RU106305U1

RU106305U1 - BREAK FOR HYDRAULIC BREAKING

Info

Publication number: RU106305U1
Application number: RU2011113668/03U
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Ефанов; Аврам Семенович Державец; Марат Флюсович Газизов; Ринат Азгатович Ибрагимов; Игорь Леонидович Воронов
Original assignee: Федеральное Казенное Предприятие "Авангард"
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-07-10

Abstract

1. Заряд для воздействия на пласт, содержащий размещенную вдоль составной несущей штанги бескорпусную группу секций заряда из твердого топлива, пригодного для горения в жидкой среде, выполненных с осевым каналом, в котором установлена с зазором упомянутая штанга, на концах которой установлены стягивающие группу секций заряда верхний и нижний конусы, а между секциями заряда - воспламенитель, соединенный с проводом питания и размещенный с возможностью воспламенения топлива зарядов по поверхности осевого канала, и центрирующие кольца, выполненные с наружным диаметром, превышающим наружный диаметр этих секций, при этом конусы выполнены с отверстиями для прохода продуктов сгорания, причем нижний конус выполнен полым с отверстиями в виде боковых окон. ! 2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен удлинительной штангой, соединенной с верхним конусом и снабженной кабельным наконечником для соединения провода питания воспламенителя с геофизическим кабелем. ! 3. Заряд по п.2, отличающийся тем, что удлинительная штанга выполнена составной. ! 4. Заряд по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он снабжен измерительным блоком, а нижний конус выполнен со сквозным центральным каналом для несущей штанги, на нижнем конце которой установлен автономный измерительный блок. ! 5. Заряд по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что измерительный блок выполнен с датчиками давления, температуры, виброакустических параметров. ! 6. Заряд по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что верхний конус выполнен с отверстиями в виде продольных пазов. ! 7. Заряд по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что верхний конус оперт на секцию заряда через дополните� 1. A charge for acting on a formation containing an unpackaged group of solid fuel charge sections arranged along a composite support rod suitable for combustion in a liquid medium, made with an axial channel in which said rod is installed with a gap, at the ends of which a group of charge sections is arranged the upper and lower cones, and between the charge sections - an ignitor connected to the power wire and placed with the possibility of ignition of the fuel charges on the surface of the axial channel, and centering rings, flaxen with an outer diameter exceeding the outer diameter of these sections, the cones being made with openings for the passage of combustion products, the lower cone being hollow with openings in the form of side windows. ! 2. The charge according to claim 1, characterized in that it is equipped with an extension rod connected to the upper cone and provided with a cable lug for connecting the igniter power wire to the geophysical cable. ! 3. The charge according to claim 2, characterized in that the extension rod is made integral. ! 4. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is equipped with a measuring unit, and the lower cone is made with a through central channel for the support rod, at the lower end of which is installed an autonomous measuring unit. ! 5. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring unit is made with sensors of pressure, temperature, vibroacoustic parameters. ! 6. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the upper cone is made with holes in the form of longitudinal grooves. ! 7. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the upper cone is supported by the charge section through the addition�

Description

Полезная модель относится к средствам для добычи нефти. Одним из рациональных и эффективных методов воздействия на призабойную зону продуктивного пласта с целью установления надежной гидродинамической связи скважины с пластом является депрессионное воздействие на пласт твердотопливного заряда - гидроразрыв пласта. Под воздействием давления жидкости и газа, равного или превышающего горное, горные породы необратимо деформируются. Способ разрыва пласта пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды.A utility model relates to oil recovery facilities. One of the rational and effective methods of influencing the bottom-hole zone of a productive formation in order to establish a reliable hydrodynamic connection between a well and a formation is a depressive effect on the formation of a solid fuel charge — hydraulic fracturing. Under the influence of liquid and gas pressure equal to or greater than the rock, rocks are irreversibly deformed. The method of fracturing powder gases is based on the mechanical, thermal and chemical effects of gases on rocks and saturating fluids.

Из патентной литературы известны заряды для воздействия на пласт, устройства и способы возбуждения упругих колебаний для проведения гидроразрыва пластов для интенсификации добычи нефти из разрабатываемых месторождений SU №1195915, RU №№34632, 51397, 65568, 70929, 78522, 2069743, 2106485, 2120028, 2176403, 2178072, 2183739, 2183741, 2183740, 2275501, 2278252, 2278253, 2287055, 2310068, 2318991, 2345215, 2412346, US №№6082450, 6336506, 6732799, 7621332, 7353866, 7748457, CN №№2630492, 2630493, 101004133, 101358519, 101737027, 101737028, 201568038.From the patent literature there are known charges for stimulating the formation, devices and methods for generating elastic vibrations for hydraulic fracturing to intensify oil production from the developed fields SU No. 1195915, RU No. 34632, 51397, 65568, 70929, 78522, 2069743, 2106485, 2120028, 2176403, 2178072, 2183739, 2183741, 2183740, 2275501, 2278252, 2278253, 2287055, 2310068, 2318991; 101358519, 101737027, 101737028, 201568038.

Известно устройство для перфорации буровых скважин, которое содержит заряды в герметичных оболочках с хвостовиками, корпус, образованный рядом последовательно установленных секций, плоские грани которых смещены под углом относительно его продольной оси и в каждой из плоских граней выполнено отверстие под хвостовик заряда, установленного перпендикулярно соответствующей плоской грани, средства детонации, управляемые электрически и соединенные зарядами для их поджига (SU 1195915).A device for perforation of boreholes is known, which contains charges in sealed shells with shanks, a housing formed by a series of sequentially installed sections, the flat faces of which are offset at an angle relative to its longitudinal axis, and a hole is made in each of the flat faces for a shank of a charge installed perpendicular to the corresponding flat faces, detonation means, controlled electrically and connected by charges for their ignition (SU 1195915).

Известное устройство обеспечивает угловую ориентацию кумулятивных зарядов в поперечном сечении скважины ограничено, т.е. два заряда на плоской грани корпуса располагаются только в радиально противоположных направлениях, а соседняя пара зарядов расположена только перпендикулярно предыдущей. При этом нарушена общая плотность перфорации, т.е. заряды вдоль корпуса расположены с разным шагом (на разном расстоянии). Расстояние между двумя зарядами, расположенными на общей плоской грани, корпуса минимально, а последующий заряд, расположенный на последующей плоской грани корпуса, находится с большим шагом из-за конструктивного изгиба корпуса. К основным недостаткам устройства можно отнести сложность конструкции, недостаточную жесткость крепления зарядов и невозможность повторного применения как показывает практика из-за значительной деформации корпуса после срабатывания.The known device provides the angular orientation of the cumulative charges in the cross section of the well is limited, i.e. two charges on a flat face of the case are located only in radially opposite directions, and the next pair of charges is located only perpendicular to the previous one. In this case, the total perforation density is violated, i.e. charges along the body are located at different steps (at different distances). The distance between two charges located on a common flat face of the body is minimal, and the subsequent charge located on the next flat face of the body is in large increments due to the structural bending of the body. The main disadvantages of the device include the complexity of the design, insufficient rigidity of the mounting of the charges and the inability to re-use as practice shows due to significant deformation of the case after operation.

Известен заряд бескорпусный секционный для газодинамического воздействия на пласт, включающий узел воспламенения, пороховые секции заряда, изготовленные из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде, причем одна или несколько пороховых секций - воспламенительные, от которых возгораются основные пороховые секции, и оснастки, включающей детали для сбора пороховых секций заряда, пропущенных через центральный канал каждой пороховой секции, и деталей, обеспечивающих стягивание пороховых секций вплотную друг к другу, оснастка представляет собой составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок при спуско-подъеме заряда и при его горении, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси, состоящую из составной несущей части штанги, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда, через рассеиватель для отвода газового потока, образующегося при горении заряда, компенсатор линейного расширения пороховых секций заряда при высоких температурах в скважине, и составных частей штанги, присоединенных к обоим концам составной несущей части штанги посредством муфт, обтекаемой формы для стягивания и поджатия секций заряда вплотную друг к другу, диаметр муфт превышает диаметр пороховых секций заряда и имеющих полый канал, проходящий внутри муфт вдоль их центральной оси, верхний конец верхней соединительной штанги присоединен к каротажному кабелю, а нижний конец нижней соединительной штанги - к электронному блоку измерения характеристик режима работы заряда и реакции призабойной зоны на газодинамическое воздействие, полые каналы штанги и муфт образуют внутреннюю полость заряда, внутри которой пропущен проводник с термостойкой изоляцией, соединяющий электронный блок с каротажным кабелем и провод питания узла воспламенения. (RU №2183740).Known open-sectional charge for gas-dynamic impact on the formation, including the ignition unit, powder charge sections made of compositions that provide combustion in an aqueous, oil-water and acidic environment, and one or more powder sections are igniter, from which the main powder sections ignite, and accessories , including parts for collecting powder sections of the charge passed through the Central channel of each powder section, and parts for tightening the powder sections close to each other to a friend, the snap-in is a composite rod made of a material that allows maintaining integrity under the influence of mechanical and thermal loads during the trigger-rise of the charge and during its combustion, with a hollow channel passing inside the rod along its central axis, consisting of a component of the rod passed through the central channel of each section of the charge, through the diffuser to divert the gas flow generated during the combustion of the charge, the compensator for the linear expansion of the powder sections of the charge at high rates atura in the borehole, and rod components attached to both ends of the rod component by means of sleeves, streamlined to tighten and tighten the charge sections close to each other, the diameter of the couplings exceeds the diameter of the powder charge sections and having a hollow channel passing inside the couplings along them the central axis, the upper end of the upper connecting rod is connected to the logging cable, and the lower end of the lower connecting rod to the electronic unit for measuring the characteristics of the charge mode and the reaction of the bottom hole gas-dynamic effect, the hollow channels of the rod and couplings form an internal charge cavity, inside which a conductor with heat-resistant insulation is passed, connecting the electronic unit to the wireline cable and the ignition unit power wire. (RU No. 2183740).

Известен заряд бескорпусный секционный для газогидравлического воздействия на пласт, включающий узел воспламенения, секции заряда, изготовленные из составов, обеспечивающих горение в водной, водо-нефтяной и кислотной средах, с одной или несколькими воспламенительными секциями для возгорания основных секций и оснастку, секции заряда имеют центральный канал, конфигурация которого имеет форму с развитой поверхностью горения для обеспечения заданного времени горения и давления для гидроразрыва пласта, оснастка представляет собой составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции заряда, к обоим концам штанги присоединены конусы-центраторы обтекаемой формы для стягивания и поджатия секций заряда вплотную друг к другу с диаметром, превышающим диаметр секций заряда, между секциями заряда установлены центрирующие кольца, превышающие по диаметру диаметр секций заряда, причем кольца изготовлены таким образом, чтобы не менялась динамика горения заряда, между нижним конусом-центратором и секциями заряда расположен рассеиватель для отвода газового потока, образующегося при горении заряда, центральный канал секций заряда и внутренняя полость рассеивателя представляют собой контейнер для доставки в интервал обработки вещества в твердом, или в жидком, или в гелеобразном виде, а для обеспечения герметичности контейнера места сочленения всех элементов контейнера выполнены герметичными, центрирующие кольца выполнены таким образом, что позволяет при сборке устройства герметизировать места сочленения секций заряда, отверстия рассеивателя загерметизированы от внешней среды кожухом или пробками, обеспечивающими разгерметизацию рассеивателя при горении заряда, кроме того, между рассеивателем и секциями заряда установлены герметичные прокладки, при этом прокладки и центрирующие кольца выполнены таким образом, чтобы компенсировать линейное расширение заряда от температуры в интервале обработки, при этом диаметр секций заряда, конфигурация центрального канала секции заряда и внутренний объем рассеивателя выполнены так, чтобы обеспечить доставку в интервал обработки пласта необходимого объема вещества (RU №2278253).Known open-sectional charge for gas-hydraulic impact on the formation, including the ignition unit, charge sections made of compositions that provide combustion in aqueous, water-oil and acidic environments, with one or more ignition sections for ignition of the main sections and equipment, the charge sections have a central the channel, the configuration of which is shaped with a developed combustion surface to provide a given combustion time and pressure for hydraulic fracturing, the snap-in is a composition a threaded rod passing through the central channel of each charge section, streamlined centralizer cones are attached to both ends of the rod to tighten and tighten the charge sections close to each other with a diameter exceeding the diameter of the charge sections, centering rings are installed between the charge sections that are larger in diameter than the diameter charge sections, the rings being made in such a way that the dynamics of charge burning does not change, between the lower cone-centralizer and the charge sections there is a diffuser for venting the gas stream, the charge channel generated during combustion, the central channel of the charge sections and the internal cavity of the diffuser are a container for delivering the substance in solid, liquid or gel form to the processing interval, and to ensure the container is tight, the joints of all container elements are sealed, centering rings are made so that when assembling the device to seal the joints of the charge sections, the holes of the diffuser are sealed from the external environment with a casing or plug to ensure leakage of the diffuser during charge burning, in addition, sealed gaskets are installed between the diffuser and the charge sections, while the gaskets and centering rings are made in such a way as to compensate for the linear expansion of the charge from the temperature in the processing interval, while the diameter of the charge sections, the configuration of the central the channel of the charge section and the internal volume of the diffuser are made so as to ensure the delivery of the required volume of substance into the interval of processing the formation (RU No. 2278253).

Известен наиболее близкий к заявляемому заряд бескорпусный секционный для воздействия на пласт, включающий узел воспламенения, секции заряда, изготовленные из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной средах, с одной или несколькими воспламенительными секциями для возгорания основных секций, оснастку с деталями для сбора секций заряда, пропущенных через центральный канал каждой секции, и детали, обеспечивающие стягивание секций вплотную друг к другу, оснастка представляет собой составную штангу, пропущенную через центральный канал каждой секции, к обоим концам которой присоединены конусы-центраторы обтекаемой формы для стягивания и поджатия секций заряда вплотную друг к другу, диаметр конусов-центраторов превышает диаметр секций заряда, между секциями заряда установлены центрирующие кольца, превышающие по диаметру диаметр секций заряда, причем кольца изготовлены таким образом, чтобы не менялась динамика горения заряда, между нижним конусом-центратором и секциями заряда расположен рассеиватель для отвода газового потока, образующегося при горении заряда, причем сумма проходных отверстий рассеивателя рассчитана таким образом, чтобы обеспечить минимальную нагрузку на штангу и обеспечить максимальное воздействие на пласт, между верхним конусом и секциями заряда установлена пружина для упругого поджатия секций и компенсации линейного расширения заряда при высоких температурах в скважине, секции заряда не имеют защитного покрытия, для осуществления горения по всей его поверхности, конфигурация центрального канала имеет форму с развитой поверхностью горения для обеспечения заданного времени горения и давления для гидроразрыва пласта. Для регистрации параметров давления, температуры, времени горения заряда и привязки по глубине места установки прибора в скважине на кабеле закреплен измерительный блок. Наземный пульт включает систему для защиты заряда от несанкционированного инициирования на земной поверхности и блокирования поджига заряда при атмосферном давлении (RU №2178072, прототип).Known closest to the claimed charge is a shell-free sectional charge for stimulating the formation, including an ignition unit, charge sections made of compositions providing combustion in an aqueous, oil-water and acidic environment, with one or more ignition sections for igniting the main sections, equipment with parts for collecting charge sections passed through the central channel of each section, and the parts providing the sections are pulled close to each other, the snap-in is a composite bar passed through the central channel of each section, to both ends of which streamlined centralizer cones are connected to tighten and pre-tighten the charge sections close to each other, the diameter of the centralizer cones exceeds the diameter of the charge sections, centering rings are installed between the charge sections, which exceed the diameter of the charge sections in diameter, moreover, the rings are made in such a way that the dynamics of the combustion of the charge does not change, a diffuser is located between the lower cone-centralizer and the charge sections to divert the gas flow generated When the charge is burning, and the sum of the passage openings of the diffuser is calculated in such a way as to ensure minimum load on the rod and provide maximum impact on the formation, a spring is installed between the upper cone and charge sections to elastic compress the sections and compensate for the linear expansion of the charge at high temperatures in the well, sections the charge does not have a protective coating, for the implementation of combustion over its entire surface, the configuration of the central channel has a shape with a developed combustion surface to ensure the set burning time and pressure for hydraulic fracturing. To register the parameters of pressure, temperature, time of burning of the charge and reference to the depth of the installation site of the device in the well, a measuring unit is fixed on the cable. The ground panel includes a system for protecting the charge from unauthorized initiation on the earth's surface and blocking the ignition of the charge at atmospheric pressure (RU No. 2178072, prototype).

Недостатками известных устройств являются следующие. Так как на нижнем конусе заряда установлен рассеиватель, при возникновении динамических нагрузок и в процессе сгорания секций заряда возможен отрыв рассеивателя от нижнего конуса и прорыв продуктов сгорания в скважину минуя штатные отверстия рассеивателя. Это снижает механическое воздействие на пласт и создает разрушающее воздействие на окружающие поверхности насосно-компрессорной трубы (НКТ) или на стенки скважиныThe disadvantages of the known devices are as follows. Since a diffuser is installed on the lower charge cone, when dynamic loads occur and during the combustion of the charge sections, the diffuser can detach from the lower cone and the combustion products break through into the well bypassing the standard diffuser openings. This reduces the mechanical impact on the formation and creates a destructive effect on the surrounding surfaces of the tubing or tubing

При этом возможно торможение восходящих потоков и концентрация тепла раскаленных газов, что ведет к локальному перегреву в зонах торможения. При срабатывании секций заряда происходит подбрасывание прибора вверх. После этого начинается падение прибора вниз с ускорением и набор им скорости с последующим резким торможением за счет натяжения кабеля, потенциальная энергия поднятого газами прибора направлена на обрывание кабеля. При этом вероятность обрыва перегретого кабеля велика даже при незначительных ударных нагрузках.In this case, braking of the ascending flows and the heat concentration of the hot gases are possible, which leads to local overheating in the braking zones. When sections of the charge are triggered, the device is thrown up. After that, the device begins to fall down with acceleration and it picks up speed, followed by sharp braking due to cable tension, the potential energy of the device raised by gases is directed to breaking the cable. At the same time, the probability of breaking an overheated cable is high even with minor shock loads.

Таким образом, в известных конструкциях имеются существенные предпосылки повышенной аварийности, связанной с выходом из строя каротажного кабеля и его обрывом, перегревом кабельного наконечника, приборного наголовника, перегревом и выходом из строя измерительного блока.Thus, in the known designs, there are significant prerequisites for increased accident rate associated with the failure of the logging cable and its breakage, overheating of the cable lug, instrument headgear, overheating and failure of the measuring unit.

Технической задачей полезной модели является создание эффективного заряда для воздействия на пласт и расширение арсенала зарядов для воздействия на пласт.The technical task of the utility model is to create an effective charge for acting on the formation and expanding the arsenal of charges for acting on the formation.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи заключается в повышении надежности за счет исключения резкого подбрасывания горящего заряда и силового воздействия на кабель, исключения рассеивателя, как отдельной детали (имеющей возможность отрыва от нижнего конуса), а также за счет уменьшения разрушающего воздействия на насосно-компрессорную трубу (НКТ) или на стенки скважины.The technical result that provides a solution to the problem is to increase reliability by eliminating the sharp tossing of the burning charge and force on the cable, eliminating the diffuser as a separate part (having the ability to detach from the lower cone), as well as by reducing the damaging effect on the pump-compressor pipe (tubing) or on the wall of the well.

Сущность полезной модели заключается в том, что заряд для воздействия на пласт содержит размещенную вдоль составной несущей штанги бескорпусную группу секций заряда из твердого топлива, пригодного для горения в жидкой среде, выполненных с осевым каналом, в котором установлена с зазором упомянутая штанга, на концах которой установлены стягивающие группу секций заряда верхний и нижний конусы, а между секциями заряда - воспламенитель, соединенный с проводом питания и размещенный с возможностью воспламенения топлива зарядов по поверхности осевого канала, и центрирующие кольца, выполненные с наружным диаметром, превышающим наружный диаметр этих секций, при этом конусы выполнены с отверстиями для прохода продуктов сгорания, причем нижний конус выполнен полым с отверстиями в виде боковых окон.The essence of the utility model lies in the fact that the charge for acting on the formation contains an unpackaged group of solid fuel charge sections suitable for combustion in a liquid medium arranged along a composite support rod and made with an axial channel in which said rod is installed with a gap, at the ends of which the upper and lower cones, which tighten the group of charge sections, are installed, and between the charge sections, an igniter is connected to the power wire and placed with the possibility of ignition of the fuel charges on the surface axial channel, and centering rings made with an outer diameter exceeding the outer diameter of these sections, while the cones are made with holes for the passage of combustion products, and the lower cone is made hollow with holes in the form of side windows.

Предпочтительно заряд снабжен удлинительной штангой, соединенной с верхним конусом и снабженной кабельным наконечником для соединения провода питания воспламенителя с геофизическим кабелем, удлинительная штанга выполнена составной, заряд снабжен измерительным блоком, а нижний конус выполнен со сквозным центральным каналом для несущей штанги, на нижнем конце которой установлен автономный измерительный блок, а измерительный блок выполнен с датчиками давления, температуры, виброакустических параметров. При этом верхний конус выполнен с отверстиями в виде продольных пазов.Preferably, the charge is provided with an extension rod connected to the upper cone and provided with a cable lug for connecting the igniter power wire to the geophysical cable, the extension rod is integral, the charge is equipped with a measuring unit, and the lower cone is made with a through central channel for the supporting rod, at the lower end of which autonomous measuring unit, and the measuring unit is made with sensors of pressure, temperature, vibroacoustic parameters. In this case, the upper cone is made with holes in the form of longitudinal grooves.

В частных случаях реализации верхний конус может быть оперт на секцию заряда через дополнительно установленную пружину, а центрирующие кольца выполнены коническими.In special cases of implementation, the upper cone can be supported on the charge section through an additionally installed spring, and the centering rings are made conical.

В частных случаях реализации верхний конус может быть установлен на несущей штанге с зазором и выполнен полым с отверстиями в виде боковых окон и продольных пазов, а центрирующие кольца выполнены цилиндрическими с коническими фасками по торцам.In special cases, the implementation of the upper cone can be mounted on a supporting rod with a gap and made hollow with holes in the form of side windows and longitudinal grooves, and the centering rings are cylindrical with conical chamfers at the ends.

На чертеже фиг.1 изображена конструктивная схема заряда ЗГРП 01-1 для воздействия (гидроразрыва) на пласт в варианте исполнения с пружиной, на фиг.2 - конструктивная схема заряда ЗГРП 01-1.1 для воздействия (гидроразрыва) на пласт в варианте исполнения без пружины, на фиг.3 - конструктивная схема заряда ЗГРП 01-1.1 после срабатывания, на фиг.4 - обсадная колонна с НКТ и пакером..The drawing of figure 1 shows a structural diagram of the charge of hydraulic fracturing 01-1.1 for impact (hydraulic fracturing) on the formation in the embodiment with a spring, figure 2 is a structural diagram of the charge of hydraulic fracturing 01-1.1 for impact (hydraulic fracturing) on the reservoir in the embodiment without spring , Fig.3 is a structural diagram of the charge of the fracturing device 01-1.1 after operation, Fig.4 is a casing with tubing and a packer ..

Предлагается бескорпусный секционный заряд (ЗГРП) для воздействия на пласт путем его гидроразрыва, имеющий две модификации:An open sectional charge (FGR) is proposed for impacting the formation by fracturing, having two modifications:

- ЗГРП 01-1 - первая модификация, предназначенная для обработки скважин с демонтированной насосно-компрессорной трубой (НКТ);- ZGRP 01-1 - the first modification designed for processing wells with a dismantled tubing (tubing);

- ЗГРП 01-1.1 - вторая модификация, предназначенная для обработки скважин без демонтажа НКТ.- ZGRP 01-1.1 - the second modification, designed for processing wells without dismantling the tubing.

Заряд для воздействия (т.е. гидроразрыва) на пласт содержит составную несущую штангу, составленную из штанги 5 нижней, штанги 6 промежуточной, штанги 7 верхней. Вдоль составной несущей штанги 5-7 размещена бескорпусная группа секций 3 заряда (безоболочные пороховые шашки 3), из твердого баллистиного ракетного топлива (пороха) третьей энергетической группы по ОСТ В 84-439-82, которое обеспечивает горение в водной, водонефтяной, кислотной средах, пригодного для горения в жидкой среде. Секции 3 выполнены с осевым каналом, в котором установлена с зазором упомянутая штанга 5-7. Использование составной штанги 5-7 позволяет собирать заряд из разного количества секций 3, изменяя количество секций промежуточных штанг 6, и упростить доставку оборудования на скважину.The charge for influencing (i.e., fracturing) the formation contains a composite support rod composed of a lower rod 5, an intermediate rod 6, and an upper rod 7. Along the composite load-bearing rod 5–7 there is an unpacked group of charge sections 3 (shell-free powder checkers 3) made of solid ballistic rocket fuel (gunpowder) of the third energy group according to OST В 84-439-82, which provides combustion in aqueous, oil-water, and acidic environments suitable for combustion in a liquid medium. Section 3 is made with an axial channel in which said rod 5-7 is mounted with a gap. Using a composite rod 5-7 allows you to collect a charge from a different number of sections 3, changing the number of sections of the intermediate rods 6, and to simplify the delivery of equipment to the well.

На концах штанг 5, 7 установлены стягивающие группу секций заряда верхний и нижний центрирующие конусы 8 и 2, соответственно. Конусы 2, 8 поджимают и обеспечивают стягивание секций 3 вплотную друг к другу. Конусы 2, 8 имеют обтекаемую форму для снижения механической нагрузки на штангу 5-7, диаметр конусов 2, 8 превышает диаметр секций 3 заряда, что позволяет предохранять их от трения и ударов о стенки скважины или НКТ. Между секциями 3 заряда, на торце одной из секций 3 (воспламенительной секции 3) в проточке размещен воспламенитель 1 (узел воспламенения с нагревательной спиралью), соединенный с проводом 18 питания и размещенный с возможностью воспламенения топлива зарядов 3 по поверхности осевого канала последних, который может быть выполнен фигурным - развитой внутренней поверхностью горения. Между секциями заряда 3 установлены центрирующие кольца (центраторы) 4, по диаметру превышающие диаметр секций 3 заряда, не позволяющие смещаться секциям 3 зарядам относительно друг друга, и в случае изгиба штанги 5-7 в наклонной скважине касаться стенок обсадной колонны. Центраторы 4 изготовлены таким образом, чтобы не менялась динамика горения заряда. Конусы 2, 8 выполнены с периферийными отверстиями 24, 25, 26 для прохода продуктов сгорания, причем нижний конус 2 выполнен полым (по меньшей мере, частично) со стороны секций 3, с отверстиями в виде радиальных боковых окон 24. Сумма проходных сечений отверстий 24-25, 26 рассчитана из условия минимальной нагрузки на штангу 5-7 и максимального воздействия на пласт.At the ends of the rods 5, 7, the upper and lower centering cones 8 and 2, which constrain the group of charge sections, are installed. The cones 2, 8 are tightened and provide tightening sections 3 close to each other. The cones 2, 8 have a streamlined shape to reduce the mechanical load on the rod 5-7, the diameter of the cones 2, 8 exceeds the diameter of the charge sections 3, which allows them to be protected from friction and impacts on the walls of the well or tubing. Between the charge sections 3, at the end of one of the sections 3 (ignition section 3) in the groove there is an ignitor 1 (ignition unit with a heating coil) connected to the power wire 18 and placed with the possibility of igniting the fuel of charges 3 on the surface of the axial channel of the latter, which can to be made curly - a developed internal surface of combustion. Between the charge sections 3, centering rings (centralizers) 4 are installed that are larger than the diameter of the charge sections 3 in diameter and do not allow the charge sections 3 to move relative to each other, and in case of a 5-7 bend in an inclined well, touch the walls of the casing. Centralizers 4 are made in such a way that the dynamics of charge burning does not change. The cones 2, 8 are made with peripheral holes 24, 25, 26 for the passage of combustion products, and the lower cone 2 is made hollow (at least partially) from the side of sections 3, with holes in the form of radial side windows 24. The sum of the passage sections of the holes 24 -25, 26 is calculated from the condition of minimum load on the rod 5-7 and maximum impact on the reservoir.

Заряд снабжен удлинительной штангой, соединенной с верхним конусом 8 и снабженной кабельным наконечником 21 для соединения провода 18 питания воспламенителя с геофизическим кабелем 22 скважины. Удлинительная штанга служит для уменьшения турбулентности газового потока, поднимающегося вверх, и снижения тепловой нагрузки на геофизический кабель 22, который через стыковочный узел 9 и кабельный наконечник 21 соединен с устройством управления. Провод 18 питания зафиксирован на удлинительной штанге изолентой 19.The charge is equipped with an extension rod connected to the upper cone 8 and provided with a cable lug 21 for connecting the igniter supply wire 18 to the geophysical cable 22 of the well. The extension rod serves to reduce the turbulence of the gas flow rising upward and to reduce the heat load on the geophysical cable 22, which is connected to the control device through the docking unit 9 and cable lug 21. The power wire 18 is fixed on the extension rod with electrical tape 19.

Удлинительная штанга, как правило, выполнена составной и состоит из штанг 11, 12 соединительных и штанги 13 стыковочной. Такая сборка штанг 11-13 обеспечивает целостность конструкции при механических и температурных нагрузках в процессе горения заряда и при его спуске в скважину.The extension rod, as a rule, is made integral and consists of rods 11, 12 connecting and rod 13 docking. Such an assembly of rods 11-13 provides structural integrity under mechanical and thermal loads during the combustion of the charge and during its descent into the well.

Заряд снабжен измерительным блоком 23, а нижний конус 2 выполнен со сквозным центральным каналом для несущей штанги 5 нижней (части несущей штанги 5-7), на нижнем конце которой установлен измерительный блок 23. Конус 2 зафиксирован гайкой 20. Измерительный блок 23 выполнен с датчиками давления, температуры и виброакустических параметров. Геофизический кабель предназначен для спуска и подъема в скважине приборов и аппаратов, их питания электроэнергией Наземный пульт включает систему для защиты заряда от несанкционированного инициирования на земной поверхности и блокирования поджога заряда при атмосферном давлении.The charge is equipped with a measuring unit 23, and the lower cone 2 is made with a through central channel for the supporting rod 5 of the lower (part of the supporting rod 5-7), at the lower end of which the measuring unit 23. The cone 2 is fixed with a nut 20. The measuring unit 23 is made with sensors pressure, temperature and vibroacoustic parameters. The geophysical cable is designed to lower and raise instruments and apparatus in the well, to supply them with electricity. The ground control panel includes a system to protect the charge from unauthorized initiation on the earth's surface and to block arson of the charge at atmospheric pressure.

Заряд ЗГРП 01-1 (предназначен, как правило, для обработки скважин с поднятым подземным оборудованием - без НКТ) по фиг.1 имеет верхний конус 8, выполненный с отверстиями в виде наружных продольных пазов 25, количество и размеры которых могут иметь различное значение в зависимости от геолого технических условий, при этом верхний конус 8 оперт на верхнюю секцию 3 заряда через дополнительно установленную пружину 14 и зафиксирован гайками 16, 17. Пружина 14 предназначена для упругого поджатия через проставку 10 секций 3 заряда и компенсации линейного расширения секций 3 заряда при высоких температурах в скважине. Нижний конус 2 снабжен изолирующей прокладкой 15. Центрирующие кольца 4 этого заряда выполнены, например, с двух сторон коническими.The charge ZGRP 01-1 (intended, as a rule, for processing wells with raised underground equipment - without tubing) in figure 1 has an upper cone 8 made with holes in the form of external longitudinal grooves 25, the number and sizes of which can have different meanings depending on the geological specifications, while the upper cone 8 is supported on the upper section 3 of the charge through an additional spring 14 and fixed with nuts 16, 17. The spring 14 is designed for elastic compression through the spacer 10 sections 3 charge and compensation of linear Irene charge sections 3 at high temperatures downhole. The lower cone 2 is equipped with an insulating gasket 15. The centering rings 4 of this charge are made, for example, conical on both sides.

Заряд ЗГРП 01-1.1 (предназначен, как правило, для обработки скважин без демонтажа НКТ) по фиг.2, 3 имеет верхний конус 2 установленный на несущей штанге 7 верхней (части несущей штанги 5-7), с зазором (на свободной посадке) и выполнен полым (по меньшей мере, частично) со стороны секций 3, с отверстиями в виде радиальных боковых окон 26 и внутренних продольных пазов 25. Центрирующие кольца этого заряда выполнены, например, цилиндрическими, с коническими фасками по торцам.The charge ZGRP 01-1.1 (intended, as a rule, for processing wells without dismantling the tubing) according to figure 2, 3 has an upper cone 2 mounted on the support rod 7 of the upper (part of the support rod 5-7), with a gap (on a free landing) and made hollow (at least partially) from the side of sections 3, with holes in the form of radial side windows 26 and internal longitudinal grooves 25. The centering rings of this charge are made, for example, cylindrical, with conical chamfers at the ends.

Заряд для воздействия на пласт (гидроразрыва пласта) работает следующим образом.The charge for impact on the reservoir (hydraulic fracturing) works as follows.

Заряд опускают в интервал перфорации скважины. По команде оператора с наземного пульта производят запуск воспламенительной секции 3 подачей электрического тока по геофизическому кабелю 22 и по проводу питания 18 на спираль узла 1 воспламенения, находящегося на торце воспламенительной секции 3 заряда. При температуре разогрева спирали, превышающей температуру воспламенения топлива, возгорается секция 3 с установленным узлом 1 воспламенения и от нее остальные секции 3 заряда. По результатам стендовых испытаний, при гидростатическом давлении 10 МПа, время воспламенения всей поверхности заряда не превышает 0,1 с. Горение происходит по всей поверхности секций 3 заряда - наружной, торцевой и внутренней. Секции 3 заряда не имеют корпуса или покрытия, поэтому горение топлива осуществляется по всей поверхности секций 3 заряда. Конфигурация центрального канала секций 3 имеет форму с развитой поверхностью горения, что обеспечивает заданное время горения и давление, необходимое для гидроразрыва пласта. Горение порохового заряда в скважине, заполненной жидкостью, сопровождается резким повышением давления и температуры.The charge is lowered into the perforation interval of the well. At the command of the operator, the ignition section 3 is started from the ground control panel by supplying electric current through a geophysical cable 22 and through a power wire 18 to the spiral of the ignition unit 1 located at the end of the ignition section 3 of the charge. When the heating temperature of the spiral exceeds the ignition temperature of the fuel, section 3 ignites with the ignition unit 1 installed and from it the remaining charge sections 3. According to the results of bench tests, at a hydrostatic pressure of 10 MPa, the ignition time of the entire surface of the charge does not exceed 0.1 s. Combustion occurs over the entire surface of the charge sections 3 - external, end and internal. The charge sections 3 do not have a housing or coating, therefore, fuel is burned over the entire surface of the charge sections 3. The configuration of the central channel of sections 3 has a shape with a developed combustion surface, which provides a predetermined burning time and pressure required for hydraulic fracturing. The combustion of a powder charge in a well filled with a fluid is accompanied by a sharp increase in pressure and temperature.

Продукты сгорания вместе со скважинной жидкостью под действием давления, равного горному или превышающего его, с высокой скоростью задавливаются через перфорационные каналы или естественные трещины в пласт, выполняя роль клина, раздвигающего горную породу.Combustion products together with the borehole fluid under pressure equal to or greater than rock pressure are pressed at high speed through perforation channels or natural cracks into the formation, acting as a wedge that pushes the rock.

Образующиеся при горении секций 3 продукты сгорания - газы (СО, СO₂, N₂, Сl₂) снижают вязкость и поверхностное натяжение нефти на контактах с горной породой за счет растворения в ней СО, CO₂, N₂ и частично растворяют карбонатные породы, цемент и окислы железа образующейся соляной кислотой. Механическое воздействие пороховых газов на пласт (трещинообразование) обеспечивается за счет создаваемого в скважине давления, темпа его роста и времени действия избыточного давления. Тепловое воздействие проявляется в расплавлении твердых парафиновых и асфальто-смолистных отложений горячими пороховыми газами, движущимися с высокой скоростью по перфорационным каналам и трещинам.The combustion products formed during the burning of sections 3 - gases (CO, CO ₂ , N ₂ , Cl ₂ ) reduce the viscosity and surface tension of oil at the contacts with the rock by dissolving CO, CO ₂ , N _{2 in it} and partially dissolve the carbonate rocks, cement and iron oxides formed by hydrochloric acid. The mechanical effect of powder gases on the formation (crack formation) is ensured by the pressure created in the well, its growth rate and the duration of the overpressure. The thermal effect is manifested in the melting of solid paraffin and asphalt-resinous deposits by hot powder gases moving at high speed along perforation channels and cracks.

При горении заряда образуется большое количество горячих газов, которые через окна 24-26 попадают в скважину (обсадную колонну). Под воздействием давления продуктов сгорания - пороховых газов жидкость смещается по стволу скважины.When the charge is burning, a large amount of hot gases is formed, which through the windows 24-26 fall into the well (casing). Under the influence of the pressure of the combustion products - powder gases, the fluid moves along the wellbore.

Горячие пороховые газы поднимают столб скважинной жидкости вверх, но так как в обсадной колонне, заполненной до устья, столб скважинной жидкости имеет большую массу, то за счет инерции, то он играет роль пакера. [Пакер (англ. packer - уплотнитель), приспособление в буровой скважине для перекрытия и герметизации отдельных зон скважин (нефтяных, газовых, водяных, геологоразведочных)].Hot powder gases lift the wellbore column upward, but since the wellbore column has a large mass in the casing string filled to the mouth, it acts as a packer due to inertia. [Packer (English packer - sealant), a device in a borehole for blocking and sealing individual zones of wells (oil, gas, water, exploration)].

Поэтому горение происходит аналогично горению в замкнутом объеме, что приводит к резкому повышению давления в скважине в интервале обработки. При повышении давления в 1,5-1,8 раза выше горного (в зависимости от характеристик пласта), происходит интенсивный разрыв пласта с образованием трещин в призабойной зоне пласта и переток скважинной жидкости и горячих газов в образовавшиеся трещины. Горячие пороховые газы поднимают столб скважинной жидкости вверх до тех пор, пока их давление не выровняется с гидростатическим давлением. Давление в заколонном пространстве на уровне подъема жидкости, переданное через перфорационные отверстия, практически совпадает с давлением в колонне и, следовательно, исключает разрыв колонны. После чего столб жидкости падает вниз, что сопровождается гидроударом и затухающими колебаниями столба жидкости, увеличивая полученный эффект.Therefore, combustion occurs similarly to combustion in a confined space, which leads to a sharp increase in pressure in the well in the processing interval. With an increase in pressure 1.5-1.8 times higher than the mountain pressure (depending on the characteristics of the formation), intense fracturing of the formation occurs with the formation of cracks in the bottom-hole zone of the formation and overflow of well fluid and hot gases into the formed cracks. Hot powder gases lift the wellbore column up until their pressure is equal to hydrostatic pressure. The pressure in the annular space at the level of fluid rise, transmitted through the perforations, practically coincides with the pressure in the column and, therefore, eliminates the rupture of the column. After that, the column of liquid falls down, which is accompanied by water hammer and damped oscillations of the liquid column, increasing the effect obtained.

Контроль за работой заряда и оценку его воздействия на пласт осуществляют при помощи непрерывно регистрируемых графиков давления и температуры, виброакустических параметров во времени, с помощью автономного измерительного блока 23 с автономными датчиками типа КСА.Monitoring the charge and evaluating its effect on the formation is carried out using continuously recorded graphs of pressure and temperature, vibroacoustic parameters over time, using an autonomous measuring unit 23 with autonomous sensors of the KSA type.

После окончания работ металлические части (оснастка) с измерительным блоком поднимается из скважины и могут использоваться повторно.After completion of work, metal parts (equipment) with a measuring unit rises from the well and can be reused.

При работе заряда, выполненного согласно фиг.2, верхний конус 8, устанавленный на свободной посадке, после сгорания секций 3 заряда опускается на нижний конус 2, образуя элемент овальной формы, что исключает зацепление о край НКТ при подъеме оснастки после сгорания секций заряда (фиг.3). Конструкция подземного оборудования, которая используется в нагнетательных скважинах - обсадная колонна с НКТ и пакером (фиг.4). Максимальный диаметр конуса 2, 8 заряда выполняется обеспечивающим безаварийное прохождение через НКТ.When the charge made according to figure 2 is in operation, the upper cone 8, mounted on a free landing, after the combustion of sections 3, the charge drops to the lower cone 2, forming an oval shape element, which eliminates the engagement on the edge of the tubing when lifting the tool after the combustion of the charge sections (Fig. .3). The design of underground equipment that is used in injection wells is a casing with tubing and a packer (figure 4). The maximum diameter of the cone 2, 8 charge is performed providing trouble-free passage through the tubing.

Таким образом, предлагаемый заряд позволяет осуществить гидравлическое воздействие с разрывом пласта, не нарушая целостности НКТ и цементного камня. Применение предлагаемой оснастки заряда обеспечивает прочность заряда при механических и температурных нагрузках. Кроме того, оснастка не остается в скважине и может использоваться повторно. Использование удлинительной штанги снижает воздействие турбулентного потока и снижает вероятность перехлеста кабеля. Применение секций заряда не покрытых защитным слоем позволяет заряду возгораться со всех сторон - с торцевой, наружной и внутренней, что сокращает время его сгорания. Обработка скважин с НКТ с помощью заявляемого заряда позволяет не поднимать подземное оборудование (кроме насоса) перед осуществления воздействия и, следовательно, вновь опускать это оборудование после осуществления воздействия, что сокращает время обработки скважины и затраты на обработку. Конфигурация центрального канала имеет форму с развитой поверхностью горения, что обеспечивает заданное время горения и давление, необходимое для гидроразрыва пласта.Thus, the proposed charge allows for hydraulic impact with a fracture, without violating the integrity of the tubing and cement stone. The use of the proposed charge snap provides the strength of the charge under mechanical and thermal loads. In addition, the tool does not remain in the well and can be reused. The use of an extension rod reduces the effects of turbulent flow and reduces the likelihood of cable overlap. The use of charge sections not covered by a protective layer allows the charge to ignite on all sides - from the end, the outer and the inner, which reduces the time of its combustion. Processing wells with tubing using the inventive charge allows you to not raise underground equipment (except for the pump) before the impact and, therefore, again lower this equipment after the impact, which reduces the time of processing the well and processing costs. The configuration of the central channel has a shape with a developed combustion surface, which provides a given burning time and pressure required for hydraulic fracturing.

В результате создан эффективный заряд для воздействия на пласт и расширен арсенал зарядов для воздействия на пласт.As a result, an effective charge for stimulating the formation was created and an arsenal of charges for stimulating the reservoir was expanded.

При этом обеспечено повышение надежности за счет исключения резкого подбрасывания горящего заряда и силового воздействия на кабель, благодаря исключению из состава деталей рассеивателя, как отдельной детали (имеющей возможность отрыва от нижнего конуса), а также за счет уменьшения разрушающего воздействия на насосно-компрессорную трубу (НКТ) или на стенки скважины.At the same time, reliability is improved by eliminating the sharp tossing of the burning charge and force on the cable, due to the exclusion of the diffuser as a separate part (having the ability to detach from the lower cone), as well as by reducing the destructive effect on the tubing ( Tubing) or on the walls of the well.

Claims

1. A charge for acting on a formation containing an unpackaged group of solid fuel charge sections arranged along a composite support rod suitable for combustion in a liquid medium, made with an axial channel in which said rod is installed with a gap, at the ends of which a group of charge sections is arranged the upper and lower cones, and between the charge sections - an ignitor connected to the power wire and placed with the possibility of ignition of the fuel charges on the surface of the axial channel, and centering rings, flaxen with an outer diameter exceeding the outer diameter of these sections, the cones being made with openings for the passage of combustion products, the lower cone being hollow with openings in the form of side windows.

2. The charge according to claim 1, characterized in that it is equipped with an extension rod connected to the upper cone and provided with a cable lug for connecting the igniter power wire to the geophysical cable.

3. The charge according to claim 2, characterized in that the extension rod is made integral.

4. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is equipped with a measuring unit, and the lower cone is made with a through central channel for the support rod, at the lower end of which is installed an autonomous measuring unit.

5. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the measuring unit is made with sensors of pressure, temperature, vibroacoustic parameters.

6. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the upper cone is made with holes in the form of longitudinal grooves.

7. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the upper cone is supported on the charge section through an additionally installed spring.

8. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the centering rings are conical.

9. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the upper cone is mounted on a support rod with a gap and is hollow with holes in the form of side windows and longitudinal grooves.

10. The charge according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the centering rings are cylindrical with conical chamfers at the ends.