Способ разрушения металла в скважине
Изобретение относится к технике обслуживания нефтяных, водных и геофизических скважин для восстановления их в случае закупорки аварийным металлом, для резки прихваченных труб, перфорации стенок скважины. Для создания эффективного способа разрушения металла в глубоких скважинах осуществляют раздельную подачу горючего и окислителя в камеру сгорания, сжигание их, разгон газовой смеси с направлением ее на разрушаемый металл, при этом горючее и окислитель сжигают при давлении в 1,2 - 3,0 раза выше гидростатического давления в скважине на уровне разрушаемого металла. В период до загорания металла соотношение объемов окислителя и горючего поддерживают, равным 1,2 - 3, а после загорания металла увеличивают расход окислителя в 2 - 10 раз, разгон образовавшейся высокотемпературной смеси осуществляют до трансзвуковой скорости. Горючее и окислитель перед сжиганием в камере сгорания закручивают в газовой среде в коаксиальный вихрь с окружной скоростью 20 30 м/с, а перед разгоном высокотемпературную смесь расширяют в радиальном направлении в 1,2 5 раз. После загорания металла часть от полного расхода окислителя подают непосредственно в зону загорания металла. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к горной технике, более конкретно к технологии обслуживания нефтяных, водных, геофизических скважин, и может быть использовано для восстановления их в случае закупорки аварийным металлом (элементами буровых колонок оборудования, оставшимися в скважине), для резки прихваченных труб, перфорации стенок скважин.
Известен способ разрушения металла в скважине, по которому в скважину к разрушаемому объекту опускают аппарат, внутри которого находятся два раздельных резервуара для окислителя и горючего. Последние подают к объекту разрушения, например металлу, раздельно, а приготовление смеси из них производят непосредственно перед подачей ее на металл, в результате чего за счет выделяющегося тепла происходит разогрев смеси и ее сжигание. Смесь приобретает высокую температуру и попадает на разрушаемый объект (металл), который разрушается и даже частично расплавляется [1]. Недостатком известного способа является то, что его использование для глубоких скважин неэффективно, т. к. он не обеспечивает устойчивость горения смеси в условиях высокого противодавления, а металл полностью не выгорает в условиях наличия скважинной жидкости. Известен также способ разрушения металла в скважине [2]. Он включает подачу и сжигание двухкомпонентного топлива (горючее и окислитель) в камере сгорания, опускаемой в скважину. Полученную в камере сгорания высокотемпературную газовую смесь разгоняют в конфузорном сопле и направляют на разрушаемую породу. При этом камеру сгорания и продукты сгорания охлаждают подачей воды. Сгорание горючего и окислителя, подаваемых в камеру сгорания по трубопроводам в неоптимальных условиях: отсутствует должное давление и качественное смесеобразование, не обеспечивается должное динамическое воздействие на металл, что снижает эффективность способа. Цель изобретения - создание эффективного способа разрушения металла в достаточно глубоких скважинах (3-5 км). Сущность изобретения заключается в том, что в способе разрушения металла в скважине, включающем раздельную подачу горючего и окислителя в камеру сгорания, горючее и окислитель сжигают при давлении в 1,1-3,0 раза выше гидростатического давления в скважине на уровне разрушаемого металла, при этом, в период до зажигания металла соотношение объемов окислителя и горючего поддерживают равным 1,2-3,0 раза, образовавшуюся высокотемпературную окислительную смесь разгоняют до М = 0,8-1,2 (где М - число Маха, равное отношению скорости потока к скорости звука) и направляют на разрушаемый металл, после загорания металла увеличивают расход окислителя в 2-10 раз, разгон образовавшейся высокотемпературной окислительной смеси осуществляют до трансзвуковой скорости, а торможение осуществляют с восстановлением давления выше гидростатического в скважине. Кроме того, целесообразно перед сжиганием окислитель и горючее закручивать в сцутный коаксиальный вихрь со скоростью 20-300 м/с, а перед разгоном высокотемпературную смесь расширять в радиальном направлении в 1,5-5 раз. Более того, часть окислителя в количестве 0,5-0,95 от его полного расхода подают непосредственно в зону горения металла. Предлагаемый способ обеспечивает интенсивное и надежное горение компонентов жидких окислителя и горючего, в том числе в глубоких скважинах, т.к. это интенсивное и устойчивое горение обеспечивается хорошим смесеобразованием, а компоненты подаются в камеру сгорания под давлением, превышающем гидростатическое давление в скважине. Горение металла в скважине происходит практически мгновенно, т. к. скорость перемещения границы твердой фазы вглубь материала больше скорости тепловой волны в нем. Способ обеспечивает высокое качество очистки забоя, все выгорает на конденсированные продукты сгорания, горит любой металл, мелких остатков не остается, а продукты сгорания охлаждают цилиндро-конусной водяной завесой до температуры меньше 1000о и удаляют водно-паровым потоком из забоя. Это позволяет защитить обсадные колонны в скважине и металлические элементы снаряда от повреждения раскаленным газом. На чертеже показано устройство для осуществления способа. П р и м е р. В скважине над поверхностью разрушаемого металла или вблизи него создают ограниченный объем с помощью опускаемой камеры сгорания. В камеру сгорания подают окислитель и горючее для осуществления горения. Горючее и окислитель подают под давлением, в 1,2-3,0 раза превышающим гидростатическое давление Ргст в скважине на уровне разрушаемого металла. При использовании самовозгорающихся компонентов топлива, например азотной кислоты и гептила, смесь самовозгарается. Если же используются другие компоненты, то смесь поджигают, например, с помощью искрового разряда. При этом соотношение объемов подачи окислителя и горючего выбирают так, чтобы коэффициент избытка окислителя составлял

Формула изобретения
1. СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛА В СКВАЖИНЕ, включающий раздельную подачу горючего и окислителя в камеру сгорания, сжигание их и разгон высокотемпературной газовой смеси, направление ее на разрушаемый металл, отличающийся тем, что горючее и окислитель сжигают при давлении в 1,2 - 3,0 раза выше гидростатического давления в скважине на уровне разрушаемого металла, при этом в период до загорания металла отношение объемов окислителя и горючего поддерживают равным 1,2 - 3,0, после загорания металла увеличивают расход окислителя в 2 - 10 раз, а разгон образовавшейся высокотемпературной смеси осуществляют до трансзвуковой скорости. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что горючее и окислитель перед сжиганием в камере сгорания закручивают в газовой среде в коаксиальный вихрь с окружной скоростью 20 - 300 м/с, а перед разгоном высокотемпературную смесь расширяют в радиальном направлении в 1,2 - 5 раз. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после загорания металла часть от полного расхода окислителя подают непосредственно в зону сгорания металла.РИСУНКИ
Рисунок 1