RU134573U1

RU134573U1 - DEVICE FOR PULSE TREATMENT OF A SUBWELLING HOLE ZONE

Info

Publication number: RU134573U1
Application number: RU2013104549/03U
Authority: RU
Inventors: Валерий Андреевич Афанасьев; Дмитрий Евгеньевич Акентьев; Николай Васильевич Окулов; Михаил Александрович Нечаев; Владимир Иванович Павлов; Владимир Тарасович Сиротин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СтС ВМсервис"
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-11-20

Abstract

1. Устройство для импульсной обработки прискважинной зоны пласта, выполненное в виде имплозийной камеры с приводом для разгерметизации герметично закрытых перегородками радиально расположенных окон в стенках камеры и связанное взаимодействием с прострелочно-взрывным аппаратом, отличающееся тем, что, с целью повышения живучести аппарата, безопасности в обращении с ним и надежности в работе, привод выполнен в виде поршня с уступом, с одной стороны, фиксирующим перегородки в стенках камеры, а с другой - стороны с хвостовиком в форме стакана с отверстиями и шариками в его стенке, причем шарики опираются на диск, который размещен с фиксацией в торце корпуса устройства и выполнен в форме стакана, наружная поверхность дна которого обращена к прострелочно-взрывному аппарату, а между торцевой поверхностью этого стакана и внутренней поверхностью дна стакана имеется зазор.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности воздействия на пласт, внутреннее пространство между наружной поверхностью поршня, упором корпуса и дном стакана поршня заполнено демпфирующей жидкостью, а в дне стакана выполнено дроссельное отверстие.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что во внутреннем пространстве между дном стакана и упором корпуса над поршнем размещен в герметичном мешке растворимый в воде твердый порошок (например - сахар), а дно стакана снабжено выступом для вскрытия мешка при движении поршня со стаканом.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности воздействия на пласт, для приведения его в действие на волне разгрузочного давления после срабатывания прострелочно-взры�1. Device for impulse treatment of the borehole zone of the formation, made in the form of an implosion chamber with a drive for depressurization of radially located windows tightly closed by partitions in the chamber walls and associated with interaction with a perforating-explosive apparatus, characterized in that, in order to increase the survivability of the apparatus, safety in handling and reliability, the drive is made in the form of a piston with a step, on the one hand, fixing the partitions in the walls of the chamber, and on the other hand, the sides with a shank in the form of a glass with holes and balls in its wall, and the balls are supported on a disk, which is placed with fixation in the end of the device body and is made in the form of a glass, the outer surface of the bottom of which is facing a perforated explosive device, and between the end surface of this glass and the inner surface of the bottom of the glass there is a gap. 2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the impact on the formation, the inner space between the outer surface of the piston, the focus of the body and the bottom of the piston cup is filled with damping fluid, and a throttle hole is made in the bottom of the cup. The device according to claim 2, characterized in that a water-soluble solid powder (for example, sugar) is placed in an airtight bag in the inner space between the bottom of the cup and the body stop above the piston, and the bottom of the cup is provided with a protrusion for opening the bag when the piston moves with the cup. four. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the effectiveness of the impact on the reservoir, to bring it into action on the wave of discharge pressure after triggering perforated explosion

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к области импульсных технологий интенсификации нефтедобычи и конструкциям устройств для их реализации.The utility model relates to the oil industry, namely to the field of pulsed technologies for intensifying oil production and device designs for their implementation.

Использование имплозийных устройств позволяет создавать знакопеременные импульсные нагрузки на пласт. При этом первый и самый мощный депрессионный импульс - импульс снижения давления ниже гидростатического. Происходит процесс отсасывания кольматирующих пласт частиц, поры пласта очищаются, что ведет к увеличению производительности скважин. В качестве аналога можно взять устройство для воздействия на пласт [1]. Недостаток устройства заключается в использовании взрывчатых веществ для разрушения опоры, удерживающей перегородки, закрывающей радиально расположенные в стенках корпуса имплозийной камеры окна. Использование взрыва всегда повышает требования к безопасности, снижает живучесть корпуса и требует увеличения количества расходных деталей.The use of implosion devices allows you to create alternating impulse loads on the reservoir. In this case, the first and most powerful depressive impulse is the impulse to lower the pressure below the hydrostatic one. There is a process of suction of the particles that clog the formation, the pores of the formation are cleaned, which leads to an increase in well productivity. As an analog, you can take a device for stimulating the formation [1]. The disadvantage of this device is the use of explosives to destroy the support, the retaining partitions, covering the windows radially located in the walls of the housing of the implosion chamber. The use of an explosion always increases safety requirements, reduces the survivability of the case and requires an increase in the number of consumables.

Другим известным методом интенсификации добычи нефти является обработка прискважинной продуктивной зоны пласта с использованием генераторов давления [2]. При этом первый и самый мощный импульс, превышает гидростатическое давление на 150-300 атмосфер. Последующая затухающая знакопеременная пульсация раскачивает пласт, повышая его нефтеотдачу. Конструкции генераторов хорошо известны. Они применяются с 60-х годов прошлого столетия и подробно описаны в справочниках.Another well-known method of stimulating oil production is the processing of the borehole productive zone of the formation using pressure generators [2]. Moreover, the first and most powerful impulse exceeds hydrostatic pressure by 150-300 atmospheres. The subsequent decaying alternating pulsation sways the formation, increasing its oil recovery. Generator designs are well known. They have been used since the 60s of the last century and are described in detail in reference books.

В последнее время увеличилось использование комплексных аппаратов, позволяющих одновременно перфорировать скважину и от взрывной волны приводить в действие один или два генератора давления [3], которые, срабатывая вместе с перфоратором, воздействуют на нефтеносные пласты, увеличивая трещиноватость вокруг перфорационных отверстий. Усиленное генератором знакопеременное воздействие на пласт после срабатывания перфоратора значительно расширяет зону обработки пласта. Спад давления в скважине происходит в форме затухающей пульсации репрессионно-депрессионых воздействий в течение времени, значительно превышающего время горения топливных систем. Такая технология (под общим названием "газодинамическое вскрытие пласта" (ГДВП) позволяет практически одновременно, в процессе одной спуско-подъемной операции в скважине, производить вторичное вскрытие пласта кумулятивной перфорацией, осуществлять газодинамическую очистку перфорационных каналов и газодинамический разрыв пласта с образованием сетки трещин в призабойной зоне пласта. Основное преимущество технологии ГДВП возможность в широких пределах изменять динамику нагружения горных пород с целью повышения их проницаемости. Но, к сожалению, оба эти аппарата первым и самым мощным импульсом кроме образования отверстий и раскрытия трещин, одновременно частично засоряют и отверстия и трещины, загоняя в них осколки раздробленной взрывом породы.Recently, the use of complex apparatuses has increased, which allows to perforate a well simultaneously and to actuate one or two pressure generators from a blast wave [3], which, acting together with a perforator, act on oil-bearing formations, increasing fracture around perforation holes. The alternating effect reinforced by the generator on the formation after the perforator is activated significantly expands the formation treatment zone. The pressure drop in the well occurs in the form of a damped pulsation of repression and depression during a time significantly exceeding the burning time of the fuel systems. Such a technology (under the general name “gas-dynamic opening of a formation” (GDV) allows almost simultaneously, during one round-trip operation in a well, to perform a secondary opening of the formation by cumulative perforation, to carry out gas-dynamic cleaning of perforation channels and gas-dynamic fracturing with the formation of a network of cracks in the bottom-hole The main advantage of the hydraulic fracturing technology is the ability to widely vary the dynamics of rock loading in order to increase their permeability. Unfortunately, both of these apparatuses, the first and most powerful impulse, in addition to opening holes and opening cracks, at the same time partially clog holes and cracks, driving them into fragments of a fragmented rock explosion.

Решение этой проблемы предложено техническим решением в патенте [4]. Одновременно с генератором давления с некоторой задержкой срабатывает имплозийная камера, действие которой позволяет создать отрицательный импульс большой величины. Падение давления на 100-300 атмосфер ниже гидростатического после применения технологии ГДВП позволяет более эффективно очистить пласт (перфорационные каналы и трещины) от кольматирующих веществ, снижающих нефтеотдачу пласта. Настоящее устройство лучше всего подходит в качестве прототипа.A solution to this problem is proposed by a technical solution in the patent [4]. Simultaneously with the pressure generator, an implosion chamber is triggered with some delay, the action of which allows you to create a negative pulse of large magnitude. A pressure drop of 100-300 atmospheres below hydrostatic after application of the hydraulic fracturing technology allows more efficient cleaning of the formation (perforation channels and cracks) from clogging substances that reduce oil recovery. This device is best suited as a prototype.

Недостаток упомянутого устройства заключается в использовании, как и в первом аналоге, взрывчатых веществ для вскрытия имплозийной камеры и обеспечения совместной работы этих аппаратов. Снижена живучесть имплозийной камеры.The disadvantage of this device is the use, as in the first analogue, of explosives for opening the implosion chamber and ensuring the joint operation of these devices. The survivability of the implosion chamber is reduced.

Из-за необходимости выполнения сложной цепочки подрыва снижена безопасность обращения с устройством и его надежность в работе. Для вскрытия имплозийной камеры используется цепочка из капсюля детонатора, огнепроводного шнура, электродетонатора и бризантного заряда. Использование сложной цепочки передачи детонации и горения между элементами конструкции значительно снижает надежность работы аппарата. Особенно это относится к огнепроводному шнуру, который в прострелочно-взрывной аппаратуре для работы в глубоких скважинах практически не применяется.Due to the need to perform a complex chain of detonation, the safety of handling the device and its reliability in operation are reduced. To open the implosion chamber, a chain of a detonator capsule, a fire-resistant cord, an electric detonator and a blasting charge is used. The use of a complex chain of transmission of detonation and combustion between structural elements significantly reduces the reliability of the apparatus. This is especially true for a fire-resistant cord, which is practically not used in penetrating-blasting equipment for working in deep wells.

Для устранения упомянутых недостатков предлагается устройство для импульсной обработки прискважинной зоны пласта, в котором привод имплозийной камеры осуществляется механически от воздействия повышенного или пониженного давления. При этом предлагаемое устройство позволяет включать аппарат сразу после воздействия первой наиболее мощной волны нагрузки или волны разгрузки либо с некоторой задержкой после первых пульсаций от воздействия генератора давления или при работе с перфоратором от его воздействия. Использование предлагаемого устройства с аппаратурой [4] позволяет осуществить тройное воздействие на пласт: перфорацию, ударное воздействие генератором для раскрытия трещин и очищающее воздействие имплозийной камерой. В результате образуется сложная волновая кортина воздействия на пласт, качественно отличающаяся от последовательного применения этих аппаратов по отдельности, что значительно повышает эффект от использования устройства. В частности, соударение волн в полтора - два раза повышает их энергетику.To eliminate the aforementioned drawbacks, a device is provided for pulsed processing of the near-wellbore zone of the formation, in which the implosion chamber is driven mechanically from the effect of increased or reduced pressure. Moreover, the proposed device allows you to turn on the device immediately after exposure to the first most powerful load wave or unloading wave, or with some delay after the first pulsations from the pressure generator or when working with a perforator from its impact. Using the proposed device with equipment [4] allows for a triple effect on the formation: perforation, impact by the generator to open cracks and the cleaning effect of the implosion chamber. The result is a complex wave cortina of stimulation, qualitatively different from the sequential use of these devices separately, which significantly increases the effect of using the device. In particular, the collision of waves in one and a half to two times increases their energy.

Цель полезной модели - повышение живучести устройства, безопасности в обращении и повышение надежности в работе, а также повышении эффективности воздействия на пласт.The purpose of the utility model is to increase the survivability of the device, safety in handling and increase the reliability in operation, as well as increase the efficiency of the impact on the reservoir.

Устройство состоит из имплозийной камеры 1 с прострелочно-взрывным аппаратом (ПВА) 2. В качестве ПВА может быть использован пороховой генератор давления, кумулятивный перфоратор или оба эти аппарата вместе. В стенках корпуса устройства 1 с упором 5 выполнены окна, закрытые перегородками 4. Перегородки 4 опираются на выступ 7, поршня 6. Хвостовик поршня 6 выполнен в форме стакана 8 с отверстиями 9 и размещенными в них шариками 10, которые, с одной стороны, опираются на выступы диска 11, а с другой - частично расположены в проточке корпуса 1. Это обеспечивает неподвижность поршня со стаканом в корпусе 1 во время спуска устройства в скважину. Диск 11 выполнен в форме стакана, наружная поверхность дна которого обращена к ПВА. Когда требуется приводить устройство в действие на волне разгрузочного давления, между торцевой поверхностью стакана поршня 6 и диском 11 предусмотрен зазор 13, в который можно устанавливать ограничитель 14. Внутреннее пространство между наружной поверхностью поршня 6, упором 5 в корпусе 1 и дном стакана 6 предназначено для заполнения демпфирующей жидкостью. В дне стакана выполнено дроссельное отверстие. Эти элементы введены в конструкцию устройства для обеспечения задержки момента запуска в работу имплозийной камеры относительно момента срабатывания ПВА. Жидкость может быть заменена на растворимое в воде твердое вещество 15 (например, сахар), что позволяет увеличить время до момента разгерметизации имплозийной камеры. Для вскрытия герметичной оболочки, в которой находится упомянутое вещество, дно стакана снабжено острым выступом 16.The device consists of an implosion chamber 1 with a perforating explosive device (PVA) 2. As a PVA, a powder pressure generator, a cumulative perforator, or both of these devices together can be used. In the walls of the housing of the device 1 with an emphasis 5, windows are closed, closed by partitions 4. The partitions 4 are supported by a protrusion 7, of the piston 6. The piston shank 6 is made in the form of a glass 8 with holes 9 and balls 10 placed in them, which, on the one hand, are supported on the protrusions of the disk 11, and on the other - partially located in the groove of the housing 1. This ensures the immobility of the piston with a glass in the housing 1 during the descent of the device into the well. The disk 11 is made in the form of a glass, the outer surface of the bottom of which is facing PVA. When it is required to actuate the device in a wave of discharge pressure, a gap 13 is provided between the end surface of the piston barrel 6 and the disk 11, into which the stopper 14 can be installed. The internal space between the outer surface of the piston 6, the stop 5 in the housing 1 and the bottom of the glass 6 is designed to filling with damping fluid. A throttle hole is made in the bottom of the glass. These elements are introduced into the design of the device to provide a delay in the moment the implosion chamber is put into operation relative to the moment the PVA is triggered. The liquid can be replaced by a water-soluble solid 15 (for example, sugar), which allows to increase the time until the implosion chamber is depressurized. To open the sealed enclosure in which the substance is located, the bottom of the glass is provided with a sharp protrusion 16.

Спуск устройства в скважину может осуществляться как на каротажном кабеле, так и на насосно-компрессорных или бурильных трубах, в зависимости от используемой системы приведения в действие ПВА.The descent of the device into the well can be carried out both on a wireline cable and on tubing or drill pipe, depending on the PVA actuation system used.

Устройство работает следующим образом. После спуска в скважину и установки в заданном интервале приводят в действие прострелочно-взрывной аппарат. При срабатывании последнего образуется пик давления, превышающий величину гидростатического давления в скважине на 150-300 атмосфер, что достаточно для срезания фиксаторов 12 при воздействии перепада давления на диск 11. Диск сдвигается к поршню 6 на расстояние, соответствующее величине зазора 13. При этом упор диска 11, сдвигаясь к поршню, освобождает от фиксации шарики 10. Они выталкиваются в нишу диска, тем самым освобождая поршень, который под действием гидростатического давления резко сдвигается до упора 5 в корпусе 1. Под действием гидростатического давления перегородки 4 задавливаются в полость имплозийной камеры над поршнем. Скважинная жидкость через отверстия в упоре 7 заполняет герметичную полость имплозийной камеры, создавая резкую волну депрессии на пласт и усиливая волну разряжения, образующуюся после пикового положительного давления при взрыве ПВА. После срабатывания ПВА на пласт действует пульсирующая волна (знакопеременная - выше и ниже гидростатического давления), отличающаяся максимальным давлением в пике волны и главное временем ее действия. Чем больше время, тем более высокая энергия воздействует на пласт. Для достижения этого используется демпфирующая жидкость или твердое легко растворимое в воде вещество 15. Использование этих элементов позволяет, получив от ПВА максимум воздействия на пласт в течении 30-100 секунд, когда волна еще имеет достаточную амплитуду для этого воздействия, усилить ее, включив пульсацию от иплозийной камеры. При использовании демпфирующей жидкости время задержки срабатывания иплозийной камеры зависит от объема, размера дроссельного отверстия "А" и давления скважинной жидкости. Функцию дроссельных отверстий могут выполнять зазоры между деталями, если не устанавливать герметизирующие кольца. Для приведения устройства в действие на волне разгрузочного давления после срабатывания прострелочно-взрывного аппарата между торцевой поверхностью стакана поршня и диском достаточно установить ограничитель 14. При первом положительном импульсе диск упирается в ограничитель 14, который предохраняет штифты 12 от среза. При резком падении давления ниже гидростатического скважинная жидкость, которая при спуске аппарата в скважину заполнила постепенно через дроссельное отверстие в центре диска полость внутри него, расширяясь, сдвигает дно к ПВА, срезая при этом штифты 12. Происходит разгерметизация имплозийной камеры, накладывая дополнительный импульс депрессии на импульс от ПВА, усиливая суммарное воздействие на пласт.The device operates as follows. After descent into the well and installation in a predetermined interval, a perforated explosive device is activated. When the latter is activated, a pressure peak is formed that exceeds the hydrostatic pressure in the borehole by 150-300 atmospheres, which is enough to cut off the clamps 12 when the differential pressure acts on the disk 11. The disk is shifted to the piston 6 by a distance corresponding to the gap 13. The stop of the disk 11, shifting to the piston, releases the balls 10. They are pushed into the niche of the disk, thereby releasing the piston, which under the action of hydrostatic pressure abruptly moves to the stop 5 in the housing 1. Under the action of the hydrostat 4 septum critical pressures in the crushing cavity implosion chamber above the piston. Downhole fluid through the holes in the stop 7 fills the sealed cavity of the implosion chamber, creating a sharp wave of depression on the reservoir and amplifying the rarefaction wave generated after the peak positive pressure during the explosion of PVA. After the PVA is triggered, a pulsating wave acts on the formation (alternating - above and below hydrostatic pressure), which differs in the maximum pressure at the peak of the wave and, most important, the time of its action. The longer the time, the higher energy acts on the reservoir. To achieve this, a damping liquid or solid substance easily soluble in water is used 15. The use of these elements allows, having received from the PVA a maximum impact on the formation within 30-100 seconds, when the wave still has a sufficient amplitude for this effect, strengthen it by switching on the pulsation from iplozium camera. When using a damping fluid, the response time of the Iplosion chamber depends on the volume, size of the throttle hole "A" and the pressure of the borehole fluid. The function of the throttle holes can perform the gaps between the parts, if you do not install the sealing ring. To actuate the device in the wave of unloading pressure after triggering a perforating explosive device, it is enough to install a limiter 14 between the end surface of the piston barrel and the disk 14. At the first positive impulse, the disk abuts against the limiter 14, which protects the pins 12 from being cut. With a sharp drop in pressure below the hydrostatic well fluid, which, when the apparatus was lowered into the well, gradually filled through the throttle hole in the center of the disk, the cavity inside it, moving the bottom toward the PVA, cutting off the pins 12. Depressurization of the implosion chamber occurs, imposing an additional depression impulse on pulse from PVA, enhancing the total impact on the reservoir.

Ссылки по тексту:Text links:

1. Устройство для воздействия на пласт. Изобретение №1061548 от 12.08.1981 г.1. Device for stimulating the formation. The invention No. 1061548 of 08/12/1981

2. Пороховые генераторы давления ПГД.БК и АДС. Справочник по прострелочно-взрывной аппаратуре / Под ред. Л.Я. Фридляндера. М., Недра, 1983, 197 с.2. Powdered pressure generators PGD.BK and ADS. Handbook of shooting and explosive equipment / Ed. L.Ya. Friedlander. M., Nedra, 1983, 197 p.

3. ПЕРФОГЕН - новое устройство для одновременного вскрытия и газодинамической обработки пласта. А.М. Дуванов, Л.С. Воробьев, А.В. Балдин, Н.И. Новоселов. Ж. "Нефтяное хозяйство", №11, 2003.3. PERFOGEN - a new device for simultaneous opening and gas-dynamic treatment of the formation. A.M. Duvanov, L.S. Vorobiev, A.V. Baldin, N.I. Novoselov. J. "Oil industry", No. 11, 2003.

4. Устройство для импульсной знакопеременной обработки прискважинной зоны пласта. Патент №2451173 от 22.06.2010.4. Device for pulse alternating treatment of the borehole zone of the reservoir. Patent No. 2451173 dated 06/22/2010.

Claims

1. Device for impulse treatment of the borehole zone of the formation, made in the form of an implosion chamber with a drive for depressurization of radially located windows tightly closed by partitions in the chamber walls and associated with interaction with a perforating-explosive apparatus, characterized in that, in order to increase the survivability of the apparatus, safety in handling and reliability, the drive is made in the form of a piston with a step, on the one hand, fixing the partitions in the walls of the chamber, and on the other hand, the sides with a shank in the form of a glass with holes and balls in its wall, and the balls are supported on a disk, which is placed with fixation in the end of the device body and is made in the form of a glass, the outer surface of the bottom of which is facing a perforated explosive device, and between the end surface of this glass and the inner surface of the bottom of the glass there is a gap.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the effectiveness of the impact on the formation, the inner space between the outer surface of the piston, the focus of the body and the bottom of the piston cup is filled with damping fluid, and a throttle hole is made in the bottom of the cup.

3. The device according to claim 2, characterized in that a water-soluble solid powder (for example, sugar) is placed in an airtight bag in the inner space between the bottom of the cup and the body stop above the piston, and the bottom of the cup is provided with a protrusion for opening the bag when the piston moves with a glass.

4. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the effectiveness of the impact on the reservoir, to limit it to act on the wave of discharge pressure after triggering a shooting-blasting apparatus, a limiter is installed between the end surface of the piston barrel and the disk.