RU2030569C1 - Method for fracturing of formation and device for its realization - Google Patents
Method for fracturing of formation and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030569C1 RU2030569C1 SU4927066A RU2030569C1 RU 2030569 C1 RU2030569 C1 RU 2030569C1 SU 4927066 A SU4927066 A SU 4927066A RU 2030569 C1 RU2030569 C1 RU 2030569C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charges
- section
- sections
- zone
- subsequent
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам воздействия на нефтяной пласт давлением пороховых газов. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to methods of exposure to an oil reservoir by the pressure of powder gases.
Цель изобретения - повышение эффективности воздействия на призабойную зону. The purpose of the invention is to increase the efficiency of impact on the bottomhole zone.
Достигается это тем, что в способе разрыва пласта после спуска устройства с пороховыми зарядами в скважину сжигание каждой последующей секции зарядов осуществляют к моменту достижения максимальной величины давления в зоне обрабатываемого пласта. Способ осуществляют с помощью многосекционного устройства, каждая секция которого содержит опорную трубу с размещенными на ней кольцевыми пороховыми зарядами и установленным в центральном канале трубы пусковым воспламенителем, связанным кабелем с пультом управления. На внутренних, обращенных друг к другу торцах предыдущей и последующей секций установлены турбулизаторы, каждый из которых выполнен в виде дисков, диаметр которых больше диаметра пороховых зарядов. Секции связаны между собой патрубком, герметично перекрывающим полость опорной трубы, через который пропущен электрический кабель. Расстояние между секциями выбирается из условия предотвращения самопроизвольного воспламенения зарядов последующих секций от горения предыдущей. This is achieved by the fact that in the method of fracturing after the descent of the device with powder charges into the well, the combustion of each subsequent section of charges is carried out until the maximum pressure in the zone of the treated formation is reached. The method is carried out using a multi-section device, each section of which contains a support pipe with ring powder charges placed on it and a starting igniter installed in the central channel of the pipe, connected by a cable to the control panel. Turbulizers are installed on the inner ends of the previous and subsequent sections, each of which is made in the form of disks whose diameter is larger than the diameter of the powder charges. The sections are interconnected by a pipe that seals the cavity of the support pipe through which an electric cable is passed. The distance between the sections is selected from the condition of preventing spontaneous ignition of the charges of subsequent sections from the burning of the previous one.
На фиг. 1 изображена схема устройства, общий вид. In FIG. 1 shows a diagram of a device, a General view.
Устройство состоит из двух или более секций, каждая из которых содержит трубчатые пороховые заряды 1, опорную трубу 2 с размещенным в ней пусковым воспламенителем 3. При установке в каждой секции устройства двух и более пороховых зарядов их соединяют между собой штуцерами 4 с имеющимися в них проходными каналами 5. На внутренних, обращенных друг к другу торцах рядом расположенных секций зарядов жестко установлены турбулизаторы 6, выполненные в виде дисков, диаметр которых больше диаметра зарядов, а сами секции жестко связаны между собой посредством установленного в опорных трубах 2 обеих секций патрубка 7 с герметизированным каналом 8 для размещения в нем электрической или другой связи воспламенителя 3 с пультом управления (не показано) и отстоят друг от друга на расстоянии, определяемом из условия предотвращения самопроизвольного воспламенения зарядов следующей секции от горения предыдущей. К верхней части устройства прикреплена головка 9, соединенная с кабелем 10, к жилам которого на необходимом расстоянии соответственно крепятся пусковые воспламенители 3. Диаметр и толщина турбулизатора выбираются с возможностью прохождения и предотвращения деформации его в скважине при спуске устройства. The device consists of two or more sections, each of which contains tubular powder charges 1, a
Расстояние между соседними секциями определяют расчетным путем. Исходя из этого выбирается длина соединительного патрубка 7 (штуцера) с возможностью соединения его с опорными трубами 2 обеих секций устройства, а диаметр внутреннего канала - с возможностью прохождения через него электрической или другой связи с последующей его герметизацией. The distance between adjacent sections is determined by calculation. Based on this, the length of the connecting pipe 7 (fitting) is selected with the possibility of connecting it to the
Количество зарядов в каждой секции устройства определяют по известным методикам. При этом количество зарядов верхней секции должно быть больше, чем в нижней или других с целью увеличения объема активной составляющей, т. е. выхода газа. The number of charges in each section of the device is determined by known methods. In this case, the number of charges of the upper section should be greater than in the lower or other in order to increase the volume of the active component, i.e., the gas outlet.
Устройство работает следующим образом. После спуска его в скважину и установки на заданной глубине к пусковому воспламенителю 3 нижней секции устройства по соответствующей ему жиле II кабеля от пульта управления подают электрический (или другой) импульс, что вызывает горение пороховых зарядов 1 нижней секции. Инициирование зарядов происходит по внутренней боковой поверхности центрального канала опорной трубы 2, прогреваемой продуктами сгорания пиротехнических воспламенителей. Так как размещенные в нижней части устройства пороховые заряды 1 имеют огневую связь через проходные каналы 5 соединительных штуцеров 4, то происходит последовательное горение всех зарядов нижней секции устройства. Срабатывание зарядов следующей секции устройства в данный период исключается за счет того, что соединенный с обеими секциями устройства патрубок 7 с пропущенной через его канал 8 жилой II кабеля 10 плотно загерметизирован термоизоляционным материалом, например заливают горячей смолой смолой или делают резиновую прокладку с асбестом. The device operates as follows. After lowering it into the well and installing it at a predetermined depth, an electric (or other) impulse is supplied from the control panel to the starting igniter 3 of the lower section of the device through the corresponding core II of the cable, which causes the combustion of powder charges 1 of the lower section. The initiation of charges occurs along the inner side surface of the central channel of the
В соответствии с расчетными данными, зависящими от количества зарядов, гидростатического давления и других параметров определяют время горения зарядов нижней секции устройства, а также рассчитывают изменение давления при сгорании зарядов (определяют время сжатия газожидкостного столба при его движении вниз). Образующиеся при горении зарядов нижней секции устройства газообразные продукты поднимаются вверх, обтекая верхнюю часть устройства. Имеющиеся на внутренних торцах рядом расположенных секций устройства турбулизаторы обеспечивают полное перемешивание окружающей заряды среды и охлаждение ее до температуры, недостаточной для самопроизвольного возгорания зарядов последующей секции, а также полное обволакивание наружной поверхности зарядов последующей секции и исключение контакта ее c зонами газожидкостной среды с температурой выше температуры самопроизвольного возгорания. После сгорания зарядов нижней секции устройства, к моменту завершения движения столба жидкости вниз по скважине и достижения при этом максимальной величины давления в зоне обрабатываемого пласта (фиг. 2) осуществляют поджог зарядов последующей секции устройства путем подачи электрического импульса по соответствующей жиле к находящемуся в данной секции спусковому воспламенителю. Аналогичным образом поступают и в случае размещения в устройстве еще одной или нескольких секций, количество которых зависит от толщины обрабатываемого пласта: чем больше толщина, тем больше секций. Сгорание зарядов каждой последующей секции ведет к повышению давления разрыва пласта, а следовательно, и увеличению размеров трещин. In accordance with the calculated data, which depends on the number of charges, hydrostatic pressure, and other parameters, the burning time of the charges of the lower section of the device is determined, and the pressure change during the combustion of the charges is calculated (the compression time of the gas-liquid column is determined when it moves down). Gaseous products formed during the combustion of the charges of the lower section of the device rise upward, flowing around the upper part of the device. The turbulizers available at the inner ends of the adjacent sections of the device ensure complete mixing of the surrounding medium’s charges and its cooling to a temperature insufficient for spontaneous ignition of the charges of the subsequent section, as well as complete enveloping of the outer surface of the charges of the subsequent section and its exclusion from contact with gas-liquid medium zones with temperatures above temperature spontaneous ignition. After the charges of the lower section of the device are burned, by the time the column of fluid moves down the well and the maximum pressure in the zone of the formation is reached (Fig. 2), the charges of the next section of the device are set on fire by applying an electrical impulse to the conductor in this section trigger igniter. In the same way, if one or more sections are placed in the device, the number of which depends on the thickness of the treated formation: the greater the thickness, the more sections. The combustion of the charges of each subsequent section leads to an increase in the pressure of fracturing, and consequently, to an increase in the size of cracks.
Пример конкретного выполнения для условий Западно-Тэбукского месторождения, сложенного из песчаника и низкопроницаемого пласта высотой 12 м. В скважину диаметром 130 мм спускают устройство, состоящее из двух, отстоящих одна от другой секций. На внутренних торцах рядом расположенных секций установлены турбулизаторы диаметром 120 мм и толщиной 4 мм, выполненные из стали, покрытой теплоизоляционным материалом. Нижняя секция устройства состоит из 6-ти пороховых зарядов, а верхняя - из 9-ти зарядов. Длина каждого заряда составляет 500 мм, а его масса 0,93 кг. Температура горения заряда составляет 2200оС, температура самопроизвольного возгорания заряда - 160оС, температура окружающей среды в условиях скважины - 80оС, объем среды, окружающей каждый заряд, составляет 5,69 л. При сжигании одного заряда выделяется 790,5 ккал.An example of a specific implementation for the conditions of the West Tebuk field, composed of sandstone and a low-permeable formation 12 m high. A device consisting of two sections spaced apart from one another is lowered into a well with a diameter of 130 mm. Turbulizers with a diameter of 120 mm and a thickness of 4 mm, made of steel coated with heat-insulating material, are installed on the inner ends of the adjacent sections. The lower section of the device consists of 6 powder charges, and the upper - of 9 charges. The length of each charge is 500 mm, and its mass is 0.93 kg. Charge burning temperature is 2200 ° C, spontaneous combustion of the charge temperature - 160 ° C, the ambient temperature conditions in the well - 80 ° C, the volume of the medium surrounding each charge is 5.69 liters. When burning one charge, 790.5 kcal is released.
Так как наличие нескольких зарядов в одной секции не влияет на термодинамические расчеты ввиду кратковременности реакции горения зарядов, поэтому расчет ведется по одному заряду из рядом расположенных секций, а именно - последнему в предыдущей секции и первому в последующей секции (заряды, к которым крепятся турбулизаторы), и соответственно учитываются параметры самого заряда (вес, состав и т.д.). При горении одного заряда, выделяемая при этом энергия расходуется на нагрев окружающей среды, горной породы, на взаимодействие, на обрабатываемый пласт. При этом температура газожидкостной смеси, образующейся от сгорания заряда, не должна превышать 160оС для исключения самопроизвольного возгорания зарядов следующей секции от горения зарядов предыдущей.Since the presence of several charges in one section does not affect the thermodynamic calculations due to the short duration of the combustion reaction of the charges, therefore, the calculation is made of one charge from adjacent sections, namely the last in the previous section and the first in the next section (charges to which the turbulators are attached) , and accordingly take into account the parameters of the charge itself (weight, composition, etc.). When burning a single charge, the energy released in this case is spent on heating the environment, rock, interaction, on the treated formation. The temperature of the gas-liquid mixture formed by the combustion of the charge should not exceed 160 ° C to avoid spontaneous ignition of charges next preceding the section of the combustion charge.
Для определения критического расстояния lкр между соседними секциями, позволяющего осуществить запуск зарядов последующей секции устройства через 7 сек (времени, через которое столб жидкости завершит свое движение вниз и создаст максимальное воздействие на пласт), определяем дополнительный объем среды, необходимый для того, чтобы выделяемое тепло при сгорании зарядов предыдущей секции не доводило нагрев среды, окружающей нижний заряд последующей секции (а следовательно и остальные ее заряды) до температуры самопроизвольного возгорания.To determine the critical distance l cr between adjacent sections, which allows the charges of the next section of the device to be launched after 7 seconds (the time after which the column of liquid completes its downward movement and creates the maximum effect on the formation), we determine the additional volume of the medium needed to release heat during the combustion of the charges of the previous section did not bring the heating of the medium surrounding the lower charge of the subsequent section (and therefore its remaining charges) to the temperature of spontaneous ignition i.
Термодинамические расчеты показали, что при температуре горения заряда 2200оС нижней секции устройства температура окружающей среды объемом 5,69 л, а соответственно и температура на поверхности рядом расположенного заряда последующей секции равна 164оС, что ведет к его самопроизвольному возгоранию.Thermodynamic calculations showed that at a charge burning temperature of 2200 о С of the lower section of the device, the ambient temperature is 5.69 L and, accordingly, the temperature on the surface of the next charge of the next section is 164 о С, which leads to its spontaneous ignition.
В результате конвекции с окружающей средой температура после окончания горения заряда снижается, соответственно снижается и температура окружающей среды: при 2000оС - до 157оС, при 1800оС - до 149оС.As a result of convection with ambient temperature after charge combustion decreases, respectively decreasing and ambient temperature: at 2000 o C - 157 o C at 1800 C - up to 149 C.
При максимальной температуре горения и температуре окружающей среды при этом дополнительный объем, необходимый для исключения самопроизвольного возгорания последующей секции, будет равен
Vдоп = = 5,44 (л) , т.е. такой объем жидкости необходимо разместить между горящим зарядом нижней секции и зарядом последующей секции устройства.At the maximum combustion temperature and ambient temperature, the additional volume required to exclude spontaneous ignition of the subsequent section will be equal to
V add = = 5.44 (l), i.e. such a volume of liquid must be placed between the burning charge of the lower section and the charge of the subsequent section of the device.
Учитывая то, что заряды обеих секций соединены патрубком с диаметром 20 мм, определяем расстояние l, на которое должны быть удалены друг от друга заряды рядом расположенных секций:
l = = = 378 мм ≈ 400 мм.Given that the charges of both sections are connected by a pipe with a diameter of 20 mm, we determine the distance l by which the charges of adjacent sections should be removed from each other:
l = = = 378 mm ≈ 400 mm.
Согласно теории отрывных течений при кратковременной и интенсивной конвекции, возможно неполное и неравномерное перемешивание газожидкостной смеси, в которой могут оказаться зоны с повышенной относительно остального объема температурой. За счет установленных на внутренних торцах зарядов рядом расположенных секций турбулизаторов происходит полное перемешивание окружающей среды, движущейся вдоль поверхности заряда при полной турбулизации. Перемешанная, а значит, и охлажденная (с пониженной температурой) жидкость полностью охватывает поверхность заряда последующей секции при горении заряда предыдущей секции, что исключает контакт по поверхности с отрывными течениями с температурой, достаточной для самопроизвольного воспламенения. According to the theory of separated flows during short-term and intense convection, incomplete and uneven mixing of a gas-liquid mixture is possible, in which there may be zones with an increased temperature relative to the rest of the volume. Due to the charges of the turbulence sections located at the inner ends of the charges, the environment is completely mixed, moving along the surface of the charge with complete turbulization. Mixed and, therefore, cooled (with reduced temperature) liquid completely covers the charge surface of the subsequent section during the combustion of the charge of the previous section, which excludes contact on the surface with separated flows with a temperature sufficient for spontaneous ignition.
При глубине скважины Н = 2000 м и гидростатическом давлении пласта Р'гидр = =20,0 МПа полное горное давление Рг п составит
2,5 х 2000 х 0,8 = 40,0 МПа.When the well depth N = 2000 m and the hydrostatic pressure of the reservoir R ' hydr = = 20.0 MPa, the total rock pressure R g p will be
2.5 x 2000 x 0.8 = 40.0 MPa.
При этом давление разрыва Рразр ≥ Рг п. При сгорании зарядов нижней секции устройства давление разрыва пласта будет Р'разр = 50 МПа, а гидростатической - Рг п = =24,0 МПа. После сгорания зарядов последующей секции давление разрыва составит Р''разр = 62,5 МПа.In this case, the burst pressure P bit ≥ R g p . During the combustion of the charges of the lower section of the device, the pressure of the fracturing will be P ' bit = 50 MPa, and hydrostatic - R g p = 24.0 MPa. After combustion of the charges of the subsequent section, the burst pressure will be P '' bur = 62.5 MPa.
Размеры трещин при заданных давлениях разрыва пласта будут: d'тр = 0,04 см и L'тр = 9,3 м, d''тр = 0,12 см и L''тр = 27 м.The size of the cracks at the given fracturing pressures will be: d ' mp = 0.04 cm and L' mp = 9.3 m, d ' mp = 0.12 cm and L' mp = 27 m.
Изобретение позволяет повысить эффективность воздействия на зону обрабатываемого пласта за счет обеспечения дискретного режима работы устройства с заданной периодичностью. За один спуск устройства в скважину можно неоднократно наращивать давление разрыва пласта, увеличивая тем самым размеры образующихся при этом трещин. The invention improves the impact on the zone of the treated formation by providing a discrete mode of operation of the device with a given frequency. For one descent of the device into the well, it is possible to repeatedly increase the pressure of the fracture, thereby increasing the size of the cracks formed during this.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4927066 RU2030569C1 (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Method for fracturing of formation and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4927066 RU2030569C1 (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Method for fracturing of formation and device for its realization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2030569C1 true RU2030569C1 (en) | 1995-03-10 |
Family
ID=21569510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4927066 RU2030569C1 (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Method for fracturing of formation and device for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2030569C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104975838A (en) * | 2015-07-17 | 2015-10-14 | 中国石油大学(华东) | Method capable of preventing pre-existing cracks against closure by adoption of high-energy gas fracture |
RU172681U1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-07-19 | Общество с ограниченной ответственностью "СтС ГеоСервис" | DEVICE FOR PROCESSING THE BOREHING ZONE OF THE STRING |
RU2645313C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Device for gas dynamic processing of formation |
RU2728025C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-07-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Gas-dynamic treatment method of formation |
-
1991
- 1991-04-18 RU SU4927066 patent/RU2030569C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 407033, кл. E 21B 43/11, 1971. * |
Авторское свидетельство СССР N 933959, кл. E 21B 43/26, 1980. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104975838A (en) * | 2015-07-17 | 2015-10-14 | 中国石油大学(华东) | Method capable of preventing pre-existing cracks against closure by adoption of high-energy gas fracture |
CN104975838B (en) * | 2015-07-17 | 2017-11-14 | 中国石油大学(华东) | A kind of method for preventing high enegry gas fracturing existing crack from closing |
RU172681U1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-07-19 | Общество с ограниченной ответственностью "СтС ГеоСервис" | DEVICE FOR PROCESSING THE BOREHING ZONE OF THE STRING |
RU2645313C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Device for gas dynamic processing of formation |
RU2728025C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-07-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Gas-dynamic treatment method of formation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3422760A (en) | Gas-generating device for stimulating the flow of well fluids | |
US7431075B2 (en) | Propellant fracturing of wells | |
US5005641A (en) | Gas generator with improved ignition assembly | |
US8522863B2 (en) | Propellant fracturing system for wells | |
US5355802A (en) | Method and apparatus for perforating and fracturing in a borehole | |
US9109438B2 (en) | Device and method for well stimulation | |
US4976318A (en) | Technique and apparatus for stimulating long intervals | |
NO336570B1 (en) | Method and tool string providing control of transient pressure conditions in a wellbore. | |
US4049056A (en) | Oil and gas well stimulation | |
RU98047U1 (en) | HEAT AND GAS GENERATOR FOR IMPROVEMENT OF FILTRATION OF THE LAYER IN ITS NEARBORING ZONE | |
US20020162662A1 (en) | System for lifting water from gas wells using a propellant | |
US3727690A (en) | Method of fracturing a natural gas bearing earth formation | |
WO2015171150A1 (en) | Method to control energy inside a perforation gun using an endothermic reaction | |
RU2030569C1 (en) | Method for fracturing of formation and device for its realization | |
US3026939A (en) | Explosive-actuated well tool anchor | |
US4702168A (en) | Sidewall core gun | |
CN102080528B (en) | Controllable multiple-pulse gas generator device | |
CA2761153A1 (en) | Device and method for well stimulation | |
US4360062A (en) | Method of gaseous detonation fracturing of wells | |
RU2282026C1 (en) | Thermogaschemical well stimulation method with the use of coiled tubing | |
US20140196891A1 (en) | Self-contained gas impulse creation | |
WO1999060328A9 (en) | Pressure enhanced penetration with shaped charge perforators | |
RU2307921C2 (en) | Device for reservoir exposing and for gas-dynamic, vibro-wave and hydrochloride reservoir treatment | |
RU2571963C1 (en) | Method for treatment of reservoir with high-viscous oil by combustible and oxidising composition | |
RU2245440C2 (en) | Method for perforation and treatment of well-adjacent bed zone and device for realization of said method (variants) |