EA010901B1 - Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone - Google Patents

Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone Download PDF

Info

Publication number
EA010901B1
EA010901B1 EA200601929A EA200601929A EA010901B1 EA 010901 B1 EA010901 B1 EA 010901B1 EA 200601929 A EA200601929 A EA 200601929A EA 200601929 A EA200601929 A EA 200601929A EA 010901 B1 EA010901 B1 EA 010901B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
modules
capacitor
electrode system
charging unit
well
Prior art date
Application number
EA200601929A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200601929A1 (en
Inventor
Юрий Николаевич Измалков
Анатолий Яковлевич КАРТЕЛЕВ
Владимир Михайлович КАРЮК
Александр Александрович СИДОРОВ
Original Assignee
Анатолий Яковлевич КАРТЕЛЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Яковлевич КАРТЕЛЕВ filed Critical Анатолий Яковлевич КАРТЕЛЕВ
Priority to EA200601929A priority Critical patent/EA010901B1/en
Publication of EA200601929A1 publication Critical patent/EA200601929A1/en
Publication of EA010901B1 publication Critical patent/EA010901B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Application: recovery and increase of production of the oil, gas and water wells, repair of the casing pipes, and high-resolution seismic prospecting. Attainable technical result: extension of the energy range and of the device application field, as well as an increase of reliability and maintainability of the device. Essence of invention: the proposed device comprises a surface power supply and a borehole device with a charging unit, a capacitor energy storage, a switching unit and an electrode system connected by means of a logging cable. The charging unit, the capacitor energy storage, the switching unit, and the electrode system are made in the form of separate modules, each included into a self-contained metal case and equipped with insulated current leads and two-level waterproofing: the external level is in the form of sealing elements, at least on one of the ends of the modules' cases, the internal level is in the form of sealing elements on the output insulators and on the current leads of the modules, and the modules are interconnected electrically and mechanically by means of screwing. In addition, the capacitor energy storage is made of several single-type capacitor modules combined into one catenary line; the metal cases of the capacitor modules, of the switching unit and of the electrode system are the return conductors for the current of discharge of the capacitors; the modules are interconnected along the axis with the help of collet coupling.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к высоковольтным электрогидравлическим устройствам для воздействия на призабойную зону нефтяных и газовых скважин и повышения нефте- и газоотдачи пластов.The invention relates to the oil and gas industry, in particular, to high-voltage electro-hydraulic devices for influencing the bottom-hole zone of oil and gas wells and increase oil and gas recovery.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известно устройство для электрогидравлической обработки пласта и повышения его нефтеотдачи (см. патент США № 4345650, НКл. 166-249, МКл. Е 21В 43/256, 1982 г.), содержащее трубчатый металлический корпус с кабельным переходником на одном конце и поворотной разрядной головкой на другом конце и расположенные в трубчатом корпусе повышающий трансформатор, высоковольтный выпрямитель, конденсаторную батарею и управляемый коммутатор, при этом средства управления зарядом и разрядом соединены с конденсаторной батареей и наземным источником питания через каротажный кабель, вторичная обмотка трансформатора соединена со схемой выпрямления, выход выпрямителя соединен с потенциальным выводом конденсаторной батареи, потенциальный вывод конденсаторной батареи соединен через управляемый коммутатор с анодом разрядной головки.A device is known for electro-hydraulic treatment of a formation and enhancement of its oil recovery (see US patent No. 4345650, NKl. 166-249, MKl. E 21B 43/256, 1982), containing a tubular metal housing with a cable adapter at one end and a rotary discharge with a head at the other end and a step-up transformer, a high-voltage rectifier, a capacitor bank and a controllable switch located in a tubular housing, while the charge and discharge control means are connected to the capacitor bank and a ground power source via a car the cable, the secondary winding of the transformer is connected to the rectification circuit, the output of the rectifier is connected to the potential output of the capacitor bank, the potential output of the capacitor battery is connected via a managed switch to the anode of the discharge head.

Конденсаторная батарея включает в себя большое количество параллельно соединенных конденсаторов большой энергоемкости (каждый рабочим напряжением 3 кВ и емкостью 100 мкФ, всего конденсаторов до 1000 шт.). Коммутатором является стандартный игнитрон. Поджиг игнитрона осуществляется от отдельной инжекторной батареи конденсаторов с рабочим напряжением 30 кВ. Повышающий трансформатор состоит из Ш-образного сердечника и первичной и вторичной обмоток. Разрядная головка представляет собой два электрода с регулируемым промежутком. Разрядная головка оснащена поворотным механизмом и рефлектором для концентрации и направления акустической энергии в сторону добывающей скважины. Все вышеуказанные составные элементы устройства расположены в одноименных отсеках трубчатого корпуса и отделены друг от друга металлическими перегородками.The capacitor bank includes a large number of parallel connected capacitors of high energy intensity (each with a working voltage of 3 kV and a capacity of 100 μF, total capacitors up to 1000 pcs.). The switch is a standard ignitron. Ignitron ignition is carried out from a separate injection capacitor bank with an operating voltage of 30 kV. The step-up transformer consists of a W-shaped core and primary and secondary windings. The discharge head consists of two electrodes with an adjustable gap. The discharge head is equipped with a rotary mechanism and a reflector for the concentration and direction of acoustic energy towards the producing well. All of the above constituent elements of the device are located in the same compartment of the tubular body and are separated from each other by metal partitions.

Недостатки первого устройства - первого аналога:The disadvantages of the first device is the first analogue:

низкое рабочее напряжение конденсаторной батареи, что затрудняет условия формирования электрического разряда в скважинной жидкости и снижает амплитуду ударной волны и силу воздействия на призабойную зону пласта;low operating voltage of the capacitor bank, which complicates the conditions for the formation of an electric discharge in the borehole fluid and reduces the amplitude of the shock wave and the force of impact on the bottomhole formation zone;

большая энергоемкость устройства до 450 кДж и низкие электрический и электроакустический КПД;high power consumption of the device up to 450 kJ and low electrical and electro-acoustic efficiency;

наличие дополнительной инжекторной батареи на 30 кВ для облегчения пробоя скважинной жидкости на начальном этапе;the presence of an additional injection battery of 30 kV to facilitate the breakdown of well fluid at the initial stage;

невозможность использования устройства в горизонтальных нефтяных скважинах, вследствие неустойчивого (плавающего) положения ртутного катода в игнитроне;the inability to use the device in horizontal oil wells, due to the unstable (floating) position of the mercury cathode in the ignitron;

сложность управления игнитроном из-за необходимости прокладки шины поджига через конденсаторную батарею;the difficulty of controlling the ignitron due to the need to lay the ignition bus through a capacitor bank;

плохие ремонтопригодность устройства и регулируемость его запасаемой и выходной энергий, так как трансформаторный, выпрямительный, конденсаторный и коммутационный блоки размещены в одном маслонаполненном трубчатом корпусе и, кроме того, многочисленные перегородки внутри корпуса затрудняют соединение указанных блоков друг с другом и их ремонт.poor maintainability of the device and the controllability of its stored and output energies, since the transformer, rectifier, capacitor and switching blocks are located in the same oil-filled tubular casing and, in addition, numerous partitions inside the casing make it difficult to connect these blocks to each other and repair them.

Известно также устройство для электровзрывной обработки пласта (см. а.с. СССР № 1058343, МКл. Е 21В 43/26, заявл. 08.06.81, опубл. 07.10.91 в бюл. № 37), содержащее корпус, внутри которого размещены выпрямитель-трансформатор, блок импульсных накопителей-конденсаторов, коммутирующее устройство, электроразрядник со стержневым и плоским электродами и эластичные оболочки, заполненные газом и ограничивающие разрядный промежуток.It is also known a device for electric explosive treatment of the formation (see AS USSR No. 1058343, MKl. E 21B 43/26, decl. 08.06.81, publ. 07.10.91 in bul. No. 37), containing a housing inside which are placed a rectifier-transformer, a block of pulse storage capacitors, a switching device, an electric discharger with rod and flat electrodes and elastic shells filled with gas and limiting the discharge gap.

Недостатки второго устройства - второго аналога: плохая ремонтопригодность и сложность регулирования электрических и волновых параметров устройства. Это обусловлено тем, что при изменении параметров, замене или повреждении какого-либо одного внутреннего блока или элемента устройства (трансформатора, выпрямителя, конденсаторов, коммутатора и т.п.) необходимо разгерметизировать устройство, вылить из него конденсаторное масло или другую изолирующую и сдерживающую высокое наружное гидростатическое давление жидкость. Затем произвести регулировку или ремонт устройства, повторно заполнить устройство маслом и отвакуумировать внутренний объем устройства. При этом все эти операции в полевых условиях на скважине выполнить невозможно.The disadvantages of the second device - the second analogue: poor maintainability and the difficulty of regulating the electrical and wave parameters of the device. This is due to the fact that when changing the parameters, replacing or damaging any one indoor unit or element of the device (transformer, rectifier, capacitors, switch, etc.), it is necessary to depressurize the device, pour out condenser oil or other insulating and restraining high external hydrostatic pressure fluid. Then adjust or repair the device, refill the device with oil and evacuate the internal volume of the device. Moreover, all these operations in the field at the well cannot be performed.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству - прототипом является устройство для воздействия на призабойную зону скважины (см. а.с. СССР № 1694874, МКл. Е 21В 43/25, заявл. 20.07.89, опубл. 30.11.91 в бюл. № 44). Оно содержит наземный источник питания, грузонесущий геофизический кабель и заключенные в разъемный цилиндрический корпус зарядный блок, блок накопителей, блок коммутатора и электродную систему.The closest in technical essence to the claimed device - the prototype is a device for impact on the bottomhole zone of the well (see AS USSR No. 1694874, MKl. E 21B 43/25, declared. 20.07.89, publ. 30.11.91 in bull. . No. 44). It contains a ground-based power source, a load-bearing geophysical cable and a charging unit, a drive unit, a switch unit and an electrode system enclosed in a detachable cylindrical housing.

Наземный источник питания располагается в кабине каротажного подъемника и подключается по входу к промышленной электросети, по выходу - к грузонесущему геофизическому кабелю.The ground power source is located in the cabin of the logging elevator and is connected at the input to the industrial power grid, at the output to the load-bearing geophysical cable.

В скважину, заполненную пресной водой или специальной жидкостью, опускается на грузонесущем кабеле погружная часть устройства - собственно скважинный аппарат, содержащий зарядный блок, блок накопителей, коммутатор и электродную систему, заключенные в разъемный цилиндрический корпус,In the well, filled with fresh water or a special liquid, the submersible part of the device is lowered on the load-carrying cable — the downhole device itself, which contains a charging unit, a drive unit, a switch and an electrode system enclosed in a detachable cylindrical body,

- 1 010901 выполненный из высокопрочной стали для противостояния большому гидростатическому давлению столба скважинной жидкости.- 1 010901 made of high strength steel to withstand the high hydrostatic pressure of the wellbore fluid column.

Зарядный блок включает в себя трансформатор и токоограничитель, расположенные в каркасах, и элементы выпрямителя, закрепленные планками. Зарядный блок фактически вынимается из корпуса.The charging unit includes a transformer and a current limiter located in the frames, and rectifier elements secured by trims. The charging unit is actually removed from the case.

Электроэнергия от источника питания через грузонесущий кабель поступает к зарядному блоку, который заряжает конденсаторы блока накопителей. Накопленная в конденсаторах энергия при срабатывании блока коммутатора выделяется в электродной системе. Возникающие при электрических разрядах импульсы давления оказывают интенсивное воздействие на стенки обсадной колонны (скважины), производя при этом очистку перфорационных отверстий и повышая проницаемость призабойной зоны.Electricity from the power source through the load-carrying cable goes to the charging unit, which charges the capacitors of the drive unit. The energy stored in the capacitors during the operation of the switch unit is released in the electrode system. The pressure pulses arising from electrical discharges have an intense effect on the walls of the casing (borehole), while cleaning the perforations and increasing the permeability of the bottom hole zone.

Недостатками прототипа являются большие диаметр 114 мм, длина не менее 6,5 м и вес не менее 160 кг, что затрудняет и усложняет эксплуатацию устройства;The disadvantages of the prototype are the large diameter of 114 mm, a length of at least 6.5 m and a weight of at least 160 kg, which complicates and complicates the operation of the device;

низкая удельная энергоемкость и малая общая энергоемкость (не более 1 кДж), что сужает область применения устройства;low specific energy consumption and low total energy intensity (not more than 1 kJ), which narrows the scope of the device;

низкая надежность и плохая ремонтопригодность;low reliability and poor maintainability;

сложность регулирования электрических и волновых параметров устройства.the difficulty of regulating the electrical and wave parameters of the device.

Эти недостатки обусловлены тем, что в прототипе зарядный блок не гидроизолирован от блока накопителей, блок накопителей и блок коммутатора имеют каждый свой автономный металлический корпус, а все вместе внутренние блоки защищаются от наружного большого гидростатического давления и агрессивной скважинной жидкости вторым наружным разъемным цилиндрическим (металлическим) корпусом.These disadvantages are due to the fact that in the prototype the charging unit is not waterproofed from the drive unit, the drive unit and the switch unit each have their own self-contained metal casing, and together the indoor units are protected from external large hydrostatic pressure and aggressive well fluid by a second external detachable cylindrical (metal) case.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей, решаемой данным изобретением, является расширение области применения устройства за счет возможности увеличения и регулирования его электрической и волновой энергий, а также повышение надежности и ремонтопригодности устройства, особенно в полевых условиях нефтяных месторождений.The problem solved by this invention is to expand the scope of the device due to the possibility of increasing and regulating its electric and wave energies, as well as improving the reliability and maintainability of the device, especially in the field of oil fields.

Технический результат изобретения - расширение энергетического диапазона устройства, а также увеличение надежности и ремонтопригодности устройства.The technical result of the invention is the expansion of the energy range of the device, as well as an increase in the reliability and maintainability of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для электрогидравлического воздействия на призабойную зону скважины содержит соединенные посредством грузонесущего геофизического кабеля наземный источник питания и скважинный аппарат, состоящий из зарядного блока, конденсаторного накопителя энергии, коммутатора и электродной системы. Новым является то, что зарядный блок, конденсаторный накопитель энергии, коммутатор и электродная система выполнены в виде отдельных модулей, каждый из которых заключён в автономный металлический корпус, и снабжён изолированными токовыводами и двухуровневой гидроизоляцией от внешней среды: наружной в виде уплотняющих элементов по крайней мере на одном из концов корпусов модулей и внутренней в виде уплотняющих элементов на выходных изоляторах и токовыводах модулей, при этом модули соединены друг с другом электрически и механически путем свинчивания.The specified technical result is achieved by the fact that the device for electro-hydraulic impact on the bottom hole of the well contains a ground power source and a downhole apparatus connected by a load-bearing geophysical cable, consisting of a charging unit, a capacitor energy storage device, a switch and an electrode system. New is that the charging unit, the capacitor energy storage device, the switch and the electrode system are made in the form of separate modules, each of which is enclosed in an autonomous metal case, and is equipped with insulated current leads and two-level waterproofing from the external environment: external in the form of at least sealing elements at one end of the module housings and internal in the form of sealing elements on the output insulators and current outputs of the modules, while the modules are electrically and mechanically connected to each other m screwing.

Кроме того, конденсаторный накопитель энергии состоит из нескольких соединенных в цепную линию конденсаторных модулей; коммутатор установлен между последним конденсаторным модулем и электродной системой; металлические корпусы конденсаторных модулей, коммутатора и электродной системы являются обратным токопроводом для тока разряда конденсаторов.In addition, a capacitor energy storage device consists of several capacitor modules connected in a chain line; a switch is installed between the last capacitor module and the electrode system; The metal housings of the capacitor modules, the commutator and the electrode system are the return conductor for the discharge current of the capacitors.

Выполнение устройства в виде законченных конструктивных и функциональных модулей, каждый со своим монометаллическим корпусом, изолированными выводами и гидроизоляцией, и соединение модулей между собой электрически и механически путем свинчивания (по типу коаксиального разъема) обеспечивает увеличение в 2-3 раза удельных (на единицу объема или веса) энергетических характеристик и общей энергоемкости устройства до 5 кДж или уменьшение в 2-3 раза длины и веса скважинного аппарата при сохранении общей энергоемкости устройства на уровне 1 кДж;The implementation of the device in the form of complete structural and functional modules, each with its own monometallic housing, insulated terminals and waterproofing, and connecting the modules together electrically and mechanically by screwing (like a coaxial connector) provides an increase of 2-3 times specific (per unit volume or weight) energy characteristics and the total energy intensity of the device up to 5 kJ or a decrease of 2-3 times the length and weight of the downhole apparatus while maintaining the total energy intensity of the device at 1 kD ;

регулирование запасаемой электрической и выходной волновой энергий устройства в широком диапазоне от 1 до 5 кДж и, соответственно, расширение области применения устройства путем простого изменения числа и типа конденсаторных модулей, а также типа и порога срабатывания коммутатора в любом месте как на промышленной базе, так и непосредственно на скважине в полевых условиях;regulation of the stored electric and output wave energies of the device in a wide range from 1 to 5 kJ and, accordingly, expanding the scope of the device by simply changing the number and type of capacitor modules, as well as the type and threshold of operation of the switch at any place both on an industrial base and directly at the well in the field;

повышение устойчивости устройства при различного рода аварийных ситуациях, например, при электрическом пробое или коротком замыкании в каком-либо отдельном модуле устройства не происходит распространение повреждения (продуктов горения и разложения конденсаторного масла) на соседние модули устройства, что снижает расходы на ремонт и восстановление устройства; при прорыве скважинной жидкости через кабельный ввод на головке зарядного блока, или через изоляторы электродной системы или через резиновые уплотнения между конденсаторными модулями возможен выход из строя только одного зарядного блока, или одной электродной системы, или одного «залитого» водой конденсаторного модуля, но не всего устройства в целом (входные и выходные изоляторы всех модулей рассчитаны на полное электрическое напряжение и полное гидростатическое давление);increasing the stability of the device in various types of emergency situations, for example, during electrical breakdown or short circuit in any separate module of the device, damage (combustion products and decomposition of condenser oil) does not spread to neighboring device modules, which reduces the cost of repair and restoration of the device; when a well breaks through the cable entry on the head of the charging unit, or through the insulators of the electrode system or through rubber seals between the capacitor modules, only one charging unit, or one electrode system, or one condenser module “flooded” with water can fail, but not all the device as a whole (input and output insulators of all modules are designed for full electrical voltage and full hydrostatic pressure);

- 2 010901 высокую ремонтопригодность устройства (замену поврежденных в ходе эксплуатации блоковмодулей устройства можно производить путем простой отстыковки и замены их на новые модули, что привлекательно для персонала, работающего в неблагоприятных для проведения ремонта полевых условиях и вдали от промышленных баз);- 2 010901 high maintainability of the device (replacement of damaged device modules can be done by simply undocking and replacing them with new modules, which is attractive for personnel working in unfavorable field conditions and far from industrial bases);

удобство в транспортировке устройства любым видом транспорта (каждый модуль устройства имеет вес не более 30 кг и длину не более 1,2 м, защитные транспортные крышки в деревянной таре - ящике можно перевозить и переносить по два модуля).Convenience in transporting the device by any means of transport (each device module has a weight of not more than 30 kg and a length of not more than 1.2 m, protective transport covers in a wooden container - box can be transported and carried in two modules).

Перечень чертежейList of drawings

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства;In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device;

на фиг. 2 - фотография варианта устройства в сборе энергоемкостью 1 кДж;in FIG. 2 - photograph of a variant of the device assembly with an energy intensity of 1 kJ;

на фиг. 3 - фотография модулей варианта устройства энергоемкостью 5 кДж.in FIG. 3 is a photograph of modules of a variant of the device with an energy intensity of 5 kJ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Предлагаемое устройство для электрогидравлической обработки пласта содержит (см. фиг. 1) наземный пульт питания и управления 1, грузонесущий геофизический кабель 2 и скважинный электрогидравлический аппарат 3.The proposed device for electro-hydraulic treatment of the reservoir contains (see Fig. 1) a ground-based power and control panel 1, a load-bearing geophysical cable 2 and a borehole electro-hydraulic device 3.

Скважинный электрогидравлический аппарат 3 представляет собой многомодульную конструкцию, состоящую из одного зарядного блока 4, двух, трех, четырех или пяти, в зависимости от модификации аппарата, конденсаторных модулей 5, коммутатора 6 и электродной системы 7.The borehole electro-hydraulic device 3 is a multi-module design consisting of one charging unit 4, two, three, four or five, depending on the modification of the device, capacitor modules 5, switch 6 and electrode system 7.

Каждый блок - модуль аппарата заключён в автономный металлический корпус с присоединительными резьбами на концах и снабжён изолированными токовыводами и двухуровневой гидроизоляцией от внешней среды: наружной в виде уплотняющих элементов по крайней мере на одном из концов корпусов модулей и внутренней в виде уплотняющих элементов на выходных изоляторах и токовыводах модулей, при этом модули соединены друг с другом электрически и механически путем свинчивания.Each unit - module of the device is enclosed in a self-contained metal case with connecting threads at the ends and is equipped with insulated current leads and two-level waterproofing from the external environment: external in the form of sealing elements at least at one end of the module housings and internal in the form of sealing elements at the output insulators and the current outputs of the modules, while the modules are connected to each other electrically and mechanically by screwing.

На одном конце зарядного блока 4 установлена кабельная головка для соединения с геофизическим кабелем, на другом конце - высоковольтный вывод. Внутри зарядного блока размещены повышающий трансформатор, высоковольтный выпрямитель и токоограничивающий дроссель.A cable head is installed at one end of the charging unit 4 for connection with a geophysical cable, and a high-voltage output is at the other end. Inside the charging unit there is a step-up transformer, a high-voltage rectifier and a current-limiting inductor.

Конденсаторные модули 5 представляют собой каждый группу последовательно или параллельно соединенных и пропитанных маслом конденсаторных секций, размещенных в металлическом корпусе, причем металлический корпус является катодом. Конденсаторные модули имеют на обоих концах выходные высоковольтные изоляторы, токовыводы и присоединительные резьбы (одну внутреннюю, другую наружную). Благодаря этому становится возможным соединение конденсаторных модулей в цепную линию, а также заряд конденсаторных модулей с одного конца модуля и разряд на нагрузку с другого конца модуля. Энергоемкость каждого конденсаторного модуля составляет 1 кДж. Рабочее напряжение каждого конденсаторного модуля 30-35 кВ. Индуктивность каждого конденсаторного модуля не более 120 нГн.Capacitor modules 5 are each group of serially or parallel connected and oil-impregnated capacitor sections housed in a metal housing, the metal housing being a cathode. Capacitor modules have output high-voltage insulators, current outputs and connecting threads (one internal, the other external) at both ends. Due to this, it becomes possible to connect capacitor modules into a chain line, as well as charge capacitor modules from one end of the module and discharge to the load from the other end of the module. The energy intensity of each capacitor module is 1 kJ. The operating voltage of each capacitor module is 30-35 kV. The inductance of each capacitor module is not more than 120 nH.

Зарядный блок 4 и конденсаторные модули 5 отваккуумированы и заполнены конденсаторным маслом. Высоковольтные изоляторы в этих модулях установлены с уплотнениями относительно токовыводов и корпуса. Внутри зарядного и конденсаторных модулей установлены термокомпенсаторы расширения конденсаторного масла при повышенных температурах, которые наблюдаются обычно в скважине. Термостойкость зарядного блока и конденсаторных модулей +100°С.The charging unit 4 and the capacitor modules 5 are evacuated and filled with condenser oil. The high voltage insulators in these modules are installed with seals relative to the current leads and the housing. Inside the charging and condenser modules, temperature compensators for expansion of the condenser oil are installed at elevated temperatures, which are usually observed in the well. Heat resistance of the charging unit and capacitor modules + 100 ° С.

Коммутатор 6 представляет собой неуправляемый газонаполненный разрядник с фиксированным напряжением срабатывания, также размещенный в металлическом корпусе и снабженный с двух сторон токовыводами, высоковольтными изоляторами и уплотнениями.Switch 6 is an uncontrolled gas-filled spark gap with a fixed operating voltage, also located in a metal case and equipped on both sides with current leads, high-voltage insulators and seals.

Электродная система 7 имеет центральный анод-стержень, изолятор-обтекатель и катод с плоской поверхностью, установленный с зазором относительно анода и соединенный с металлическим корпусом, в котором выполнено до двенадцати продольных прорезей - окон для сообщения внутреннего объема системы камеры со скважинной жидкостью и высокоскоростного выброса жидкости при электрическом разряде. Изолятор - обтекатель установлен с уплотнениями относительно металлического корпуса и центрального анода для исключения прорыва скважинной жидкости, находящейся под высоким пластовым давлением 200-300 атм, в направлении к коммутатору. Катод имеет хвостовик с резьбой, что позволяет путем вкручивания/выкручивания катода регулировать зазор между анодом и катодом электродной системы и ее электроакустический КПД. Прорези - окна в корпусе электродной системы могут быть перекрыты эластичной мембраной для отделения диэлектрической рабочей жидкости от минерализованной (проводящей) скважинной жидкости.The electrode system 7 has a central anode rod, a fairing insulator, and a cathode with a flat surface mounted with a gap relative to the anode and connected to a metal casing, in which up to twelve longitudinal slots are made - windows for communicating the internal volume of the chamber system with the borehole fluid and high-velocity ejection liquids during electric discharge. The fairing insulator is installed with seals relative to the metal casing and the central anode to prevent breakthrough of the well fluid under high reservoir pressure of 200-300 atm in the direction to the switch. The cathode has a threaded shank, which allows you to adjust the gap between the anode and the cathode of the electrode system and its electro-acoustic efficiency by screwing in / out the cathode. Slots - windows in the body of the electrode system can be covered by an elastic membrane to separate the dielectric working fluid from the mineralized (conductive) well fluid.

Диаметр всех модулей скважинного электрогидравлического аппарата 102 мм. Длины модулей аппарата различны: зарядный блок и конденсаторный модули имеют длину соответственно 1,0 и 1,2 м, коммутатор и электродная система - длину 0,37 и 0,4 м. Вес конденсаторного модуля не превышает 30 кг, зарядного модуля - 25 кг, коммутатора - 7,5 кг, электродной системы - 9 кг.The diameter of all modules of the borehole electro-hydraulic apparatus is 102 mm. The lengths of the device modules are different: the charging unit and the capacitor modules have a length of 1.0 and 1.2 m, respectively, the switch and the electrode system are 0.37 and 0.4 m long. The weight of the capacitor module does not exceed 30 kg, and the charging module 25 kg , switch - 7.5 kg, electrode system - 9 kg.

Сборка скважинного электрогидравлического аппарата и все межмодульные электрические и механические соединения осуществляются двумя простыми операциями: установкой на концы модулей кольцевых резиновых уплотнений и последовательным свинчиванием модулей друг с другом.The assembly of the borehole electro-hydraulic apparatus and all intermodular electrical and mechanical connections are carried out in two simple operations: installing ring rubber seals on the ends of the modules and sequentially screwing the modules together.

Работает предлагаемое электрогидравлическое устройство следующим образом.The proposed electro-hydraulic device operates as follows.

- 3 010901- 3 010901

Вначале скважинный аппарат подключают к геофизическому кабелю и опускают с помощью каротажного подъемника в добывающую нефтяную или в водонагнетательную скважину на интервал перфорации (на уровень продуктивного пласта). Затем с наземного пульта питания и управления подают на скважинный аппарат переменное напряжение амплитудой 500-600 В. В зарядном модуле это напряжение повышается до 30-35 кВ и выпрямляется. Конденсаторные модули в течение примерно 5-10 с заряжаются указанным выпрямленным напряжением и накапливают электрическую энергию каждый 1 кДж, а весь аппарат - энергию от 1 до 5 кДж в зависимости от числа конденсаторных модулей в аппарате (или, другими словами, в зависимости от модификации и назначения аппарата). По достижении в конденсаторных модулях заданных уровней напряжения и энергии пробивается зазор между электродами газонаполненного коммутатора и напряжение конденсаторных модулей прикладывается к промежутку между анодом и катодом электродной системы, заполненной скважинной жидкостью (пресной водой или специальным химреагентом). В промежутке между анодом и катодом электродной системы образуется сильно неоднородное электрическое поле, а в скважинной жидкости прорастают лидеры и через 5-10 мкс происходит пробой скважинной жидкости. Амплитуда тока резко возрастает, скважинная жидкость интенсивно разогревается и испаряется. От канала разряда отходит ударная волна и скоростной гидропоток, которые оказывают сильное механическое воздействие на асфальто-смолистые и солевые отложения в перфорационных отверстиях в обсадной колонне и окружающие горные породы. В результате перфорационные отверстия очищаются и снижается гидравлическое сопротивление в зоне отверстий, а призабойной зоне скважины развивается сеть трещин, повышается проницаемость пласта и увеличивается дебит нефтяной или приемистость водонагнетательной скважины.First, the downhole tool is connected to the geophysical cable and lowered using a logging tool into the producing oil or water injection well for the perforation interval (to the level of the reservoir). Then, an alternating voltage with an amplitude of 500-600 V is supplied to the downhole apparatus from the ground-based power and control panel. In the charging module, this voltage rises to 30-35 kV and is rectified. The capacitor modules are charged with the indicated rectified voltage for about 5-10 s and accumulate electrical energy every 1 kJ, and the entire device - energy from 1 to 5 kJ depending on the number of capacitor modules in the device (or, in other words, depending on the modification and device destination). Upon reaching the specified voltage and energy levels in the capacitor modules, a gap between the electrodes of the gas-filled switch breaks through and the voltage of the capacitor modules is applied to the gap between the anode and cathode of the electrode system filled with well fluid (fresh water or a special chemical). In the gap between the anode and cathode of the electrode system, a highly inhomogeneous electric field is formed, and leaders grow in the well fluid and a breakdown of the well fluid occurs in 5-10 μs. The amplitude of the current increases sharply, the well fluid intensively warms up and evaporates. A shock wave and high-speed hydraulic flow leave the discharge channel, which have a strong mechanical effect on the asphalt-resinous and salt deposits in the perforations in the casing and surrounding rocks. As a result, the perforation holes are cleaned and hydraulic resistance in the hole zone is reduced, and a network of cracks develops in the bottomhole zone of the well, the permeability of the formation increases, and the oil production rate or injectivity of the water injection well increases.

Авторами были рассчитаны, спроектированы и изготовлены три модификации-варианта предлагаемого устройства энергоемкостью 1, 3 и 5 кДж (см. фиг. 2 и 3), проведены их наземные электрические, баро-термические и электрогидравлические испытания; а также сравнительные испытания предлагаемого устройства с его прототипом - украинским электрогидравлическим аппаратом «Скиф-100» и предварительные скважинные испытания.The authors calculated, designed and manufactured three modifications of the proposed device with an energy capacity of 1, 3 and 5 kJ (see Figs. 2 and 3), conducted their ground electrical, baro-thermal and electro-hydraulic tests; as well as comparative tests of the proposed device with its prototype - Ukrainian electro-hydraulic apparatus "Skif-100" and preliminary well tests.

Наземные испытания варианта предлагаемого устройства энергоемкостью 3 кДж (с тремя конденсаторными модулями) показали, что предлагаемый скважинный электрогидравлический аппарат имеет высокий электрический КПД 8292%;Ground tests of a variant of the proposed device with an energy capacity of 3 kJ (with three capacitor modules) showed that the proposed borehole electro-hydraulic apparatus has a high electrical efficiency of 8292%;

аппарат устойчиво работает при гидростатическом давлении 300 атм и температуре +100°С;the device works stably at a hydrostatic pressure of 300 atm and a temperature of + 100 ° C;

амплитуда тока разряда составляет примерно 30 кА. Длительность импульса тока равна 7 мкс. Пауза тока не превышает 2 мкс. Мощность в разряде превышает 360 МВт;the amplitude of the discharge current is approximately 30 kA. The duration of the current pulse is 7 μs. The current pause does not exceed 2 μs. Power in the discharge exceeds 360 MW;

бризантный эффект электрического разряда аппарата в скважинной жидкости эквивалентен взрыву 1 г тротила;the brisant effect of the electric discharge of the apparatus in the borehole fluid is equivalent to the explosion of 1 g of TNT;

амплитуда ударной волны на расстоянии 100 мм от канала разряда составляет 900 атм. Двухчетырех электрических разрядов данного устройства на погонный метр скважины достаточно для очистки перфорационных отверстий и создания трещин в призабойной зоне скважины.the amplitude of the shock wave at a distance of 100 mm from the discharge channel is 900 atm. Two-four electric discharges of this device per linear meter of the well are enough to clean the perforations and create cracks in the bottomhole zone of the well.

В ходе сравнительных испытаний варианта предлагаемого устройства энергоемкостью 1 кДж (с одним конденсаторным модулем) и украинского электрогидравлического аппарата «Скиф-100» той же энергоемкости на стенде российско-канадского предприятия 011 Тес1шо1оду Оуегаеак 1пс. (г. Самара) было показано, что при одинаковой энергоемкости аппаратов предлагаемое устройство короче и легче украинского аппарата «Скиф-100» в 2,5 раза.During comparative tests of a variant of the proposed device with an energy capacity of 1 kJ (with one capacitor module) and the Ukrainian electro-hydraulic apparatus “Skif-100” of the same energy intensity at the stand of the Russian-Canadian enterprise 011 Tesloshodu Ouegaeak 1ps. (Samara) it was shown that with the same energy intensity of the apparatuses, the proposed device is 2.5 times shorter and lighter than the Ukrainian apparatus “Skif-100”.

Вариант предлагаемого устройства энергоемкостью 1 кДж (у него самые малые в мире длина 2,7 м и вес 70 кг) был испытан также в режиме обработки призабойной зоны добывающей скважины № 19818 НГДУ «Азнакаевнефть» (Татария). На глубине 1300 м в интервале перфорации длиной 11 м в карбонатном коллекторе выполнено 1100 разрядов аппарата. Дебит скважины № 19818 после ее обработки устройством увеличился с 1 до 3,5 т/сутки при обводненности 4% и сохраняется на этом уровне уже полгода.A variant of the proposed device with an energy capacity of 1 kJ (it has the smallest length in the world of 2.7 m and a weight of 70 kg) was also tested in the processing mode of the bottom-hole zone of the production well No. 19818 of the NGDU Aznakaevneft (Tatarstan). At a depth of 1300 m in the perforation interval 11 m long, 1,100 discharges of the apparatus were made in a carbonate reservoir. The production rate of well No. 19818 after its processing by the device increased from 1 to 3.5 t / day with a water cut of 4% and has been maintained at this level for half a year already.

Варианты предлагаемого устройства энергоемкостью 2-3 кДж могут расширять алюминиевые и стальные металлические протекторные втулки с толщиной стенки до 3 мм, что перспективно для выполнения в скважине ремонтно-изоляционных работ. Прототип - аппарат «Скиф-100» этого делать вообще не может.Variants of the proposed device with an energy capacity of 2-3 kJ can expand aluminum and steel metal tread bushings with a wall thickness of up to 3 mm, which is promising for repair and insulation work in the well. The prototype - the Skif-100 apparatus cannot do this at all.

Таким образом, новые отличительные признаки изобретения привели к 2-3-кратному увеличению удельной (на единицу объема или веса) и общей энергоемкости предлагаемого устройства и способствовали резкому расширению области применения устройства. Кроме того, возросли надежность и ремонтопригодность предлагаемого устройства.Thus, the new distinguishing features of the invention led to a 2-3-fold increase in the specific (per unit volume or weight) and the total energy consumption of the proposed device and contributed to a sharp expansion of the scope of the device. In addition, increased reliability and maintainability of the proposed device.

Портативный вариант предлагаемого устройства с одним конденсаторным модулем можно рекомендовать для повышения проницаемости призабойной зоны нефтяных скважин, увеличения приемистости водонагнетательных скважин, а также для очистки противопесчаных фильтров и другого скважинного оборудования.A portable version of the proposed device with one condenser module can be recommended to increase the permeability of the bottomhole zone of oil wells, increase the injectivity of water injection wells, as well as to clean sand filters and other downhole equipment.

Варианты устройства с двумя и тремя конденсаторными модулями и развиваемым давлением до 900 атм пригодны для ликвидации негерметичности обсадных колонн путем раздачи и постановки наVariants of the device with two and three capacitor modules and a developed pressure of up to 900 atm are suitable for eliminating leaks in casing by distributing and setting on

- 4 010901 обсадную колонну металлических протекторных втулок (заплат).- 4 010901 casing of metal tread bushings (patches).

Самые мощные варианты устройства с четырьмя или пятью конденсаторными модулями и бризантным эффектом электрического разряда примерно 1,5 г тротила можно рекомендовать в качестве источника излучения широкополосных сейсмоакустических сигналов для сейсморазведки нефтяных и газовых месторождений методами обращенного вертикального и межскважинного сейсмопрофилирования.The most powerful versions of the device with four or five capacitor modules and the brisant effect of an electric discharge of about 1.5 g of TNT can be recommended as a radiation source for broadband seismic acoustic signals for seismic exploration of oil and gas fields by reverse vertical and cross-hole seismic profiling methods.

Claims (4)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для электрогидравлического воздействия на призабойную зону скважины, содержащее соединенные посредством геофизического кабеля наземный источник питания и скважинный аппарат, включающий зарядный блок, конденсаторный накопитель энергии, коммутатор и электродную систему, отличающееся тем, что зарядный блок, конденсаторный накопитель энергии, коммутатор и электродная система выполнены в виде отдельных модулей, каждый из которых заключён в автономный металлический корпус и снабжён изолированными токовыводами и двухуровневой гидроизоляцией от внешней среды: наружной в виде уплотняющих элементов по крайней мере на одном из концов корпусов модулей и внутренней в виде уплотняющих элементов на выходных изоляторах и токовыводах модулей, при этом модули соединены друг с другом электрически и механически путем свинчивания.1. Device for electro-hydraulic impact on the bottomhole zone of a well, containing a ground power source and a downhole device connected by means of geophysical cable, including a charging unit, a capacitor energy store, a switchboard and an electrode system, characterized in that the charging unit, a capacitor energy store, a switchboard and electrode the system is made as separate modules, each of which is enclosed in an autonomous metal case and is equipped with insulated current leads at two levels th waterproofing from the outside the outer sealing elements in the form of at least one end of the module housing and the inner sealing elements in the form of output isolators and at the cold end modules, with the modules connected to each other electrically and mechanically by screwing. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конденсаторный накопитель энергии выполнен из нескольких однотипных конденсаторных модулей, включенных в цепную линию.2. The device according to claim 1, characterized in that the capacitor energy storage device is made of several capacitor modules of the same type included in the catenary line. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлические корпусы конденсаторных модулей, коммутатора и электродной системы являются обратным токопроводом для тока разряда конденсаторов.3. The device according to claim 1, characterized in that the metal housings of the capacitor modules, the switch and the electrode system are the reverse conductor for the discharge current of the capacitors. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модули соединены друг с другом с помощью цангово- го соединения.4. The device according to claim 1, characterized in that the modules are connected to each other using a collet connection.
EA200601929A 2006-10-26 2006-10-26 Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone EA010901B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200601929A EA010901B1 (en) 2006-10-26 2006-10-26 Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200601929A EA010901B1 (en) 2006-10-26 2006-10-26 Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200601929A1 EA200601929A1 (en) 2008-04-28
EA010901B1 true EA010901B1 (en) 2008-12-30

Family

ID=40848847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200601929A EA010901B1 (en) 2006-10-26 2006-10-26 Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA010901B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010151170A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-29 Kartelev Anatoly Yakovlevich Device for producing an electrohydraulic effect on a well bottom-hole zone

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2999221B1 (en) * 2012-12-07 2017-05-19 Ene29 S A R L ELECTRIC DEVICE FOR STIMULATING WELLS OF EXTRACTION OF SUBTERRANEAN RESOURCE
CN104453827A (en) * 2014-11-06 2015-03-25 中国矿业大学 Method for improving air permeability of coal bed in high-energy electric detonation mode

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1694874A1 (en) * 1989-07-20 1991-11-30 Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР Device for treating bottom hole zone
RU2047460C1 (en) * 1992-05-07 1995-11-10 Константин Адамович Украженко Device for joining modules
RU2132105C1 (en) * 1997-08-26 1999-06-20 Картелев Анатолий Яковлевич Charging device for capacitance storage
US6227293B1 (en) * 2000-02-09 2001-05-08 Conoco Inc. Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge
RU34406U1 (en) * 2003-09-03 2003-12-10 Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" ACOUSTIC WELL RADIATOR
RU53818U1 (en) * 2005-02-14 2006-05-27 Александр Иванович Груздев BATTERY OF ELECTRIC ENERGY STORES

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1694874A1 (en) * 1989-07-20 1991-11-30 Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР Device for treating bottom hole zone
RU2047460C1 (en) * 1992-05-07 1995-11-10 Константин Адамович Украженко Device for joining modules
RU2132105C1 (en) * 1997-08-26 1999-06-20 Картелев Анатолий Яковлевич Charging device for capacitance storage
US6227293B1 (en) * 2000-02-09 2001-05-08 Conoco Inc. Process and apparatus for coupled electromagnetic and acoustic stimulation of crude oil reservoirs using pulsed power electrohydraulic and electromagnetic discharge
RU34406U1 (en) * 2003-09-03 2003-12-10 Закрытое акционерное общество "ИНЕФ" ACOUSTIC WELL RADIATOR
RU53818U1 (en) * 2005-02-14 2006-05-27 Александр Иванович Груздев BATTERY OF ELECTRIC ENERGY STORES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010151170A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-29 Kartelev Anatoly Yakovlevich Device for producing an electrohydraulic effect on a well bottom-hole zone

Also Published As

Publication number Publication date
EA200601929A1 (en) 2008-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10746006B2 (en) Plasma sources, systems, and methods for stimulating wells, deposits and boreholes
US6761416B2 (en) Method and apparatus for a plasma-hydraulic continuous excavation system
US10472894B2 (en) Resonant transformer for downhole electrocrushing drilling
WO1989011581A1 (en) Method and device for exciting a well during oil extraction
US20210025240A1 (en) Switches for downhole electrocrushing drilling
RU2388908C1 (en) Method of electric hydraulic impact on oil formation and device for its implementation
US20190271220A1 (en) Novel Multi-Firing Swivel Head Probe for Electro-Hydraulic Fracturing in Down Hole Fracking Applications
EA010901B1 (en) Device for electrohydraulic treatment of wellbottom zone
US20140060804A1 (en) Well Cleaning Device
US11293735B2 (en) Multi-firing swivel head probe for electro-hydraulic fracturing in down hole fracking applications
RU2248591C2 (en) Borehole source of elastic vibrations
US10533405B2 (en) Seismic wave generating tool, such as a spark gap of an electric arc generation device
RU2283951C1 (en) Electrohydraulic impulse device (variants)
WO2010151170A1 (en) Device for producing an electrohydraulic effect on a well bottom-hole zone
EP2443479A1 (en) Electrical discharge acoustic source with bank of capacitors
US10655412B2 (en) Electro-hydraulic complex with a plasma discharger
RU2132105C1 (en) Charging device for capacitance storage
RU76256U1 (en) DEVICE FOR RESTORING THE PRODUCTIVITY OF A WATER WELL
RU2208142C2 (en) Electrohydraulic percussi device for activation of oil and gas-bearing formation and method of device power supply
GB2471899A (en) An electrode assembly for an electrical discharge acoustic source.
RU2441133C2 (en) Method and device to eliminate drill tool sticking
RU2447463C2 (en) Device for exciting powerful seismo-acoustic pressure pulses in deep wells
RU2470330C2 (en) Method and apparatus for obtaining optical and impact waves in liquid
EA017335B1 (en) Method of powering of electrodeischarge well devices
EA011048B1 (en) Device for hydrohydraulic treatment of formation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU

NF4A Restoration of lapsed right to a eurasian patent

Designated state(s): RU

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY RU