RU2194847C2 - Method of cased well perforation with high-temperature supersonic gas jet and device for method embodiment - Google Patents
Method of cased well perforation with high-temperature supersonic gas jet and device for method embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194847C2 RU2194847C2 RU99105066/03A RU99105066A RU2194847C2 RU 2194847 C2 RU2194847 C2 RU 2194847C2 RU 99105066/03 A RU99105066/03 A RU 99105066/03A RU 99105066 A RU99105066 A RU 99105066A RU 2194847 C2 RU2194847 C2 RU 2194847C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- components
- combustion chamber
- tanks
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающим отраслям, в частности к способам и устройствам, обеспечивающим перфорацию при вторичном вскрытии пласта и освоении обсаженной скважины высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей. The invention relates to the oil and gas industries, in particular to methods and devices that provide perforation during the secondary opening of the formation and development of a cased well with a high-temperature supersonic gas stream.
Известны способы термического бурения горных пород высокотемпературной газодинамической струей, непрерывно истекающей из сопла, например, см. способ М. И.Циферова А.С. SU 522759, кл. E 21 D/00, Е 21 С 37/16 [1], включающий сжигание ракетного топлива в камере сгорания модуля с последующим получением высокотемпературной сверхзвуковой газовой струи в сопле, деление газовой струи на два потока, один из которых разрушает породу за счет воздействия струи, а второй поток поддерживает модуль во взвешенном состоянии относительно стенок выработки и перемещает последний по направлению выработки с одновременным выносом породы из выработки. Недостатком известного способа при использовании его для перфорирования отверстий обсаженных скважин является:
- невысокая энергетика струи, участвующей в разрушении породы (в качестве топлива для устройства использовано твердое топливо, имеющее более низкий удельный импульс тяги по сравнению с двухкомпонентным жидким топливом);
- перфорация осуществляется только частью продуктов сгорания, выбрасываемых из сопла на эрозионное разрушение преграды;
- поскольку способ обеспечивает положение устройства, с помощью которого реализуется способ, во взвешенном состоянии, то возможно отклонение вектора реактивной тяги от заданного радиального направления перфорации скважины (направления, перпендикулярного к оси отверстия скважины), т.е. модуль уходит в сторону, что, в конечном счете, не позволит прошить сквозное отверстие в преграде, т.к. увеличивается длина канала, а энергия, запасенная в устройстве, конечна.Known methods of thermal drilling of rocks with a high-temperature gas-dynamic jet continuously flowing out of the nozzle, for example, see the method of M. I. Tsiferova A.S. SU 522759, class E 21 D / 00, E 21 C 37/16 [1], including the combustion of rocket fuel in the combustion chamber of the module with the subsequent production of a high-temperature supersonic gas jet in the nozzle, dividing the gas jet into two streams, one of which destroys the rock due to the action of the jet and the second stream maintains the module in suspension relative to the walls of the mine and moves the latter in the direction of the mine with the simultaneous removal of the rock from the mine. The disadvantage of this method when using it to perforate holes in cased wells is:
- low energy of the jet involved in the destruction of the rock (solid fuel having a lower specific impulse of thrust as compared to two-component liquid fuel was used as fuel for the device);
- perforation is carried out only by part of the combustion products ejected from the nozzle to erosion destruction of the barrier;
- since the method provides the position of the device with which the method is implemented in a suspended state, it is possible that the thrust vector deviates from a given radial direction of well perforation (direction perpendicular to the axis of the well bore), i.e. the module goes to the side, which, ultimately, will not allow to flash a through hole in the barrier, because the length of the channel increases, and the energy stored in the device is finite.
Наиболее близким к заявляемому является способ перфорации обсаженной скважины высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей, включающий фиксацию модуля с камерой сгорания и соплом, воспламенение в камере сгорания топлива и последующее его сжигание с отводом продуктов сгорания через сопло на разрушаемую преграду в радиальном направлении, эрозионный вынос части материалов обсадной трубы, заколонного цементного камня, породы продуктивного пласта или минеральных отложений за цементным камнем до образования канала гидродинамической связи с продуктивным пластом (см. патент РФ 2077660, кл. Е 21 В 43/114. Способ термодинамической перфорации обсаженной скважины и устройство для его осуществления) [2] - прототип. Closest to the claimed one is a method of perforating a cased hole with a high-temperature supersonic gas jet, including fixing the module with a combustion chamber and a nozzle, igniting the fuel in the combustion chamber and then burning it with the removal of combustion products through the nozzle to a radial barrier to be destroyed, erosion of part of the casing materials pipes, annular cement stone, reservoir rock or mineral deposits behind the cement stone until a channel forms hydrodynamically connection with the reservoir (see RF patent 2077660, class E 21 B 43/114. Method for thermodynamic perforation of a cased well and device for its implementation) [2] - prototype.
Недостатком известного способа является низкая кинетическая энергия, а также низкая температура выбрасываемой сверхзвуковой газовой струи. The disadvantage of this method is the low kinetic energy, as well as the low temperature of the emitted supersonic gas stream.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении кинетической энергии и температуры газовой струи для увеличения выноса материала преграды. The problem solved by the invention is to increase the kinetic energy and temperature of the gas stream to increase the removal of the barrier material.
Поставленная задача решается следующим образом. В сочетании с рядом последовательных действий известного способа перфорации высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей, включающих фиксацию модуля с камерой сгорания и соплом, воспламенение в камере сгорания топлива и последующего его сжигания с отводом продуктов сгорания через сопло, в котором происходит разгон газового потока до сверхзвуковой скорости, направлении его на разрушаемую преграду в радиальном направлении, эрозионный вынос высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей части материалов обсадной трубы, заколонного цементного камня, породы продуктивного пласта или минеральных отложений за цементным камнем до образования канала гидродинамической связи с продуктивным пластом, производится дополнительно новая совокупность действий:
- в качестве топлива применяют жидкие компоненты топлива в виде горючего и окислителя в двух баках;
- компоненты топлива перед сжиганием нагревают и газифицируют энергией экзотермической реакции высокотемпературного синтеза с аккумулированием тепловой энергии компонентами и парогазом, при этом в камеру сгорания компоненты топлива подают на сжигание после набора необходимого избыточного давления парогаза в образующейся газовой подушке баков.The problem is solved as follows. In combination with a series of sequential actions of the known method of perforation by a high-temperature supersonic gas jet, including fixing the module with the combustion chamber and the nozzle, igniting the fuel in the combustion chamber and subsequently burning it with the removal of combustion products through the nozzle, in which the gas stream is accelerated to supersonic speed, direction it to a destructible barrier in the radial direction, erosion of a part of the casing pipe materials by a high-temperature supersonic gas jet, Nogo cement stone, productive reservoir rock or mineral deposits of cement matrix to form a hydrodynamic communication channel with a producing formation, produced further new set of actions:
- liquid fuel components are used as fuel in the form of fuel and an oxidizing agent in two tanks;
- the fuel components are heated and gasified before burning with the energy of the exothermic reaction of high-temperature synthesis with the accumulation of thermal energy by the components and the gas, while the components of the fuel are fed to the combustion chamber after the required excess pressure of the gas in the formed gas cushion of the tanks.
Второе отличие заключается в том, что для несамовоспламеняющихся компонентов топлива газифицированные (испаренные) компоненты топлива прогревают до температуры воспламенения. The second difference is that for non-combustible fuel components, gasified (vaporized) fuel components are heated to the ignition temperature.
Третье отличие заключается в том, что газифицируют за счет реакции высокотемпературного синтеза только часть компонентов топлива, которая затем используется для вытеснения жидких фаз компонентов топлива в камеру сгорания. The third difference is that only part of the fuel components is gasified due to the high-temperature synthesis reaction, which is then used to displace the liquid phases of the fuel components into the combustion chamber.
Четвертое отличие заключается в том, что хотя бы один из компонентов топлива дополнительно вытесняют с помощью генераторного газа, получаемого при сжигании жидких компонентов топлива или твердого топлива. The fourth difference is that at least one of the fuel components is additionally displaced by the generator gas obtained by burning the liquid components of the fuel or solid fuel.
На фиг. 1 показан пример схемы устройства для осуществления заявляемого изобретения как способа. Устройство в виде модуля содержит камеру сгорания 1 с соплом 2 для разгона газового потока - продуктов сгорания компонентов топлива до сверхзвуковых скоростей, реакторы высокотемпературного синтеза 3 и 4 для генерации тепловой энергии (при взаимодействии реагентов, например спрессованной смеси порошка титана и сажи, происходит экзотермическая реакция с ростом температуры до 3500-4000oС), бака окислителя 5 с верхним 6 и нижним 7 днищами, бак горючего 8 с верхним 9 и нижним 10 днищами, каналы окислителя 11 и горючего 12, которые соединены с верхними днищами баков 5 и 8 и служат для подачи газообразных компонентов топлива в камеру сгорания 1. На каналах 11 и 12 установлены электроклапаны 13 и 14. Баки 5 и 8 заправлены жидкими несамовоспламеняющимися компонентами топлива, выбор которых осуществляется по таблице 1 с учетом их физико-химических свойств [3]. Для запуска реакторов 3 и 4 установлены системы электрического розжига 15 и 16.In FIG. 1 shows an example diagram of a device for implementing the claimed invention as a method. The device in the form of a module contains a
Модуль опущен на глубину залегания продуктивного пласта с помощью грузонесущего электрокабеля 17 по внутреннему каналу обсадной трубы 18, которую окружают с внешней стороны цементный камень 19 и порода продуктивного пласта (или минеральные отложения) 20. Для фиксации положения модуля по отношению к обсадной трубе 18 на модуле установлен электромагнитный фиксатор-центратор 21. Способ по примеру 1 осуществляют следующим образом. Вначале фиксируют положение модуля путем включения электромагнитного фиксатора-центратора 21. Затем запускают реакторы высокотемпературного синтеза (РВС) 3 и 4 путем подвода тепла Q1 и Q2 системами электрического розжига 15 и 16, например, проволочными спиралями при подаче через них тока, которые дают тепловой импульс, инициирующий химическую реакцию между титаном и углеродом (сажей) в нагретом поверхностном слое. В реакторах происходит экзотермическая реакция с самопроизвольным распространением волны безгазового горения (синтеза) через исходные реагенты (в литературе данный процесс еще называют высокотемпературным цепным плавлением или спиновым горением). Волна горения (синтез) распространяется вдоль осей реакторов, что приводит к выделению тепловых потоков и образованию из исходных реагентов карбидов. При запуске РВС 3 и 4 вначале выделяются тепловые потоки Q3 и Q5, которые передаются жидким компонентам топлива. Затем компоненты топлива в баках 5 и 8 газифицируются (испаряются), накапливаясь в верхней части баков в виде парогаза, образуя так называемую газовую подушку, а тепловые потоки Q4 и Q6, выделяемые РВС, аккумулируются газовой подушкой. При повышении температуры парогаза до температуры воспламенения компонентов топлива и набора необходимого избыточного давления в газовых подушках производят запуск камеры сгорания путем открытия электроклапанов 13 и 14. Компоненты топлива, поступая по каналам 11 и 12 в камеру сгорания 1, после смешения воспламеняются. Образующиеся продукты сгорания при сжигании топлива поступают в сопло 2, из которого сверхзвуковая газовая струя истекает на разрушаемую преграду - стенку обсадной трубы 18. При взаимодействии высокотемпературной газовой струи с материалом стенки трубы 18 происходит эрозия металла, т.е. плавление и унос материала набегающим и отраженным газовыми потоками от преграды. В процессе последовательного эрозионного выноса части материалов обсадной трубы 18, заколонного цементного камня 19, породы продуктивного пласта или минеральных отложений за цементным камнем 20 происходит образование канала гидродинамической связи с продуктивным пластом. Канал постепенно начинает расширяться и зачищаться с выносом продуктов сгорания и частиц материалов преграды в продуктивный пласт.The module is lowered to the depth of the reservoir using a load-carrying
На фиг.2 показан второй пример схемы устройства для осуществления заявляемого изобретения как способа. Обозначения позиций соответствуют обозначениям, приведенным на фиг.1. Схема устройства на фиг.2 отличается от приведенной на фиг.1 лишь тем, что каналы 11 и 12 для подачи компонентов топлива в камеру сгорания 1 соединены с нижними днищами баков 5 и 8, в которые заправлены жидкие самовоспламеняющиеся компоненты топлива, например, топливо НДМГ+N2О4, физико-химические свойства которого приведены в таблице 1. Кроме того, для дополнительного вытеснения горючего из бака 8 установлен пороховой газогенератор 22.Figure 2 shows a second example diagram of a device for implementing the claimed invention as a method. The designations of the positions correspond to the designations shown in figure 1. The device diagram in FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 only in that the
Способ по примеру 2 осуществляют следующим образом. Вначале фиксируют положение модуля путем включения электромагнитного фиксатора-центратора 21 (см. фиг.2). Затем запускают реакторы высокотемпературного синтеза (РВС) 3 и 4 путем подвода тепла Q1 и Q2 системами электрического розжига 15 и 16. При запуске РВС 3 и 4 выделяются тепловые потоки Q3 и Q5, которые передаются жидким компонентам топлива. Затем компоненты топлива в баках 5 и 8 испаряются, накапливаясь в верхней части баков в виде парогаза, образуя при этом так называемую "газовую подушку", а тепловые потоки Q4 и Q6, выделяемые РВС в ходе дальнейшего синтеза, аккумулируются газовой подушкой. Одновременно с запуском РВС также запускается газогенератор 22, из которого пороховые газы поступают в газовую подушку бака горючего 8. При повышении избыточного давления в газовых подушках до необходимого значения производят запуск камеры сгорания путем открытия электроклапанов 13 и 14. Жидкие компоненты топлива, поступая по каналам 11 и 12 в камеру сгорания 1, после столкновения и перемешивания воспламеняются. Образующиеся при сжигании топлива продукты сгорания поступают в сопло 2, из которого сверхзвуковая газовая струя истекает на разрушаемую преграду - стенку обсадной трубы 18. При взаимодействии высокотемпературной газовой струи с материалом стенки трубы 18 происходит эрозия металла, т.е. плавление и унос материала набегающими и отраженными от преграды газовыми потоками. При последовательном эрозионном выносе материалов преграды, т.е. послойном выносе в радиальном направлении материалов обсадной трубы 18, заколонного цементного камня 19, породы продуктивного пласта или минеральных отложений за цементным камнем 20, происходит образование канала гидродинамической связи с продуктивным пластом. Затем канал постепенно расширяется и зачищается с выносом продуктов сгорания и частиц материалов преграды в продуктивный пласт.The method according to example 2 is as follows. First, fix the position of the module by turning on the electromagnetic clamp-centralizer 21 (see figure 2). Then, high temperature synthesis (RVS)
Определяющими показателями для любых видов топлив, применяемых для перфорации, являются удельный импульс Is, температура горения в камере сгорания Тк или температура продуктов сгорания на выходном срезе сопла. Преимущество жидких ракетных топлив перед твердыми общеизвестно, см. таблицу 2 [4, 5].The decisive indicators for all types of fuels used for perforation are the specific impulse I s , the combustion temperature in the combustion chamber T to, or the temperature of the combustion products at the exit section of the nozzle. The advantage of liquid rocket fuels over solid fuels is well known, see table 2 [4, 5].
Применение жидких компонентов топлива с использованием высокотемпературного синтеза позволит повысить эффективность способа перфорации обсаженной скважины за счет повышения кинетической энергии и температуры сверхзвуковой газовой струи, направляемой на прошивание преграды для сообщения внутренней полости обсадной трубы с продуктивным пластом. The use of liquid fuel components using high-temperature synthesis will increase the efficiency of the cased hole perforation method by increasing the kinetic energy and temperature of a supersonic gas jet directed to flashing the barrier to communicate the internal cavity of the casing pipe with the reservoir.
Сравнительные энергетические характеристики для жидких и твердых топлив при отношении давления в камере к давлению на выходном срезе сопла Рк/Рсо=70 приведены в таблице 2.Comparative energy characteristics for liquid and solid fuels with the ratio of the pressure in the chamber to the pressure at the outlet exit section of the nozzle Р к / Р с = 70 are shown in Table 2.
Устройство для осуществления способа представляет собой перфоратор, генерирующий высокотемпературную сверхзвуковую газовую струю. A device for implementing the method is a perforator generating a high-temperature supersonic gas stream.
Изобретение относится к нефте- и газодобывающим отраслям и предназначено для создания гидродинамических каналов сообщения внутренней полости обсадной трубы с продуктивным пластом при вторичном вскрытии пласта и освоении обсаженной скважины. The invention relates to the oil and gas industries and is intended to create hydrodynamic channels for the communication of the internal cavity of the casing pipe with the reservoir during the second opening of the reservoir and development of the cased hole.
Известны устройства перфорации скважины с использованием высокотемпературной сверхзвуковой газовой струи, например, см. устройство термодинамической перфорации обсаженной скважины (патент РФ 2077660, кл. Е 21 В 43/114) [1]. Известное устройство представляет собой модуль, включающий в себя:
- фиксатор-центратор (прижим в виде цилиндра с дифференциальным поршнем);
- корпус;
- камеру сгорания с помещенным внутри зарядом твердого топлива;
- сопловой блок;
- добавки к твердому топливу - абразив для эрозионного выноса и пористый фильтрующий материал.Known devices for perforating a well using a high-temperature supersonic gas jet, for example, see a device for thermodynamic perforation of a cased well (RF patent 2077660, class E 21 B 43/114) [1]. A known device is a module that includes:
- clamp-centralizer (clamp in the form of a cylinder with a differential piston);
- housing;
- a combustion chamber with a solid fuel charge placed inside;
- nozzle block;
- additives to solid fuels - abrasive for erosion removal and porous filter material.
Недостатком известного устройства является низкая кинетическая энергия получаемой газовой струи, а также низкая температура последней, что связано со свойствами твердого топлива, см. таблицу 2. Введение же абразивных добавок в топливо и пористого материала для покрытия канала снижает температуру газовой струи, что, в конечном счете, снижает эффективность эрозионного выноса материала преграды. A disadvantage of the known device is the low kinetic energy of the resulting gas stream, as well as the low temperature of the latter, which is associated with the properties of solid fuels, see table 2. The introduction of abrasive additives in the fuel and porous material for coating the channel reduces the temperature of the gas stream, which ultimately account, reduces the effectiveness of erosive removal of material barriers.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство термического расширения скважин (А.С. SU 1002497, кл. Е 21 В 7/14) [6] - прототип, включающее в себя:
- корпус;
- камеру сгорания;
- радиально расположенные сопла разгона газового потока;
- системы подачи компонентов топлива - воздуха и углеводородного горючего;
- каналы подвода компонентов топлива;
- систему электрического розжига с кабелем электропитания (питающим кабелем).Closest to the claimed invention is a device for thermal expansion of wells (A.S. SU 1002497, class E 21
- housing;
- combustion chamber;
- radially located nozzles for accelerating the gas stream;
- systems for supplying fuel components - air and hydrocarbon fuel;
- channels for supplying fuel components;
- electric ignition system with power cable (power cable).
Недостатком данного устройства является протяженность каналов подвода компонентов топлива к камере сгорания и, как следствие, большие затраты времени на опускание устройства на уровень продуктивного пласта из-за необходимости стыковки этих трубопроводов. Кроме того, эффективность применяемых компонентов топлива в известном устройстве низка. Использование же других компонентов топлива повышает эксплуатационные затраты и снижает безопасность. The disadvantage of this device is the length of the channels for supplying fuel components to the combustion chamber and, as a result, the time it takes to lower the device to the level of the reservoir because of the need to dock these pipelines. In addition, the efficiency of the used fuel components in the known device is low. The use of other fuel components increases operating costs and reduces safety.
Задача, решаемая изобретением, заключается в сокращении эксплуатационных затрат, ускорении вторичного вскрытия продуктивного пласта и освоения скважины. The problem solved by the invention is to reduce operating costs, accelerate the secondary opening of the reservoir and development of the well.
Поставленная задача решается тем, что в сочетании с известными признаками в устройство, включающее корпус, камеру сгорания, сопла разгона газового потока, системы подачи компонентов топлива, каналы подвода компонентов топлива в камеру сгорания, систему электрического розжига с питающим кабелем, вводится новая совокупность признаков:
- система подачи компонентов топлива установлена на корпусе модуля в виде двух баков, в одном из которых находится окислитель, а в другом - горючее;
- в каждом из баков установлены реакторы высокотемпературного синтеза с системами электрического розжига и питающими кабелями для нагрева компонентов топлива, их испарения, аккумулирования энергии в баках и подачи в камеру сгорания топлива под необходимым избыточным давлением.The problem is solved in that in combination with well-known features, a new set of features is introduced into the device, which includes a housing, a combustion chamber, nozzles for accelerating a gas stream, a system for supplying fuel components, channels for supplying fuel components to a combustion chamber, an electric ignition system with a power cable:
- the fuel component supply system is installed on the module housing in the form of two tanks, one of which contains an oxidizing agent, and the other contains fuel;
- in each of the tanks, high-temperature synthesis reactors are installed with electric ignition systems and power cables for heating the fuel components, their evaporation, energy storage in the tanks and supplying fuel to the combustion chamber under the necessary overpressure.
Второе отличие заключается в том, что компоненты топлива в баках ампулизированы. Ампулизация позволяет обеспечивать длительное и безопасное хранение агрессивных и токсичных компонентов топлива. The second difference is that the fuel components in the tanks are ampullated. Amplification allows long-term and safe storage of aggressive and toxic fuel components.
Третье отличие заключается в том, что каналы подвода компонентов топлива в камеру сгорания сообщены с верхними днищами баков или расположены таким образом, что обеспечивают отбор компонента из газовой подушки бака. The third difference lies in the fact that the channels for supplying fuel components to the combustion chamber are in communication with the upper bottoms of the tanks or are arranged in such a way that they allow selection of the component from the gas cushion of the tank.
Четвертое отличие заключается в том, что каналы подвода компонентов топлива в камеру сгорания сообщены с нижними днищами баков или размещены таким образом, что обеспечивают отбор компонента из донной части бака. The fourth difference lies in the fact that the channels for supplying fuel components to the combustion chamber are in communication with the lower bottoms of the tanks or are arranged in such a way that they ensure the selection of the component from the bottom of the tank.
Пятое отличие заключается в том, что на соплах герметично установлены разрушаемые заглушки. Установление на соплах герметичных заглушек обеспечивает защиту камеры сгорания от проникновения грязи и забивки каналов истечения компонентов в камеру, что повышает надежность срабатывания устройства. Конструкция заглушки должна обеспечить разрушение последней при взаимодействии с высокотемпературной газовой струей, истекающей из сопла. The fifth difference is that destructible plugs are sealed on the nozzles. The installation of sealed plugs on the nozzles protects the combustion chamber from the penetration of dirt and clogging of the channels of the outflow of components into the chamber, which increases the reliability of operation of the device. The design of the plug should ensure the destruction of the latter when interacting with a high-temperature gas stream flowing out of the nozzle.
Шестое отличие заключается в том, что питающие кабели систем электрического розжига введены в баки через каналы подвода компонентов топлива, камеру сгорания и заглушки. Такое расположение питающих кабелей позволяет упростить конструкцию баков, так как не требуется устанавливать высокотемпературные гермопереходники для вывода питающих кабелей через стенку баков, что повышает безопасность применения устройства для перфорации. The sixth difference is that the power cables of the electric ignition systems are introduced into the tanks through the channels for supplying fuel components, the combustion chamber and plugs. This arrangement of the supply cables makes it possible to simplify the design of the tanks, since it is not necessary to install high-temperature hermetic adapters for the output of the supply cables through the tank wall, which increases the safety of using the device for perforation.
Седьмое отличие заключается в том, что стенки камеры сгорания и сопла имеют теплозащитное покрытие. Наличие теплозащитного покрытия защищает стенки камеры сгорания и сопла от прогара. The seventh difference is that the walls of the combustion chamber and nozzles have a heat-shielding coating. The presence of a heat-protective coating protects the walls of the combustion chamber and nozzle from burnout.
Восьмое отличие заключается в том, что в баках перед каналами подвода компонентов установлены решетки с сетками. Пакет решеток с сетками защищает топливные каналы от засорения. The eighth difference is that in the tanks in front of the component supply channels there are lattices with nets. A package of grilles with grids protects the fuel channels from clogging.
Девятое отличие заключается в том, что один из каналов подвода компонента соединен с верхним днищем бака первого компонента, а другой канал подвода второго компонента соединен с нижним днищем бака второго компонента. Такое соединение каналов подачи компонентов топлива обеспечивает работу камеры сгорания по схеме "газ-жидкость". The ninth difference is that one of the component supply channels is connected to the top of the tank of the first component, and the other supply channel of the second component is connected to the bottom of the tank of the second component. Such a connection of the supply channels of the fuel components ensures the operation of the combustion chamber according to the "gas-liquid" scheme.
Десятое отличие заключается в том, что в газовой подушке хотя бы одного из баков установлена пороховая шашка для дополнительного наддува бака. The tenth difference is that in the gas cushion of at least one of the tanks a powder bomb is installed for additional pressurization of the tank.
На фиг.3 приведен пример заявляемого устройства для осуществления перфорации обсаженной скважины высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей, включающего корпус 32, камеру сгорания 1, два сопла 2, керамическую тепловую защиту 41, две заглушки 40 с уплотнениями 36, каналы подвода горючего 12 и окислителя 11, обеспечивающие отбор компонентов топлива из газовой подушки, бак горючего 8 с днищами верхним 9 и нижним 10, бак окислителя 5 с днищами верхним 6 и нижним 7. В баках горючего 8 и окислителя 5, заправленных несамовоспламеняющимися компонентами топлива, установлены реакторы высокотемпературного синтеза (РВС), состоящие из термостойких оболочек 42 и 38, во внутренних полостях которых расположены кольцевые шашки 43 и 39, представляющие собой спрессованные твердые реагенты, обеспечивающие реакцию высокотемпературного синтеза. В верхней части шашек 43 и 39 установлены системы электрического розжига 15 и 16 с питающими кабелями (кабелями электропитания) 37 и 44. Питающие кабели введены в баки 8 и 5 через заглушку 40, каналы подвода компонентов 12 и 11 и подключены непосредственно к системам электрического розжига 15 и 16. Компоненты топлива ампулизированы и находятся в герметичных эластичных оболочках 23 и 24, выполненных из полимерной пленки. Для придания жесткости конструкции устройства нижнее днище 10 бака горючего соединено с верхним днищем 6 бака окислителя проставкой 25. Из верхних днищ баков выведены патрубки заправки 26 и 27 со штуцерами 28 и 29. Для защиты баков от разрушения избыточным давлением на верхних днищах баков 9 и 6 установлены предохранительные клапаны 30 и 31. На верхней части корпуса 32 установлен электромагнитный фиксатор-центратор 21 с рымболтом 33. С рымболтом 33 связан грузонесущий электрокабель 17. На наружную поверхность баков нанесена тепловая изоляция 35. Устройство для осуществления перфорации обсаженной скважины высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей в модульном исполнении погружается в обсаженную скважину на глубину залегания продуктивного пласта с помощью грузонесущего электрокабеля 17. Преграда, которую перфорирует устройство, включает в себя материалы обсадной трубы 8, цементного камня 19 и породу продуктивного пласта или минеральные отложения 20. Figure 3 shows an example of the inventive device for perforating a cased hole with a high-temperature supersonic gas jet, including a
На фиг.4 приведен пример второго конструктивного исполнения заявляемого устройства для осуществления перфорации обсаженной скважины высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей в модульном исполнении, включающего корпус 32, камеру сгорания 1, сопло 2, керамическую тепловую защиту 41, центробежную форсунку 45, герметичную разрушаемую заглушку 40 с уплотнением 36, каналы подвода горючего 12 и окислителя 11, бак горючего 8 с днищами верхним 9 и нижним 10, бак окислителя 5 с днищами верхним 6 и нижним 7. Каналы 12 и 11 оснащены электроклапанами 14 и 13, которые обеспечивают включение подачи компонентов топлива из баков горючего и окислителя непосредственно через нижние днища. В баках горючего 8 и окислителя 5, заправленных самовоспламеняющимися компонентами топлива, установлены реакторы высокотемпературного синтеза (РВС), состоящие из термостойких оболочек 42 и 38, во внутренних полостях которых размещены кольцевые шашки 43 и 39, представляющие собой спрессованные твердые реагенты, обеспечивающие реакцию высокотемпературного синтеза. В верхней части шашек 43 и 39 установлены системы электрического розжига 16 и 15 с питающими кабелями 37 и 44. Питающие кабели введены в баки 8 и 5 через гермопереходники 46 и 47 и подключены непосредственно к системам электрического розжига 16 и 15. Для придания жесткости конструкции устройства верхнее днище 9 бака горючего соединено с нижним днищем 7 бака окислителя проставкой 25. Из верхних днищ баков выведены патрубки заправки 26 и 27 со штуцерами 28 и 29. Для защиты баков от разрушения избыточным давлением на верхних днищах баков 9 и 6 установлены предохранительные клапаны 31 и 30. На верхнем днище 6 бака 5 установлен электромагнитный фиксатор-центратор 21 с рымболтом 33. С рымболтом 33 связан грузонесущий электрокабель 17. На корпусе 32 установлен второй фиксатор-центратор 21. На наружную поверхность баков нанесена тепловая изоляция 35. Для интенсификации и надежности запуска РВС, а также обеспечения дополнительного наддува баков в верхней части РВС установлены твердотопливные кольца 48 и 49. Устройство для осуществления перфорации обсаженной скважины высокотемпературной сверхзвуковой газовой струей в модульном исполнении погружается в обсаженную скважину на глубину залегания продуктивного пласта с помощью грузонесущего электрокабеля 17. Преграда, которую перфорирует устройство, включает в себя материалы обсадной трубы 18, цементного камня 19 и породы продуктивного пласта или минеральные отложения 20. Figure 4 shows an example of a second embodiment of the inventive device for perforating a cased hole with a high-temperature supersonic gas jet in a modular design, including a
На фиг. 5 показан пример заявляемого устройства с использованием пакета сеток 51 и решеток 52, 53, которые установлены в баке 5. Решетка 52 служит для прорыва эластичной оболочки-мешка за счет продавливания и срезания на входных кромках отверстий. Решетка 53 служит опорой для пакета сеток 51. В бак через штуцер 29 заправлен компонент топлива в герметичную эластичную оболочку-мешок 24. Внутри бака 5 также установлен реактор высокотемпературного синтеза (РВС) 3, в верхней части которого расположена система электрического розжига 16. К системе электрического розжига 16 через герморазъем 47 подведен питающий кабель. На баке установлены канал отвода компонента 11 и предохранительный клапан 30. In FIG. 5 shows an example of the inventive device using a packet of
Устройство, приведенное на фиг.3, работает следующим образом. Включают электромагнитный фиксатор-центратор 21, который фиксирует положение устройства относительно обсадной трубы 18. Затем запускают РВС в баках горючего и окислителя подачей электропитания на системы электрического розжига 15 и 16. Оба РВС генерируют тепловую энергию при химическом взаимодействии реагентов, т. е. происходит выделение тепловых потоков с ростом температуры до 3500-4000oС, которые через оболочки 42 и 38 передаются компонентам топлива. Когда температура компонентов топлива достигает точки кипения, они начинают кипеть, а затем переходят в парогаз, который продолжает прогреваться до температуры воспламенения компонентов, создавая при этом избыточное давление внутри полимерных оболочек 23 и 24. Под действием избыточного давления и температуры оболочки 23 и 24 разрываются, а газообразные компоненты топлива по каналам 11 и 12 вытесняются в камеру сгорания 1, где происходит их смешение и воспламенение. Вначале под действием нарастания давления пуска в камере сгорания происходят сброс и разрушение заглушек 40. Образующиеся высокотемпературные газообразные продукты сгорания от сжигания топлива разгоняются до сверхзвуковой скорости в соплах 2 и выбрасываются с разрушенными заглушками на преграду, которая прошивается за счет эрозии материалов и, таким образом, происходит образование каналов, соединяющих внутреннюю полость обсадной трубы 18 с продуктивным пластом. Тепловая защита 41 защищает камеру сгорания 1 и сопла 2 от прогара. До наступления полного прошивания преграды высокотемпературные сверхзвуковые газовые струи отражаются от преграды и выбрасываются в полость обсадной трубы вместе с частицами материала преграды. После прошивания преграды каналы (каверны) расширяются, зачищаются, при этом выброс газовых струй с частицами уносимого материала преграды осуществляется в продуктовый пласт.The device shown in figure 3, operates as follows. Turn on the electromagnetic lock-
Устройство на фиг. 4 работает следующим образом. Вначале включают электромагнитный фиксатор-центратор 21, который фиксирует положение устройства относительно обсадной трубы 18. Затем запускают РВС в баках горючего 8 и окислителя 5 подачей электропитания на зажигающие устройства 16 и 15. РВС генерирует тепловую энергию, т.е. в процессе химической реакции синтеза происходит выделение тепловых потоков с ростом температуры до 3500-4000oС, которые через оболочки 42 и 38 передаются компонентам топлива. Компоненты топлива прогреваются, затем часть из них переходит в парогаз, который накапливается в газовой подушке и продолжает нагреваться от РВС, создавая при этом внутри баков избыточное давление, необходимое для вытеснения компонентов топлива. Одновременно с запуском РВС от твердотопливных колец 48 и 49 выделяются пороховые газы, которые дополнительно создают в газовых подушках избыточное давление. При наборе в газовых подушках баков давления, соответствующего значению давления запуска, по команде системы управления открываются электроклапаны 14 и 13 и компоненты топлива под действием избыточного давления в баках по каналам 12 и 11 через центробежную форсунку 45 распыляются в камере сгорания 1, где происходит их смешение и воспламенение. Вначале под действием нарастания давления пуска в камере сгорания происходят сброс и разрушение заглушки 40. Образующиеся высокотемпературные газообразные продукты сгорания от сжигания топлива разгоняются до сверхзвуковой скорости в сопле 2 и выбрасываются с разрушаемой заглушкой на преграду, которая прошивается за счет эрозии материалов и, таким образом, происходит образование канала, соединяющего внутреннюю полость обсадной трубы с продуктивным пластом. Тепловая защита 41 защищает камеру сгорания 1 и сопло 2 от прогара. До наступления полного прошивания преграды высокотемпературная сверхзвуковая газовая струя отражается от преграды и выбрасывается в полость обсадной трубы вместе с частицами материала преграды. После прошивания преграды канал (каверна) расширяется, зачищается, при этом выброс газовой струи с частицами уносимого материала преграды осуществляется в продуктивный пласт.The device of FIG. 4 works as follows. First, an electromagnetic lock-
Устройство, приведенное на фиг.5, работает аналогично устройству, приведенному на фиг.3. Отличие заключается в том, что при достижении давления в герметичной оболочке-мешке 24 за счет тепла, выделяемого РВС, происходит разрыв оболочки на решетке 52, а оторвавшиеся кусочки пленки от мешка 24 попадают на пакет сеток 51. Таким образом, установкой пакета сеток 51 с решетками 52, 53 достигается защита каналов отвода компонента от засорения. The device shown in figure 5, works similarly to the device shown in figure 3. The difference is that when the pressure in the sealed bag-
Использованные источники
1. Циферов М. И. Способ М.И. Циферова образования выработок в земной поверхности. А.С. СССР 522759, МКИ E 21 D/00, Е 21 С 37/16, Бюл. 9, 1977.Used sources
1. Tsiferov M.I. Method M.I. Ziferova formation of workings in the earth's surface. A.S. USSR 522759, MKI E 21 D / 00, E 21
2. Волдаев А.Н. Способ термодинамической перфорации обсаженной скважины и устройство для его осуществления. Патент РФ 2077660, МКИ Е 21 В 43/114, Бюл. 11, 1997. 2. Voldaev A.N. Method for thermodynamic perforation of a cased well and a device for its implementation. RF patent 2077660, MKI E 21
3. Алемасов В. Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. и др. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. - М.: ВИНИТИ, т. 2-1972, т. 4-1973, т. 5-1973, т. 6-1973. 3. Alemasov V.E., Dregalin A.F., Tishin A.P. et al. Thermodynamic and thermophysical properties of combustion products. - M.: VINITI, t. 2-1972, t. 4-1973, t. 5-1973, t. 6-1973.
4. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1980, 534 с. 4. Alemasov V.E., Dregalin A.F., Tishin A.P. Theory of rocket engines. - M.: Mechanical Engineering, 1980, 534 p.
5. Милькумов Т. М. , Мелик-Пашаев Н.И., Чистяков П.Г., Шиуков А.Г. Ракетные двигатели. - М.: Машиностроение, 1976, 399 с. 5. Milkumov T. M., Melik-Pashaev N. I., Chistyakov P. G., Shiukov A. G. Rocket engines. - M.: Mechanical Engineering, 1976, 399 p.
6. Шнапир Я. И. Устройство для совмещенного механического бурения и термического расширения скважин. А.С. СССР 1002497, МКИ Е 21 В 7/14, Бюл. 9, 1983. 6. Schnapir Ya. I. Device for combined mechanical drilling and thermal expansion of wells. A.S. USSR 1002497, MKI E 21
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105066/03A RU2194847C2 (en) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Method of cased well perforation with high-temperature supersonic gas jet and device for method embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105066/03A RU2194847C2 (en) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Method of cased well perforation with high-temperature supersonic gas jet and device for method embodiment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99105066A RU99105066A (en) | 2000-12-27 |
| RU2194847C2 true RU2194847C2 (en) | 2002-12-20 |
Family
ID=20217087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99105066/03A RU2194847C2 (en) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Method of cased well perforation with high-temperature supersonic gas jet and device for method embodiment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194847C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105064961A (en) * | 2015-08-26 | 2015-11-18 | 重庆大学 | Cable perforation device for preliminary fracture forming of shale bed rock |
-
1999
- 1999-03-10 RU RU99105066/03A patent/RU2194847C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105064961A (en) * | 2015-08-26 | 2015-11-18 | 重庆大学 | Cable perforation device for preliminary fracture forming of shale bed rock |
| CN105064961B (en) * | 2015-08-26 | 2017-05-31 | 重庆大学 | A kind of cable perforation device that seam is tentatively made to rammell rock |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2242896B1 (en) | System and method for enhanced wellbore perforations | |
| RU2442948C2 (en) | Hollow charge and perforating system containing energy material | |
| US5513489A (en) | Rotary valve multiple combustor pulse detonation engine | |
| EP2480771B1 (en) | A system and method of combustion for sustaining a continuous detonation wave with transient plasma | |
| CN102996284B (en) | Solid-liquid rocket engine annular igniter suitable for head jet of hydrogen peroxide | |
| US7393423B2 (en) | Use of aluminum in perforating and stimulating a subterranean formation and other engineering applications | |
| US20100258292A1 (en) | Propellant fracturing system for wells | |
| CA1290178C (en) | Armament system | |
| CN108518225B (en) | Dry ice powder dynamic rock breaking device, dry ice powder dynamic rock breaking system and dry ice powder dynamic rock breaking method | |
| JP3692127B2 (en) | Detonation wave generator | |
| RU2194847C2 (en) | Method of cased well perforation with high-temperature supersonic gas jet and device for method embodiment | |
| GB2584963A (en) | Downhole tool with fuel system | |
| KR101666776B1 (en) | A Jet propulsion and its operating method using powder for generating hydrogen gas by reacting with water. | |
| Peretz et al. | Development of a laboratory-scale system for hybrid rocket motor testing | |
| CA1176973A (en) | Process for enlargement of rock fissures | |
| RU2076201C1 (en) | Method of gun perforation of wells and device for its embodiment | |
| RU99105066A (en) | METHOD FOR PERFORATION OF A CASED WELL WITH A HIGH-TEMPERATURE SUPERSONIC GAS JET AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2175743C2 (en) | Method and device for gas-dynamic ignition | |
| CN100504026C (en) | Perforation and cracking method | |
| RU2245440C2 (en) | Method for perforation and treatment of well-adjacent bed zone and device for realization of said method (variants) | |
| RU2163348C1 (en) | Method for localization of underwater burst | |
| RU2708755C1 (en) | Solid-propellant gas generator | |
| JP2013515196A (en) | Propulsion method and device comprising liquid oxidant and solid compound | |
| JP3036327B2 (en) | Ramjet | |
| RU2273758C1 (en) | Solid-propellant rocket engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060311 |