Пороховой генератор давления

Полезная модель 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.

Задачами создания полезной модели являются: повышение эффективности воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива за счет повышения скорости горения пороховых зарядов и увеличения давления в месте воздействия на продуктивный пласт.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоящий 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 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 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 нано размерного 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 отличается на 215%.

1 с. п-т ф-лы, 5 зав. п-тов, илл.3.

Полезная модель 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 порохового генератора являются низкое давление 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 (2040):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 обработки пласта.

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 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.

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 устройства является низкая эффективность воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Известен "Комплексный способ стимуляции скважин" 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 изобретения является низкая эффективность обработки пласта.

Известен пороховой генератор давления по книге Семенова Ю.В., Войтенко B.C. и др. "Испытание нефтегазоразведочных скважин в колонне" Москва, Недра, 1983, стр 231. (прототип) Пороховой генератор давления состоит из пороховых зарядов собранных между крышкой и поддоном, в верхнем и нижнем пороховых зарядах установлены спирали накаливания, электрически соединенные с геофизическим кабелем, пороховые заряды соединены между собой тросом, который проходит между выступами выполненными на боковой поверхности пороховых зарядов. Недостатком устройства является недостаточное давление в интервале обработки пласта из-за низкой скорости горения пороховых зарядов.

Задачами создания полезной модели являются: повышение эффективности воздействия на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива за счет повышения скорости горения пороховых зарядов и увеличения давления в месте воздействия на продуктивный пласт.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоящий 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 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 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 нано размерного 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 отличается на 215%.

Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении порохового генератора давления применяются недефицитные материалы и известные технологии.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.13, где:

на фиг.1 приведен генератор давления,

на фиг.2 приведено распределение давления в случае когда продуктивный пласт удален от забоя,

на фиг.3 приведено распределение давления в случае когда продуктивный пласт находится близко к забою.

Пороховой генератор давления, спускается в скважину на геофизическом кабеле 1, состоит из отдельных например пяти пороховых зарядов 2, 3, 4, 5, 6 выполненных в виде цилиндров, соединенных между верхней крышкой 7 и поддоном 8 тросом 9, в верхнем 2 и нижнем 6 пороховых зарядах установлены спирали накаливания 10, электрически соединенные с геофизическим кабелем 1, 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. Например процент содержания высокоэнергетического композиционного материала может быть для зарядов следующим: 2-20%, 3-15%, 4-10%, 5-15%, 6-20% Отдельные пороховые заряды 2, 3, 4, 5, 6 в пороховом генераторе давления могут быть расположены так чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем заряде было максимальным и уменьшалось в сторону нижнего заряда. Например процент содержания высокоэнергетического композиционного материала может быть для зарядов следующим: 2-20%, 3-15%, 4-10%, 5-5%, 6-2%. В качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок нано размерного 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 2, 3, 4, 5, 6 расположенных друг за другом отличается на 215%.

Пороховой генератор давления работает следующим образом. Отдельные пороховые заряды 2, 3, 4, 5, 6 собираются в необходимой последовательности между верхней крышкой 7 и поддоном 8 тросом 9. Спирали накаливания 10 электрически соединяются с геофизическим кабелем 1. Последовательность сборки зависит от удаления продуктивного пласта от забоя. В случае удаленности продуктивного пласта от забоя отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления располагают так чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем и нижнем пороховом заряде было одинаковым и уменьшалось к его середине (фиг.2). В случае расположения продуктивного пласта близко от забоя отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления располагают так чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем заряде было максимальным и уменьшалось в сторону нижнего заряда (фиг.3). На геофизическом кабеле 1 пороховой генератор давления спускается в интервал обработки. После чего на спирали накаливания 10 по геофизическому кабелю подается напряжение. Спирали 10 нагреваются и воспламеняют пороховые заряды. Нано размерный алюминий входящий в состав отдельных пороховых зарядов значительно увеличивает скорость горения и давление действующее на пласт. Так как количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных зарядах разное, давление на пласт будет зависеть от его процентного содержания в заряде. Распределение давления 11 вдоль порохового генератора для разного расположения продуктивного пласта 12 приведено на фиг.2 и фиг.3. Заряды с максимальным содержанием нано размерного алюминия создают давление, ограничивающее зону обработки что повышает эффективность работы остальных зарядов, и создает фронт давления, направленный в сторону продуктивного пласта 12.

Применение полезной модели позволило:

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

2. Повысить скорость горения пороховых зарядов и увеличить давление в скважине.

3. Повысить или восстановить пропускные свойства прилегающей к скважине породы

4. Обеспечить термогазохимическую обработку и разрыв нефтегазоносных пластов

1. Пороховой генератор давления, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле, состоящий 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, отличающийся тем, что в состав пороховых зарядов входит высокоэнергетический композиционный материал, причем количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах различно.

2. Пороховой генератор давления по п.1, отличающийся тем, что отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления расположены так, чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем и нижнем пороховом заряде было одинаковым и уменьшалось к его середине.

3. Пороховой генератор давления по п.1, отличающийся тем, что отдельные пороховые заряды в пороховом генераторе давления расположены так, чтобы количество высокоэнергетического композиционного материала в верхнем заряде было максимальным и уменьшалось в сторону нижнего заряда.

4. Пороховой генератор давления по п.1, отличающийся тем, что в качестве высокоэнергетического композиционного материала используется порошок наноразмерного алюминия.

5. Пороховой генератор давления по п.1, отличающийся тем, что количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах составляет не более 40% от общей массы порохового заряда.

6. Пороховой генератор давления по п.1, отличающийся тем, что количество высокоэнергетического композиционного материала в отдельных пороховых зарядах, расположенных друг за другом, отличается на 215%.