RU51397U1

RU51397U1 - DEVICE FOR SECONDARY OPENING WITH SIMULTANEOUS GAS-DYNAMIC PROCESSING OF THE FORM

Info

Publication number: RU51397U1
Application number: RU2005128159/22U
Authority: RU
Inventors: Мустафа Аждар-оглы Асланов; Александр Алексеевич Меркулов; Дмитрий Владимирович Василевский
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2006-02-10
Also published as: RU51397U8

Abstract

Устройство для вторичного вскрытия с одновременной газодинамической обработкой пласта относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения эффективности вторичного вскрытия пластов. Устройство включает средство инициирования его работы, узел для генерирования газов и узел для перфорации скважины с кумулятивными зарядами в виде гирлянды, расположенной по длине устройства. Гирлянда содержит кумулятивные заряды первого вида для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет глубину не меньше радиуса зоны кольматации скважины. Также она содержит кумулятивные заряды второго вида, предназначенные для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет площадь поперечного сечения, превышающую в 1,1-6 раз площадь поперечного сечения канала от заряда первого вида. В устройстве все или часть зарядов одного и/или другого вида расположены таким образом, что каждый из кумулятивных зарядов одного вида расположен смежно с одним или двумя зарядами другого вида. Каждый из кумулятивных зарядов смещен вокруг центральной оси устройства относительно каждого смежного с ним кумулятивного заряда на одинаковый или разный по величине и одинаковый или разный по направлению смещения центральный угол.A device for secondary drilling with simultaneous gasdynamic treatment of the reservoir belongs to the oil industry and can be used to increase the efficiency of the secondary drilling of the reservoir. The device includes means for initiating its operation, a node for generating gases and a node for perforating a well with cumulative charges in the form of a garland located along the length of the device. The garland contains cumulative charges of the first type for opening the near-wellbore zone by channels, each of which has a depth of not less than the radius of the zone of well bore. It also contains cumulative charges of the second type, intended for opening the borehole zone by channels, each of which has a cross-sectional area that is 1.1-6 times greater than the cross-sectional area of the channel from the charge of the first type. In the device, all or part of the charges of one and / or another type are arranged in such a way that each of the cumulative charges of one type is located adjacent to one or two charges of another type. Each of the cumulative charges is displaced around the central axis of the device relative to each adjacent cumulative charge by the same or different in magnitude and the same or different in the direction of bias central angle.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для увеличения эффективности вторичного вскрытия пластов.The utility model relates to the oil industry and can be used to increase the efficiency of the secondary drilling.

Для увеличения эффективности традиционного метода перфорации появились устройства, которые позволяют одновременно перфорировать и создавать трещины в прискважинной зоне пласта в интервале перфорации, а также осуществлять очистку перфорационных каналов для улучшения гидродинамической связи скважины с пластом.To increase the efficiency of the traditional method of perforation, devices have appeared that allow you to perforate and create cracks in the near-wellbore zone of the formation in the perforation interval, as well as to clean the perforation channels to improve the hydrodynamic connection between the well and the formation.

Известно устройство для перфорации скважины и образования трещин в прискважинной зоне пласта, сочетающее перфорацию скважины (обсадной колонны) и воздействие продуктами сгорания твердого ракетного топлива.A device is known for perforating a well and forming cracks in the near-wellbore zone of a formation, combining perforation of a well (casing) and exposure to solid rocket fuel combustion products.

Устройство состоит из двух узлов - узла для перфорации скважины с кумулятивными зарядами и узла для генерирования газа в виде гильзы из твердого ракетного топлива, окружающего перфоратор (см., например, патент США №5775426).The device consists of two nodes - a node for perforating a well with cumulative charges and a node for generating gas in the form of a sleeve of solid rocket fuel surrounding the perforator (see, for example, US patent No. 5775426).

При срабатывании кумулятивных зарядов перфоратора воспламеняется гильза из твердого топлива, что приводит к образованию импульса высокого давления и созданию трещин протяженностью 1-2 м в прискважинной зоне пласта с одновременной очисткой перфорационных каналов.When the cumulative charges of the perforator are triggered, the sleeve from solid fuel ignites, which leads to the formation of a high pressure pulse and the creation of cracks 1-2 m long in the near-well zone of the formation while cleaning the perforation channels.

Недостатком этого устройства является неэффективное использование энергии продуктов горения заряда газогенерирующего модуля для образования трещин и для очистки каналов перфорации. В The disadvantage of this device is the inefficient use of the energy of the combustion products of the charge of the gas generating module for cracking and for cleaning the perforation channels. AT

связи с потерями энергии и небольшой протяженностью трещин разрыва положительный результат во многих случаях не может быть достигнут, например, при обработке песчаников и других пород с высокой анизотропией. Необходимо учитывать ряд факторов, связанных с кратковременностью процесса воздействия на пласт, обусловленного временем горения заряда для генерирования газов и составляющего доли секунды. Энергия, выделяемая при горении заряда, расходуется на сжатие и подъем скважинной жидкости, нагрев окружающей жидкости и колонны и нагнетание продуктов горения через отверстия в обсадной колонне с образованием трещин в пласте.Due to energy losses and the small extent of fracture cracks, a positive result in many cases cannot be achieved, for example, in the treatment of sandstones and other rocks with high anisotropy. It is necessary to take into account a number of factors related to the short duration of the process of stimulating the formation, due to the time the charge burns to generate gases and is a fraction of a second. The energy released during the combustion of the charge is spent on compressing and raising the wellbore fluid, heating the surrounding fluid and the column and pumping the combustion products through the holes in the casing with the formation of cracks in the formation.

Эффективность воздействия на пласт зависит в основном от диаметра отверстий в колонне и плотности перфорации. Эти параметры определяют суммарную площадь отверстий, через которые газы нагнетают в трещины. При уменьшении суммарной площади отверстий увеличивается энергия на сжатие и подъем жидкости и уменьшается на развитие трещин. При увеличении суммарной площади отверстий увеличивается энергия на развитие трещин и уменьшается на сжатие и подъем скважинной жидкости. Однако чрезмерное увеличение этой площади может привести к уменьшению прочности обсадной колонны, а также и к уменьшению давления в скважине до давления ниже давления разрыва пласта.The effectiveness of the impact on the reservoir depends mainly on the diameter of the holes in the column and the density of the perforation. These parameters determine the total area of the holes through which gases are pumped into the cracks. With a decrease in the total area of the holes, the energy for compression and rise of the liquid increases and decreases for the development of cracks. With an increase in the total area of the holes, the energy for the development of cracks increases and decreases for the compression and rise of the well fluid. However, an excessive increase in this area can lead to a decrease in the strength of the casing string, as well as to a decrease in pressure in the well to a pressure below the fracture pressure.

В настоящее время разработаны и применяются в кумулятивных перфораторах заряды с возможностью вскрытия прискважинной зоны каналами глубиной 500-800 мм и малым диаметром входного отверстия 8-13 мм, например, в обсадной колонне (заряды типа "deep-penetration"), a также заряды, обеспечивающие большой диаметр входного отверстия 13-30 мм и более (заряды типа "big-hole") с глубиной каналов 100-200 мм.At present, charges have been developed and are being used in cumulative punchers with the possibility of opening the borehole zone with channels with a depth of 500-800 mm and a small inlet diameter of 8-13 mm, for example, in a casing (charges like "deep-penetration"), as well as charges, providing a large inlet diameter of 13-30 mm or more (charges of the "big-hole" type) with a channel depth of 100-200 mm.

Заряды с большой глубиной каналов позволяют улучшить гидродинамическую связь участков пласта за зоной кольматации (загрязнения) со скважиной, если глубина перфорационных каналов больше радиуса зоны кольматации скважины. Заряды с большим диаметром входного отверстия позволяют увеличить суммарную площадь отверстий Charges with a large depth of channels can improve the hydrodynamic connection of the reservoir sections beyond the zone of mudding (contamination) with the well, if the depth of the perforation channels is greater than the radius of the mud zone of the well. Charges with a large diameter inlet allow you to increase the total area of the holes

в обсадной колонне при малой плотности перфорации и обеспечить необходимый расход жидкости и газов через отверстия для развития трещин при срабатывании узла для генерирования газа. Применение таких зарядов выгоднее, чем увеличение плотности перфорации, так как площадь отверстий пропорциональна квадрату диаметра и пропорциональна плотности перфорации в первой степени.in the casing string at a low perforation density and provide the necessary flow rate of liquid and gases through the holes for the development of cracks when the node for generating gas is triggered. The use of such charges is more advantageous than increasing the density of perforations, since the area of the holes is proportional to the square of the diameter and proportional to the density of the perforation in the first degree.

Эффективность трещинообразования в прискважинной зоне пласта существенно зависит также и от угла смещения смежных зарядов друг относительно друга в поперечном сечении устройства (угла поворота, ориентации, направления прострела каждого из зарядов или их фазировки), а при кратковременном импульсном воздействии продуктами горения заряда твердого топлива, характерном для данного устройства, эта ориентация имеет такую же значимость, как и диаметр перфорационного канала. Практикой установлено, что трещина в пласте может образоваться в направлении, не совпадающем с направлением перфорационных каналов, и что оптимальный угол смещения смежных зарядов друг относительно друга в поперечном сечении устройства (угол поворота - фазировки зарядов) должен быть не более 60°. В таком случае достигают максимального сообщения жидкости и газов между перфорационными отверстиями, например в обсадной колонне, и трещинами за счет минимизации кольцевого пространства вокруг обсадной колонны.The efficiency of crack formation in the near-wellbore zone of the formation also substantially depends on the angle of displacement of adjacent charges relative to each other in the cross-section of the device (angle of rotation, orientation, direction of the cross of each charge or phasing), and for a short-term pulsed action of the combustion products of a solid fuel charge, typical for this device, this orientation has the same significance as the diameter of the perforation channel. Practice has established that a crack in the formation can form in a direction that does not coincide with the direction of the perforation channels, and that the optimal angle of displacement of adjacent charges relative to each other in the cross section of the device (angle of rotation - phasing of charges) should be no more than 60 °. In this case, maximum fluid and gas communication between the perforations, for example in the casing, and the cracks is achieved by minimizing the annular space around the casing.

Это обеспечивает эффективное нагнетание жидкости и газов в трещины при срабатывании газогенератора, увеличивая их протяженность.This ensures effective injection of liquid and gases into the cracks when the gas generator is triggered, increasing their length.

Процессом воздействия на пласт продуктами горения заряда газогенератора можно управлять с помощью рационального сочетания указанных выше типов кумулятивных зарядов и взаимным положением этих зарядов.The process of exposing the formation to products of combustion of the gas generator charge can be controlled using a rational combination of the above types of cumulative charges and the relative position of these charges.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для перфорации скважины и образования трещин в прискважинной зоне пласта по патенту РФ №2242590. Это Closest to the technical nature of the claimed device is a device for perforating a well and forming cracks in the near-well zone of the formation according to RF patent No. 2242590. it

устройство включает средство инициирования его работы, узел для генерирования газов и узел для перфорации скважины с кумулятивными зарядами в виде гирлянды, расположенной по длине устройства и содержащей кумулятивные заряды первого вида, для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет глубину не меньше радиуса зоны кольматации скважины и кумулятивные заряды второго вида, для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет площадь поперечного сечения, превышающую в 1,1-6 раз площадь поперечного сечения канала от заряда первого вида.the device includes means for initiating its operation, a node for generating gases and a node for perforating a well with cumulative charges in the form of a garland located along the length of the device and containing cumulative charges of the first kind, for opening the borehole zone with channels, each of which has a depth of not less than the radius of the zone of mudding wells and cumulative charges of the second type, for opening the near-wellbore zone by channels, each of which has a cross-sectional area exceeding 1.1-6 times the cross-sectional area of ala charge from the first species.

Устройство позволяет увеличить эффективность использования энергии заряда газогенератора для создания протяженных трещин в пласте и очистки перфорационных каналов продуктами горения в породах различного типа независимо от их анизотропии. Однако, его конструкция не предусматривает возможности создания часто чередующихся каналов с различной площадью поперечного сечения, что бывает необходимо при ведении прострелочных работ в слоистых горно-геологических формациях.The device allows to increase the efficiency of using the charge energy of the gas generator to create extended cracks in the formation and to clean the perforation channels by combustion products in rocks of various types, regardless of their anisotropy. However, its design does not provide for the possibility of creating often alternating channels with different cross-sectional areas, which is necessary when conducting shooting operations in layered mining and geological formations.

Полезная модель направлена на расширение арсенала технических средств, предназначенных для ведения прострелочных работ в тех геологотехнических условиях, где работа устройства, выполненного в соответствии с конструкцией по патенту РФ №2242590 является менее эффективной.The utility model is aimed at expanding the arsenal of technical means designed for shooting through in those geological conditions where the operation of a device made in accordance with the design of RF patent No. 2242590 is less effective.

Необходимый технический результат достигается тем, что в устройстве для перфорации скважины и образования трещин в прискважинной зоне пласта, включающем средство инициирования его работы, узел для генерирования газов и узел для перфорации скважины с кумулятивными зарядами в виде гирлянды, расположенной по длине устройства и содержащей кумулятивные заряды первого вида, для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет глубину не меньше радиуса зоны кольматации скважины и кумулятивные заряды второго вида, для вскрытия прискважинной зоны каналами, каждый из которых имеет площадь поперечного сечения, превышающую The required technical result is achieved in that in a device for perforating a well and forming cracks in the near-wellbore zone of a formation, including means for initiating its operation, a gas generating unit and a node for perforating a well with cumulative charges in the form of a garland located along the length of the device and containing cumulative charges of the first type, for opening the near-wellbore zone by channels, each of which has a depth of not less than the radius of the zone of mudding of the well and cumulative charges of the second type, for opening well zone risk by channels, each of which has a cross-sectional area exceeding

в 1,1-6 раз площадь поперечного сечения канала от заряда первого вида, все или часть зарядов одного и/или другого вида расположены таким образом, что каждый из кумулятивных зарядов одного вида расположен смежно с одним или двумя зарядами другого вида.1.1-6 times the cross-sectional area of the channel from a charge of the first type, all or part of the charges of one and / or another type are located in such a way that each of the cumulative charges of one type is adjacent to one or two charges of another type.

Также за счет того, что каждый из кумулятивных зарядов смещен относительно каждого смежного кумулятивного заряда на одинаковый или разный по величине и одинаковый или разный по направлению смещения центральный угол.Also, due to the fact that each of the cumulative charges is offset relative to each adjacent cumulative charge by the same or different in magnitude and the same or different in the direction of displacement, the Central angle.

За счет указанной совокупности признаков полезной модели возможно получение технического результата, выражающегося в достижении возможности рационального применения устройства для перфорации в ином спектре геологотехнических условий, чем известного устройства по патенту №2242590. Это объясняется тем, что в определенных условиях целесообразно разместить один или два кумулятивных заряда одного вида между зарядами другого вида, или разместить все заряды разных видов с чередованием один за другим, что не было предусмотрено в ближайшем аналоге.Due to the specified combination of features of the utility model, it is possible to obtain a technical result expressed in achieving the possibility of rational use of the device for perforation in a different range of geological conditions than the known device according to patent No. 2242590. This is due to the fact that under certain conditions it is advisable to place one or two cumulative charges of one type between charges of another type, or to place all charges of different types with alternating one after another, which was not provided for in the closest analogue.

Описание полезной модели поясняется одним чертежом, на котором показан общий вид устройства с узлом для генерирования газов и узлом для перфорации скважины.The description of the utility model is illustrated by one drawing, which shows a general view of the device with a node for generating gases and a node for perforating a well.

Заявляемое устройство содержит узел для перфорации скважины и узел для генерирования газов. Узел для перфорации скважины состоит из одной или нескольких секций. Каждая секция включает кумулятивные заряды первого вида 1 для образования каналов увеличенной глубины, обеспечивающих вскрытие прискважинной зоны каналами глубиной, не меньшей радиуса зоны кольматации скважины, а также кумулятивные заряды второго вида 2, для образования каналов с увеличенной площадью поперечного сечения, обеспечивающих вскрытие прискважинной зоны каналами с площадью поперечного сечения, превышающей в 1,1-6 раз площадь поперечного сечения каналов от зарядов первого вида. Кумулятивные заряды установлены на каркасе 3. Устройство имеет соединительный узел 4 для поворота секций на The inventive device comprises a node for perforating a well and a node for generating gases. A site for perforating a well consists of one or more sections. Each section includes cumulative charges of the first type 1 for the formation of channels of increased depth, providing opening of the borehole zone with channels of a depth not less than the radius of the zone of wellbore formation, as well as cumulative charges of the second type 2, for forming channels with an increased cross-sectional area, providing opening of the borehole zone with channels with a cross-sectional area exceeding 1.1-6 times the cross-sectional area of the channels from the charges of the first kind. Cumulative charges are installed on the frame 3. The device has a connecting node 4 for turning sections on

заданный угол, детонирующий шнур 5, цилиндрический корпус 6 из стали, кабельную головку 7, взрывной патрон 8 и наконечник 9. Узел для генерирования газов содержит трубчатые заряды 10 из твердого топлива, которые размещены на корпусе 6 соосно с ним.a predetermined angle, a detonating cord 5, a cylindrical body 6 made of steel, a cable head 7, an explosive cartridge 8 and a tip 9. The gas generating unit contains tubular charges 10 of solid fuel that are placed on the housing 6 coaxially with it.

Устройство имеет средство инициирования его работы, которое выполнено с возможностью первоначального инициирования работы узла для перфорации скважины и последующего инициирования узла для генерирования газов.The device has a means of initiating its work, which is configured to initially initiate the operation of the site for perforation of the well and the subsequent initiation of the site for generating gases.

Узел для генерирования газов выполнен в виде набора из трубчатых зарядов твердого топлива, размещенных последовательно один за другим с образованием осевого канала, в котором в виде гирлянды размещены кумулятивные заряды обоих видов. Общая длина узла для генерирования газа в виде трубчатых зарядов твердого топлива равна общей длине гирлянды кумулятивных зарядов. Кумулятивные заряды узла для перфорации скважины размешены в цилиндрическом стальном корпусе, а трубчатые заряды твердого топлива размещены на этом корпусе.The assembly for generating gases is made in the form of a set of tubular charges of solid fuel placed sequentially one after another with the formation of an axial channel in which cumulative charges of both types are placed in the form of a garland. The total length of the node for generating gas in the form of tubular charges of solid fuel is equal to the total length of the garland of cumulative charges. The cumulative charges of the well perforation assembly are placed in a cylindrical steel casing, and the tubular charges of solid fuel are placed on this casing.

Каждый из кумулятивных зарядов в гирлянде смещен вокруг центральной оси устройства относительно каждого смежного с ним кумулятивного заряда на одинаковый или разный по величине и одинаковый или разный по направлению смещения центральный угол.Each of the cumulative charges in the garland is displaced around the central axis of the device relative to each adjacent cumulative charge by the same or different in magnitude and the same or different in the direction of displacement, the central angle.

В каждом конкретном случае величина угла смещения и направление смещения смежных кумулятивных зарядов, также как и расположение кумулятивных зарядов разных видов, будет зависеть от конкретных геологотехнических условий, в которых будет применяться устройство для перфорации, например, от конкретных пород, по которым проходит скважина, наличия и мощности породных пластов, расположенных в зоне перфорации, их наклона и т.д.In each particular case, the magnitude of the angle of displacement and the direction of displacement of adjacent cumulative charges, as well as the location of cumulative charges of different types, will depend on the specific geological conditions in which the device for perforation will be used, for example, on the specific rocks through which the well passes, and thickness of rock formations located in the perforation zone, their inclination, etc.

Необходимое количество секций с кумулятивными зарядами различного вида определяют на стадии проектирования обработки прискважинной зоны в зависимости от условий.The required number of sections with cumulative charges of various kinds is determined at the stage of designing the processing of the borehole zone depending on the conditions.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче по кабелю электрического импульса, срабатывают последовательно взрывной патрон 8, детонирующий шнур 5 и кумулятивные заряды 1 и 2, которые последовательно пробивают корпус 6, трубчатые заряды 10, стенки обсадной трубы и создают перфорационные каналы в выбранном интервале прискважинной зоны пласта, например продуктивного пласта. Инициирование (поджиг) зарядов 10 узла для генерирования газов осуществляется кумулятивными струями, после чего продукты горения трубчатых зарядов твердого топлива проникают в перфорационные каналы и в кольцевое пространство вокруг скважины, через которые нагнетаются в образовавшиеся трещины.When an electric impulse is applied through the cable, an explosive cartridge 8, a detonating cord 5 and cumulative charges 1 and 2, which successively pierce the housing 6, the tubular charges 10, the casing walls, and create perforation channels in a selected interval of the borehole zone of the formation, for example, a productive formation, are successively triggered . The initiation (ignition) of the charges of the 10th unit for generating gases is carried out by cumulative jets, after which the combustion products of the tubular charges of solid fuel penetrate into the perforation channels and into the annular space around the borehole, through which they are pumped into the formed cracks.

Устройство обеспечивает комбинированное воздействие на прискважинную зону и, более того, удаленную от ствола скважины зону. Устройство можно применять для перфорации открытого участка ствола скважины при разных вариантах ее обработки, например, при повреждениях во время бурения, для перфорации обсаженной скважины с одновременной очисткой перфорационных каналов, а также и для реперфорации скважины в целях, например, интенсификации притока.The device provides a combined effect on the borehole zone and, moreover, the zone remote from the wellbore. The device can be used to perforate an open section of a wellbore in different versions of its processing, for example, during damage during drilling, to perforate a cased well while cleaning the perforation channels, and also to reperforate the well for, for example, stimulating the flow.

Так как узел для перфорации скважины содержит заряды для образования каналов с увеличенной площадью поперечного сечения, например обсадной колонны, то появляется возможность дальнейшего увеличения воздействия на пласт с целью создания магистральных трещин, т.е. трещин с большей протяженностью и раскрытием за счет включения в узел для генерирования газов дополнительно трубчатых зарядов, размещенных по обоим концам узла для перфорации скважины. При срабатывании кумулятивных зарядов происходит инициирование (поджиг) трубчатых зарядов твердого топлива, окружающих узел для перфорации.Since the site for perforation of the well contains charges for the formation of channels with an increased cross-sectional area, for example a casing string, it becomes possible to further increase the impact on the formation in order to create main cracks, i.e. cracks with a greater length and opening due to the inclusion in the site for generating gases of additional tubular charges placed at both ends of the site for perforation of the well. When the cumulative charges are triggered, initiation (ignition) of the tubular charges of solid fuel surrounding the site for perforation occurs.

Claims

1. A device for secondary opening with simultaneous gasdynamic treatment of the formation, including means for initiating its operation, a site for generating gases and a site for perforating a well with cumulative charges in the form of a garland located along the length of the device and containing cumulative charges of the first kind, for opening the borehole zone with channels , each of which has a depth of not less than the radius of the zone of mudding of the well and cumulative charges of the second type, for opening the borehole zone by channels, each of which has a cross-sectional area that exceeds 1.1-6 times the cross-sectional area of the channel from the charge of the first type, characterized in that all or part of the charges of one and / or another type are located in such a way that each of the cumulative charges of one type is adjacent to one or two charges of a different kind.

2. The device according to claim 1, characterized in that each of the cumulative charges is displaced around the central axis of the device relative to each adjacent cumulative charge by the same or different in magnitude and the same or different in the direction of bias central angle.