RU2469180C2 - Perforation and treatment method of bottom-hole zone, and device for its implementation - Google Patents
Perforation and treatment method of bottom-hole zone, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469180C2 RU2469180C2 RU2010145745/03A RU2010145745A RU2469180C2 RU 2469180 C2 RU2469180 C2 RU 2469180C2 RU 2010145745/03 A RU2010145745/03 A RU 2010145745/03A RU 2010145745 A RU2010145745 A RU 2010145745A RU 2469180 C2 RU2469180 C2 RU 2469180C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- perforator
- fuel
- perforation
- gas
- channels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения эффективности вторичного вскрытия пласта.The invention relates to the oil industry and can be used to increase the efficiency of the secondary drilling.
Для увеличения эффективности традиционного метода кумулятивной перфорации в настоящее время используются технологии и устройства, позволяющие одновременно перфорировать и обрабатывать призабойную зону, например создавать трещины в интервале перфорации пласта, что увеличивает его коллекторские свойства.To increase the efficiency of the traditional method of cumulative perforation, technologies and devices are currently being used that simultaneously perforate and process the bottomhole zone, for example, create cracks in the interval of perforation of a formation, which increases its reservoir properties.
Известны способ и устройство для совместной перфорации и образования трещин в прискважинной зоне пласта [1], основанные на расположении между кумулятивными зарядами перфоратора патронов из газогенерирующего топлива (присоединенные заряды). За счет синхронизации времени срабатывания кумулятивных зарядов, создающих перфорационные каналы в пласте, и присоединенных зарядов, образующих при сгорании газы высокого давления, достигается оптимальное воздействие на пласт для образования трещин.A known method and device for joint perforation and the formation of cracks in the borehole zone of the formation [1], based on the location between the cumulative charges of the perforator cartridges of gas-generating fuel (attached charges). Due to the synchronization of the response time of the cumulative charges that create perforation channels in the formation, and the associated charges that form high-pressure gases during combustion, the optimal effect on the formation for cracking is achieved.
Недостатком способа и устройства является низкоэффективное использование энергии продуктов горения газогенерирующего топлива для образования и расширения трещин, а также для очистки каналов перфорации. Энергия сгорания топлива в основном расходуется на создание импульса давления. В связи с потерями тепловой энергии из-за кратковременного воздействия газа на пласт, составляющего доли секунды, а также из-за химической инертности по отношению к породе пласта газов, образующихся при сгорании используемого при этом топлива, положительный результат во многих случаях не может быть достигнут при обработке различных типов пород пласта, например при обработке пластов из карбонатных или терригенных пород. Для последних наиболее эффективным является химическое воздействие непосредственно на скелет породы для возможности расширения каналов и трещин, а также тепловое воздействие для очистки перфорационных каналов от загрязняющих флюидов. Недостатком устройства в этом способе является также его сложность, связанная с необходимостью обеспечения синхронизации срабатывания кумулятивных и присоединенных зарядов.The disadvantage of this method and device is the inefficient use of energy of the combustion products of gas-generating fuel for the formation and expansion of cracks, as well as for cleaning perforation channels. The energy of fuel combustion is mainly spent on creating a pressure pulse. Due to the loss of thermal energy due to the short-term exposure of the gas to the formation, which is a fraction of a second, and also due to chemical inertness with respect to the formation rock of the gases generated during the combustion of the fuel used in this process, a positive result in many cases cannot be achieved in the processing of various types of formation rocks, for example, in the processing of formations of carbonate or terrigenous rocks. For the latter, the most effective is the chemical effect directly on the rock skeleton for the possibility of expansion of channels and cracks, as well as the thermal effect for cleaning perforation channels from contaminating fluids. The disadvantage of the device in this method is its complexity, associated with the need to ensure synchronization of the operation of cumulative and associated charges.
Известно устройство для совместной перфорации и образования трещин в пластеA device for joint perforation and formation of cracks in the reservoir
[2], содержащее два последовательно расположенных на несущем каркасе модуля: перфораторный модуль с кумулятивными зарядами и газогенерирующий модуль в виде трубчатых зарядов из твердого топлива с запрессованными во внутренние каналы центральными трубками из металла. Модули выполнены с возможностью одновременного их поджига, например, детонирующим шнуром. Газогенерирующий модуль выполнен в виде набора из трубчатых зарядов с удлинением от 2 до 6. Оба модуля имеют единую цепь инициирования кумулятивных зарядов и воспламенения трубчатых зарядов в виде детонирующего шнура. Последние выполнены из твердого ракетного топлива недетонирующего состава, например на основе перхлората аммония или калия, горючесвязущего и добавок.[2], containing two modules sequentially located on the supporting frame: a perforating module with cumulative charges and a gas generating module in the form of tubular charges from solid fuel with central metal tubes pressed into internal channels. The modules are made with the possibility of their simultaneous ignition, for example, with a detonating cord. The gas generating module is made in the form of a set of tubular charges with an extension of 2 to 6. Both modules have a single chain for initiating cumulative charges and igniting the tubular charges in the form of a detonating cord. The latter are made of solid rocket fuel of a non-detonating composition, for example, based on ammonium or potassium perchlorate, a fuel binder, and additives.
Устройство работает следующим способом. Устройство опускают в скважину через колонну НКТ с помощью кабель-троса. Путем подачи электрического импульса на электродетонатор вызывают детонацию детонирующего шнура, от которой срабатывают кумулятивные заряды и затем заряды смесевого твердого топлива. В результате достигается комбинированная обработка ПЗП, включающая создание перфорационных каналов и их развитие вглубь пласта в виде вертикальных трещин протяженностью до 2-5 м.The device operates as follows. The device is lowered into the well through a tubing string using a cable. By applying an electric pulse to the detonator, the detonating cord is detonated, from which cumulative charges are triggered and then the charges of the mixed solid fuel. The result is a combined treatment of the bottomhole formation zone, including the creation of perforation channels and their development deep into the reservoir in the form of vertical cracks with a length of up to 2-5 m.
Устройство и способ его работы имеют следующие недостатки. Используемое твердое ракетное топливо в описании отнесено к недетонирующему составу. Основной компонент (около 70%) такого топлива - перхлорат аммония или калия - является, однако, детонационноспособным, высокочувствительным к взрыву при ударных воздействиях и высокоопасным при применении. В описании не представлено, по каким показателям это топливо является недетонирующим. Если оно является недетонирующим, то не показано, каким образом такое топливо инициируется в форме горения от детонирующего шнура. Если же топливо является детонирующим, то при инициировании детонирующим шнуром произойдет детонация топлива, которая может привести к разрушению устройства и элементов конструкции скважины. Другим недостатком является низкоэффективное использование энергии продуктов горения газогенерирующего топлива, в частности тепловой и химической составляющих энергии этого топлива из-за кратковременности воздействия продуктов сгорания на пласт. При этом можно отметить, что используемое твердое ракетное топливо обладает не только значительной тепловой энергией, но и некоторой долей химической энергии в виде выделяемой при сгорании соляной кислоты, способной воздействовать на скелет породы пласта. Количество выделяемой соляной кислоты при этом составляет, однако, незначительную долю, не превышающую 20% мас. начальной концентрации (до растворения ее в скважинной жидкости) образующихся газов.The device and method of its operation have the following disadvantages. Used solid rocket fuel in the description is assigned to a non-detonating composition. The main component (about 70%) of such a fuel — ammonium or potassium perchlorate — is, however, detonative, highly sensitive to explosion under shock, and highly dangerous when used. The description does not show for what indicators this fuel is non-knocking. If it is non-detonating, then it is not shown how such fuel is initiated in the form of combustion from a detonating cord. If the fuel is detonating, then when the detonating cord initiates, detonation of the fuel will occur, which can lead to the destruction of the device and structural elements of the well. Another disadvantage is the inefficient use of energy of the combustion products of gas-generating fuels, in particular the thermal and chemical components of the energy of this fuel due to the short duration of the effects of combustion products on the formation. It can be noted that the solid rocket fuel used has not only significant thermal energy, but also a certain fraction of chemical energy in the form of hydrochloric acid released during combustion, which can act on the rock skeleton of the formation. The amount of hydrochloric acid released in this case, however, is a small fraction, not exceeding 20% wt. initial concentration (before dissolving it in the borehole fluid) of the resulting gases.
Наиболее близким изобретением-прототипом является способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления [3], включающий перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором и имплозионное воздействие на призабойную зону скважины непосредственно в момент окончания перфорации скважины с отбором скважинной жидкости в имплозионную камеру напротив сформированных при перфорации отверстий, а объем имплозионной камеры и корпуса перфоратора принимают в соотношении 3÷12:1 соответственно. При этом после имплозионного воздействия на пласт производят разрыв пласта давлением, превышающим давление гидроразрыва пласта. Для этого запускают термогазогенератор, при горении топлива которого выделяется газ, попадающий в корпус перфоратора и направленными струями по предварительно сформированным перфорационным каналам воздействует на эти каналы в пласте. Оценивают эффект воздействия на пласт и характер работы устройства по данным непрерывной регистрации во времени параметров давления и температуры.The closest invention to the prototype is a method of perforation and processing of the bottomhole zone of the well and a device for its implementation [3], including the perforation of the well with a cumulative perforator and implosive effects on the bottom of the well immediately at the end of the perforation of the well with the selection of the borehole fluid into the implosion chamber opposite the formed during perforation of holes, and the volume of the implosion chamber and the punch body are taken in a ratio of 3 ÷ 12: 1, respectively. In this case, after implosive action on the formation, the formation is fractured with a pressure exceeding the hydraulic fracturing pressure. To do this, start the thermogas generator, during the combustion of which gas is released, which enters the perforator body and acts on these channels in the formation by directional jets along preformed perforation channels. Evaluate the effect on the formation and the nature of the device according to the continuous recording over time of pressure and temperature parameters.
Недостатком способа-прототипа является низкая эффективность использования для обработки призабойной зоны скважины тепловой и химической составляющей энергии газообразных продуктов сгорания топлива термогазогенератора из-за кратковременности и инертности воздействия их на породу пласта. Энергия газов при этом расходуется, в основном, на создание импульса давления разрыва пласта. В описании прототипа не представлены вид, характеристика и, соответственно, класс опасности используемого в термогазогенераторе порохового топлива.The disadvantage of the prototype method is the low efficiency of using the thermal and chemical component of the energy of the gaseous products of combustion of the fuel of a gas and gas generator for processing the bottomhole zone of the well due to the short duration and inertness of their effect on the formation rock. The energy of the gases in this case is spent mainly on creating a pressure pulse of fracturing. The description of the prototype does not present the type, characteristic and, accordingly, the hazard class used in the thermogas generator of powder fuel.
Устройство-прототип для перфорации и обработки призабойной зоны скважины включает полый корпус с заглушенными отверстиями, размещенные в нем кумулятивные заряды, средство для их срабатывания и имплозионную камеру, внутренняя полость которой соединена с внутренней полостью корпуса перфоратора, причем соотношение объемов имплозионной камеры и корпуса перфоратора составляет 3÷12:1 соответственно. Устройство снабжено термогазогенератором, установленным выше корпуса перфоратора, присоединенного при помощи соединительного узла, в котором закреплена решетка с заглушенными отверстиями. При этом характеристика заряда и суммарная площадь отверстий в решетке выбирается так, чтобы обеспечить давление гидроразрыва пласта, созданное струями горячих пороховых газов, направленных из раскрытых отверстий корпуса перфоратора непосредственно в предварительно сформированные перфорационные каналы в пласте. Для этого устройство снабжено центраторами, исключающими перемещение перфорационной камеры относительно обсадной колонны. Для оценки характера воздействия и работы устройства оно снабжено датчиками температуры, давления и для определения месторасположения прибора в скважине - локатором муфт.The prototype device for perforating and processing the bottom-hole zone of the well includes a hollow body with plugged holes, cumulative charges placed therein, means for triggering them, and an implosion chamber, the internal cavity of which is connected to the internal cavity of the perforator body, the volume ratio of the implosion chamber and the perforator body being 3 ÷ 12: 1 respectively. The device is equipped with a thermogas generator installed above the perforator body, connected by means of a connecting unit, in which a grating with plugged holes is fixed. In this case, the charge characteristic and the total area of the holes in the grate are selected so as to provide hydraulic fracturing pressure created by jets of hot powder gases directed from the open holes of the perforator body directly into the pre-formed perforation channels in the formation. For this, the device is equipped with centralizers, eliminating the movement of the perforation chamber relative to the casing. To assess the nature of the impact and operation of the device, it is equipped with temperature and pressure sensors and to determine the location of the device in the well, a locator of couplings.
Недостатком устройства и способа-прототипа, также как их аналога [2], является неясность синхронизации работы перфоратора и термогазогенератора, в частности, каким образом корпус термогазогенератора сохраняет герметичность при создании высокого давления в процессе работы перфоратора и имплозоинного воздействия и каким образом выбиваются заглушки из отверстий решетки в противоположном направлении при создании давления в процессе сгорания топлива термогазогенератора.The disadvantage of the device and the prototype method, as well as their analogue [2], is the ambiguity of synchronization of the operation of the perforator and the gas generator, in particular, how the thermogas generator housing remains airtight when high pressure is created during the operation of the perforator and implosion exposure and how the plugs are knocked out of the holes the lattice in the opposite direction when creating pressure during the combustion of the fuel of the gas generator.
Способ и устройство по прототипу имеют, кроме того, недостаток, связанный с совмещением перфорации и имплозионного воздействия с гидроразрывом пласта давлением газов термогазогенератора. При этом для создания давления гидроразрыва газами важным условием способа и устройства является то, чтобы струи газа вытекали через отверстия перфоратора направленно непосредственно на предварительно сформированные перфорационные каналы в пласте. Как известно [см. напр., 4], при имплозионном воздействии в скважине, происходит, однако, перемещение кабель-троса и имплозионной камеры, а в случае способа и устройства по прототипу, и корпуса перфоратора. Это приводит к тому, что отверстия перфоратора будут смещаться относительно перфорационных каналов, и соответственно будет существенно снижаться эффективность способа. В этой связи в способе и устройстве-прототипе использование имплозионного эффекта и имплозионного устройства является нецелесообразным. Также неэффективным является снабжение устройства центраторами, т.к. перемещение устройства в процессе имплозии будет осуществляться за счет совместного перемещения всего столба скважинной жидкости относительно обсадной колонны.The prototype method and device have, in addition, a disadvantage associated with combining perforation and implosion with hydraulic fracturing by gas pressure from a gas generator. In this case, to create hydraulic fracturing pressure by gases, an important condition of the method and device is that gas jets flow out through the holes of the perforator directed directly to the preformed perforation channels in the formation. As is known [see eg, 4], with implosion in the well, however, there is a movement of the cable cable and the implosion chamber, and in the case of the prototype method and device, and the perforator body. This leads to the fact that the holes of the punch will move relative to the perforation channels, and accordingly, the efficiency of the method will be significantly reduced. In this regard, in the method and device prototype, the use of an implosion effect and an implosion device is impractical. It is also inefficient to supply the device with centralizers, as the device will be moved during the implosion process due to the joint movement of the entire column of well fluid relative to the casing.
В предлагаемом изобретении решается задача повышения эффективности способа и устройства для комплексной перфорации и обработки призабойной зоны скважины путем устранения указанных недостатков. Задача решается тем, что в способе перфорации и обработки призабойной зоны скважины, включающем перфорацию скважины корпусным кумулятивным перфоратором, последующее выполнение разрыва пласта, использование для этого термогазогенератора путем его запуска, осуществления при горении его топлива выделения газа, попадающего через соединительный узел в сформированные перфорационные каналы, согласно изобретению в термогазогенераторе в качестве топлива используют неспособную к детонации смесевую композицию на основе окислителя и горючего, способную при горении генерировать газ с преимущественным содержанием химически высокоактивной соляной кислоты, например, известной композиции, включающей, % мас.: нитрат аммония марки Б 32-33, гексохлорэтан 58-57, поливинилхлоридную смолу хлорированную марки ПСХ-ЛС 10 [5], за счет которой создают химическое воздействие на скелет породы и тем самым дополнительно увеличивают размеры каналов и трещин, разуплотняют стенки перфорационных каналов и осуществляют прирост поверхности фильтрации в окружающем каналы продуктивном пласте, причем воздействие газа на перфорационные каналы в пласте производят в виде импульсных давлений.The present invention solves the problem of increasing the efficiency of the method and device for integrated perforation and processing of the bottomhole zone of the well by eliminating these disadvantages. The problem is solved in that in the method of perforation and treatment of the bottom-hole zone of the well, including perforating the well with a cumulative perforator, subsequent fracturing, using a thermogas generator for this purpose by starting it, and during the combustion of its fuel, gas is released through the connecting unit into the formed perforation channels , according to the invention, in a thermogas generator as a fuel, an oxidizing agent and combustible mixture composition not capable of detonation is used о, capable of generating gas during combustion with a predominant content of chemically highly active hydrochloric acid, for example, a well-known composition including, wt%: ammonium nitrate grade B 32-33, hexochloroethane 58-57, chlorinated polyvinyl chloride resin grade PSX-LS 10 [5] due to which they create a chemical effect on the rock skeleton and thereby additionally increase the size of channels and cracks, decompress the walls of the perforation channels and increase the filtration surface in the productive formation surrounding the channels, and ystvie gas to the perforations in the reservoir are produced in the form of pressure pulse.
Использование в предлагаемом способе в качестве топлива термогазогенератора смесевой композиции на основе окислителя и горючего, способной при горении генерировать газ с преимущественным содержанием химически высокоактивной соляной кислоты, например, известной композиции, включающий нитрат аммония марки Б, гексахлорэтан и поливинилхлоридную смолу хлорированную марки ПСХ-ЛС, позволяет не только производить, как по способу-прототипу, разрыв пласта давлением газа, но и оказывать химическое воздействие на скелет породы и тем самым дополнительно увеличивать размеры каналов и трещин. При сгорании топлива используемой газогенерирующей композиции выделяется в активном высокотемпературном и газожидком состоянии в условиях скважины соляная кислота, составляющая 59% от массы топлива. Общий объем всех газов при сгорании композиции составляет 800 л/кг.The use in the proposed method as a thermogas generator fuel of a mixed composition based on an oxidizing agent and a fuel, capable of generating gas during combustion with a predominant content of chemically highly active hydrochloric acid, for example, a well-known composition including ammonium nitrate grade B, hexachloroethane and a polyvinyl chloride resin chlorinated grade PSX-LS, allows not only to produce, as in the prototype method, a fracture of the formation by gas pressure, but also to exert a chemical effect on the rock skeleton and thereby tively it increases the dimensions of the channels and cracks. During the combustion of the fuel, the gas generating composition used is released in the active high-temperature and gas-liquid state in the conditions of the well hydrochloric acid, comprising 59% by weight of the fuel. The total volume of all gases during combustion of the composition is 800 l / kg.
Образованные после перфорации каналы имеют уплотненную пристенную корку, что снижает фильтрационную способность обрабатываемого пласта. Последующее после перфорации химическое воздействие газами по предлагаемому способу разуплотняет стенки перфорационных каналов, что приводит к приросту поверхности фильтрации в окружающем каналы продуктивном пласте.The channels formed after perforation have a compacted wall crust, which reduces the filtering ability of the treated formation. Subsequent after perforation, the chemical effect of gases by the proposed method decompresses the walls of the perforation channels, which leads to an increase in the filtration surface in the reservoir surrounding the channels.
Преимуществом используемой композиции, по сравнению со способом-прототипом, является также то, что она является неспособным к детонации материалом и относится по степени опасности к классу 4.1., что повышает безопасность его эксплуатации и хранения.The advantage of the composition used, in comparison with the prototype method, is also that it is not capable of detonation and is classified as a hazard class 4.1., Which increases the safety of its operation and storage.
Отличительным признаком предлагаемого способа, по сравнению со способом-прототипом, является, кроме того то, что воздействие газа на перфорационные каналы в пласте производят в виде многократных импульсных давлений, которые создаются в результате истечения направленными струями газообразных продуктов из раскрытых отверстий корпуса перфоратора и способствуют раскрытию (гидроразрыву) и развитию дополнительных трещин в призабойной зоне пласта. Такой импульсный характер воздействия давления газов горения топлива термогазогенератора аналогичен характеру воздействия газов, образуемых по способу обработки призабойной зоны с использованием погружного генератора импульсов давления [см. напр., 6], в котором при сгорании топлива в корпусе генератора образуются высокие давления газов. При достижении определенной величины этого давления, как и в предлагаемом способе, происходит разгерметизация предварительно загерметизированных отверстий в корпусе генератора, нагретые газы под высоким давлением истекают из отверстий, создавая многократные импульсы давления в виде волн расширения и сжатия.A distinctive feature of the proposed method, in comparison with the prototype method, is, moreover, that the gas is applied to the perforation channels in the formation in the form of multiple pulsed pressures, which are created as a result of the outflow of gaseous products from the open holes of the perforator body and contribute to the opening (hydraulic fracturing) and the development of additional cracks in the bottomhole formation zone. Such a pulsed nature of the effect of the pressure of the combustion gases of a thermogas generator fuel is similar to that of the gases generated by the method of processing the bottom-hole zone using a submersible pressure pulse generator [see eg. 6], in which, when fuel is burned in the generator body, high gas pressures are generated. When a certain value of this pressure is reached, as in the proposed method, the previously sealed openings in the generator casing are depressurized, heated gases under high pressure flow out of the openings, creating multiple pressure pulses in the form of expansion and compression waves.
Для осуществления способа используют устройство (Фиг.1а-в), включающее корпус 1 перфоратора с заглушенными отверстиями 2, размещенные в нем кумулятивные заряды 3 с устройством 4 для их срабатывания, термогазогенератор 5 в корпусе 6, присоединенным при помощи соединительного узла 7 в виде решетки с заглушенными отверстиями к корпусу 1 перфоратора. При этом характеристики термогазогенератора и суммарная площадь отверстий в решетке выбраны так, чтобы обеспечить давление гидроразрыва пласта, созданное при горении топлива термогазогенератора струями горячих газов, направленных из раскрытых отверстий перфоратора непосредственно в предварительно сформированные перфорационные каналы в пласте. Для оценки характера воздействия и работы устройства оно снабжено датчиками температуры, давления, а для определения места расположения прибора в скважине - локатором муфт. Согласно изобретению термогазогенератор 5 в устройстве расположен ниже корпуса перфоратора, при этом для одновременного запуска перфоратора и термогазогенератора, последний снабжен дополнительной шашкой 8 воспламенительного состава и штатного электровоспламенителя 9, например электрического инициатора термостойкого типа ЭИ-2Т, срабатывающего, как и устройство - взрывной патрон 4 в перфораторе, от одного и того же штатного прибора на устье, например, взрывного высокочастотного прибора типа ПВВ-1. Отверстия решетки соединительного узла 7 снабжены заглушками в виде прочного металлического диска 10 и эластичной пробки 11 с возможностью, с одной стороны, герметизации отверстий решетки при срабатывании кумулятивных зарядов в корпусе перфоратора и, с другой стороны, раскрытия этих отверстий в решетке при превышении давления газов, образующихся в процессе горения топлива в корпусе термогазогенератора над забойным давлением в скважине, создающимся после срабатывания кумулятивных зарядов в корпусе перфоратора. На Фиг.1в представлено также прохождение токоведущего проводника 12 взрывной цепи устройства через осевой канал соединительного узла 7, при этом канал герметизируется резиновой пробкой 13, уплотняемой с обоих сторон болтами 14.To implement the method, a device is used (Fig. 1a-c), comprising a perforator body 1 with
Расположение термогазогенератора в устройстве ниже корпуса перфоратора позволяет более полно обеспечить сохранность от разрушения, особенно узла воспламенения термогазогенератора при воздействии взрыва зарядов перфоратора, т.к. при этом основная энергия взрывной волны будет направлена вверх, в сторону перемещения столба скважинной жидкости. При сгорании же топлива гермогазогенератора, кроме того, горячие газы легче устремляются вверх и с меньшими потерями тепла заполняют пространство корпуса перфоратора.The location of the thermogas generator in the device below the perforator housing allows more fully to ensure safety from destruction, especially the ignition site of the thermogas generator when exposed to an explosion of charges of the perforator, because while the main energy of the blast wave will be directed upward, in the direction of movement of the column of well fluid. When the fuel of the gas and gas generator is combusted, in addition, hot gases rush up more easily and fill the space of the perforator body with less heat loss.
Обеспечение топлива термогазогенератора дополнительной шашкой воспламенительного состава позволяет использовать для его воспламенения штатный электровоспламенитель, в частности электрический инициатор термостойкий типа ЭИ-2Т, способный срабатывать, как и взрывной патрон в перфораторе, от одного и того же штатного прибора (через кабель-трос) на устье скважины, в частности, взрывного высокочастотного прибора типа ПВВ-1. Таким образом, выполняется одновременное срабатывание кумулятивных зарядов перфоратора и топлива термогазогенератора, в то время как по способу и устройству-прототипу синхронизация их не может быть осуществлена, т.к. для воспламенения порохового топлива термогазогенератора используется спираль накаливания, не успевающая срабатывать от штатного прибора, применяемого для проведения в действие взрывной цепи перфоратора.Providing the thermogas generator fuel with an additional burst of igniter composition makes it possible to use a standard electric igniter for its ignition, in particular, the heat-resistant electric initiator type EI-2T, capable of operating, like the explosive cartridge in a perforator, from the same standard device (via a cable cable) at the mouth wells, in particular, explosive high-frequency device type PVV-1. Thus, the cumulative charges of the perforator and the fuel of the thermogas generator are simultaneously triggered, while their synchronization cannot be carried out by the method and prototype device, because to ignite the powder fuel of the thermogas generator, an incandescent spiral is used, which does not have time to operate from a standard device used to actuate the explosive chain of a perforator.
В качестве воспламенительного состава дополнительной шашки, срабатывающей от штатного электровоспламенителя и, в свою очередь, воспламеняющей предложенное в изобретении топливо термогазогенератора, может быть использовано, как показали эксперименты, рецептура, включающая, % мас.:As the igniter composition of the additional checker, triggered by a standard electric igniter and, in turn, ignites the thermogas generator fuel proposed in the invention, it can be used, as shown by experiments, the formulation, including, wt.%:
Дополнительная шашка воспламенительного состава указанной рецептуры является не способным к детонации материалом и относится к классу опасности 4.1.An additional igniter of the igniter composition of the specified formulation is not capable of detonation material and belongs to hazard class 4.1.
Снабжение отверстий решетки соединительного узла заглушками в виде прочного металлического диска скользящей посадки и эластичной пробки, плотно прилегающей к торцу диска и стенке отверстия, дает возможность, с одной стороны, надежной герметизации отверстий решетки при срабатывании кумулятивных зарядов в корпусе перфоратора и, с другой стороны, легкого и полного раскрытия этих отверстий в решетке при превышении давления газов, образующихся в процессе горения топлива в корпусе термогазогенератора, над забойным давлением в скважине, создающимся после срабатывания кумулятивных зарядов в корпусе перфоратора.The supply of the holes of the lattice of the connecting unit with plugs in the form of a strong metal disk of a sliding fit and an elastic plug tightly adjacent to the end face of the disk and the wall of the hole, makes it possible, on the one hand, to securely seal the holes of the lattice when the cumulative charges in the perforator body are triggered and, on the other hand, easy and complete opening of these holes in the grate when the pressure of the gases generated during the combustion of fuel in the thermogas generator body is exceeded above the bottomhole pressure in the well, given after the cumulative charges are triggered in the punch case.
Предлагаемый способ перфорации и обработки скважины с устройством для его осуществления выполняется следующим образом. На каротажном кабеле спускается в скважину подготовленное устройство, состоящее из корпусного кумулятивного перфоратора, который в нижней части соединен при помощи соединительного узла с термогазогенератором. Устройство устанавливают таким образом, чтобы перфоратор размещался в области интервала обработки продуктивного пласта. От штатного прибора на устье, в частности, взрывного высокочастотного прибора типа ПВВ-1, подают электрический импульс одновременно на взрывной патрон в перфораторе и на штатный электровоспламенитель, в частности электрический инициатор термостойкий типа ЭИ-2Т в топливе термогазогенератора.The proposed method of perforation and processing of a well with a device for its implementation is as follows. On the well-logging cable, a prepared device is lowered into the well, consisting of a case-shaped cumulative perforator, which in the lower part is connected by means of a connecting unit to a thermogas generator. The device is installed so that the perforator is located in the area of the interval of processing of the reservoir. An electric impulse is simultaneously supplied from a standard device at the mouth, in particular, of an explosive high-frequency device of type PVV-1, to an explosive cartridge in a perforator and to a standard electric igniter, in particular, a heat-resistant electric initiator, type EI-2T in a thermogas generator fuel.
При срабатывании перфоратора кумулятивные заряды 3 (Фиг.1а) выбивают заглушки из отверстий 2 в корпусе перфоратора 1 и создают перфорационные каналы в пласте. При этом в процессе срабатывания кумулятивных зарядов и создания давления продуктов их взрыва в корпусе перфоратора отверстия решетки соединительного узла находятся в герметичном состоянии за счет заглушек в виде прочных металлических дисков 10 и эластичных пробок 11. Одновременно при воспламенении через дополнительную шашку 8 и последующего сгорания топлива 5 термогазогенератора, выполненного из смесевой композиции, способной генерировать газ с преимущественным содержанием химически высокоактивной соляной кислоты, происходит быстрое заполнение этим газом корпуса 6 термогазогенератора.When the perforator is activated, the cumulative charges 3 (Fig. 1a) knock out the plugs from the
После достижения в корпусе перфоратора давления, превышающего забойное, струи горючего газа вытекают через отверстия перфоратора направленно по предварительно сформированным перфорационным каналам. Воздействие струй газа на перфорационные каналы в пласте происходит в виде многократных импульсных давлений, способствующих гидроразрыву, т.е. раскрытию и развитию трещин вокруг перфорационных каналов. Одновременно с этим происходит химическое воздействие газов, содержащих высокотемпературную соляную кислоту, на скелет пород и тем самым дополнительно увеличивают размеры каналов и трещин, а также разуплотняют стенки перфорационных каналов, приводя к приросту поверхности фильтрации в окружающем каналы продуктивном пласте.After reaching a pressure in the perforator body that exceeds the bottomhole, the jet of combustible gas flows out through the perforator openings directionally along the preformed perforation channels. The action of gas jets on the perforation channels in the formation occurs in the form of multiple pulsed pressures contributing to hydraulic fracturing, i.e. opening and development of cracks around perforation channels. At the same time, there is a chemical effect of gases containing high-temperature hydrochloric acid on the rock skeleton and thereby additionally increase the size of channels and cracks, as well as soften the walls of perforation channels, leading to an increase in the filtration surface in the surrounding formation channels.
Работоспособность предлагаемого способа и устройства для его осуществления подтверждена результатами стендовых испытаний на установке, имитирующей скважинные условия. Установка (см., напр., Патент РФ №2114984, зарег. 10.07.1998) представляет собой удлиненный сосуд-скажину высокого давления внутренним диаметром 122 мм, заполненный до определенного уровня водой и герметизированный крышкой. Регулированием высоты воздушного пространства над уровнем воды обеспечивается достижение величины рабочего давления в сосуде, не превышающего допустимое. В корпусе сосуда расположен датчик давления для регистрации изменения в сосуде давления во времени. Для стендовых испытаний использовано устройство, по конструкции соответствующее фиг.1, за исключением того, что корпус перфоратора выполнен укороченным и с одним заглушенным отверстием, а перед ним, из-за невозможности размещения в сосуде образца продуктивного пласта, для имитации кумулятивного заряда типа ЗПКМ-105 ПП размещен аналогичный по размерам и массе заряд ВВ, выполненный из шашки флегматизированного октогена диаметром 30 мм и массой 22 г, отрезка детонирующего шнура и взрывного патрона типа ПВ-4. Через корпус перфоратора проведены два электрических провода, один из которых соединен с взрывным патроном, другой пропущен через центральное отверстие соединительного узла и загерметизирован в нем посредством резиновой пробки и болта с центральным каналом.The operability of the proposed method and device for its implementation is confirmed by the results of bench tests at the installation simulating well conditions. The installation (see, for example, RF Patent No. 21114984, registered July 10, 1998) is an elongated high pressure telltale vessel with an inner diameter of 122 mm filled to a certain level with water and sealed with a lid. By controlling the height of the airspace above the water level, the working pressure in the vessel is achieved that does not exceed the permissible value. A pressure sensor is located in the vessel body to detect changes in the pressure vessel over time. For bench tests, a device was used, the design corresponding to figure 1, except that the perforator body is made shortened and has one plugged hole, and in front of it, due to the impossibility of placing a sample of a productive formation in the vessel, to simulate a cumulative charge like ZPKM- 105 PP placed an explosive charge of a similar size and weight made of a phlegmatized octogen block with a diameter of 30 mm and a mass of 22 g, a detonating cord segment and an explosive cartridge of the PV-4 type. Two electric wires are drawn through the punch body, one of which is connected to an explosive cartridge, the other is passed through the central hole of the connecting unit and sealed in it by means of a rubber stopper and a bolt with a central channel.
К нижнему торцу корпуса перфоратора присоединен корпус термогазогенератора при помощи соединительного узла в виде решетки с заглушенными отверстиями. Соединительный узел снабжен заглушками в виде металлического диска и эластичной резиновой пробки.The thermogas generator case is connected to the lower end of the perforator case by means of a connecting unit in the form of a lattice with plugged holes. The connecting unit is equipped with plugs in the form of a metal disk and an elastic rubber stopper.
В качестве топлива термогазогенератора использована смесевая композиция, включающая, % мас.: нитрат аммония марки Б - 70, бихромат калия - 10, эпоксидная смола марки ЭД-20 - 13,2, пластификатор Агидол марки ЭДОС - 1,6 и отвердитель марки АФ-2М - 5,2. Топливо термогазогенератора приводится в действие от штатного электровоспламенителя типа ЭИ-2Т. Собранное устройство устанавливается в подготовленную стендовую установку. С пульта управления посредством взрывной машинки - взрывного высокочастотного прибора типа ПВВ-1 - подается электрический импульс одновременно на взрывной патрон перфоратора и электровоспламенитель топлива термогазогенератора.As the fuel of the gas generator, a mixed composition was used, including, wt%: ammonium nitrate grade B - 70, potassium dichromate - 10, epoxy resin grade ED-20 - 13.2, plasticizer Agidol grade EDOS - 1.6 and hardener grade AF - 2M - 5.2. Thermogas generator fuel is powered by a standard electric igniter type EI-2T. The assembled device is installed in a prepared bench installation. From the control panel by means of an explosive machine - an explosive high-frequency device of the type PVV-1 - an electric pulse is supplied simultaneously to the explosive cartridge of a perforator and an electric igniter of the fuel of a gas generator.
Результаты стендовых испытаний в виде зависимости изменения в сосуде-скважине во времени представлены на фиг.2. Первоначально зарегистрирован единичный импульс высокой амплитуды (стадия I) от взрыва заряда ВВ, имитирующего кумулятивный заряд. В период спада этой амплитуды давление газообразных продуктов сгорания топлива термогазогенератора начинает превышать давление в корпусе перфоратора, благодаря этому раскрываются отверстия соединительного узла. Газы сгорания топлива проникают через них в корпус перфоратора и начинают истекать из окошка этого корпуса в скважину. При этом истекающие газы создают многократные импульсы давления с несколько возрастающими амплитудами вплоть до окончания процесса сгорания топлива (стадия II). После окончания сгорания топлива (стадия III) создающиеся импульсы давления распространяются с убывающей амплитудой.The results of bench tests in the form of dependence of changes in the vessel-well over time are presented in figure 2. Initially, a single pulse of high amplitude (stage I) was recorded from the explosion of an explosive charge that simulates a cumulative charge. During the fall of this amplitude, the pressure of the gaseous products of combustion of the fuel of the thermogas generator begins to exceed the pressure in the perforator body, due to which the openings of the connecting unit open. The combustion gases penetrate through them into the perforator body and begin to flow from the window of this body into the well. In this case, the outflowing gases create multiple pressure pulses with slightly increasing amplitudes until the end of the fuel combustion process (stage II). After the combustion of the fuel (stage III) is completed, the generated pressure pulses propagate with decreasing amplitude.
Газообразные продукты сгорания топлива термогазогенератора, преимущественно содержащие соляную кислоту, выделялись в скважинную жидкость, как показал ее анализ, с содержанием соляной кислоты в количестве 57% от массы топлива.Gaseous products of the combustion of thermogas generator fuel, mainly containing hydrochloric acid, were released into the well fluid, as its analysis showed, with a hydrochloric acid content of 57% by weight of the fuel.
Таким образом, как показали испытания, при использовании в топливе термогазогенератора штатного электровоспламенителя с дополнительной шашкой воспламенительного состава реализуется одновременный запуск перфоратора и термогазогенератора от одного и того же штатного взрывного прибора. При этом снабжение отверстий решетки соединительного узла металлическим диском и эластичной пробкой надежно герметизирует эти отверстия при срабатывании заряда ВВ в корпусе перфоратора, а затем - раскрытие отверстий при превышении давления газов, образующихся в процессе горения топлива в корпусе термогазогенератора, над давлением в сосуде-скважине. Газообразные продукты горения топлива, состоящего из предложенной в изобретении композиции, генерирующей соляную кислоту, быстро заполняют корпус перфоратора и через его окошко вытекают в скважину, производя воздействие их в виде импульсных давлений. Полученный технический результат подтверждает возможность реализации сущности предлагаемого изобретения.Thus, as tests have shown, when a standard gas igniter with an additional igniter is used in a thermogas generator, the perforator and thermogas generator are simultaneously launched from the same standard explosive device. At the same time, the supply of the holes of the lattice of the connecting unit with a metal disk and an elastic stopper reliably seals these holes when the explosive charge in the perforator case is triggered, and then the holes open when the pressure of the gases generated during the combustion of the fuel in the thermogas generator body exceeds the pressure in the well vessel. Gaseous products of the combustion of fuel, consisting of the composition that generates hydrochloric acid proposed in the invention, quickly fill the body of the perforator and through its window flow into the well, effecting them in the form of pulsed pressures. The technical result obtained confirms the possibility of implementing the essence of the invention.
Использованные источники информацииInformation Sources Used
1. Патент США 5355802, 18.10.1994.1.
2. Патент РФ №2179235, 10.02.2002.2. RF patent No. 2179235, 02/10/2002.
3. Патент РФ №2162514, 27.01.2001.3. RF patent №2162514, 01/27/2001.
4. Ю.Волков и др. Математическое моделирование имплозионного воздействия на пласт. - Казань: изд. «Плутон», 2004, с.11-16, 22-26.4. Yu. Volkov and others. Mathematical modeling of implosive stimulation. - Kazan: ed. Pluto, 2004, pp. 11-16, 22-26.
5. Решение о выдаче патента от 01.10.2009 по заявке №2008109091 с приоритетом от 07.03.2008.5. Decision on the grant of a patent dated October 1, 2009 on application No. 2008109091 with priority dated March 7, 2008.
6. Патент РФ №2334873, 27.09.2008.6. RF patent №2334873, 09/27/2008.
Claims (2)
за счет которой создают химическое воздействие на скелет породы и тем самым дополнительно увеличивают размеры каналов и трещин, разуплотняют стенки перфорационных каналов и осуществляют прирост поверхности фильтрации в окружающем каналы продуктивном пласте, причем воздействие газа на перфорационные каналы в пласте производят в виде импульсных давлений.1. The method of perforation and treatment of the bottom-hole zone of the well, including perforation of the well with a casing puncher, subsequent fracturing, using a thermogas generator by starting it, performing gas evolution during burning of its fuel, which enters the perforator body through a connecting unit and directs jets to formed perforation channels, characterized in that in the thermogas generator as a fuel they use a mixture not capable of detonation a composition based on an oxidizing agent and a fuel capable of generating gas during combustion with a predominant content of chemically highly active hydrochloric acid, for example, a known composition, including, wt.%:
due to which they create a chemical effect on the rock skeleton and thereby additionally increase the size of channels and cracks, decompress the walls of the perforation channels and increase the filtration surface in the productive formation surrounding the channels, moreover, the gas is applied to the perforation channels in the formation in the form of pulsed pressures.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010145745/03A RU2469180C2 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Perforation and treatment method of bottom-hole zone, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010145745/03A RU2469180C2 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Perforation and treatment method of bottom-hole zone, and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010145745A RU2010145745A (en) | 2012-05-20 |
| RU2469180C2 true RU2469180C2 (en) | 2012-12-10 |
Family
ID=46230216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010145745/03A RU2469180C2 (en) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Perforation and treatment method of bottom-hole zone, and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2469180C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517250C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-05-27 | Игорь Михайлович Глазков | Simulated completion method for gas well productive formations |
| WO2015044787A3 (en) * | 2013-09-25 | 2015-08-20 | Megat Ltd. | Steam-impulse pressure generator for the treatment of oil wells |
| RU2633883C1 (en) * | 2016-06-27 | 2017-10-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ПерфоТерм" | Perforation and bottomhole treatment method and device for its implementation |
| RU2723813C2 (en) * | 2018-06-25 | 2020-06-17 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of productive reservoir opening |
| US11661813B2 (en) | 2020-05-19 | 2023-05-30 | Schlumberger Technology Corporation | Isolation plugs for enhanced geothermal systems |
| US12091931B2 (en) | 2021-02-01 | 2024-09-17 | Schlumberger Technology Corporation | Slip system for use in downhole applications |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5005641A (en) * | 1990-07-02 | 1991-04-09 | Mohaupt Henry H | Gas generator with improved ignition assembly |
| RU2162514C1 (en) * | 2000-03-30 | 2001-01-27 | Падерин Михаил Григорьевич | Method of perforation and treatment of well bottom-hole zone and device for method embodiment |
| RU2179235C1 (en) * | 2001-03-05 | 2002-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "ВНИИЭФ-Спецгеосервис" | Device for combined well perforation and formation fracturing |
| RU2245440C2 (en) * | 2003-01-24 | 2005-01-27 | Балдин Анатолий Валентинович | Method for perforation and treatment of well-adjacent bed zone and device for realization of said method (variants) |
| RU2334873C2 (en) * | 2006-05-03 | 2008-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтеимпульс" | Method of treatment of bottom hole of well formation and submerged generator of pressure pulses for implementation of this method |
| RU2385026C1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-03-27 | Олег Иванович Квасенков | Production method of instant powder for flavoured yacon drink |
-
2010
- 2010-11-10 RU RU2010145745/03A patent/RU2469180C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5005641A (en) * | 1990-07-02 | 1991-04-09 | Mohaupt Henry H | Gas generator with improved ignition assembly |
| RU2162514C1 (en) * | 2000-03-30 | 2001-01-27 | Падерин Михаил Григорьевич | Method of perforation and treatment of well bottom-hole zone and device for method embodiment |
| RU2179235C1 (en) * | 2001-03-05 | 2002-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "ВНИИЭФ-Спецгеосервис" | Device for combined well perforation and formation fracturing |
| RU2245440C2 (en) * | 2003-01-24 | 2005-01-27 | Балдин Анатолий Валентинович | Method for perforation and treatment of well-adjacent bed zone and device for realization of said method (variants) |
| RU2334873C2 (en) * | 2006-05-03 | 2008-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтеимпульс" | Method of treatment of bottom hole of well formation and submerged generator of pressure pulses for implementation of this method |
| RU2385026C1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-03-27 | Олег Иванович Квасенков | Production method of instant powder for flavoured yacon drink |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517250C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-05-27 | Игорь Михайлович Глазков | Simulated completion method for gas well productive formations |
| WO2015044787A3 (en) * | 2013-09-25 | 2015-08-20 | Megat Ltd. | Steam-impulse pressure generator for the treatment of oil wells |
| RU2633883C1 (en) * | 2016-06-27 | 2017-10-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ПерфоТерм" | Perforation and bottomhole treatment method and device for its implementation |
| RU2723813C2 (en) * | 2018-06-25 | 2020-06-17 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of productive reservoir opening |
| US11661813B2 (en) | 2020-05-19 | 2023-05-30 | Schlumberger Technology Corporation | Isolation plugs for enhanced geothermal systems |
| US12091931B2 (en) | 2021-02-01 | 2024-09-17 | Schlumberger Technology Corporation | Slip system for use in downhole applications |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010145745A (en) | 2012-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8522863B2 (en) | Propellant fracturing system for wells | |
| US8186425B2 (en) | Sympathetic ignition closed packed propellant gas generator | |
| US7431075B2 (en) | Propellant fracturing of wells | |
| RU2469180C2 (en) | Perforation and treatment method of bottom-hole zone, and device for its implementation | |
| US7431083B2 (en) | Sub-surface coalbed methane well enhancement through rapid oxidation | |
| US10597987B2 (en) | System and method for perforating a formation | |
| EP1102916A1 (en) | Apparatus and method for perforating and stimulating a subterranean formation | |
| US10858922B2 (en) | System and method of delivering stimulation treatment by means of gas generation | |
| RU2633883C1 (en) | Perforation and bottomhole treatment method and device for its implementation | |
| WO2008100347A2 (en) | Self-stemming cartridge | |
| US20020162662A1 (en) | System for lifting water from gas wells using a propellant | |
| RU111189U1 (en) | POWDER PRESSURE GENERATOR | |
| RU2242600C1 (en) | Gas generator on solid fuel for well | |
| RU2460873C1 (en) | Powder generator of pressure and method for its implementation | |
| RU108796U1 (en) | POWDER GENERATOR | |
| RU2597302C1 (en) | Universal solid-fuel well pressure generator | |
| RU118350U1 (en) | POWDER PRESSURE GENERATOR | |
| RU2460877C1 (en) | Powder channel pressure generator | |
| RU2179235C1 (en) | Device for combined well perforation and formation fracturing | |
| RU2312982C2 (en) | Method for reservoir penetration and treatment | |
| RU2178065C1 (en) | Method of perforation and treatment of well bottom-hole zone and device for method embodiment | |
| RU2092682C1 (en) | Method of treating reservoir with liquid combustible-oxidizing compound | |
| RU2532948C2 (en) | Method of powder pressure generator application | |
| RU2245440C2 (en) | Method for perforation and treatment of well-adjacent bed zone and device for realization of said method (variants) | |
| RU44740U1 (en) | DEVICE FOR OPENING AND PROCESSING THE BOREHING HOLE ZONE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131111 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161110 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161125 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171111 |