Перфоратор-генератор

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, в частности к прострелочно-взрывным работам. Устройство включает в себя корпус с центраторами, содержащий средство инициирования, кумулятивные заряды, детонирующий шнур и заряды газогенерирующие (ЗГ), надеваемые на корпус.

Новым в устройстве является то, что ЗГ выполнены с возможностью размещения как напротив кумулятивных зарядов, так и вне области перфорации, при этом на корпусе размещены ограничители осевого перемещения ЗГ, разрушающиеся при взрыве. ЗГ могут иметь бронировку, а между ограничителями и ЗГ предусмотрен зазор, равный величине температурного расширения ЗГ вдоль оси перфоратора-генератора.

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, в частности к прострелочно-взрывным работам.

Вторичное вскрытие пласта кумулятивной перфорацией с одновременной стимуляцией скважины воздействием давления газообразных продуктов горения твердотопливных зарядов широко применяется в нефтегазодобыче.

Известно устройство (Н.Г.Григорян, Д.Е.Пометун, Л.А.Горбенко и др., Прострелочные и взрывные работы в скважинах. М., «Недра», 1972, стр.133-136) для одновременного прострела стенок скважины и разрыва пласта, выполненное отдельными секциями с кумулятивными зарядами и пороховыми камерами, воспламеняющимися последовательно от электровоспламенителей замедленного действия. Существенным недостатком данной конструкции является ее сложность.

Известно разработанное группой американских компаний комплексное устройство Stim-Gun, состоящее из корпусного кумулятивного перфоратора и порохового заряда на основе смесевого твердого топлива, изготавливаемого в виде трубы (гильзы), надеваемой па перфоратор («Propellant perforating improves hydraulic frac treatmen»/Oil and Gas J., 25.09.2000, 98.39, с 64.). Газообразные продукты сгорания порохового заряда, образующиеся при срабатывании устройства, попадая в перфорационный канал, разрушают зону уплотнения и создают ряд дополнительных трещин, что улучшает проницаемость пласта и повышает приток нефти.

Известно также устройство для перфорации скважины и образования трещин в прискважинной зоне пласта, принятое за прототип (В.Д.Крощенко, А.Р.Ликутов, А.А.Меркулов, С.А.Дудаев. Патент РФ 2242590, 20.12.2004 г.). Устройство включает узел для генерирования газов и узел для перфорации скважины с кумулятивными зарядами. Они выполнены в виде гирлянды по длине устройства и включают, по меньшей мере, две группы зарядов. Одна из них обеспечивает вскрытие прискважинной зоны каналами глубиной, не меньшей радиуса зоны кольматации скважины. Другая группа зарядов предшествует первой упомянутой группе зарядов или следует за ней по длине устройства и обеспечивает вскрытие прискважинной зоны каналами с поперечным их сечением, превышающим в 1,1-6 раз поперечное сечение каналов от зарядов первой группы. При этом устройство имеет средство инициирования его работы. Смежные кумулятивные заряды в каждой из групп зарядов и между группами зарядов смещены друг относительно друга в поперечном сечении устройства на одинаковый и/или разный угол в одном и/или разных направлениях отсчета угла.

Общим недостатком этих устройств является малая длительность процесса обработки вследствие размещения пороховых зарядов напротив воспламеняющих их кумулятивных зарядов. Анализ регистрации подобных обработок электронным манометром показывает, что горение пороховых зарядов продолжается менее 0,05-0,07 с и малое время развития трещин давлением газообразных продуктов взрыва снижает потенциальную эффективность совместного воздействия. Кроме того, размещение пороховых зарядов вплотную к центраторам может вызвать их деформацию вследствие температурного расширения твердотопливных зарядов при спуске в скважину.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым устройством, является повышение эффективности обработки за счет увеличения длительности процесса и повышение надежности конструкции.

На фиг.1 показан общий вид перфоратора-генератора. В герметичном корпусе 1 размещены кумулятивные заряды (КЗ) 2, срабатывающие от детонирующего шнура (ДШ) 3 и взрывного патрона 4. На корпусе 1 установлены центраторы 5 и ограничители 6, между которыми размещены заряды газогенерирующие (ЗГ) 7, выполненные с возможностью размещения как напротив КЗ 2, так и вне области перфорации, при этом ЗГ 7 могут иметь как наружную, так и внутреннюю бронировку 9. Силовую нагрузку при спуске в скважину (вес аппарата на наклонных участках) воспринимают центраторы 5, а ограничители 6 фиксируют требуемое геолого-техническими условиями скважины расположение зарядов газогенерирующих 7. У многих скважин в интервале обработки температура составляет 100°С и более, а твердотопливные композиции ЗГ имеют значительный коэффициент температурного расширения, поэтому между ограничителями 6 и ЗГ 7 предусмотрен зазор 8, равный величине температурного расширения ЗГ 7 в осевом направлении. Ограничители 6 выполнены разрушающимися при взрыве.

Воспламенение ЗГ кумулятивными струями и продуктами детонации КЗ приводит к очень быстрому сгоранию ЗГ. Размещение части ЗГ вне области перфорации и бронировка ЗГ снижает количество очагов воспламенения и увеличивает время горения ЗГ, продолжительность процесса развития трещин.

Устройство в скважине работает следующим образом. Срабатывающий от электрического импульса взрывной патрон 4 приводит в действие ДШ 3, инициирующий КЗ 2. Образующаяся при взрыве каждого КЗ кумулятивная струя воспламеняет ЗГ 7 и создает канал в пласте. Продукты горения ЗГ развивают каналы в протяженные трещины.

Заявляемое техническое решение использовано ЗАО «НТФ ПерфоТех» при разработке новых перфораторов-генераторов и испытано в стендовых и полигонных условиях.

Сравнение заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».

1. Перфоратор-генератор, включающий корпус с центраторами, содержащий средство инициирования, кумулятивные заряды, детонирующий шнур и заряды газогенерирующие (ЗГ) из твердотопливных композиций, надеваемые на корпус, отличающийся тем, что ЗГ выполнены с возможностью размещения как напротив кумулятивных зарядов, так и вне области перфорации, при этом на корпусе размещены ограничители осевого перемещения ЗГ, разрушающиеся при взрыве.

2. Перфоратор-генератор по п.1, отличающийся тем, что ЗГ имеют бронировку, а между ограничителями и ЗГ предусмотрен зазор, равный величине температурного расширения ЗГ вдоль оси перфоратора-генератора.