RU2263775C1 - Spark-discharge downhole device - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry, particularly for formation degassing and for stimulation of oil production from formations.

SUBSTANCE: device has impulse generator, upper and lower electrodes arranged inside device body with inlet channels and windows. The electrodes are linked with impulse generator. Device also comprises two spring-loaded pistons having channels and installed on each electrode and valve located in cavity above upper piston. The valve is made as spring-loaded plate with orifices displaced relative inlet channels of the body and channels of upper piston. Impact wave created in liquid acts on formation zone to be treated and on pistons, which generate high-pressure impulse jets performing additional action on formation.

EFFECT: possibility of full impact wave energy usage due to possibility to convert vertical impact wave energy into high-pressure impulse jet energy applied to formation.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при дегазации угольного пласта, а также для интенсификации извлечения нефти или газа из пластов.The invention relates to the mining industry and can be used in the degassing of a coal seam, as well as to intensify the extraction of oil or gas from the seams.

Известно устройство для обработки угольного пласта, обеспечивающее сначала гидроразрыв пласта, а затем гидроимпульсное воздействие на угольный пласт посредством гидроимпульсатора и насоса [1].A device for treating a coal seam is known, which provides first hydraulic fracturing, and then a hydroimpulse effect on the coal seam by means of a hydraulic pulser and a pump [1].

Недостатком данного устройства является необходимость двухстадийного воздействия на пласт. Кроме того, это устройство можно использовать для обработки лишь одного пласта одной скважиной.The disadvantage of this device is the need for a two-stage impact on the reservoir. In addition, this device can be used to treat only one layer with one well.

Известно электрогидроимпульсное скважинное устройство, содержащее генератор импульсов, корпус с окнами и впускными каналами, внутри которого расположены верхний и нижний электроды, подключенные к генератору импульсов [2]. Это устройство взято нами в качестве прототипа. Один из электродов выполнен в виде конуса, что позволяет фокусировать ударную волну в одном направлении.Known electrohydropulse downhole device containing a pulse generator, a housing with windows and inlet channels, inside which are located the upper and lower electrodes connected to the pulse generator [2]. This device is taken by us as a prototype. One of the electrodes is made in the form of a cone, which allows you to focus the shock wave in one direction.

Недостатком этого устройства является ограниченная зона воздействия ударной волны на пласт, что не позволяет создать трещины разрыва в пласте в разных направлениях. Кроме того, часть энергии ударной волны гасится фиксаторами положения устройства.The disadvantage of this device is the limited impact zone of the shock wave on the formation, which does not allow creating fracture fractures in the formation in different directions. In addition, part of the energy of the shock wave is extinguished by the position locks of the device.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства за счет более полного использования энергии ударных волн путем преобразования энергии вертикальных ударных волн в энергию высоконапорных импульсных струй, воздействующих дополнительно на пласт.The objective of the invention is to increase the efficiency of the device due to a more complete use of the energy of shock waves by converting the energy of vertical shock waves into the energy of high-pressure impulse jets, additionally affecting the formation.

Это достигается тем, что электрогидроимпульсное скважинное устройство, содержащее генератор импульсов, корпус с окнами и впускными каналами, внутри которого расположены верхний и нижний электроды, подключенные к генератору импульсов, снабжено двумя подпружиненными поршнями, выполненными с каналами и установленными на каждом электроде, и клапаном, расположенным в надпоршневой полости верхнего поршня. При этом клапан выполнен в виде подпружиненной пластины с отверстиями, смещенными относительно впускных каналов корпуса и каналов в верхнем поршнеThis is achieved by the fact that the electrohydropulse downhole device containing a pulse generator, a housing with windows and inlet channels, inside which are located the upper and lower electrodes connected to the pulse generator, is equipped with two spring-loaded pistons made with channels and installed on each electrode, and a valve, located in the over-piston cavity of the upper piston. The valve is made in the form of a spring-loaded plate with holes offset relative to the inlet channels of the housing and channels in the upper piston

На чертеже показано электрогидроимпульсное скважинное устройство.The drawing shows an electrohydropulse downhole device.

Электрогидроимпульсное скважинное устройство состоит из генератора импульсов 1, корпуса 2 с боковыми окнами 3 и впускными каналами 4, верхнего и нижнего электродов 5, 6, расположенных в корпусе 2 и изолированных от последнего, двух подпружиненных поршней 7, 8, выполненных с каналами 9, 10 и установленных на каждом электроде, и клапана. Клапан выполнен в виде пластины 11 с отверстиями 12 и расположен в надпоршневой полости верхнего поршня 7, при этом отверстия клапана смещены относительно впускных каналов корпуса 2 и верхнего поршня 7. Устройство спускают в скважину на канате 13 с кабелем 14 и фиксируют в рабочей зоне скважины напротив прорезей 15 обсадной трубы 16 посредством пакеров 17 и 18.Electrohydropulse downhole device consists of a pulse generator 1, housing 2 with side windows 3 and inlet channels 4, upper and lower electrodes 5, 6 located in the housing 2 and isolated from the last, two spring-loaded pistons 7, 8, made with channels 9, 10 and mounted on each electrode and valve. The valve is made in the form of a plate 11 with holes 12 and is located in the nadporshnevy cavity of the upper piston 7, while the valve holes are offset relative to the inlet channels of the housing 2 and the upper piston 7. The device is lowered into the well on a rope 13 with cable 14 and fixed in the working area of the well opposite Slots 15 of the casing 16 by means of packers 17 and 18.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После размещения устройства в рабочей зоне скважины подают в нее рабочую жидкость, которая через впускные каналы 4 корпуса 2 поступает в зону расположения электродов 5 и 6. Затем подают энергию на генератор импульсов 1, создающий электрический разряд между электродами 5 и 6. В результате чего формируется сферическая ударная волна в жидкости, которая распространяется во все стороны от межэлектродной зоны. Основная часть энергии волны направляется через окна 13 корпуса 2 и прорези 15 обсадной трубы 16 на обрабатываемую зону пласта. При этом вертикальная ударная волна, воздействующая на поршень 8, вызывает его перемещение вниз, создавая повышенное давление жидкости в полости А, а вертикальная ударная волна, воздействующая на поршень 7, вызывает его перемещение вверх и последующее перемещение пластины 11 также вверх до момента перекрытия впускных отверстий 4 корпуса 2. В результате чего надпоршневая полость В поршня 7 герметизируется и происходит одновременное повышение давления жидкости в полостях А и В. При величине давления в полостях А и В, превышающей величину давления между поршнями 7 и 8 в полости С, происходит истечение рабочей жидкости через каналы 9 и 10 из этих полостей в виде высоконапорных струй, которые осуществляют дополнительное воздействие на рабочую зону пласта. После выравнивания давлений в полостях А, В и С поршни под действием пружин возвращаются в исходное положение и далее цикл импульсного воздействия ударной волны на пласт повторяют. Частоту и энергию воздействия ударной волны определяют в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого пласта. По расчетным данным величина дополнительной энергии импульсного воздействия на пласт составляет до 15% от энергии, выделяемой при прохождении электрического разряда в рабочей жидкости.After the device is placed in the working zone of the well, a working fluid is supplied to it, which through the inlet channels 4 of the housing 2 enters the zone of the location of the electrodes 5 and 6. Then, energy is supplied to the pulse generator 1, which creates an electric discharge between the electrodes 5 and 6. As a result, a spherical shock wave in a liquid that propagates in all directions from the interelectrode zone. The main part of the wave energy is directed through the windows 13 of the housing 2 and the cuts 15 of the casing 16 to the treated zone of the formation. In this case, the vertical shock wave acting on the piston 8 causes it to move down, creating an increased fluid pressure in the cavity A, and the vertical shock wave acting on the piston 7 causes it to move up and the subsequent movement of the plate 11 also up until the inlet openings overlap 4 cases 2. As a result, the piston cavity B of the piston 7 is sealed and a simultaneous increase in the fluid pressure in the cavities A and B. When the pressure in the cavities A and B exceeds the pressure Nia between the pistons 7 and 8 within the cavity C, a working fluid outflow through the channels 9 and 10 of the cavities in the form of high pressure jets that carry additional impact on the working zone of the formation. After pressure equalization in the cavities A, B and C, the pistons under the action of the springs return to their original position and then the cycle of the pulse action of the shock wave on the formation is repeated. The frequency and energy of the shock wave is determined depending on the physicomechanical properties of the treated formation. According to the calculated data, the value of the additional energy of the pulsed impact on the formation is up to 15% of the energy released during the passage of an electric discharge in the working fluid.

Источники информацииSources of information

1. Авторское свидетельство №939784 по кл. Е 21 F 7/00, Б.И. №24 от 30.06.82.1. Copyright certificate No. 939784 by class. E 21 F 7/00, B.I. No. 24 dated 06/30/82.

2. Патент РФ №2090747 по кл. Е 21 В 43/25, Б.И. №26 от 20.09.97 (прототип).2. RF patent No. 2090747 according to class. E 21 B 43/25, B.I. No. 26 dated 09/20/97 (prototype).

Claims (2)

1. Электрогидроимпульсное скважинное устройство, содержащее генератор импульсов, корпус с окнами и впускными каналами, внутри которого расположены верхний и нижний электроды, подключенные к генератору импульсов, отличающееся тем, что оно снабжено двумя подпружиненными поршнями, выполненными с каналами и установленными на каждом электроде, и клапаном, расположенным в надпоршневой полости верхнего поршня.1. Electrohydropulse downhole device containing a pulse generator, a housing with windows and inlet channels, inside of which there are upper and lower electrodes connected to a pulse generator, characterized in that it is equipped with two spring-loaded pistons made with channels and mounted on each electrode, and a valve located in the nadporshnevy cavity of the upper piston. 2. Электрогидроимпульсное скважинное устройство по п.1, отличающееся тем, что клапан выполнен в виде подпружиненной пластины с отверстиями, смещенными относительно впускных каналов корпуса и каналов в верхнем поршне.2. Electrohydropulse downhole device according to claim 1, characterized in that the valve is made in the form of a spring-loaded plate with holes offset from the inlet channels of the housing and channels in the upper piston.