрушенного материала.

ГДШ состоит из пластмассового цилиндрического пенала диаметром 20÷25 мм и длиной 100÷600 мм, содержащего окислительную композицию на основе хлората натрия, и электропускового устройства (ЭПУ). Перед применением ГДШ приводятся в рабочее состояние — непосредственно на месте работ окислительная композиция в пенале пропитывается в необходимом количестве дизельным топливом.

ГДШ помещали в шпуры, предварительно пробуренные на разрыхляемом участке по сетке 0,4х0,4 м. Длина шпуров составляла от 0,4 до 0,8 м.  Фактический удельный расход ГДШ составлял около 0,5 кг/м

3, что примерно соответствует удельному расходу при разрыхлении скальных грунтов с использованием промышленных ВВ [4].  В зависимости от длины, в каждый шпур помещали патрон ГДШ массой от 0,025 до 0,075 кг. Длина забойки  шпуров была не менее 0,35 м. Диаметр патронов ГДШ составлял 25 мм, диаметр шпура — 36÷42 мм. Для обеспечения плотного прилегания патрон ГДШ перед установкой в шпур обматывали бумагой. Пространство между патронами ГДШ в шпуре  и забойку производили песком. При засыпке в шпур песок уплотняли. Инициирование ЭПУ патронов ГДШ в шпурах производили мгновенно от одной машинки типа КПМ-3У. Концы подсоединительных проводов ЭПУ каждого патрона ГДШ выводили из шпура и соединяли последовательно. При последовательной схеме соединения ЭПУ максимальное сопротивление цепи должно быть в два раза меньше номинала, указанного в паспорте взрывной машинки. В этом случае для машинки КПМ-3У максимальное сопротивление цепи составляет 300 Ом. Массу одновременно срабатывающего ГДШ и числа шпуров в серии ограничивали исходя из обеспечения допустимого уровня воздействия сейсмических волн на охраняемые объекты. Фактическая масса зарядов ГДШ в одной серии, в зависимости от расстояния до ближайшего охраняемого объекта, составляла от 0,3 до 5,75 кг.

Известно, что сейсмический эффект при срабатывании ГДШ значительно  меньше, чем при взрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ) такой же массы. Однако в настоящее время нет достаточных результатов  инструментальных измерений, позволяющих надежно прогнозировать интенсивность сейсмических колебаний при срабатывании патронов ГДШ. Поэтому для прогноза  воздействия ГДШ на охраняемые объекты обычно используют закономерности, полученные при проведении взрывных работ, в соответствии с которыми результаты расчетов воздействия ГДШ оказываются завышены.

С целью контроля воздействия проводимых работ и получения необходимых данных для повышения надежности прогноза динамического воздействия на охраняемые объекты при срабатывании ГДШ, использованных при разрыхлении скального грунта, были осуществлены измерения параметров сейсмических колебаний.  Измерения проводились комплектом аппаратуры «Mini Мate Plus» («Instantel», Канада). При регистрации сейсмических колебаний датчики устанавливались на грунте в районе расположения охраняемого объекта или между разрыхляемым участком и охраняемым объектом.

На рисунке 1 представлена типичная сейсмограмма записи колебаний грунта и давления в акустической воздушной волне (АВВ) при разрыхлении скального грунта с использованием патронов ГДШ. Общая масса зарядов  ГДШ составляла 2,5 кг. Регистрация производилась на расстоянии 4,5 м.

Рисунок 1. Результаты измерений сейсмических и акустических воздушных волн  при  разрыхлении скального грунта зарядами ГДШ

На сейсмограмме имеются четыре дорожки. На верхней дорожке приведена запись давления в акустической воздушной волне. На остальных дорожках приведены записи сейсмических колебаний по трем составляющим «Х», «Y» и «Z». Результаты измерений скорости колебаний по каждой составляющей (V_X, V_Y и V_Z) и суммарное векторное пиковое значение скорости колебаний V_PEAK, полученные в автоматическом режиме, приведены в верхней левой части рисунка 1. Пиковое  значение скорости колебаний V_PEAK (на рисунке 1 указана величина этой скорости, равная 125 мм/с) соответствует векторной величине скорости колебаний, зарегистрированной в момент времени при достижении максимальной скорости колебаний по одной из составляющих (в рассматриваемом случае V_X=90,8 мм/с).

В России критерием сейсмической опасности взрывов принята максимальная векторная скорость колебаний

V, которую  определяют по формуле

,                                              (1)

где V_X,  V_Y  и V_{Z  —} максимальные величины скорости колебаний  по трем составляющим, мм/с.

Обработка результатов выполненных измерений показывает, что величина максимальной векторной скорости колебаний V, рассчитанная по формуле (1), в 1,05÷1,35 раза превышает величину пикового значения скорости колебаний V_PEAK, которая приводится в результатах замеров на приборе.  Чем меньше разница в максимальной величине скорости колебаний по отдельным составляющим, тем больше отличие рассчитанной по формуле (1) величины скорости V от величины скорости V_PEAK, указанной на сейсмограммах.

Результаты обработки записей измерений величины максимальной векторной скорости колебаний грунта  V в зависимости от приведенной массы заряда , полученные при проведении исследований, показаны на графике на рисунке 2.

При мгновенном взрывании величину максимальной векторной скорости колебаний определяют по формуле [6]

 ,                                                     (2)

где V — скорость колебаний грунта, см/с; Q — масса мгновенно взрываемого заряда ВВ, кг; r — расстояние от места взрыва, м; К — коэффициент сейсмичности, величина которого зависит от геологических и гидрогеологических условий в районах проведения взрыва и расположения рассматриваемого объекта и ряда др. факторов; υ — показатель степени.

Рисунок 2. Зависимость скорости колебаний грунта от величины

приведенной массы заряда ГДШ

Измерения проводились на расстоянии от 2 до 13,5 м, величина приведенной массы зарядов находилась в диапазоне   0,066<<0,54  кг

1/3/м (преимущественно при ρ>0,1, см. рисунок 2). Для этого диапазона приведенных масс зарядов показатель степени может быть принят равным υ=2 [6]. По результатам многочисленных инструментальных измерений средняя величина коэффициента сейсмичности при υ=2 при взрывах скальных необводненных грунтов может быть принята равной К=4000÷6000, скальных обводненных грунтов — равной К=5000÷8000.

Коэффициент K при показателе степени n=2 в формуле (2) является коэффициентом, характеризующим удельную сейсмичность взрыва [6]. Это позволяет сравнивать между собой сейсмический эффект как взрывов разных зарядов ВВ на различных расстояниях, так и сейсмический эффект, вызванный воздействием на окружающую среду невзрывных источников. Величины коэффициента К, зарегистрированные при измерениях скорости сейсмических колебаний в случае использования зарядов ГДШ (всего 45 измерений) находятся в диапазоне

К=442÷2853  при среднем значении К=1306 (кривая на рисунке 2).

Большой разброс величины коэффициента К при использовании ГДШ можно объяснить различиями в  условиях проведения работ по разрыхлению грунта и регистрации колебаний: работы по разрыхлению грунта выполняли при одной, двух и трех обнаженных поверхностях; регистрация колебаний проводилась как в тылу массива, так и при наличии на пути распространения сейсмических волн слоя разрыхленного грунта или обнаженного пространства; изменялась степень обводненности разрыхляемого скального массива (работы осуществлялись в весенний период, до начала и в период таяния снега). Еще одной возможной причиной разброса полученных значений коэффициента К, по нашему мнению, является различие в массе и длине заряда ГДШ в шпурах (для воспламенения заряда большей массы и длины и его срабатывания  требуется больше времени, чем при использовании зарядов меньшей массы).

Средняя величина коэффициента сейсмичности (

К=1306) оказалась почти в 3 раза меньше средней расчетной величины, которую используют при прогнозировании сейсмического эффекта в ближней зоне взрывов (К=4000).  Это еще раз указывает на пониженное сейсмическое воздействие зарядов ГДШ по сравнению со взрывом зарядов ВВ такой же массы.

Учет результатов выполненных инструментальных измерений скорости сейсмических колебаний  при разрыхлении скального массива с использованием зарядов ГДШ позволит повысить надежность и безопасность производства подобных работ и расширить область их применения.

 

Список литературы:

1. Березуев Ю.А. Применение шпуровых газогенераторов давления на карьерах блочного камня. — Горный журнал, 2008, №1, с.50-52.
2. Руководство по применению газогенератора давления шпурового (ГДШ). ТУ 7275-002-46242932-2002. – СПб.: ООО «НПК «Контех», 2002. — 7 с.
3. Селявин А.И., Ненахов И.А., Фоменкова В.Е., Ганопольский М.И. Разрушение монолитного железобетонного фундамента с использованием невзрывчатых разрушающих средств. — Сб. Взрывное дело. Вып. №113/70 «Теория и практика взрывного дела». — М.: ИПКОН РАН, 2015, с.243-259.
4. Технические правила ведения взрывных работ на дневной поверхности. — М.: Недра, 1972. — 240 с.
5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Правила безопасности при взрывных работах. Сборник документов. Серия 13. Вып. 14. — М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2014. — 332 с.
6. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. — М.: Недра, 1981. — 192 с.

   СЕЙСМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ПРИ РАЗРЫХЛЕНИИ СКАЛЬНОГО МАССИВА ЗАРЯДАМИ ГДШ

   В статье рассмотрен опыт производства работ по разрыхлению скального массива с использованием газогенераторов давления шпуровых ГДШ. Приведены результаты измерений скорости сейсмических колебаний при срабатывании зарядов ГДШ. Показано, что скорость сейсмических колебаний при срабатывании зарядов ГДШ в среднем в три раза меньше, чем при взрывании зарядов промышленных ВВ такой же массы.

   Written by: Ненахов Иван Андреевич, Фоменкова Вера Евгеньевна, Кириллов Сергей Сергеевич, Ганопольский Михаил Исаакович

   Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА

   Date Published: 02/03/2017

   Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_26.09.15_09(18)

   Available in: Ebook

euroasia-science.ru

Пороховые генераторы давления ПГД

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

 

Пороховые генераторы давления ПГД

 

Назначение

Пороховые генераторы давления предназначены для создания в скважинах, заполненных жидкостью, давления, обеспечивающего образование остаточных трещин в прискважинной зоне пласта. Устройство генераторов и масса их зарядов позволяют кратковременно создавать в скважинах давление, равное или превышающее горное давление.

Объектами для обработок могут быть пласты-коллекторы, сложенные терригенными или карбонатными породами, фильтрационные свойства которых в прискважинной зоне ухудшены при строительстве или эксплуатации скважины.

Генераторы можно применять в скважинах, обсаженных трубами внутренним диаметром 118 мм и более. Допускается применение генераторов в скважинах, продуктивные пласты которых не перекрыты обсадными трубами и сложены плотными низкопроницаемыми породами.

 

 

Пороховой генератор давления ПГД-БК – 100М, ПГД-БК – 150

Особенности:

Генератор давления ПГД-БК – 100М применяется в скважинах при гидростатическом давлении до 80Мпа и температуре до + 100^оС, при условии пребывания в скважине при максимальной температуре не более 3 – х часов. Генератор ПГД – БК – 150 предназначен для применения в скважинах с гидростатическим давлением до 100 Мпа и температуре до +150^оС, преимущественно на глубинах свыше 3км.

Минимальное гидростатическое давление, при котором можно применять генераторы, – 5Мпа. 

Технические характеристики пороховых генераторов давления

Показатели	ПГД-БК-100М	ПГД-БК-150
Наружный диаметр, мм	95	95
Минимальный внутренний диаметр обсадной колонны, мм	118	118
Максимальное давление, МПа	80	100
Минимальное давление, МПа	5	5
Максимальная температура, оС	100	150
Масса одного заряда, кг	9,7	5,5
Число зарядов	Согласно методике	Согласно методике

 

Допустимая погрешность измерений: давления – 3 МПа; температуры – 5 градусов; скорости спуска – 0,1 м/с.

Генератор давления является изделием однократного применения.

 

 

 

Устройство генераторов

Генератор ПГД.БК-100М состоит из кабельной головки, пиропатрона ПП-9, опорной трубы, двух пусковых пиротехнических воспламенителей, одного воспламенительного и нескольких основных пороховых зарядов, соединительных и уплотнительных деталей (см. рисунок).

Генератор давления ПГД.БК-100М

1 – заряд пороховой воспламенительный; 2 – трубка с пусковым воспламенителем; 3 – заряд пороховой основной; 4 – трос; 5 – наконечник; 6 – головка; 7 – крешерный прибор; 8 – кабель.

Крешерный прибор применяется для регистрации максимального давления в скважине, который закрепляется на кабеле на расстоянии 10-20 метров от генератора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

zinref.ru

Универсальный твердотопливный генератор давления скважинный

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;

ω_т – вес выгоревшего топлива;

R – газовая постоянная;

Т – температура продуктов сгорания;

χ – тепловые потери;

Р_г/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.

www.findpatent.ru

Способ применения порохового генератора давления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа. Обеспечивает повышение эффективности воздействия на продуктивные пласты и предотвращение выброса из скважины добываемого продукта. Сущность изобретения: по способу в предварительно заглушенную скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб с приемной воронкой внизу. Воронка выполнена в виде отрезка трубы с внутренним конусом, меньший диаметр которого равен внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб, а больший – меньше минимального проходного сечения скважины. Над приемной воронкой выше продуктивного пласта устанавливают и активируют пакер. Трубную задвижку фонтанной арматуры закрывают, устанавливают выше трубной задвижки лубрикатор с пороховым генератором давления. Геофизический кабель пропускают через сальниковое устройство, установленное выше лубрикатора. Закрывают вентиль выравнивания давления, открывают трубную задвижку. После этого спускают пороховой генератор давления на геофизическом кабеле ниже приемной воронки в интервал продуктивного пласта скважины. На спирали накаливания, установленные в пороховых зарядах, по геофизическому кабелю подают напряжение. Пороховые заряды воспламеняют, обеспечивают механическое, тепловое и физико-химическое воздействие на продуктивный пласт. После обработки продуктивного пласта делают временную выдержку. Затем на геофизическом кабеле несгоревшие части порохового генератора давления через приемную воронку поднимают в лубрикатор, перекрывают трубную задвижку, открывают вентиль выравнивания давления. Внутри лубрикатора давление выравнивают с атмосферным и отсоединяют лубрикатор. При этом приемную воронку выполняют с возможностью предохранения пакера во время горения пороховых зарядов, а временную выдержку после обработки продуктивного пласта принимают не менее пяти минут. 3 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известен пороховой канальный генератор давления по патенту РФ на изобретение №2460877. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива. Пороховой канальный генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоит из пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров с центральным каналом и с отверстиями в боковой поверхности порохового заряда, соединенных между крышкой и поддоном тросом. В верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем. Отверстия в боковой поверхности порохового заряда выполнены с наклоном в сторону геофизического кабеля, а угол между центральной осью порохового заряда и осью отверстия в боковой поверхности порохового заряда составляет менее 90°. Обеспечивается повышение эффективности воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива, повышение точности установки устройства в выбранном интервале обработки, предотвращение смещения порохового генератора давления после его включения. Недостатком порохового канального генератора давления является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известен пороховой генератор давления по патенту РФ на полезную модель №118350. Пороховой генератор давления, спускается в скважину на геофизическом кабеле и состоит из отдельных пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров, соединенных между верхней крышкой и поддоном тросом. В верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем. В состав пороховых зарядов входит высокоэнергетический композиционный материал, причем количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах различно. Отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления могут быть расположены так, чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем и нижнем пороховом заряде было одинаковым и уменьшалось к его середине. Отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления могут быть расположены так, чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем заряде было максимальным и уменьшалось в сторону нижнего заряда. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок наноразмерного алюминия. Количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах составляет не более 40% от общей массы порохового заряда. Количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах, расположенных друг за другом, может отличаться на 2…15%. Недостатком порохового генератора давления является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известен пороховой генератор давления по патенту РФ на полезную модель №111189. Пороховой генератор давления спускается в скважину на геофизическом кабеле и состоит из пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров, соединенных между собой верхней крышкой и поддоном тросом. В верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем. Пороховые заряды выполнены с одной или несколькими несквозными полостями, заполненными высокоэнергетическим композиционным материалом. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок наноразмерного алюминия. Несквозные полости после заполнения высокоэнергетическим композиционным материалом могут быть закрыты пробками из клея. Несквозные полости могут быть закрыты общей крышкой, предотвращающей высыпание высокоэнергетического композиционного материала. Крышка, закрывающая несквозные полости, может быть приклеена. Каждая несквозная полость закрыта отдельной крышкой. Каждая крышка, закрывающая несквозную полость, может быть, приклеена. Крышка может быть выполнена из того же материала, что и пороховой заряд. Несквозная полость может быть выполнена кольцевой. Несквозные полости могут быть выполнены круглой формы. Несквозные полости могут быть выполнены не круглой формы, а, например, овальной, треугольной, прямоугольной или комбинированной. Недостатком порохового генератора давления является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известен “Пороховой генератор давления облицовочный” для корпусных кумулятивных перфораторов и имплозивных устройств, по заявке РФ на изобретение №2009115084 выполненный в виде набора фрагментов, закрепляемых на корпусе устройств последовательно один за другим в единый трубчатый облицовочный заряд. Его фрагменты могут собираться из стержневых элементов любого профиля баллиститных артиллерийских порохов. Фрагменты порохового генератора давления облицовочного могут изготавливаться 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. Недостатком порохового генератора давления облицовочного является низкая эффективность воздействия на пласт, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известно “Устройство для перфорации скважин и трещинообразования в пласте” по патенту РФ на изобретение №2170339. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, к кумулятивным перфораторам и пороховым генераторам давления, применяемым в скважинах. Обеспечивает увеличение эффективности перфоратора и размеров каналов в колоннах и создания дополнительных трещин в прилегающей к скважине зоне. Сущность изобретения: устройство содержит соединенный с кабелем-тросом для спуска в скважину кумулятивный перфоратор с зарядами взрывчатого вещества. Он образует при детонации кумулятивные струи. Имеется пороховой генератор давления с твердотопливными элементами. Твердотопливные элементы порохового генератора давления расположены между кумулятивными зарядами взрывчатого вещества или около зарядов взрывчатого вещества, соприкасаясь с ними. Твердотопливные элементы могут быть расположены в нижней части устройства вместо груза или части этого груза. При этом твердотопливные элементы не пересекают оси кумулятивных струй и выполнены из неметаллизированного баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива в виде цилиндров с центральным круглым каналом, в которых длина и диаметр центрального канала связаны соотношением (20…40):1. Содержание наполнителя-стабилизатора горения к массе твердотопливного элемента составляет не более 1,5%. В других вариантах устройства длина и диаметр центрального канала связаны другими соотношениями. Кроме того, в других вариантах приведено другое содержание наполнителя-стабилизатора горения к массе твердотопливного элемента. В других вариантах приведено и другое размещение составных частей устройства и их выполнение. Недостатком устройства для перфорации скважин и трещинообразования в пласте является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известны “Способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления” по патенту РФ на изобретение №2162514. Использование: при эксплуатации нефтяных скважин. Обеспечивает за один спуск-подъем аппаратуры перфорацию скважины, очистку обрабатываемого пласта от кольматирующих элементов, а сформированных перфорационных каналов в пласте – от корочки запекания и осуществление разрыва пласта. Сущность изобретения: способ и устройство для его осуществления включают перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором и имплозионное воздействие непосредственно в момент окончания перфорации скважины для очистки сформированных перфорационных каналов от корочки запекания с помощью имплозионной камеры, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью перфоратора. После этого срабатывает термогазогенератор, соединенный с перфоратором соединительным узлом, в котором имеется решетка с заглушенными отверстиями. Горячие газы термогазогенератора поступают в корпус перфоратора и через отверстия в его корпусе для кумулятивных зарядов по предварительно сформированным перфорационным каналам воздействуют непосредственно на перфорационные каналы в пласте. Выбирают характеристики заряда, конструкцию устройства и условия работы такими, чтобы обеспечить давление гидроразрыва пласта. Для оценки характера воздействия и характера работы устройства оно снабжено датчиками температуры и давления, а для определения места расположения прибора в скважине – локатором муфт. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известно “Устройство для вскрытия и газодинамической обработке пласта” по патенту РФ на изобретение №194151. Изобретение относится к технике прострелочно-взрывных работ в скважинах и может быть использовано для вторичного вскрытия прискважинной зоны пласта. Обеспечивает возможность создания дополнительного энергоносителя, способного образовывать при срабатывании кумулятивных зарядов в скважине мощный поток газов, движущийся за кумулятивной струей. Сущность изобретения: устройство включает корпусный кумулятивный перфоратор с головкой с загерметизированными боковыми отверстиями, кумулятивными зарядами, наконечником и две герметичные воздушные камеры с атмосферным давлением. Они расположены на концах перфоратора. В воздушных камерах размещены пороховые заряды. Между ними и кумулятивными зарядами помещены защитные шашки из недетонирующего смесевого топлива эластитного типа. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известен “Газогенератор на твердом топливе для обработки нефтегазовых скважин” по патенту РФ на изобретение №2311529. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для стимуляции прискважинной зоны нефтегазового пласта твердотопливными зарядами – газогенераторами. Обеспечивает повышение надежности и эффективности устройства, достижение более высокого дебита нефти, газоконденсата и газа в скважинах любой направленности. Сущность изобретения: устройство включает трубчатые цилиндрические заряды, обеспечивающие вибрационный режим горения, воспламенительный заряд и грузонесущий геофизический кабель с элементами крепления конструкции. Согласно изобретению при обработке крутонаклонных, искривленных скважин и горизонтальных скважин геофизический кабель расположен внутри гибкой непрерывной трубы, повторяющей направления скважины, имеет токопроводящие жилы для подсоединения к проводам инициирующего узла воспламенительного заряда. При этом гибкая непрерывная труба соединена с защитным кожухом – оболочкой вокруг зарядов в виде перфорированной или неперфорированной металлической насосно-компрессорной трубы, или изготовленной из стеклопластика, с помощью деталей, обеспечивающих стягивание зарядов вплотную друг с другом и с ней. Трубчатые цилиндрические заряды имеют длину каналов и разные диаметры этих каналов для обеспечения высокочастотных и низкочастотных импульсов давления при горении этих зарядов. Недостатком газогенератора на твердом топливе для обработки нефтегазовых скважин является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известен пороховой генератор по патенту РФ на полезную модель №108796. Пороховой генератор спускается в скважину на геофизическом кабеле и состоит из пороховых зарядов, выполненных в виде цилиндров, соединенных между крышкой и поддоном тросом, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем. Между геофизическим кабелем и спиралями накаливания установлен дополнительный кабель, одна сторона которого присоединена к спиралям накаливания, а другая – соединена через разъем с геофизическим кабелем, причем трос также закреплен на разъеме со стороны пороховых зарядов. Со стороны геофизического кабеля разъем выполнен в виде наконечника, а со стороны пороховых зарядов – в виде головки скважинного прибора. Разъем выполнен с предотвращающим самопроизвольное разъединение механическим креплением, например, в виде накидной гайки. Перед спиралями накаливания установлены разъемы спиралей накаливания. Соединенные разъемы спиралей накаливания выполнены с предотвращающим самопроизвольное разъединение механическим креплением. Дополнительный кабель прикреплен к тросу. Дополнительный кабель может быть прикреплен к тросу хомутами. Недостатком порохового генератора является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известен пороховой генератор давления по патенту РФ на полезную модель №108795. Пороховой генератор давления спускается в скважину на геофизическом кабеле и состоит из пороховых зарядов, собранных между крышкой и поддоном. В верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, причем все пороховые заряды соединены между собой тросом. Трос, соединяющий отдельные пороховые заряды, расположен в пазу, выполненном вдоль боковой поверхности порохового заряда. С одной стороны порохового заряда на торце выполнен выступ, а с другой стороны – впадина, причем пороховые заряды частично входят друг в друга. Глубина паза на боковой поверхности порохового заряда больше или равна диаметру троса, соединяющего отдельные пороховые заряды. Ширина паза на боковой поверхности порохового заряда больше диаметра троса, соединяющего отдельные пороховые заряды. Паз может быть выполнен с радиусом. Паз может быть выполнен прямоугольным. Выступы и впадины на торцах порохового заряда для их радиальной фиксации относительно друг друга выполнены фигурными. Недостатком порохового генератора давления является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известны пороховой генератор и способ его применения по патенту РФ на изобретение №2460873 (прототип). Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использована для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива. Обеспечивает повышение эффективности воздействия на пласт, увеличение давления на этот пласт в интервале обработки, предотвращение выброса из скважины добываемого продукта. Сущность изобретений: пороховой генератор состоит из пороховых зарядов, соединенных между крышкой и поддоном тросом. Не менее чем один пороховой заряд содержит спираль накаливания, электрически соединенную с геофизическим кабелем. Согласно изобретению выше пороховых зарядов на геофизическом кабеле установлен верхний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом верхнего пакера, электрической спиралью верхнего пакера и дополнительным пороховым зарядом с детонатором верхнего пакера. Ниже пороховых зарядов установлен нижний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом нижнего пакера, электрической спиралью накаливания нижнего пакера и дополнительным зарядом с детонатором нижнего пакера. Толщина проволоки и ее материал накаливания верхнего и нижнего пакеров выполнены такими же, но отличными от спирали накаливания порохового заряда. Способ по изобретению заключается в использовании вышеописанного порохового генератора давления. Недостатком порохового генератора является сложность его конструкции, низкая эффективность воздействия на продуктивный пласт и отсутствие возможности извлечения несгоревших частей порохового генератора на поверхность.

Задачами создания изобретения являются: повышение эффективности воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива, увеличение давления на пласт в интервале обработки, предотвращение выброса из скважины добываемого продукта, извлечение из скважины несгоревших частей порохового генератора давления.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что способ применения порохового генератора давления включает сжигание в интервале продуктивного пласта пороховых зарядов. В предварительно заглушенную скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб, к которой снизу на резьбе прикрепляют приемную воронку, выполненную в виде отрезка трубы с внутренним конусом, меньший диаметр которого равен внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб, а больший меньше минимального проходного сечения скважины. Над приемной воронкой выше продуктивного пласта устанавливают и активируют пакер. Трубную задвижку фонтанной арматуры закрывают, устанавливают выше трубной задвижки лубрикатор с пороховым генератором давления, при этом геофизический кабель пропускают через сальниковое устройство, установленное выше лубрикатора. Закрывают вентиль выравнивания давления. Открывают трубную задвижку, после чего спускают пороховой генератор давления на геофизическом кабеле ниже приемной воронки в интервал продуктивного пласта скважины. На спирали накаливания, установленные в пороховых зарядах, по геофизическому кабелю подают напряжение. Пороховые заряды воспламеняются, их горение в скважине сопровождается механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на продуктивный пласт. После обработки продуктивного пласта делают временную выдержку, после чего на геофизическом кабеле несгоревшие части порохового генератора давления через приемную воронку поднимают в лубрикатор. Перекрывают трубную задвижку. Открывают вентиль выравнивания давления, внутри лубрикатора давление выравнивается с атмосферным, и отсоединяют лубрикатор. Временная выдержка после обработки продуктивного пласта составляет не менее пяти минут.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет всем критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…3, где:

на фиг.1 приведен пороховой генератор давления в лубрикаторе перед спуском в скважину,

на фиг.2 – пороховой генератор давления спущен в интервал продуктивного пласта,

на фиг.3 – пороховой генератор давления в работе, термогазохимическая обработка и разрыв продуктивного пласта при горении пороховых зарядов.

Способ применения порохового генератора давления 1 включает сжигание в интервале продуктивного пласта 2 пороховых зарядов 3. В предварительно заглушенную скважину 4 спускают колонну насосно-компрессорных труб 5, к которой снизу на резьбе (не показана) прикрепляют приемную воронку 6, выполненную в виде отрезка трубы с внутренним конусом 7, меньший диаметр которого “d” равен внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб “d_т“, а больший “D” меньше минимального проходного сечения скважины “d_СКВ“. Над приемной воронкой 6 выше продуктивного пласта 2 устанавливают и активируют пакер 8. Трубную задвижку 9 фонтанной арматуры закрывают. Устанавливают выше трубной задвижки 9 лубрикатор 10 с пороховым генератором давления 1. При этом геофизический кабель 11 пропускают через сальниковое устройство 12, установленное выше лубрикатора 10. Закрывают вентиль выравнивания давления 13. Открывают трубную задвижку 9, после чего спускают пороховой генератор давления 1 на геофизическом кабеле 11 ниже приемной воронки 6 в интервал продуктивного пласта 2 скважины 4. На спирали накаливания 14, установленные в пороховых зарядах 3, по геофизическому кабелю 11 подают напряжение. Пороховые заряды 3 воспламеняются, их горение в скважине 4 сопровождается механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на продуктивный пласт 2. После обработки продуктивного пласта 2, делают временную выдержку, после чего на геофизическом кабеле 11 несгоревшие части порохового генератора давления 1 через приемную воронку 6 поднимают в лубрикатор 10. Перекрывают трубную задвижку 9, открывают вентиль выравнивания давления 13, внутри лубрикатора 10 давление выравнивается с атмосферным, и отсоединяют лубрикатор 10. Временная выдержка после обработки продуктивного пласта 2 составляет не менее пяти минут. Перекрытие интервала обработки скважины сверху позволяет создать большее локальное давление и более эффективно воздействовать на пласт, в связи с чем увеличивается приток нефти и газа в эксплуатационных скважинах. Приемная воронка 6 предохраняет пакер во время горения пороховых зарядов 3, а после обработки пласта обеспечивает подъем на поверхность несгоревших частей порохового генератора давления 1.

Применение изобретения позволило:

1. Повысить эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

2. Увеличить давление на пласт в интервале обработки.

3. Предотвратить выброс из скважины добываемого продукта.

4. Предотвратить закупорку каналов в породе шламом, находящимся на забое скважины.

5. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы.

6. Обеспечить термогазохимическую обработку и разрыв нефтегазоносных пластов.

7. Извлечь из скважины несгоревшие части порохового генератора давления.

Способ применения порохового генератора давления, включающий сжигание в интервале продуктивного пласта пороховых зарядов, отличающийся тем, что в предварительно заглушенную скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб, к которой снизу на резьбе прикрепляют приемную воронку, выполненную в виде отрезка трубы с внутренним конусом, меньший диаметр которого равен внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб, а больший – меньше минимального проходного сечения скважины, над приемной воронкой выше продуктивного пласта устанавливают и активируют пакер, трубную задвижку фонтанной арматуры закрывают, устанавливают выше трубной задвижки лубрикатор с пороховым генератором давления, при этом геофизический кабель пропускают через сальниковое устройство, установленное выше лубрикатора, закрывают вентиль выравнивания давления, открывают трубную задвижку, после чего спускают пороховой генератор давления на геофизическом кабеле ниже приемной воронки в интервал продуктивного пласта скважины, на спирали накаливания, установленные в пороховых зарядах, по геофизическому кабелю подают напряжение, пороховые заряды воспламеняют, обеспечивают механическое, тепловое и физико-химическое воздействие на продуктивный пласт, после обработки продуктивного пласта делают временную выдержку, после чего на геофизическом кабеле несгоревшие части порохового генератора давления через приемную воронку поднимают в лубрикатор, перекрывают трубную задвижку, открывают вентиль выравнивания давления, внутри лубрикатора давление выравнивают с атмосферным и отсоединяют лубрикатор, при этом приемную воронку выполняют с возможностью предохранения пакера во время горения пороховых зарядов, а временную выдержку после обработки продуктивного пласта принимают не менее пяти минут.

www.findpatent.ru

Импульсный генератор давления для скважин

 

Использование: изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для механического и теплового воздействия продуктов горения пиротехнического состава на пласт, заключающегося в расплавлении асфальтосмолопарафиновых отложений и снижении вязкости нефти в прискважинной зоне пласта. Обеспечивает увеличение эффективности воздействия на прискважинную зону пласта и повышение надежности работы устройства при сохранении наружных габаритов генератора. Сущность изобретения: импульсный генератор давления для скважин содержит перфорированный корпус с расположенными в нем последовательно вдоль оси твердотопливными зарядами и поджигающим устройством. Твердотопливные заряды выполнены из высококалорийного пиротехнического состава, образующего в условиях скважины высокотемпературные продукты горения, взаимодействующие со скважинной жидкостью и твердыми отложениями прискважинной зоны и содержащие нерастворимые оксиды, замедляющие процесс теплообмена в скважине и образующие газопарофазную среду с созданием растянутого во времени импульса давления. Твердотопливные заряды помещены в герметичные оболочки из материала с температурой плавления ниже температуры горения пиротехнического состава. Они установлены торцами в контакте друг с другом. Торцы пиротехнических зарядов выполнены с выступами и герметизацией места контакта. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для механического и теплового воздействия на прискважинную зону пласта.

Известно, что при длительной эксплуатации скважины в прискважинной зоне накапливаются асфальтосмолопарафиновые отложения. Воздействие на такие отложения только давлением не приводит к желаемому результату. В данном случае более эффективным является комплексное воздействие, сочетающее в себе и наличие давления, и так называемую термогазохимическую составляющую. Помимо этого, считается, что эффективность этих мер может быть усилена многократным импульсным воздействием (в волновом режиме) с определенной частотой. Известны пороховые генераторы давления типа ПГД.БК для разрыва пласта давлением пороховых газов, предназначенные для одновременного механического, теплового и химического воздействия пороховых газов на горные породы, насыщающие их флюиды и твердые отложения в прискважинной зоне. Они выполнены, в основном, в бескорпусном варианте и содержат кабельную головку, пороховой заряд, пусковой пиротехнический воспламенитель, установленный по оси заряда, уплотнение и наконечник. Заряды пороха имеют диаметры от 42 до 102 мм, имея на 0,5 метра длины массу заряда от 1,1 до 16 кг [1, 2]. В большинстве случаев пороховые генераторы опускаются по внутреннему диаметру обсадной колонны на глубину до 6000 м, а для случая работы без подъема насосно-компрессорных труб применяются пороховые заряды минимально возможной массы (1,1-1,7 кг) на 0,5 м длины и диаметром (42-50 мм). Среди недостатков известных пороховых газогенераторов отметим воздействие на прискважинную зону в основном только импульса давления, и в меньшей степени теплового воздействия, что обусловлено составом продуктов горения, а также сложность конструкции газогенераторов в силу наличия различных переходных воспламенителей и замедлителей и связанную с этим недостаточную надежность их работы В качестве прототипа выбран импульсный генератор давления (ИГД) для скважин [3] , предназначенный для термомеханической обработки прискважинной зоны пластов, в котором корпус выполнен из трубок с радиальными отверстиями, в трубках расположены пороховые заряды, которые задействуются поджигающим устройством. Перфорированные трубки корпуса соединены между собой муфтой. Перфорированные трубки с зарядами расположены друг от друга на расстоянии не менее их диаметра, а между ними в осевом канале муфты установлено устройство передачи воспламенения в виде малогазовых зарядов-замедлителей с заданным временем горения, зависящим от их длины. Расстояние между пороховыми зарядами должно быть равно или превышать их диаметр, в противном случае происходит воспламенение этих зарядов друг от друга без задержки. Недостатками прототипа являются: – недостаточно высокая энергоемкость порохового заряда и недостаточно эффективное тепловое воздействие на призабойную зону, обусловленное составом продуктов горения; – наличие специальных замедлителей, обеспечивающих последовательность импульсов срабатывания порохового заряда, усложняющих конструкцию и снижающих надежность работы генератора. Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно увеличение эффективности воздействия на прискважинную зону пласта и повышение надежности работы генератора давления при сохранении наружных габаритов генератора. Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого устройства, заключается в следующем: – обеспечивается высокая эффективность работы генератора при небольших габаритах устройства за счет использования высококалорийного пиротехнического состава; – повышается эффективность воздействия на прискважинную зону пласта за счет двух последовательных импульсов давления, обусловленных характером горения пиротехнического состава и составом продуктов горения, реализующихся в свою очередь в волновом режиме с определенной частотой; – достигается экономичность устройства за счет сохранности корпуса и многократности его использования; – повышается надежность его работы за счет изъятия промежуточного элемента-замедлителя. Для достижения указанного технического результата в импульсном генераторе давления для скважин, содержащем перфорированный корпус с расположенными в нем последовательно вдоль оси твердотопливными зарядами и поджигающим устройством, согласно изобретению твердотопливные заряды выполнены из высококалорийного пиротехнического состава, образующего высокотемпературные продукты горения, взаимодействующие со скважинной жидкостью и твердыми отложениями прискважинной зоны. Твердотопливные заряды помещены в герметичные оболочки из материала с температурой плавления (Т_пл.) ниже температуры горения (Т_гор.) пиротехнического состава и контактируют торцами друг с другом. Торцы зарядов выполнены с выступами, а место контакта герметизировано. Выделяющиеся при горении пиротехнического состава высокотемпературные продукты горения (2700^oС) создают в прискважинной зоне пласта два последовательных импульса давления. Первый импульс давления образуется за счет газовой фазы, выделяющейся при горении пиротехнического состава в условиях скважины (высокое давление и температура), а второй импульс давления отвечает взаимодействию высокотемпературных шлаков пиротехнического состава с прискважинной жидкостью и твердыми отложениями с образованием газопарофазной среды. Два последовательных импульса давления способны не только эффективно разрушать асфальтосмолопарафиновые отложения, но и образовывать дополнительно трещины в нефтеносных пластах. Одновременно с этим идет процесс термогазохимического воздействия продуктов горения на призабойную зону скважины. Для обеспечения надежности работы генератора в условиях повышенного давления жидкости и температуры (Т~170^oС, Р~80 МПа) заряды из пиротехнического состава располагаются в герметичных чехлах из металлов или полимеров. Особо следует отметить, что помимо импульсного выделения энергии вследствие горения пиротехнического состава в условиях повышенного давления и температуры в скважине имеет место также механизм импульсного режима срабатывания самих зарядов (модулей), составляющих генератор, за счет задержки, обусловленной временем разрушения материала оболочек. При этом толщина оболочек позволяет регулировать частоту циклов. Для обеспечения надежности передачи инициирующего импульса от заряда к заряду место контакта зарядов герметизируется с помощью уплотнения. Для сохранения габаритных характеристик генератора (в частности, наружного диаметра) та часть заряда, где установлено герметизирующее уплотнение, имеет меньший диаметр, за счет чего образуется выемка в месте соединения зарядов, по поверхности которой реализуется уплотнение. Уменьшение диаметра зарядов на их стыке примерно равно толщине герметизирующего уплотнительного кольца. На фиг.1 представлен общий вид импульсного генератора давления; на фиг. 1а – узел “А”; на фиг.2 представлен вид характерной осциллограммы срабатывания фрагмента заряда модуля предлагаемого генератора давления ИГД-20 (кривая 1 – пороховой генератор давления, кривая 2 – заявляемый генератор давления с зарядом из высококалорийного пиротехнического состава). Заявляемое устройство содержит: 1 – головка генератора давления; 2 – поджигающее устройство;
3 – стальной корпус;
4 – отверстия в корпусе;
5 – концевик с поджимающей пружиной;
6 – пиротехнические заряды;
7 – герметизирующую оболочку;
8 – центрирующие пружины;
9 – вкладыши;
10 – герметизирующую прокладку;
11 – уплотнительное кольцо. Спуск ИГД в скважину осуществляется на геофизическом кабеле. Импульсный генератор давления содержит заряд 6 из высококалорийного пиротехнического состава, который помещен в герметичную оболочку 7 из легкоплавкого материала, поджигающее устройство 2, заключенное в неразрушаемый корпус 3 с продольными отверстиями 4, обеспечивающими выход продуктов горения в прискважинную зону пласта. Поджатие торцев зарядов 6 к поджигающему устройству 2 и между собой осуществляется набором вкладышей 9 и пружиной, упирающейся с одной стороны во вкладыши 9, а с другой в концевик 5, скрепленный с корпусом 3 резьбовым соединением. Головка 1 ИГД содержит закрепленный в ней геофизический кабель, по которому подается токовый импульс для задействования электровоспламенителя в поджигающем устройстве 2. Место контакта пиротехнических зарядов 6 герметизируется прокладкой 10 и уплотнительным кольцом 11. Между внутренней поверхностью корпуса ИГД и пиротехническими зарядами 6 в месте их герметизации установлены центрирующие пружины 8. ИГД работает следующим образом. После спуска генератора в скважину по кабелю подают электрический импульс на поджигающее устройство 2, которое воспламеняет первый пиротехнический заряд 6, горение от которого передается к следующему заряду (от первого ко второму, от второго к третьему и т.д.). Газообразные продукты горения высококалорийного пиротехнического состава, выделяясь из корпуса 3 через отверстия 4, в жидкости скважины создают импульс давления и воздействуют на забитые перфорационные каналы. Затем выделенное тепло и нерастворимые частицы в продуктах горения часть жидкости переводят в пар, который создает второй импульс давления в скважине, растянутый во времени. Продукты горения пиротехнического состава, обладающие высокой температурой, и образующийся пар эффективно расплавляют асфальтосмолопарафиновые отложения за счет передачи тепла пластовой жидкости твердым отложениям и породам, снижают вязкость нефти, восстанавливают фильтрационные свойства в прискважинной зоне пласта. Особенность воздействия высокотемпературных продуктов горения пиротехнического состава заключается в том, что в газовом пузыре кроме газов содержатся также перегретые пары солей и оксидов. Расширяясь, пузырь генерирует в скважинной жидкости плавную волну сжатия и в дальнейшем оказывает квазистатическое давление. Наличие нерастворимых оксидов замедляет процесс теплообмена, при этом доля энерговыделения, перешедшая в кинетическую энергию жидкости, соответственно возрастает, и энерговыделение пиротехнического состава не уступает по эффективности пороху. В таблице приведены сравнительные характеристики заявляемого импульсного генератора давления и промышленного порохового генератора ПГД170МТ. Сравнительные характеристики заявляемого генератора давления и промышленного порохового генератора давления ПГД170МТ. В заявляемом генераторе давления используется пиротехнический состав, который имеет удельную калорийность, в 1,75 раз большую, чем порох, применяемый в ПГД170МТ, что позволило в неразрушаемом корпусе диаметром 42 мм расположить заряд диаметром до 30 мм, с калорийностью до Q=1,2510³ккал (в ПГД170МТ -0,8910³ккал) на 0,5 м длины. Наиболее перспективным следует считать источник давления ИГД-30; его энергетика превосходит пороховой генератор ПГД170МТ в 1,4 раза. Наличие двух импульсов давления и их различная длительность, а также осуществление их в волновом режиме позволяет сделать вывод о более эффективном воздействии продуктов горения пиротехнического состава на призабойную зону пласта, при котором должны разрушаться не только асфальтосмолопарафиновые пробки в перфорационных каналах, но и создаваться более проницаемая структура продуктивного пласта. ИГД защищен от воздействия блуждающих токов промышленной частоты и зарядов статического электричества до 20 кВ. Модель ИГД-20 (1 модуль, длиной 0,5 м) прошла лабораторные испытания и показала практическую работоспособность. На фиг.2 представлен вид характерной осциллограммы срабатывания фрагмента заряда модуля генератора давления ИГД-20. Срабатывание производилось на стенде, имитирующем условия скважины. Давление измерялось с помощью датчика с регистрацией процесса на светолучевом осциллографе. Первый пик давления обусловлен импульсным выделением энергии при горении пиротехнического состава под давлением (условия скважины), второй пик давления, растянутый во времени, обусловлен взаимодействием высокотемпературных продуктов горения с имитатором скважинной жидкости – 20% раствором хлорида натрия. Применение стального корпуса в ИГД с продольными отверстиями, площадь которых составляет не менее 30% от наружной поверхности корпуса, обеспечивает свободный выход продуктов горения в прискважинную зону пласта, его сохранность после срабатывания и многократность его использования. Источники информации
1. Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под ред. Л.Я. Фридляндера. – М.: Недра, 1983, с.61. 2. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам под ред. Н.Г. Григоряна. – М.: Недра, 1990, с. 103. 3. А.М. Дуванов, А.А. Михайлов, С.М. Колясов, В.Д. Крощенко, С.В. Гошовский, Г. И. Сухоруков. Импульсный генератор давления для скважин. Авт. св. СССР, 1711516, МКИ Е 21 В 43/25, публ. 27. 08. 95, БИ 24.

Формула изобретения

Импульсный генератор давления для скважин, содержащий перфорированный корпус с расположенными в нем последовательно вдоль оси твердотопливными зарядами и поджигающим устройством, отличающийся тем, что твердотопливные заряды выполнены из высококалорийного пиротехнического состава, образующего высокотемпературные продукты горения, взаимодействующие со скважинной жидкостью и твердыми отложениями прискважинной зоны и содержащие нерастворимые оксиды, замедляющие процесс теплообмена в скважине и образующие газопарофазную среду с созданием растянутого во времени импульса давления, при этом твердотопливные заряды помещены в герметичные оболочки из материала с температурой плавления ниже температуры горения пиротехнического состава и установлены в контакте друг с другом торцами, которые выполнены с выступами и герметизацией места контакта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Пороховой генератор давления и способ его применения

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива. Обеспечивает повышение эффективности воздействия на пласт, увеличение давления на этот пласт в интервале обработки, предотвращение выброса из скважины добываемого продукта. Сущность изобретений: пороховой генератор состоит из пороховых зарядов, соединенных между крышкой и поддоном тросом. Не менее чем один пороховой заряд содержит спираль накаливания, электрически соединенную с геофизическим кабелем. Согласно изобретению выше пороховых зарядов на геофизическом кабеле установлен верхний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом верхнего пакера, электрической спиралью верхнего пакера и дополнительным пороховым зарядом с детонатором верхнего пакера. Ниже пороховых зарядов установлен нижний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом нижнего пакера, электрической спиралью накаливания нижнего пакера и дополнительным зарядом с детонатором нижнего пакера. Толщина проволоки и ее материал накаливания верхнего и нижнего пакеров выполнены такими же, но отличными от спирали накаливания порохового заряда. Способ по изобретению заключается в использовании выше описанного порохового генератора давления. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известен “Пороховой генератор давления облицовочный” для корпусных кумулятивных перфораторов и имплозивных устройств, по заявке РФ на изобретение №2009115084, выполненный в виде набора фрагментов, закрепляемых на корпусе устройств последовательно один за другим в единый трубчатый облицовочный заряд. Его фрагменты могут собираться из стержневых элементов любого профиля баллиститных артиллерийских порохов. Фрагменты порохового генератора давления облицовочного могут изготавливаться 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. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известно “Устройство для перфорации скважин и трещинообразования в пласте” по патенту РФ на изобретение №2170339. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, к кумулятивным перфораторам и пороховым генераторам давления, применяемым в скважинах. Обеспечивает увеличение эффективности перфоратора и увеличение размеров каналов в колоннах и создания дополнительных трещин в прилегающей к скважине зоне. Сущность изобретения: устройство содержит соединенный с кабелем-тросом для спуска в скважину кумулятивный перфоратор с зарядами взрывчатого вещества. Он образует при детонации кумулятивные струи. Имеется пороховой генератор давления с твердотопливными элементами. Твердотопливные элементы порохового генератора давления расположены между кумулятивными зарядами взрывчатого вещества или около зарядов взрывчатого вещества, соприкасаясь с ними. Твердотопливные элементы могут быть расположены в нижней части устройства вместо груза или части этого груза. При этом твердотопливные элементы не пересекают оси кумулятивных струй и выполнены из неметаллизированного баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива в виде цилиндров с центральным круглым каналом, в которых длина и диаметр центрального канала связаны соотношением (20…40):1. Содержание наполнителя-стабилизатора горения к массе твердотопливного элемента составляет не более 1,5%. В других вариантах устройства длина и диаметр центрального канала связаны другими соотношениями. Кроме того, в других вариантах приведено другое содержание наполнителя-стабилизатора горения к массе твердотопливного элемента. В других вариантах приведено и другое размещение составных частей устройства и их выполнение. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известен “Способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления” по патенту РФ на изобретение №2162514. Использование: при эксплуатации нефтяных скважин. Обеспечивает за один спуск-подъем аппаратуры перфорацию скважины, очистку обрабатываемого пласта от кольматирующих элементов, а сформированных перфорационных каналов в пласте – от корочки запекания и осуществление разрыва пласта. Сущность изобретения: способ и устройство для его осуществления включают перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором и имплозионное воздействие непосредственно в момент окончания перфорации скважины для очистки сформированных перфорационных каналов от корочки запекания с помощью имплозионной камеры, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью перфоратора. После этого срабатывает термогазогенератор, соединенный с перфоратором соединительным узлом, в котором имеется решетка с заглушенными отверстиями. Горячие газы термогазогенератора поступают в корпус перфоратора и через отверстия в его корпусе для кумулятивных зарядов по предварительно сформированным перфорационным каналам воздействуют непосредственно на перфорационные каналы в пласте. Выбирают характеристики заряда, конструкцию устройства и условия работы такими, чтобы обеспечить давление гидроразрыва пласта. Для оценки характера воздействия и характера работы устройства оно снабжено датчиками температуры и давления, а для определения места расположения прибора в скважине – локатором муфт. Недостатком изобретения является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известно “Устройство для вскрытия и газодинамической обработки пласта” по патенту РФ на изобретение №194151. Изобретение относится к технике прострелочно-взрывных работ в скважинах и может быть использовано для вторичного вскрытия прискважинной зоны пласта. Обеспечивает возможность создания дополнительного энергоносителя, способного образовывать при срабатывании кумулятивных зарядов в скважине мощный поток газов, движущийся за кумулятивной струей. Сущность изобретения: устройство включает корпусный кумулятивный перфоратор с головкой с загерметизированными боковыми отверстиями, кумулятивными зарядами, наконечником и две герметичные воздушные камеры с атмосферным давлением. Они расположены на концах перфоратора. В воздушных камерах размещены пороховые заряды. Между ними и кумулятивными зарядами помещены защитные шашки из недетонирующего смесевого топлива эластитного типа. Недостатком изобретения является низкая эффективность воздействия на пласт, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известен “Газогенератор на твердом топливе для обработки нефтегазовых скважин” по патенту РФ на изобретение №2311529. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для стимуляции прискважинной зоны нефтегазового пласта твердотопливными зарядами – газогенераторами. Обеспечивает повышение надежности и эффективности устройства, достижение более высокого дебита нефти, газоконденсата и газа в скважинах любой направленности. Сущность изобретения: устройство включает трубчатые цилиндрические заряды, обеспечивающие вибрационный режим горения, воспламенительный заряд и грузонесущий геофизический кабель с элементами крепления конструкции. Согласно изобретению при обработке крутонаклонных, искривленных скважин и горизонтальных скважин, геофизический кабель расположен внутри гибкой непрерывной трубы, повторяющей направления скважины, имеет токопроводящие жилы для подсоединения к проводам инициирующего узла воспламенительного заряда. При этом гибкая непрерывная труба соединена с защитным кожухом – оболочкой вокруг зарядов в виде перфорированной или неперфорированной металлической насосно-компрессорной трубы, или изготовленной из стеклопластика, с помощью деталей, обеспечивающих стягивание зарядов вплотную друг с другом и с ней. Трубчатые цилиндрические заряды имеют длину каналов и разные диаметры этих каналов для обеспечения высокочастотных и низкочастотных имлульсов давления при горении этих зарядов. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известно “Устройство для термогазохимической обработки продуктивного пласта” по патенту РФ на изобретение №2151282 (прототип устройства). Устройство содержит бескорпусный заряд из твердотопливного материала, который соединен с кабелем-тросом и выполнен в виде сплошной цилиндрической шашки с воспламенителем и центральным круглым каналом. Отношение длины канала к его диаметру равно (40-120):1. Перпендикулярно к центральному круглому каналу в теле заряда по его длине выполнены ряды поперечых сквозных каналов диаметром 0,25-1,1 диаметра центрального круглого канала. В каждом ряду поперечные сквозные каналы выполнены пересекающимися под прямым углом друг к другу, а расстояние по длине заряда между каждыми двумя соседними рядами поперечных сквозных каналов равно отношению (20-40):1 длины центрального круглого канала к его диаметру. Устройство дополнительно содержит выступающие из шашки сегменты из твердотопливного материала, расположенные на противоположных цилиндрических поверхностях шашки параллельно оси ее центрального канала. В сегментах выполнены продольные пазы. Расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки. Отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6-9):1. Недостатком устройства является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Известен “Комплексный способ стимуляции скважин” (прототип способа) по патенту РФ на изобретение №2282027. Способ используют в нефтяной промышленности. Обеспечивает повышение эффективности стимулирования скважины за счет усиления коплексного термогазохимического, барического и виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта за счет использования порохового заряда без остаточных догорающих фрагментов топлива. Сущность изобретения: способ включает термогазохимическое барическое и виброволновое воздействие на продуктивный пласт с помощью газогенератора. Он имеет цилиндрический бескорпусный заряд с центральным круглым каналом из твердотопливного материала и соединен с геофизическим кабелем. Воздействие осуществляют путем сжигания в интервале продуктивного пласта этого заряда с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости его центрального канала с последующей передачей энергии горения в продуктивный пласт. Согласно изобретению для избавления от остаточных фрагментов заряда в конце его горения используют заряд с выступающими на противоположных сторонах цилиндрической поверхности сегментами, параллельными оси его центрального канала с выполненными в них продольными пазами. При этом расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки. Отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6÷9)÷1. Недостатком способа является низкая эффективность воздействия на пласт, возможный выброс из скважины добываемого продукта, быстрое снижение давления в интервале обработки.

Задачами создания изобретения являются: повышение эффективности воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива, увеличение давления на пласт в интервале обработки, предотвращение выброса из скважины добываемого продукта.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле состоит из пороховых зарядов, соединенных между крышкой и поддоном тросом, не менее, чем один пороховой заряд содержит спираль накаливания, электрически соединенную с геофизическим кабелем, причем выше пороховых зарядов на геофизическом кабеле установлен верхний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом верхнего пакера и электрической спиралью верхнего пакера. Толщина проволоки спиралей в пороховом заряде и в пороховом заряде верхнего пакера выполнена различной. Спирали в пороховом заряде и в пороховом заряде верхнего пакера могут быть выполнены из разного материала. Между пороховыми зарядами и верхнем пакером установлен автономный цифровой манометр-термометр. Ниже пороховых зарядов может быть установлен нижний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом нижнего пакера и электрической спиралью нижнего пакера. Спираль в пороховом заряде нижнего пакера может быть выполнена такой же, как в пороховом заряде верхнего пакера. Верхний пакер содержит дополнительный пороховой заряд с детонатором. Нижний пакер содержит дополнительный пороховой заряд с детонатором.

Способ применения порохового генератора давления включает сжигание в интервале продуктивного пласта пороховых зарядов, причем перед воздействием на пласт перекрывают сверху проходное сечение скважины верхним пакером. Перед воздействием на пласт одновременно перекрывают проходное сечение скважины пакерами выше и ниже порохового заряда. После воздействия на пласт верхний пакер разрушают, приводя детонатором в действие дополнительный пороховой заряд. После воздействия на пласт нижний пакер разрушают, приводя детонатором в действие дополнительный пороховой заряд.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет всем критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…6, где:

на фиг.1 пороховой генератор давления спускается в скважину,

на фиг.2 проходное сечение колонны труб перекрыто сверху верхним пакером,

на фиг.3 воздействие на пласт сжиганием пороховых зарядов,

на фиг.4 проходное сечение колонны труб перекрыто сверху и снизу пакерами,

на фиг.5 воздействие на пласт сжиганием пороховых зарядов,

на фиг.6 разрушение верхнего и нижнего пакера дополнительными пороховыми зарядами и подъем геофизического кабеля.

Пороховой генератор давления 1 спускается в скважину на геофизическом кабеле 2 и состоит из пороховых зарядов 3, соединенных между крышкой 4 и поддоном 5 тросом 6, не менее, чем один пороховой заряд 3 содержит спираль накаливания 7, электрически соединенную с геофизическим кабелем 2, причем выше пороховых зарядов 3 на геофизическом кабеле 2 установлен верхний пакер 8, выполненный в виде эластичной оболочки 9 с пороховым зарядом верхнего пакера 10 и электрической спиралью верхнего пакера 11. Толщина проволоки спиралей в пороховом заряде 3 и в пороховом заряде верхнего пакера 10 выполнена различной. Спирали в пороховом заряде 3 и в пороховом заряде верхнего пакера 10 могут быть выполнены из разного материала. Между пороховыми зарядами 3 и верхнем пакером 8 установлен автономный цифровой манометр-термометр 12. Ниже пороховых зарядов 3 может быть установлен нижний пакер 13, выполненный в виде эластичной оболочки 14 с пороховым зарядом нижнего пакера 15 и электрической спиралью нижнего пакера 16. Спираль в пороховом заряде нижнего пакера 16 может быть выполнена такой же, как в пороховом заряде верхнего пакера 10. Верхний пакер 8 содержит дополнительный пороховой заряд 17 с детонатором 18. Нижний пакер 13 содержит дополнительный пороховой заряд 19 с детонатором 20.

Способ применения порохового генератора давления 1 включает сжигание в интервале продуктивного пласта пороховых зарядов 3, причем перед воздействием на пласт перекрывают сверху проходное сечение скважины верхним пакером 8. Перед воздействием на пласт одновременно перекрывают проходное сечение скважины пакерами 8 и 13 выше и ниже порохового заряда 3. После воздействия на пласт верхний пакер 8 разрушают, приводя детонатором 18 в действие дополнительный пороховой заряд 17. После воздействия на пласт нижний пакер 13 разрушают, приводя детонатором 20 в действие дополнительный пороховой заряд 19.

Пороховой генератор давления 1 работает следующим образом. На геофизическом кабеле 2 он спускается в интервал обработки. На электрическую спираль верхнего пакера 11 подается напряжение, воспламеняется пороховой заряд верхнего пакера 10. Эластичная оболочка 9 верхнего пакера 8 заполняется продуктами горения порохового заряда, увеличивается в размерах и перекрывает сверху проходное сечение скважины. Одновременно может быть перекрыто проходное сечение скважины пакером 13 ниже интервала обработки, для этого на электрическую спираль нижнего пакера 16 подается напряжение, воспламеняется пороховой заряд нижнего пакера 15. Эластичная оболочка 14 нижнего пакера 13 заполняется продуктами горения порохового заряда 15 и перекрывает снизу проходное сечение скважины. Перекрытие интервала обработки скважины сверху позволяет создать большее локальное давление и более эффективно воздействовать на пласт, а снизу предотвращает закупорку каналов в породе шламом, который может подняться с забоя скважины во время работы порохового генератора давления. Спирали в пороховом заряде 3 и в пороховом заряде пакеров 8, 13 отличаются толщиной проволоки или материалом и выполнены с таким расчетом, чтобы спираль накаливания 7 нагрелась позднее электрической спирали верхнего пакера 11 и нижнего пакера 16, что позволяет воспламенить пороховые заряды 3 после перекрытия проходного сечения скважины пакером 8 или пакерами 8, 13. После нагрева спирали 7 воспламеняются пороховые заряды 3. Повышается давление на нефтегазоносный пласт, в результате которого происходит его разрыв и улучшаются пропускные свойства прилегающей к скважине породы. Давление и температура в скважине записываются на автономный цифровой манометр-термометр 12, например АМЦ-6. После воздействия на пласт верхний пакер 8 и нижний пакер 13 разрушают, приводя детонаторами 18 и 20 в действие дополнительные пороховые заряды 17 и 19. Геофизический кабель 2 с разрушенными пакерами 8 и 13 поднимается на поверхность.

Способ применения порохового генератора давления 1 включает перекрытие проходного сечения скважины, перед воздействием на пласт, сверху верхним пакером 8, или перекрытие проходного сечения скважины выше и ниже верхним пакером 8 и нижнем пакером 13. Сжигание в интервале продуктивного пласта пороховых зарядов 3. Разрушение верхнего пакера 8, или разрушение верхнего пакера 8 и нижнего пакера 13. Верхний и нижний пакеры 8 и 13 разрушают, приводя детонаторами 18 и 20 дополнительные пороховые заряды 17 и 19.

Применение изобретения позволило следующее.

1. Повысить эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

2. Увеличить давление на пласт в интервале обработки.

3. Предотвратить выброс из скважины добываемого продукта.

4. Предотвратить закупорку каналов в породе шламом, находящимся на забое скважины.

5. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы.

6. Обеспечить термогазохимическую обработку и разрыв нефтегазоносных пластов.

1. Пороховой генератор давления для спуска в скважину на геофизическом кабеле, состоящий из пороховых зарядов, соединенных между крышкой и поддоном тросом, не менее чем один пороховой заряд содержит спираль накаливания, электрически соединенную с геофизическим кабелем, отличающийся тем, что выше пороховых зарядов на геофизическом кабеле установлен верхний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом верхнего пакера, электрической спиралью верхнего пакера и дополнительным пороховым зарядом с детонатором верхнего пакера, ниже пороховых зарядов установлен нижний пакер, выполненный в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом нижнего пакера, электрической спиралью накаливания нижнего пакера и дополнительным зарядом с детонатором нижнего пакера, при этом толщина проволоки и ее материал накаливания верхнего и нижнего пакеров выполнены такими же, но отличными от спирали накаливания порохового заряда.

2. Пороховой генератор давления по п.1, отличающийся тем, что между пороховыми зарядами и верхним пакером установлен автономный цифровой манометр-термометр.

3. Способ применения порохового генератора давления, включающий сжигание в интервале продуктивного пласта порохового заряда, отличающийся тем, что верхний пакер выполняют в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом верхнего пакера, электрической спиралью накаливания верхнего пакера и дополнительным пороховым зарядом верхнего пакера, ниже пороховых зарядов устанавливают нижний пакер, который выполняют в виде эластичной оболочки с пороховым зарядом нижнего пакера, электрической спиралью накаливания нижнего пакера, такой же, как спираль накаливания верхнего пакера, но отличной от спирали накаливания порохового заряда, и дополнительным пороховым зарядом с детонатором нижнего пакера, при этом после воздействия на пласт приводят в действие детонаторы дополнительных пороховых зарядов верхнего и нижнего пакеров и разрушают последние.

www.findpatent.ru

Средства для зажжения аэрозолеобразующих зарядов

Пиропатрон ПП-22М		ТУ 7287-204-07513406-2002
Предназначен для зажжения аэрозолеобразующих зарядов генераторов
Технические характеристики
Электрическое сопротивление каждого мостика, Ом	2,5 ÷ 5
Безопасный ток (в течение 5 мин.), А	0,05
Ток срабатывания каждого мостика, А	1,0
Развиваемое давление (в V=5 см3), кгс/см2	300 ÷ 600
Габаритные размеры, мм высота диаметр, max	48 20
Резьба	М16х1-7h6h M16х1-8g
Класс опасности	1.3С
Пиропатрон 2-х мостиковый усовершенствованный УДП 2-1Б		УДП2-1Б.000 ТУ
Предназначен для применения в качестве инициатора системы вытеснения порошкового огнетушителя ОПАН-100 и аэрозольного генератора ОП-517 «АГАТ-2А»
Технические характеристики
Электрическое сопротивление каждого мостика, Ом	0,6 ÷ 1,2
Безопасный ток (в течение 5 мин.), А	0,25
Ток срабатывания каждого мостика, А	1,5
Развиваемое давление (в V=5 см3), кгс/см2	220 ÷ 460
Габаритные размеры, мм высота диаметр, max	42 25
Резьба	М16х1-8g М20х1-6g
Класс опасности	1.3С
Пиропатрон противоградовый ПГПП		ТУ 7287-164-07513406-2001
Предназначен для зажжения зарядов порохового аккумулятора давления и маршевого двигателя противоградового изделия «АЛАН»
Технические характеристики
Электрическое сопротивление каждого мостика, Ом	5 ÷ 7
Безопасный ток (в течение 5 мин.), А	0,1
Ток срабатывания каждого мостика, А	0,7
Развиваемое давление (в V=5 см3), кгс/см2	450 ÷ 840
Габаритные размеры, мм высота диаметр, max	42 26
Резьба	М16х1-8g М22х1,5-6g
Класс опасности	1.3С
Электроинициатор термостойкий ЭИ-2Т		ТУ 7275-249-07513406-2006
Предназначен для воспламенения огнетушащего состава в генераторах огнетушащего аэрозоля
Технические характеристики
Электрическое сопротивление каждого мостика, Ом	1,3 ÷ 3,2
Безопасный ток (в течение 5 мин.), А	0,04
Ток срабатывания, А	1,0
Время работы (пламенного горения), с	1 ÷ 3
Габаритные размеры, мм высота диаметр, max	40 13,8
Длина проводников, мм	450
Резьба	М10х1,25
Класс опасности	4.1
Элемент пусковой ЭП-ПГ		ТУ 7287-264-07513406-2007
Предназначен для зажжения пиротехнического состава в газогенераторах давления типа ГДШ (газогенератора давления шпурового)
Технические характеристики
Электрическое сопротивление, Ом	1,3 ÷ 2,5
Безопасный ток (в течение 5 мин), А	0,18
Ток срабатывания, А	1,0
Импульс воспламенения, мсА2, не более	2,5
Развиваемое давление (в V=5 см3), кгс/см2	300 ÷ 600
Габаритные размеры, мм высота, max диаметр, max	20 15,1
Длина проводников, мм	90
Класс опасности	4.1
Элемент термохимический ЭТХ-1		ТУ 7275-253-07513406-2006
Предназначен для активации генераторов огнетушащего аэрозоля
Технические характеристики
Электрическое сопротивление, Ом	1,3 ÷ 3,5
Безопасный ток (в течение 5 мин), А	0,03
Ток срабатывания, А	0,7
Время работы, с	1,5 ÷ 3,5
Габаритные размеры, мм высота, max	49
Подсоединительная резьба	М10х1,25
Размер под ключ	12
Класс опасности	4.1
Активатор ОДА		ТУ 7287-271-07513406-2008
Предназначен для зажжения аэрозолеобразующих зарядов в газогенераторах
Технические характеристики
Электрическое сопротивление, Ом	1,3 ÷ 2,5
Безопасный ток (в течение 5 мин), А	0,1
Ток срабатывания, А	1,0
Габаритные размеры, мм высота, max диаметр, max	20 15,1
Длина проводников, мм	350 ± 10
Класс опасности	4.1
Устройство ручного пуска УРП		МКТА.773919.076 ТУ
Предназначено для зажжения аэрозолеобразующих составов в переносных забрасываемых огнетушителях
Технические характеристики
Время замедления, с	7 ± 1
Устройство безотказно срабатывает при выдергивании шплинта (чеки) или шнура
Габаритные размеры, мм длина, max диаметр, max диаметр со стороны гильзы	69 14 7,1
Класс опасности	4.1
Устройство ручного пуска  УРП-Т		МКТА.773919.076 ТУ
Предназначено для зажжения аэрозолеобразующих составов в переносных забрасываемых огнетушителях
Технические характеристики
Время замедления, с	7 ± 1
Устройство безотказно срабатывает при выдергивании шплинта (чеки) или шнура
Габаритные размеры, мм длина, max диаметр, max диаметр со стороны гильзы	75 16 7,1
Класс опасности	4.1
Узел комбинированного пуска УКП-1		МКТА.773929.017  ТУ
Предназначен для зажжения генераторов огнетушащего аэрозоля в наземных транспортных системах
Технические характеристики
Электрическое сопротивление каждого мостика, Ом	5 ÷ 7
Безопасный ток (в течение 5 мин), А	0,1
Ток срабатывания, А	0,7
Габаритные размеры, мм высота, max диаметр, max	40,2 19,8
Ответная часть штепсельного разъема ШРГ2РМ14КПЭГ1В1 ГЕО.364.126 ТУ
Наружная резьба на корпусе со стороны камеры под состав	М18х1-8g
Резьба на корпусе со стороны штепсельного разъема	М16х1-8g
Класс опасности	4.1
Узел запальный УАП		МКТА.773919.080 ТУ
Предназначен для задействования устройства автономного пуска
Технические характеристики
Габаритные размеры, мм длина (без заглушки) диаметр, max	43 19
Резьба посадочного места	М14х1,25-8g
Класс опасности	4.1
Генератор термоэлемент «Пурга-ТЭ-П1»		ТУ 7275-100-07513406-98
Предназначен для воспламенения огнетушащего состава в генераторах огнетушащего аэрозоля «Пурга» различных модификаций
Технические характеристики
Электрическое сопротивление, Ом	1,6 ÷ 2,6
Безопасный ток, А	0,020
Ток срабатывания, А	0,8 ± 0,05
Габаритные размеры, мм высота, max диаметр, max резьба	42 13,8 М10х7h6h
Класс опасности	4.1

www.mpzflame.ru