RU2067154C1

RU2067154C1 - Device for shock-wave stimulation of hydrocarbon-containing formation (versions)

Info

Publication number: RU2067154C1
Application number: RU94011044/03A
Authority: RU
Inventors: С.В. Андрейцев; А.В. Горюнов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Биотехинвест"
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1996-09-27

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry. SUBSTANCE: device for shock-wave stimulation of hydrocarbon-containing formation has working member fixed in casing string, matching unit installed on the working member. Matching unit is furnished with centralizer, striker with drive located under matching unit. Striker is connected with drive by means of non-stretchable link. According to the first version of the invention, rigidly installed on matching unit is guide in form of hollow cylinder accommodating striker for longitudinal motion. Centralizers are installed between casing string and guide. Lower part of guide has through holes. According to the second version, guide rod is rigidly installed on matching unit. Striker is hollow and provided with centralizer and installed on guide rod for longitudinal motion. According to the third version, the striker is made in form of cylinder with flat lower end provided with centralizers. Striker may be made in form of cylindrical rods rigidly tied to one another, and cross-sectional area of striker lower end is larger than cross-sectional area of the upper part of matching unit on which flexible member may be located. Striker members have different cross-sectional area and lengths and made of materials of different densities. EFFECT: higher efficiency. 8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для ударно-волнового воздействия на углеводородосодержащий пласт. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices for shock wave impact on a hydrocarbon containing formation.

Известно устройство для ударно-волнового воздействия на нефтяную залежь, включающее груз для нанесения удара по забою, выполненный в виде заполненных утяжеленной жидкостью бурильных труб. На устье скважины вмонтирован привод - лебедка, соединенная с грузом посредством гибкой нерастяжимой связи. В скважине на уровне нефтенасыщенного пласта установлен рабочий орган - наковальня. С помощью лебедки груз поднимают и при достижении максимальной высоты отпускают, производя удар по наковальне (А.с. СССР N 1710709, Е 21 В 43/25, 1992). A device is known for shock wave action on an oil reservoir, including a load for striking the face, made in the form of a drill pipe filled with a fluid-weighted liquid. A drive is mounted at the wellhead - a winch connected to the load by means of a flexible inextensible connection. An anvil is installed in the well at the level of the oil-saturated formation. With the help of a winch, the load is lifted and, upon reaching the maximum height, it is released, making a blow to the anvil (A.S. USSR N 1710709, E 21 V 43/25, 1992).

В известном устройстве для достижения предельного напряжения упругой деформации пород используется сила удара о забой компоновки утяжеленных бурильных труб, залитых утяжеленным буровым раствором, общим весом 300 кН, что сопряжено с использованием большого количества труб и тяжелой грузоподъемной техники. In the known device, in order to achieve the ultimate stress of elastic deformation of the rocks, the impact force on the bottom of the layout of the weighted drill pipes filled with a weighted drilling fluid with a total weight of 300 kN is used, which is associated with the use of a large number of pipes and heavy lifting equipment.

Задачей изобретения является устранение указанного выше недостатка, а именно более рациональное использование спущенного в скважину оборудования, повышение эффективности воздействия на углеводородосодержащий пласт за счет регулирования величины и длительности усилий, воспринимаемых рабочим органом и в виде волн упругой деформации направляемых в углеводородосодержащий пласт. The objective of the invention is to eliminate the above drawback, namely, more rational use of equipment lowered into the well, increasing the effectiveness of the impact on the hydrocarbon containing formation by regulating the magnitude and duration of the efforts perceived by the working body and in the form of waves of elastic deformation directed into the hydrocarbon containing formation.

В первом варианте предложенного технического решения задача достигается тем, что в устройстве для ударно-волнового воздействия на углеводородосодержащий продуктивный пласт, содержащем зафиксированный в обсадной колонне рабочий орган и боек, соединенный с приводом гибкой нерастяжимой связью, на рабочем органе установлен согласующий узел, снабженный центраторами, на котором жестко закреплено направление, выполненное в виде полого цилиндра, во внутренней полости которого расположен с возможностью продольного перемещения боек, а в нижней части направления выполнены сквозные отверстия. Между обсадной колонной и направлением могут быть установлены центраторы. In the first version of the proposed technical solution, the problem is achieved by the fact that in the device for shock-wave action on a hydrocarbon-containing reservoir, containing a working body fixed in the casing and a hammer, connected to the drive by a flexible inextensible connection, a matching unit equipped with centralizers is installed on the working body, on which the direction made in the form of a hollow cylinder is rigidly fixed, in the inner cavity of which is located with the possibility of longitudinal movement of the strikers, and in the lower parts of the direction are made through holes to it. Centralizers can be installed between the casing and direction.

Отличительной особенностью второго варианта предложенного решения является то, что на рабочем органе установлен согласующий узел, снабженный центраторами, на котором жестко закреплен направляющий стержень, при этом боек выполнен полым, установлен на направляющем стержне с возможностью продольного перемещения и снабжен центраторами. A distinctive feature of the second version of the proposed solution is that a matching unit is installed on the working body, equipped with centralizers, on which the guide rod is rigidly fixed, while the hammer is hollow, mounted on the guide rod with the possibility of longitudinal movement and equipped with centralizers.

Отличительная особенность третьего варианта состоит в том, что на рабочем органе установлен согласующий узел, снабженный центраторами, а боек выполнен цилиндрическим с плоским нижним торцом и снабжен центраторами. A distinctive feature of the third option is that on the working body a matching unit is installed, equipped with centralizers, and the hammer is made cylindrical with a flat bottom and equipped with centralizers.

На фиг.1 представлено устройство по первому варианту; на фиг.2 боек, установленный в обсадной трубе на направляющем стержне по варианту 2; на фиг.3 боек с центраторами по варианту 3. Figure 1 shows the device according to the first embodiment; figure 2, the head installed in the casing on the guide rod according to option 2; figure 3 firing pin with centralizers according to option 3.

Рабочий орган 1 (фиг.1) спущен на необходимую глубину и зафиксирован в обсадной колонне 3, например цементным камнем 2. На верхнем торце рабочего органа соосно с его продольной осью установлен согласующий узел 4 с жестко закрепленным на нем направлением 5, выполненным в виде полого цилиндра, согласующий узел и направление могут быть представлены как компоновка из соединенных между собой полых и цельных металлических цилиндрических элементов, например труб и стержней, причем согласующий узел с плоским верхним торцом. При этом на согласующем узле 4 установлены увеличивающие его продольную устойчивость центраторы 11, контакт бойка и согласующего узла может осуществляться посредством упругого элемента. В стенках направления выполнены сквозные отверстия 6. Внутри направления 5, соосно с ним, размещен боек 7, имеющий плоский нижний торец. Боек может быть выполнен в виде одного или нескольких жестко связанных между собой цельнометаллических цилиндрических стержней. Боек соединен гибкой нерастяжимой связью 8 (например, тросом, металлической лентой и т.п.) с приводом 9. В качестве привода может быть, например, использован гидропривод, пневмопривод, электрический и т.д. привод. The working body 1 (Fig. 1) is lowered to the required depth and fixed in the casing 3, for example, with cement stone 2. At the upper end of the working body, a matching unit 4 is installed coaxially with its longitudinal axis, with a direction 5 rigidly fixed on it, made in the form of a hollow cylinder matching unit and direction can be represented as a layout of interconnected hollow and solid metal cylindrical elements, such as pipes and rods, moreover, the matching unit with a flat upper end. At the same time, centralizers 11 increasing its longitudinal stability are installed on the matching node 4, the striker and the matching node can be contacted by means of an elastic element. Through holes are made in the walls of the direction 6. Inside the direction 5, coaxially with it, a striker 7 having a flat bottom end is placed. The striker can be made in the form of one or more rigidly interconnected all-metal cylindrical rods. The firing pin is connected by a flexible inextensible connection 8 (for example, a cable, a metal tape, etc.) with a drive 9. As a drive, for example, a hydraulic actuator, a pneumatic actuator, an electric one, etc. can be used. drive unit.

При включении привода боек 7 из крайнего нижнего положения, соответствующего месту контакта с верхним торцом согласующего узла 4 с помощью гибкой связи 8 внутри направления 5, поднимается на заданную высоту и резко сбрасывается. Направление при этом защищает обсадную колонну 3 и цементный камень за ней от воздействия бойка. Заполняющий интервал перемещения бойка флюид (газ, жидкость) беспрепятственно перемещается из или внутрь направления 5 через отверстие 6. Боек 7 ударяет по верхнему торцу согласующего узла 4, при этом в плоскости их соударений формируются две упругие волны деформации: одна сжатия, распространяющаяся вниз по согласующему узлу к рабочему органу 1, другая растяжения, распространяющаяся ввеpх по направлению 5 к его свободному торцу, достигая которого, она отражается в сторону рабочего органа 1 с противоположным знаком, т.е. в виде волны сжатия, при этом если боек 7 наносит удары по торцу согласующего узла 4 через упругий элемент, то происходит более равномерное распределение усилий по плоскости соударений. Таким образом, изменяя параметры соударяющихся элементов и направления 5 (масса, длина, ударная жесткость, скорость соударения), можно формировать волны деформации различной длительности и формы, обеспечивая при этом наибольшую эффективность передачи энергии удара рабочему органу 1. Направление 5, обеспечивающее соосное с согласующим узлом 4 перемещение бойка 7, в то же время увеличивает его продольную устойчивость. Однако при превышении ударными усилиями некоторого предела система, состоящая из бойка 7 и направления 5, может также испытать продольный изгиб, который, многократно повторившись, может закончиться усталостным разрушением бойка 7 и направления 5, а также привести к деформированию и разрушению обсадной колонны 3 и цементного камня за ней. Во избежание этого направление 5 и согласующий узел 4 оборудуют центраторами 11. Волна деформации, сформировавшаяся при ударе в согласующем узле 4, передается рабочему органу 1, который, в свою очередь, передает ее скелету породы 10 и среде, извлекаемой из продуктивного углеводородосодержащего пласта. When you turn on the drive striker 7 from the extreme lower position corresponding to the point of contact with the upper end of the matching node 4 using flexible connection 8 within direction 5, rises to a predetermined height and is sharply reset. The direction thus protects the casing 3 and the cement stone behind it from the impact of the striker. The filling interval for the movement of the striker fluid (gas, liquid) freely moves from or into the direction 5 through the hole 6. The striker 7 hits the upper end of the matching node 4, while two elastic deformation waves are formed in the plane of their collisions: one compression, propagating down the matching node to the working body 1, another stretching, extending upward in the direction 5 to its free end, reaching which, it is reflected in the direction of the working body 1 with the opposite sign, i.e. in the form of a compression wave, while if the striker 7 strikes the end face of the matching node 4 through an elastic element, then a more uniform distribution of forces along the plane of collisions occurs. Thus, by changing the parameters of the colliding elements and direction 5 (mass, length, impact stiffness, collision speed), it is possible to form deformation waves of various durations and shapes, while ensuring the highest efficiency of transmission of impact energy to the working body 1. Direction 5, which ensures coaxial alignment node 4 moving the striker 7, at the same time increases its longitudinal stability. However, if the impact forces exceed a certain limit, the system consisting of the striker 7 and direction 5 can also experience longitudinal bending, which, repeated many times, can result in fatigue failure of the striker 7 and direction 5, as well as lead to deformation and destruction of the casing 3 and cement a stone behind her. To avoid this, direction 5 and the matching unit 4 are equipped with centralizers 11. The deformation wave generated upon impact in the matching unit 4 is transmitted to the working body 1, which, in turn, transfers it to the rock skeleton 10 and the medium extracted from the productive hydrocarbon-containing formation.

В устройстве по варианту 2 (фиг.2) к гибкой связи 8 крепится полый боек 7, состоящий из одного или нескольких, жестко скрепленных между собой, цилиндрических элементов. Внутри бойка установлен направляющий стержень 12, представленный одним цилиндрическим элементом или рядом скрепленных между собой подобных элементов (труб или стержней). Стержень 12 жестко связан с верхним элементом согласующего узла 4. Боковая поверхность бойка 7 и согласующего узла 4 снабжена центраторами 11. Место контакта бойка 7 и согласующего узла 4 может быть оборудовано упругим элементом (не показан). In the device according to option 2 (FIG. 2), a hollow hammer 7, consisting of one or more cylindrical elements rigidly fastened to each other, is attached to the flexible connection 8. Inside the striker is installed a guide rod 12, represented by one cylindrical element or a series of similar elements fastened together (pipes or rods). The rod 12 is rigidly connected with the upper element of the matching node 4. The lateral surface of the striker 7 and matching node 4 is equipped with centralizers 11. The contact point of the striker 7 and matching node 4 can be equipped with an elastic element (not shown).

Работает устройство так же, как в первом варианте. При этом движение заполняющего интервал перемещения бойка 7 флюида происходит по кольцевому пространству, образуемому между обсадной колонной 3 и бойком 7 установленными на его боковой поверхности центраторами 11. Стержень 12, как и направление 5 в первом варианте, увеличивает продольную устойчивость бойка 7. За счет изменения параметров соударяющихся элементов и стержня 12 возможно регулирование длительности и формы волн
деформации.The device works in the same way as in the first embodiment. In this case, the movement of the filling head of the moving interval 7 of the fluid takes place along the annular space formed between the casing 3 and the striker 7 by centralizers 11 installed on its lateral surface. The rod 12, like direction 5 in the first embodiment, increases the longitudinal stability of the striker 7. By changing the parameters of the colliding elements and the rod 12 may control the duration and shape of the waves
deformation.

В устройстве по третьему варианту (см. фиг.3) к гибкой связи 8 крепится боек 7, состоящий из одного или нескольких скрепленных между собой цилиндрических элементов с плоским нижним торцом и с центраторами 11 на боковой поверхности. Согласующий узел 4 также оборудован центраторами 11. Плоскость соударения бойка 7 и согласующего узла 4 может быть снабжена упругим элементом (не показан). In the device according to the third embodiment (see Fig. 3), a striker 7 is attached to the flexible connection 8, consisting of one or more cylindrical elements fastened together with a flat bottom end and with centralizers 11 on the side surface. Matching node 4 is also equipped with centralizers 11. The plane of impact of the striker 7 and matching node 4 can be equipped with an elastic element (not shown).

Работает устройство так же, как и в вариантах 1 и 2. Продольную устойчивость бойку обеспечивают его собственная конструкция и расположенные на его боковой поверхности центраторы. Параметры волн упругой деформации в данном варианте можно регулировать за счет использования в бойке элементов различной ударной жесткости, т.е. отличающихся плотностью материала, площадью поперечного сечения, длиной. The device works in the same way as in options 1 and 2. The longitudinal stability of the hammer is ensured by its own design and centralizers located on its lateral surface. The parameters of the waves of elastic deformation in this embodiment can be adjusted by using elements of different impact stiffness in the striker, i.e. characterized by the density of the material, the cross-sectional area, length.

Применение предложенного устройства на нефтегазовых месторождениях позволяет, кроме того, значительно снизить сопровождающий работу устройства шум за счет переноса ударного взаимодействия бойка и согласующего узла вглубь скважины, что повышает безопасность и удобство для обслуживающего персонала. ЫЫЫ2 The use of the proposed device in oil and gas fields allows, in addition, to significantly reduce the noise accompanying the operation of the device due to the transfer of shock interaction between the striker and the matching unit deep into the well, which increases safety and convenience for staff. YYY2

Claims

1. A device for shock wave action on a hydrocarbon containing formation containing a working body fixed in the casing and a striker connected to the drive by a flexible inextensible coupling, characterized in that a matching unit is installed on the working body, equipped with centralizers, on which the direction made is rigidly fixed in the form of a hollow cylinder, in the inner cavity of which is located with the possibility of longitudinal movement of the strikers, and through holes are made in the lower part of the direction.

2. A device for shock wave action on a hydrocarbon containing formation containing a working body fixed in the casing and a striker with centralizers, connected to the drive by a flexible inextensible coupling, characterized in that a matching unit equipped with centralizers is mounted on the working body, on which the guide is rigidly fixed the rod, while the hammer is hollow and mounted on a guide rod with the possibility of longitudinal movement.

3. A device for shock wave action on a hydrocarbon-containing formation containing a working body fixed in the casing and a striker with centralizers, connected to the drive by a flexible inextensible coupling, characterized in that a matching unit equipped with centralizers is installed on the working body, and the striker is made in the form cylinder with a flat bottom.

4. The device according to claim 1, characterized in that centralizers are installed between the casing and the direction.

5. The device according to claim 3, characterized in that the firing pin is made in the form of cylindrical rods rigidly interconnected.

6. The device according to PP.3 and 5, characterized in that the matching node is made in the form of interconnected and rigid in the longitudinal direction of the cylindrical rods.

7. The device according to PP.3, 5 and 6, characterized in that the cross-sectional area of the lower end of the striker is larger than the cross-sectional area of the upper part of the matching node.

8. The device according to claims 3, 5 to 7, characterized in that an elastic element is located on the matching node.