RU2491417C1 - Impact wave reflector in case of thermal-gas-baric action at bed in well - Google Patents
Impact wave reflector in case of thermal-gas-baric action at bed in well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491417C1 RU2491417C1 RU2012110136/03A RU2012110136A RU2491417C1 RU 2491417 C1 RU2491417 C1 RU 2491417C1 RU 2012110136/03 A RU2012110136/03 A RU 2012110136/03A RU 2012110136 A RU2012110136 A RU 2012110136A RU 2491417 C1 RU2491417 C1 RU 2491417C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- thermogas
- pressure
- intercalated graphite
- well
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к взрывным работам в скважине для интенсификации притоков флюида продуктивного пласта в скважину. Устройство может быть применено при применении взрывов с использованием зарядов различной мощности, газогенераторов давления с использованием горючих зарядов (горение и взрыв имеют, по существу, одну и ту же природу, характеризующуюся разной скоростью горения рабочего тела) с большой температурой и большим объемом и высокой скоростью газовыделения, перфорации колонн и открытых стволов скважин. Общим признаком, объединяющим названные виды интенсификации притоков флюида продуктивного пласта является быстротекущее термогазобарическое воздействие на пласт (от долей секунды до нескольких секунд), связанное с обращением энергии большой мощности в зоне пласта, предназначенной, в частности, для вскрытия и/или создания зоны с повышенными фильтрационными свойствами, например, за счет вскрытия существующих или создания новых трещин. Однако, выделенная при работе заряда энергия большой мощности не работает в пласте по назначению. При воздействии на пласт взрывом в скважине отмечаются значительные потери всех сопутствующих этому виду воздействия энергий и значительные разрушения элементов конструкции скважины. При взрыве образуется мощная гидроволна, которая в скважинах глубиной до 3000 м, распространяясь по стволу скважины от эпицентра взрыва к устью, приводит к частичному выбросу жидкости на поверхность. Кроме того, прохождение мощной гидроволны по стволу скважины действует крайне отрицательно на качество сцепления заколонного цементного камня с обсадной трубой, ослабляя это сцепление и/или отрывая цементный камень от колонны и дробя его. Известно, что до половины энергии взрыва (быстротекущего горения) уносится фронтом ударной волны в пространство скважины через жидкость. Учитывая это, на пути движения гидродинамических волн, образующихся в жидкости в стволе скважины, устанавливают экраны для отражения (глушения) и локализации гидродинамических волн.The present invention relates to the field of the oil and gas industry and, in particular, to blasting in a well to intensify the flow of fluid formation into the well. The device can be used in the application of explosions using charges of various capacities, pressure gas generators using combustible charges (combustion and explosion are essentially of the same nature, characterized by different burning speeds of the working fluid) with high temperature and large volume and high speed gas evolution, perforation of columns and open boreholes. A common feature that combines these types of intensification of fluid inflows of a productive formation is a rapid thermogas pressure effect on the formation (from fractions of a second to several seconds) associated with the circulation of high power energy in the formation zone, designed, in particular, for opening and / or creating a zone with increased filtration properties, for example, by opening existing or creating new cracks. However, the high power energy released during charge operation does not work in the reservoir as intended. When an explosion in a well is exposed to the formation, significant losses of all the energies associated with this type and significant destruction of the structural elements of the well are noted. The explosion produces a powerful hydro wave, which in wells up to 3000 m deep, propagating along the wellbore from the epicenter of the explosion to the mouth, leads to a partial ejection of liquid to the surface. In addition, the passage of a powerful hydraulic wave along the wellbore has an extremely negative effect on the adhesion quality of the annular cement stone to the casing, weakening this adhesion and / or tearing the cement stone from the string and crushing it. It is known that up to half the energy of the explosion (fast-flowing combustion) is carried away by the front of the shock wave into the space of the well through the fluid. Given this, in the path of the movement of hydrodynamic waves generated in the fluid in the wellbore, screens are installed for reflection (jamming) and localization of hydrodynamic waves.
Имеется ряд технических решений, направленных на уменьшение отрицательного действия быстротекущих термогазобарических процессов в скважине.There are a number of technical solutions aimed at reducing the negative effects of rapid thermogas and pressure processes in the well.
Известен отражатель ударной волны при термогазобарическом воздействии на пласт в скважине в виде пены с вязкоупругими свойствами, заполняющей ствол скважины выше заряда взрывчатого вещества (см., например, RU 2252238, 20.05.2005). Вязкоупругие свойства пены интенсивно отражают энергию ударной (взрывной волны) в направлении к устью скважины, гасят ее, что способствует повышению эффективности производства взрывных работ и обеспечению сохранности элементов конструкции скважины.A known shock wave reflector during thermogas pressure treatment in the well in the form of foam with viscoelastic properties filling the wellbore above the explosive charge (see, for example, RU 2252238, 05.20.2005). The viscoelastic properties of the foam intensively reflect the energy of the shock (blast wave) towards the wellhead, quench it, which helps to increase the efficiency of blasting operations and ensure the safety of the structural elements of the well.
Недостатком известного решения является значительный расход средств на получение пены больших объемов со стабильными свойствами. Кроме того, в реальных условиях диапазон времени между закачкой пены в скважину и производством взрыва может быть практически любым ввиду непредсказуемости ситуаций - возможности их развития по незапланированному сценарию. Стабильность пены со временем, превышающим допустимое по стабильности свойств, неизбежно отклоняется от заданных параметров по глубине скважины. Отсюда ожидаемый эффект не всегда может быть обеспечен.A disadvantage of the known solution is the significant expense for obtaining large-volume foam with stable properties. In addition, in real conditions, the time range between the injection of foam into the well and the production of the explosion can be almost any because of the unpredictability of situations - the possibility of their development in an unplanned scenario. The stability of the foam with time exceeding the permissible stability of properties, inevitably deviates from the specified parameters along the depth of the well. Hence, the expected effect cannot always be achieved.
Известен отражатель ударной волны при термогазобарическом воздействии на пласт в скважине в виде цилиндрического экрана, установленного выше заряда взрывчатого вещества, и дополнительного экрана, установленного ниже заряда взрывчатого вещества (см., например, RU 2069743, 27.11.1996).A shock wave reflector is known when thermogas pressure is applied to a formation in a well in the form of a cylindrical screen installed above the explosive charge and an additional screen installed below the explosive charge (see, for example, RU 2069743, 11/27/1996).
Недостатком известного устройства является низкая надежность отражения ударной волны по стволу скважины, поскольку канал связи зоны взрыва (горения) заряда с удаленной зоной по стволу скважины всегда остается свободным ввиду наличия достаточного зазора между отражателем и стенкой скважины (для обеспечения транспортировки по стволу скважины с учетом ее кривизны). При этом, любой традиционный отражатель характеризуется достаточно высокой плотностью материала, из которого он изготовлен, и потому является средством, проводящим ударную волну в той или иной степени. Более того, известные отражатели не локализуют прочие виды энергии, сопутствующие взрыву (горению) заряда.A disadvantage of the known device is the low reliability of the reflection of the shock wave along the wellbore, since the communication channel of the explosion (combustion) zone of the charge with the remote zone along the wellbore always remains free due to the presence of a sufficient gap between the reflector and the borehole (to ensure transportation along the borehole taking into account its curvature). Moreover, any traditional reflector is characterized by a sufficiently high density of the material from which it is made, and therefore is a means of conducting a shock wave to one degree or another. Moreover, the known reflectors do not localize other forms of energy that accompany the explosion (burning) of the charge.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности работы устройства.The technical result of the invention is to increase the efficiency and reliability of the device.
Необходимый технический результат достигается тем, что отражатель ударной волны при термогазобарическом воздействии на пласт в скважине включает интеркалированный графит в разрушаемой оболочке, помещенный в скважину в зону термогазобарического воздействия, которая совместно с зарядом для термогазобарического воздействия выбраны таким образом, что интеркалированный графит в результате срабатывания заряда для термогазобарического воздействия испытывает ударное - кратковременного термического воздействие с возможностью преобразования в терморасширенный графит в объеме, обеспечивающем локализацию ударной волны в призабойной зоне скважины.The required technical result is achieved by the fact that the shock wave reflector during thermogas pressure treatment of the formation in the well includes intercalated graphite in a collapsible shell placed in the well in the thermogas pressure zone, which, together with the charge for thermogas pressure, are selected so that intercalated graphite as a result of the actuation of the charge for thermogasobaric impact it experiences shock - short-term thermal impact with the possibility of transforming penetration into thermally expanded graphite in a volume that provides localization of the shock wave in the near-well zone of the well.
Кроме того:Besides:
интеркалированный графит помещен в скважину в зону термогазобарического воздействия, которая совместно с зарядом для термогазобарического воздействия выбраны таким образом, что интеркалированный графит в результате срабатывания заряда для термогазобарического воздействия испытывает ударное - кратковременное термического воздействие температурой в диапазоне 950-1450°C. Это обеспечивает оптимальный вариант отражателя с оптимальным терморасширением классически интеркалированного графита;intercalated graphite is placed in the well in the zone of gas and gas pressure, which, together with the charge for gas and gas pressure, are selected in such a way that intercalated graphite experiences shock - short-term thermal action with a temperature in the range of 950-1450 ° C as a result of charge triggering for gas and gas pressure. This provides an optimal variant of the reflector with optimal thermal expansion of classically intercalated graphite;
в зону термогазобарического воздействия помещен электрохимически объемно интеркалированный графит в растворе азотной кислоты, при этом зона помещения интеркалированного графита и заряд для термогазобарического воздействия выбраны таким образом, что упомянутый интеркалированный графит в результате срабатывания заряда для термогазобарического воздействия испытывает ударное - кратковременное термического воздействие температурой в диапазоне 120-200°C. Это обеспечивает оптимальный вариант отражателя с оптимальным терморасширением особым образом интеркалированного графита. Появляются возможности установки отражателя в удаленной зоне и использования более широкого спектра зарядов;electrochemically volumetric intercalated graphite in a nitric acid solution is placed in the thermogasobaric zone, and the intercalated graphite placement zone and thermogas pressure bar are selected in such a way that the intercalated graphite undergoes shock - short-term thermal action with a temperature in the range 120 -200 ° C. This provides an optimal variant of the reflector with optimal thermal expansion of a specially intercalated graphite. There are opportunities to install a reflector in a remote area and use a wider range of charges;
терморасширенный графит предусмотрен в объеме, обеспечивающем локализацию ударной волны, тепловой энергии и изоляцию газов в призабойной зоне скважины. Обеспечена возможность выполнения отражателем дополнительных функций;thermally expanded graphite is provided in a volume that provides localization of the shock wave, thermal energy and gas isolation in the bottomhole zone of the well. Provided the ability to perform reflector additional functions;
интеркалированный графит размещен на внешней поверхности заряда для термогазобарического воздействия, в нижней и/или верхней его части, в виде кольцевой обечайки, не выходящей за габариты центраторов упомянутого заряда. Предусмотрена возможность локализации энергии или энергий в ближней - эпицентральной зоне термогазобарического воздействия;intercalated graphite is placed on the external surface of the charge for thermogas pressure, in the lower and / or upper part of it, in the form of an annular shell, not exceeding the dimensions of the centralizers of the said charge. The possibility of localization of energy or energies in the near - epicentral zone of thermogas pressure is provided;
интеркалированный графит размещен выше заряда для термогазобарического воздействия на его подвеске и/или ниже упомянутого заряда, для чего упомянутый заряд выполнен с хвостовиком в нижней части. Предусмотрена возможность локализации энергии или энергий в зоне, приближенной к эпицентральной зоне термогазобарического воздействия;intercalated graphite is placed above the charge for thermogas pressure in its suspension and / or below the charge, for which the said charge is made with a shank in the lower part. It is possible to localize energy or energies in a zone close to the epicentral zone of thermogas pressure;
интеркалированный графит размещен дополнительно на внешней поверхности заряда для термогазобарического воздействия, в нижней и/или верхней его части, в виде кольцевой обечайки, не выходящей за габариты центраторов упомянутого заряда. Предусмотрена возможность дублирования в решении задачи по локализации энергии в сопредельных ближних зонах действия заряда для термогазобарического воздействия на пласт;intercalated graphite is additionally placed on the outer surface of the charge for thermogas pressure, in the lower and / or upper part of it, in the form of an annular shell, not exceeding the dimensions of the centralizers of the said charge. It is possible to duplicate in solving the problem of energy localization in the adjacent near charge action zones for thermogas pressure treatment;
в качестве заряда для термогазобарического воздействия использован пороховой заряд. Этот тип заряда, как частный пример, обеспечивает принципиальную возможность воздействия на интеркалированный графит в режиме ударного - кратковременного термического воздействия.a powder charge was used as a charge for thermogasobaric exposure. This type of charge, as a particular example, provides the fundamental possibility of exposure to intercalated graphite in the shock mode - short-term thermal exposure.
в качестве заряда для термогазобарического воздействия использован заряд ракетного топлива. Этот тип заряда, как дополнительный частный пример, обеспечивает принципиальную возможность воздействия на интеркалированный графит в режиме ударного - кратковременного термического воздействия.As a charge for thermogas pressure, a charge of rocket fuel was used. This type of charge, as an additional particular example, provides the fundamental possibility of exposure to intercalated graphite in the shock mode - short-term thermal exposure.
заряд для термогазобарического воздействия выполнен в виде набора секций. Это обеспечивает возможность регулирования степени термогазобарического воздействия на пласт и степени воздействия на интеркалированный графит;The charge for thermogas pressure is made in the form of a set of sections. This provides the ability to control the degree of thermogas pressure in the reservoir and the degree of impact on intercalated graphite;
оболочка для интеркалированного графита выбрана водонепроницаемой. Это обеспечивает возможность более строгого выдерживания заданной степени терморасширения интеркалированного графита;the shell for intercalated graphite is selected waterproof. This makes it possible to more stringently withstand a given degree of thermal expansion of intercalated graphite;
оболочка для интеркалированного графита выбрана водопроницаемой. Это обеспечивает возможность увеличения степени расширения интеркалированного графита;the shell for intercalated graphite is selected as permeable. This provides an opportunity to increase the degree of expansion of intercalated graphite;
оболочка для интеркалированного графита выбрана изо льна. Это обеспечивает возможность упрощения изготовления оболочки и ее разрушения без следов;the shell for intercalated graphite is selected from flax. This provides the opportunity to simplify the manufacture of the shell and its destruction without a trace;
оболочка для интеркалированного графита, предназначенная для размещения на заряде для термогазобарического воздействия в скважине с эксплуатационной колонной 168 мм, выполнена в виде мешка диаметром 12-20 мм и длиной 138-150 мм (частный пример выполнения оболочки для размещения на заряде для конкретной колонны);a shell for intercalated graphite, designed to be placed on a charge for thermogas pressure in a well with a production string of 168 mm, made in the form of a bag with a diameter of 12-20 mm and a length of 138-150 mm (a particular example of a shell for placement on a charge for a particular string);
оболочка для интеркалированного графита, предназначенная для размещения на подвеске и/или хвостовике заряда для термогазобарического воздействия в скважине с эксплуатационной колонной 168 мм, выполнена в виде мешка диаметром 40-50 мм и длиной 85-105 мм (частный пример выполнения оболочки для размещения на подвеске для конкретной колонны).a shell for intercalated graphite, designed to be placed on the suspension and / or liner for thermogas pressure in a well with a production string of 168 mm, made in the form of a bag with a diameter of 40-50 mm and a length of 85-105 mm (a particular example of the shell for placement on the suspension for a particular column).
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Особенность настоящего изобретения заключается то, что предложенное устройство в процессе работы на выбранной глубине скважины, т.е. в процессе горения заряда или взрыва (того же горения, но с увеличенной скоростью) автоматически герметизирует сечение скважины в месте нахождения интеркалированного природного графита (специально обработанной исходной графитовой матрицы вспенивающим агентом посредством реакции интеркалирования). Герметизация происходит за счет ударного воздействия температурой, например, в 950-1450°C на упомянутый интеркалиро-ванный графит и термовспенивания последнего. В результате ломкий графит превращается в наноструктурированный легкий «графитовый пух» с уникальными свойствами. Удельная поверхность в ряде случаев может достигать 200 м2/г, насыпная плотность - 0,7-0,8 кг/м3, а степень расширения вдоль тригональной оси «с» графитовой матрицы - 300-800 раз. Материал характеризуется малой толщиной пачек графеновых слоев (20-70 нм) и большим количеством пор размером 2-5 нм. «Графитовый пух» перекрывает полностью сечение скважины по ее длине и обеспечивает эффективное поглощение ударной волны, максимальные теплоизоляцию и газоизоляцию в зоне воздействия. В результате энергия, выделившаяся при взрыве (горении) заряда не теряется через ствол скважины, а сохранятся в призабойном пространстве скважины, осуществляя полезную работу в виде термогазобарического воздействия на выбранную зону воздействия.A feature of the present invention is that the proposed device during operation at a selected depth of the well, i.e. in the process of burning a charge or explosion (the same burning, but with an increased speed), it automatically seals the well section at the location of intercalated natural graphite (a specially treated initial graphite matrix with a foaming agent through an intercalation reaction). Sealing occurs due to impact by temperature, for example, at 950-1450 ° C on the mentioned intercalated graphite and thermal foaming of the latter. As a result, brittle graphite turns into a nanostructured light “graphite fluff” with unique properties. The specific surface in some cases can reach 200 m 2 / g, bulk density - 0.7-0.8 kg / m 3 , and the degree of expansion along the trigonal axis “c” of the graphite matrix - 300-800 times. The material is characterized by a small thickness of packs of graphene layers (20-70 nm) and a large number of pores 2-5 nm in size. “Graphite fluff” completely covers the section of the well along its length and provides effective absorption of the shock wave, maximum thermal and gas insulation in the impact zone. As a result, the energy released during the explosion (burning) of the charge is not lost through the wellbore, but will be stored in the bottomhole space of the well, carrying out useful work in the form of thermogas pressure in the selected impact zone.
Интеркалированный графит может быть получен, например, по патенту RU 2378193, 10.01.2010 путем внедрения в межслоевое пространство кристаллической решетки графита молекул и ионов определенных веществ - интеркалятов иногда в присутствии активаторов - как правило, окислителей, например, перекиси водорода, бихромата калия, оксида хрома.Intercalated graphite can be obtained, for example, according to patent RU 2378193, 01/10/2010 by introducing molecules and ions of certain substances - intercalates into the interlayer space of the crystal lattice of graphite, sometimes in the presence of activators - usually oxidizing agents, for example, hydrogen peroxide, potassium dichromate, oxide chromium.
В массовом промышленном производстве используют соединения внедрения с концентрированными серной и азотной кислотами, которые получают химическим или электрохимическим окислением порошка природного графита.In mass industrial production, interstitial compounds with concentrated sulfuric and nitric acids are used, which are obtained by chemical or electrochemical oxidation of natural graphite powder.
При интеркалировании всегда происходит значительное (в несколько раз) увеличение расстояния между графитовыми слоями и может нарушиться порядок чередования слоев, характерный для монокристаллического графита. Отличительной особенностью интеркалированного графита является наличие целого спектра соединений одного и того же интеркалата, различающихся составом и строением. Они называются ступенями интеркалирования. Номер ступени равен числу графитовых сеток между ближайшими слоями внедренного вещества. Всего ступеней внедрения может быть до 10-11. При первой ступени внедрения достигают максимальной концентрации вспенивающего агента. Однако, на этой ступени в максимальной степени проявляются дефекты исходной матрицы графита, не способствующие оптимальному удерживанию газа в своей структуре. Максимальные ступени интеркалирования используют в промышленности для придания особых свойств изделиям из вспененного графита.During intercalation, there is always a significant (several-fold) increase in the distance between graphite layers and the order of alternation of layers characteristic of single-crystal graphite can be disrupted. A distinctive feature of intercalated graphite is the presence of a whole spectrum of compounds of the same intercalate, differing in composition and structure. They are called intercalation steps. The step number is equal to the number of graphite networks between the nearest layers of the embedded substance. Total stages of implementation can be up to 10-11. In the first stage of incorporation, a maximum concentration of blowing agent is reached. However, at this stage, defects of the initial graphite matrix are manifested to the maximum extent, which do not contribute to optimal gas retention in its structure. The maximum intercalation steps are used in industry to impart special properties to products made of expanded graphite.
В скважине по настоящему изобретению предполагается использование не более 3-ей ступени интеркалирования, поскольку необходимо лишь получение наноструктуры низкой плотности. Наиболее оптимальным вариантом интеркалата является азотная кислота, поскольку эта кислота является самовнедряющимся агентом. Для интеркалирования же серной кислоты необходимо использование дополнительного окислителя или анодной поляризации.In the well of the present invention, it is assumed that no more than the 3rd intercalation step is used, since only a low density nanostructure is needed. The best option for intercalate is nitric acid, since this acid is a self-injecting agent. To intercalate sulfuric acid, it is necessary to use an additional oxidizing agent or anodic polarization.
Чем выше температура и скорость нагрева интеркалированного графита, тем больше степень вспенивания - диспергирования исходной матрицы графита. Последнее определяет увеличение адгезионных сил между наночастицами.The higher the temperature and heating rate of intercalated graphite, the greater the degree of foaming - dispersion of the initial graphite matrix. The latter determines the increase in adhesive forces between nanoparticles.
Модель вспенивания (разрушения) интеркалированного графита основывается на том, что с ростом температуры положение интеркалата в графитовой матрице становится неустойчивым. Интеркалат диффундирует из межслоевого пространства в междоменные дефекты. Полученные таким образом кластеры испаряются, давление в материале повышается, растет внутреннее напряжение, что приводит к расширению (вспениванию) интеркалированного графита. В упорядоченных областях интеркалированного графита при нагревании возникают плоские микротрещины, развитие которых ведет к двум режимам разрушения образца: сначала режим хрупкого разрушения, а затем режим вспенивания. В первом случае диаметр плоских микротрещин увеличивается и приводит к расщеплению графитовой матрицы, то есть к формированию тонкой структуры микропор с дискретным спектром. Расширение при этом незначительно. При режиме вспенивания стенки плоских трещин выгибаются. После того, как изгибающий момент на краях превысит критическое значение, плоские трещины открываются в форме «пузырей» и наблюдается значительное расширение образца.The model of foaming (destruction) of intercalated graphite is based on the fact that with increasing temperature the position of the intercalate in the graphite matrix becomes unstable. The intercalate diffuses from the interlayer space into interdomain defects. The clusters thus obtained evaporate, the pressure in the material rises, and the internal stress increases, which leads to the expansion (foaming) of intercalated graphite. In the ordered regions of intercalated graphite, flat microcracks arise upon heating, the development of which leads to two modes of fracture of the sample: first, the brittle fracture mode, and then the foaming mode. In the first case, the diameter of plane microcracks increases and leads to the splitting of the graphite matrix, that is, to the formation of a fine micropore structure with a discrete spectrum. The expansion is negligible. In the foaming mode, the walls of flat cracks bend. After the bending moment at the edges exceeds a critical value, flat cracks open in the form of “bubbles” and a significant expansion of the sample is observed.
При постепенном же нагреве происходит стадийное выделение воды, кислотных окислов, газов. В условиях термоудара все стадии практически совмещаются во времени, обеспечивая высокую степень расширения. Медленный нагрев приводит к выходу газов и паров без нарастания давления, образуя терморасширенный графит с низкой степенью вспенивания (см., например, Н.Е. Сорокина и др.. Композиционные наноматериалы на основе интеркалированного графита. Москва, Московский гос. Ун-т им. М.В. Ломоносова, Научно-образ. центр по нанотехнологии, Химический ф-т, 2010).With gradual heating, there is a staged evolution of water, acid oxides, gases. In conditions of thermal shock, all stages practically coincide in time, providing a high degree of expansion. Slow heating leads to the release of gases and vapors without increasing pressure, forming thermally expanded graphite with a low degree of foaming (see, for example, N.E. Sorokina et al. Composite nanomaterials based on intercalated graphite. Moscow, Moscow State University M.V. Lomonosova, Scientific and Image Center for Nanotechnology, Chemical Faculty, 2010).
Вышеописанным условиям с ударным термическим режимом отвечает термогазобарическое воздействие на пласт в скважине с использованием взрывчатых или горючих веществ, например, типа пороха с необходимой скоростью горения в широко известных зарядах для термогазобарического воздействия на пласт в скважине (аккумуляторах давления типа АДС- 5, АДС-6, АДС-7, АДС-8) или типа ракетного топлива. Время работы этих зарядов может быть отрегулировано в необходимом от нескольких долей секунды до нескольких секунд. Температура горения этих зарядов в эпицентре достигает 2000°C градусов Цельсия (может быть отрегулирована в нужном диапазоне температур, например, за счет использования необходимого количества точек инициирования заряда).The above-described conditions with shock thermal conditions correspond to the thermogas-pressure effect on the formation in the well using explosives or combustible substances, for example, type of gunpowder with the required burning rate in widely known charges for the thermogas-pressure effect on the formation in the well (pressure accumulators like ADS-5, ADS-6 , ADS-7, ADS-8) or type of rocket fuel. The operating time of these charges can be adjusted in the necessary from a few fractions of a second to several seconds. The burning temperature of these charges at the epicenter reaches 2000 ° C degrees Celsius (can be adjusted in the desired temperature range, for example, by using the required number of charge initiation points).
Для достижения оптимального терморасширения классически интеркалированный графит должен быть помещен непосредственно в зону термогазобарического воздействия или в ближнюю зону этого воздействия. Для получения оптимального эффекта выбор заряда, например, по величине мощности, со схемой его инициирования и расстояние на котором должен быть размещен от центра заряда интеркалированный графит может быть предусмотрено предварительное моделирование с известными средствами измерения температуры во времени и по расстоянию.To achieve optimal thermal expansion, classically intercalated graphite should be placed directly in the zone of thermogas pressure and in the near zone of this effect. To obtain the optimal effect, the choice of charge, for example, by the magnitude of power, with a diagram of its initiation and the distance at which intercalated graphite should be placed from the center of the charge, preliminary modeling can be provided with known means of measuring temperature in time and distance.
Особым образом интеркалированный графит (например, электрохимически объемно интеркалированный в растворе азотной кислоты), имеет возможность терморасширения при значительно меньших температурах -120-200°C. Это, в свою очередь, расширяет возможности размещения отражателя относительно заряда - появляется возможность размещения отражателя в более удаленной зоне - выше продуктивного пласта и использования зарядов более широкого температурного спектра воздействия.In a special way intercalated graphite (for example, electrochemically bulk intercalated in a solution of nitric acid), has the possibility of thermal expansion at much lower temperatures of -120-200 ° C. This, in turn, expands the possibilities of placement of the reflector relative to the charge - it becomes possible to place the reflector in a more remote area - above the reservoir and the use of charges of a wider temperature spectrum of the impact.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Для термогазобарического воздействия на пласт в скважине предусмотрено использование заряда, например, типа скважинного аккумулятора давления АДС-6. На геофизическом кабеле или на переводнике в верхней части заряда или в самом корпусе заряда выполнена кольцевая проточка. В нее помещен интеркалированный графит в оболочке.For thermogas pressure treatment of the formation in the well, the use of a charge is provided, for example, like a downhole pressure accumulator ADS-6. An annular groove is made on the geophysical cable or on the sub in the upper part of the charge or in the charge case itself. It contains intercalated graphite in a shell.
Расчет навески интеркалированного графита для образования отражателя ударной волны из терморасширенного графита над зарядом для термогазобарического воздействия на пласт в скважине АДС-6):Calculation of a sample of intercalated graphite for the formation of a shock wave reflector from thermally expanded graphite over a charge for thermogas pressure treatment of a formation in an ADS-6 well):
исходные данные:initial data:
Использован графит марки ГСМ-1 (графит специальный малозольный, ГОСТ 18191-78, производства Завальевского графитового комбината, Украина) крупночешуйчатый природный графит, подвергнутый химическому обеззоливанию.GSM-1 grade graphite was used (special low-ash graphite, GOST 18191-78, manufactured by the Zavalievsky graphite plant, Ukraine) coarse-flake natural graphite subjected to chemical anesthesia.
Выбранный графит подвергнут в соответствии с решением по вышеупомянутому патенту RU 2378193 классическому интеркалированию концентрированной азотной кислотой до второй ступени. Ожидаемая степень расширения - К при температуре 1900° - 500 см3/г.The selected graphite was subjected in accordance with the decision of the aforementioned patent RU 2378193 to classical intercalation with concentrated nitric acid to the second stage. The expected degree of expansion is K at a temperature of 1900 ° - 500 cm3 / g.
Внутренний диаметр эксплуатационной колонны D=16,2 см (R=8,1 см).The inner diameter of the production casing D = 16.2 cm (R = 8.1 cm).
Длина пробки из терморасширенного графита - L, обеспечивающая отражение - локализацию ударной волны в призабойной зоне скважины принята в 2 м.The plug length of thermally expanded graphite is L, which provides reflection - localization of the shock wave in the bottomhole zone of the well is taken to be 2 m.
Объем пробки - V (V=πR2*L)Cork Volume - V (V = πR 2 * L)
V=3,14*65,61*200=41203 см2V = 3.14 * 65.61 * 200 = 41203 cm2
Масса навески интеркалированного графита - М (M=V/K)The weight of the sample of intercalated graphite is M (M = V / K)
М=41203/500=82,4 г.M = 41203/500 = 82.4 g.
На подвеске в виде геофизического кабеля спускают АДС-6 в скважину на глубину 1500 м против продуктивного пласта. Инициируют горение заряда. При сгорании заряда в течение 2 сек. Происходит ударное термическое воздействие на интеркалированный графит. В результате интеркалированный графит преобразуется в терморасширенный графит, который перекрывает сечение скважины в виде пробки длиной 2 м, которая локализует ударную волну в призабойной зоне скважины, что исключает потери энергии по стволу скважины выше заряда. При увеличении пробки по длине, например, на 30% обеспечена возможность локализации тепловой энергии, а также предотвращена утечка газов по стволу скважины. Локализованная таким образом призабойная зона скважины превращается в пульсирующую, на время затухания гидродинамических явлений от термогазобарического воздействия, парогазовую печь с интенсивным достаточно длительным режимом воздействия на пласт, способствующим раскрытию существующих трещин в пласте, расплавлению асфальтосмолопарафиновых отложений и созданию густой сети трещин, охватывающих пласт по всей его высоте за пределы зоны кольматации. Все это способствует усилению притока продукции пласта в скважину.On the suspension in the form of a geophysical cable, the ADS-6 is lowered into the well to a depth of 1500 m against the reservoir. Initiate a burning charge. When the charge is burned for 2 seconds. Thermal shock occurs on intercalated graphite. As a result, intercalated graphite is converted into thermally expanded graphite, which overlaps the section of the well in the form of a plug 2 m long, which localizes the shock wave in the near-well zone of the well, which eliminates energy loss along the well bore above the charge. By increasing the length of the plug, for example, by 30%, the possibility of localizing thermal energy is ensured, and gas leakage along the wellbore is prevented. The well bottom-hole zone so localized turns into a pulsating, while the hydrodynamic phenomena from thermogasobaric attenuation damping, steam-gas furnace with an intensive enough long-term regime of stimulation of the formation, which helps to open existing cracks in the formation, melt the asphalt-resin-paraffin deposits and create a dense network of cracks covering the entire layer its height beyond the zone of mudding. All this helps to increase the flow of formation products into the well.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110136/03A RU2491417C1 (en) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | Impact wave reflector in case of thermal-gas-baric action at bed in well |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110136/03A RU2491417C1 (en) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | Impact wave reflector in case of thermal-gas-baric action at bed in well |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2491417C1 true RU2491417C1 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=49163850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012110136/03A RU2491417C1 (en) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | Impact wave reflector in case of thermal-gas-baric action at bed in well |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2491417C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU604968A1 (en) * | 1974-07-17 | 1978-04-30 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт | Device for cleaning filter pipe of borehole |
| RU2029076C1 (en) * | 1992-05-08 | 1995-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью - Фирма "УралКам" | Pressure compensator for blasting perforation jobs in well |
| RU2068945C1 (en) * | 1990-08-20 | 1996-11-10 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Pressure compensator for blasting operations in blast-hole |
| RU2069743C1 (en) * | 1994-03-28 | 1996-11-27 | Акционерное общество открытого типа "Ноябрьскнефтегазгеология" | Method for intensification of oil and gas production by hydraulic fracturing of producing oil-gas-bearing formation |
| RU2112111C1 (en) * | 1996-04-22 | 1998-05-27 | Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий | Gear cleaning filtration tubes of water intake wells |
| US7841408B2 (en) * | 2007-04-20 | 2010-11-30 | Shell Oil Company | In situ heat treatment from multiple layers of a tar sands formation |
| UA55098U (en) * | 2010-04-21 | 2010-12-10 | Институт Агроэкологии Уаан | Process for the preparation of granulated organic fertilizer |
-
2012
- 2012-03-19 RU RU2012110136/03A patent/RU2491417C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU604968A1 (en) * | 1974-07-17 | 1978-04-30 | Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт | Device for cleaning filter pipe of borehole |
| RU2068945C1 (en) * | 1990-08-20 | 1996-11-10 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Pressure compensator for blasting operations in blast-hole |
| RU2029076C1 (en) * | 1992-05-08 | 1995-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью - Фирма "УралКам" | Pressure compensator for blasting perforation jobs in well |
| RU2069743C1 (en) * | 1994-03-28 | 1996-11-27 | Акционерное общество открытого типа "Ноябрьскнефтегазгеология" | Method for intensification of oil and gas production by hydraulic fracturing of producing oil-gas-bearing formation |
| RU2112111C1 (en) * | 1996-04-22 | 1998-05-27 | Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий | Gear cleaning filtration tubes of water intake wells |
| US7841408B2 (en) * | 2007-04-20 | 2010-11-30 | Shell Oil Company | In situ heat treatment from multiple layers of a tar sands formation |
| UA55098U (en) * | 2010-04-21 | 2010-12-10 | Институт Агроэкологии Уаан | Process for the preparation of granulated organic fertilizer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113294134B (en) | Hydraulic fracturing and methane in-situ blasting synergistic fracturing permeability-increasing method | |
| RU2427707C2 (en) | Procedure for increased production of methane from coal bearing strata by rapid oxidation (versions) | |
| CA2598438C (en) | Method and apparatus for stimulating wells with propellants | |
| CN103352684B (en) | Chemical Physics compound explosion fracturing equipment and manufacture method thereof | |
| US7487827B2 (en) | Propellant cartridge with restrictor plugs for fracturing wells | |
| MX2011005361A (en) | Methods for increasing oil production. | |
| CN108518225A (en) | Dry ice powder dynamic broken rock device, dry ice powder dynamic broken rock system and dry ice powder dynamic rock breaking method | |
| CN113863913B (en) | Shale gas layer oxidation burst transformation method | |
| WO2006045248A1 (en) | A high-energy gas fracture tool for through-tubing operation | |
| RU2491417C1 (en) | Impact wave reflector in case of thermal-gas-baric action at bed in well | |
| RU120138U1 (en) | SHOCK WAVE REFLECTOR AT THERMOGASOBARIC INFLUENCE ON A LAYER IN A WELL | |
| CN107989611A (en) | Loading method for the fracturing hole internal solid carbon dioxide of non-explosive excavation rock | |
| Condor et al. | Experimental study of stability and integrity of cement in wellbores used for CO2 storage | |
| RU106305U1 (en) | BREAK FOR HYDRAULIC BREAKING | |
| US3777816A (en) | Method for the ignition of in-situ combustion for the recovery of petroleum | |
| RU2503799C2 (en) | Method for shale gas production | |
| GB2571338A (en) | Extraction of hydrocarbons | |
| RU2012103087A (en) | DEVICE AND METHOD FOR THERMAL GAS AND HYDRODYNAMIC RIPPING OF PRODUCTIVE LAYERS OF OIL AND GAS WELLS (OPTIONS) | |
| WO2015133938A2 (en) | Method for extracting methane from coal beds and from penetrating rock enclosing a coal bed | |
| CN210242589U (en) | Anti-seepage heat insulation sleeve device adopting pin method | |
| CN208564545U (en) | Dry ice powder dynamic broken rock device and dry ice powder dynamic broken rock system | |
| RU2262069C1 (en) | Explosive charge and method for conducting of blasting | |
| CN109707363A (en) | Oil-gas reservoir reservoir rock fracturing device and method | |
| RU131073U1 (en) | DEVICE FOR PUNCHING WELLS AND GAS-DYNAMIC INFLUENCE ON THE LAYER (OPTIONS) | |
| SUN et al. | The Gas from Deflagration Fracture to Crack the Cement Test Sample Experiment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140320 |