RU2456443C1 - Gas generator for oil and gas wells - Google Patents

Gas generator for oil and gas wells Download PDF

Info

Publication number
RU2456443C1
RU2456443C1 RU2010144082/03A RU2010144082A RU2456443C1 RU 2456443 C1 RU2456443 C1 RU 2456443C1 RU 2010144082/03 A RU2010144082/03 A RU 2010144082/03A RU 2010144082 A RU2010144082 A RU 2010144082A RU 2456443 C1 RU2456443 C1 RU 2456443C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solid fuel
gas
gas generator
ignition device
tubing string
Prior art date
Application number
RU2010144082/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010144082A (en
Inventor
Элеонора Моисеевна Кольцова (RU)
Элеонора Моисеевна Кольцова
Михаил Борисович Глебов (RU)
Михаил Борисович Глебов
Валерий Михайлович Лазарев (RU)
Валерий Михайлович Лазарев
Андрей Вячеславович Женса (RU)
Андрей Вячеславович Женса
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority to RU2010144082/03A priority Critical patent/RU2456443C1/en
Publication of RU2010144082A publication Critical patent/RU2010144082A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2456443C1 publication Critical patent/RU2456443C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Air Bags (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: gas generator includes the main solid fuel charge, ignition device in cylindrical housing with sealing assemblies in upper and lower parts and fixed piston in upper part of cylindrical housing with possibility of its being cut at the specified external pressure, and temperature promoter. According to the invention, lower end of tubing string is plugged with plate with central hole for installation of hydraulic connection of tubing string and ignition device located in lower part of gas generator. A tube connecting the tubing string to the top of ignition device is inserted into that hole. External perforated housing with solid fuel for combustion transfer to the main solid fuel charge is arranged in addition in ignition device connected to the main solid fuel charge by means of clutch coupling. Lower part of ignition device is plugged with solid fuel plate and cylindrical perforated limit switch.
EFFECT: thermal gas chemical treatment of wells with low flow rate and non-operating oil and gas wells.
3 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для разрыва и термогазохимической обработки призабойной зоны пласта газообразными продуктами горения твердотопливных композиций в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах.The invention relates to the field of oil and gas industry, in particular to devices designed for fracturing and thermogaschemical treatment of the bottom-hole formation zone with gaseous products of combustion of solid fuel compositions in oil, gas and gas condensate wells.

Известно устройство для обработки нефтяных и газовых скважин с целью повышения их продуктивности [1]. Устройство (газогенератор) включает последовательно связанные воспламенительное устройство с основным зарядом твердого топлива. Воспламенительное устройство расположено в верхней части газогенератора в цилиндрическом корпусе с нижней частью, заглушенной пробкой из твердого топлива, и с верхней частью, в которой расположен герметизирующий узел с возможностью его срезания при внешнем давлении, причем в восламенительном устройстве дополнительно размещен внутри цилиндрического корпуса цилиндр, скрепленный с корпусом в верхней и нижней части с помощью кольцевых бортиков. В качестве герметизирующего узла используется разрывная мембрана, толщина которой определяется расчетным предельным давлением в насосно-компрессорных трубах, определяющим начало обработки скважины, скрепленная с корпусом, а в верхней части внутреннего цилиндра расположена втулка с поперечной перегородкой, в центре которой закреплена фиксирующая поршень шпилька. В нижней части воспламенительного устройства в заглушке из твердого топлива расположена круглая пластина с диаметром, меньшим диаметра внешнего корпуса, фиксируемая снизу стопорной шайбой, причем над заглушкой расположено вещество - инициатор, воспламеняющееся при более низких температуре и давлении нежели твердое топливо и выделяющее в ходе горения значительное количество тепла, обеспечивающее надежное воспламенение твердого топлива, а основной заряд твердого топлива помещен в цилиндрическом корпусе с перфорированными стенками в нижней части газогенератора. Основным недостатком этой конструкции газогенератора является необходимость уплотнения нижнего герметизирующего воспламенительное устройство узла специальным видом твердотопливной композиции с высоким напряжением текучести. Это обстоятельство ограничивает диапазон использования рассматриваемой конструкции газогенератора мелкими скважинами.A device for processing oil and gas wells with the aim of increasing their productivity [1]. The device (gas generator) includes a sequentially connected igniter device with the main charge of solid fuel. The igniter device is located in the upper part of the gas generator in a cylindrical body with a lower part plugged by a plug of solid fuel and with an upper part in which the sealing unit is located with the possibility of cutting it off at external pressure, and a cylinder attached to the ignition device is additionally placed inside the cylindrical body with a housing in the upper and lower parts with the help of annular sides. A bursting disc is used as a sealing unit, the thickness of which is determined by the calculated ultimate pressure in the tubing, which determines the beginning of the well treatment, fastened to the body, and in the upper part of the inner cylinder there is a sleeve with a transverse partition, in the center of which a fixing piston is fixed. In the lower part of the igniter, in the plug of solid fuel there is a round plate with a diameter smaller than the diameter of the outer casing, fixed below the lock washer, and above the plug is a substance - initiator, which ignites at lower temperature and pressure than solid fuel and emits significant during combustion the amount of heat providing reliable ignition of solid fuel, and the main charge of solid fuel is placed in a cylindrical body with perforated walls in izhney portion gasifier. The main disadvantage of this design of the gas generator is the need to seal the lower sealing igniter device assembly with a special type of solid fuel composition with a high yield stress. This circumstance limits the range of use of the gas generator design under consideration in shallow wells.

Известно также устройство (газогенератор), обеспечивающее термогазохимическое воздействие на призабойную зону пласта в ходе обработки малодебитных и простаивающих нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, пригодное для работы на малых средних и больших глубинах при обеспечении отсутствия засорения скважины несгоревшими остатками газогенератора и высокой надежности срабатывания [2] (прототип). Газогенератор содержит последовательно соединенные воспламенительное устройство и основной заряд твердого топлива. Воспламенительное устройство представляет собой цилиндр, в верхней и нижней частях которого располагаются герметизирующие узлы с возможностью их срезания по достижении заданного давления. В качестве герметизирующих узлов используются разрывные мембраны со специально выполненной насечкой, определяемой характером срабатывания мембран. Крепление мембран в корпусе воспламенительного устройства осуществляется с помощью резьбовых упоров. Для усиления нижней разрывной мембраны сверху нее помещено специальное упорное кольцо с диаметром внутреннего отверстия, меньшим диаметра разрывной мембраны. Внутри цилиндрического корпуса воспламенительного устройства в его верхней части находится поршень с уплотнительной манжетой, фиксируемый в корпусе с помощью срезаемого кольцевого бортика. В нижней части воспламенительного устройства над герметизирующей разрывной мембраной помещается температурный промотор. Внутри цилиндрического корпуса воспламенительного устройства между температурным промотором и поршнем находится газ, сжимаемый поршнем до высокой температуры и давления при срабатывании воспламенительного устройства. Основной заряд твердого топлива расположен в нижней части газогенератра и представляет собой сборку цилиндрических перфорированных корпусных элементов, связанных между собой и воспламенительным устройством муфтовыми соединениями.A device (gas generator) is also known that provides a thermogasochemical effect on the bottomhole formation zone during the processing of low-production and idle oil, gas and gas condensate wells, suitable for working at shallow medium and large depths while ensuring that the well does not become clogged with unburned gas generator residues and high reliability of operation [2 ] (prototype). The gas generator contains a series-connected igniter device and the main charge of solid fuel. The igniter device is a cylinder, in the upper and lower parts of which there are sealing units with the possibility of cutting off upon reaching a given pressure. Bursting discs with a specially made notch, determined by the nature of the operation of the membranes, are used as sealing nodes. The membranes are mounted in the igniter housing using threaded stops. To strengthen the lower bursting disc, a special thrust ring with an inner hole diameter smaller than the bursting disc diameter is placed on top of it. Inside the cylindrical housing of the igniter, in its upper part there is a piston with a sealing collar, which is fixed in the housing by means of a cut-off annular rim. In the lower part of the igniter, above the sealing bursting membrane, a temperature promoter is placed. Inside the cylindrical body of the igniter device, between the temperature promoter and the piston, there is gas compressed by the piston to a high temperature and pressure when the igniter device is activated. The main charge of solid fuel is located in the lower part of the gas generator and is an assembly of cylindrical perforated body elements connected to each other and the igniter by clutch joints.

Недостатком конструкции прототипа является относительно низкая скорость нарастания давления в стволе скважины из-за преимущественного распространения газов горения вверх по стволу скважины, что приводит к более медленному воспламенению основного заряда твердого топлива по всей высоте.The disadvantage of the design of the prototype is the relatively low rate of increase in pressure in the wellbore due to the predominant distribution of combustion gases up the wellbore, which leads to a slower ignition of the main charge of solid fuel over the entire height.

Задачей изобретения является повышение производительности скважин за счет создания сети трещин в призабойной зоне пласта в силу большей скорости нарастания давления в стволе скважины при использовании создаваемой конструкции газогенератора.The objective of the invention is to increase the productivity of wells by creating a network of cracks in the bottomhole formation zone due to the higher rate of increase in pressure in the wellbore when using the design of the gas generator.

Поставленная задача решается использованием конструкции газогенератора для нефтяных и газовых скважин, включающей основной заряд твердого топлива (например, смесевое топливо на основе перхлората аммония), воспламенительное устройство в цилиндрическом корпусе с узлами герметизации в верхней и нижней частях и зафиксированным поршнем в верхней части цилиндрического корпуса с возможностью его срезания при заданном внешнем давлении, температурный промотор. Причем, для установления гидравлической связи колонны насосно-компрессорных труб и воспламенительного устройства, расположенного в нижней части газогенератора, нижний конец колонны насосно-компрессорных труб заглушен пластиной с центральным отверстием, в которое вставлена трубка, связывающая колонну насосно-компрессорных труб с верхом воспламенительного устройства, в воспламенительном устройстве, связанным с основным зарядом твердого топлива муфтовым соединением, дополнительно размещен внешний перфорированный корпус с твердым топливом для передачи горения основному заряду твердого топлива, а нижняя часть воспламенительного устройства заглушена твердотопливной пластиной и цилиндрическим перфорированным концевиком. В качестве рабочего тела в воспламенительном устройстве используется газ, химически разлагаемый в области высоких температур с увеличением объема (например, аммиак), а в качестве температурного промотора используется тонкослойная пластина из твердого топлива, связанная с нижним узлом герметизации.The problem is solved using the design of a gas generator for oil and gas wells, including the main charge of solid fuel (for example, mixed fuel based on ammonium perchlorate), an ignition device in a cylindrical body with sealing units in the upper and lower parts and a fixed piston in the upper part of the cylindrical body with the possibility of cutting it at a given external pressure, the temperature promoter. Moreover, to establish hydraulic connection of the tubing string and the igniter device located in the lower part of the gas generator, the lower end of the tubing string is plugged with a plate with a central hole into which a tube is connected connecting the tubing string with the top of the igniter, in the igniter device connected with the main charge of solid fuel by the coupling connection, an external perforated housing with solid Pliva for transmitting main burning solid fuel charge and the lower part of the igniter unit is plugged solid-cylindrical perforated plate and trailer. A gas chemically decomposed at high temperatures with an increase in volume (for example, ammonia) is used as a working fluid in the igniter, and a thin-layer solid fuel plate connected to the lower sealing unit is used as a temperature promoter.

Повышение производительности скважин после их обработки предлагаемой конструкцией газогенератора происходит за счет создания сети трещин в призабойной зоне пласта в силу большей скорости нарастания давления в стволе скважины в ходе ее обработки.Improving the productivity of wells after processing the proposed design of the gasifier occurs due to the creation of a network of cracks in the bottomhole formation zone due to the higher rate of increase in pressure in the wellbore during its processing.

Это достигается перекрытием конца колонны насосно-компрессорных труб пластиной с центральным отверстием и введением центральных трубок для гидравлической связи колонны насосно-компрессорных труб и воспламенительного устройства. В результате этого удается переместить воспламенительное устройство в нижнее положение в структуре блоков газогенератора. Это, в свою очередь, приводит к тому, что высокотемпературные газы горения твердотопливного заряда, преимущественно распространяясь вверх, будут быстрее воспламенять весь твердотопливный заряд. Следствием этого будет более быстрое нарастание давления в стволе скважины и большая вероятность образования трещин в призабойной зоне пласта, что благоприятно сказывается на производительности скважин.This is achieved by overlapping the end of the tubing string with a plate with a central hole and introducing central tubes for hydraulically connecting the tubing string and the igniter. As a result of this, it is possible to move the igniter device to a lower position in the structure of the gas generator blocks. This, in turn, leads to the fact that high-temperature combustion gases of a solid fuel charge, mainly propagating upward, will quickly ignite the entire solid fuel charge. The consequence of this will be a more rapid increase in pressure in the wellbore and a greater likelihood of formation of cracks in the bottomhole formation zone, which favorably affects the productivity of the wells.

На фиг.1 схематично изображено устройство предлагаемой конструкции газогенератора.Figure 1 schematically shows the device of the proposed design of the gas generator.

Газогенератор состоит из зарядных модулей 3, связанных с колонной насосно-компрессорных труб 1 муфтовыми соединениями 2, и воспламенительного устройства 6. Нижний конец колонны насосно-компрессорных труб 1 заглушен пластиной 5 с центральным отверстием, в которое ввернута последовательность трубок 4 гидравлической связи колонны насосно-компрессорных труб 1 и воспламенительного устройства 6. Нижний конец системы трубок 4 скреплен резьбовым соединением с верхним узлом герметизации 7 воспламенительного устройства 6. Узлы герметизации 7, 8 содержат разрывную мембрану 17 и резьбовые упоры 16. Внутри внутреннего корпуса 15 воспламенительного устройства 6 на кольцевом бортике зафиксирован поршень 9, причем под поршнем цилиндрическое пространство заполнено сжимаемым газом 10, а внизу цилиндрического пространства 10 поверх нижней разрывной мембраны узла герметизации 8 расположена тонкослойная пластина 11 из твердого топлива, скрепленная с разрывной мембраной. Над тонкослойной мембраной 11 расположено упорное кольцо 18. Под нижним узлом герметизации 8 помещена пластина из твердого топлива 12, скрепленная с вышерасположенными твердотопливными элементами концевиком 13, связанным с внешним перфорированным корпусом 14 воспламенительного устройства резьбовым соединением. Перфорированные корпусы зарядных модулей 3 и внешний перфорированный корпус 14 воспламенительного устройства 6 заполнены твердотопливными зарядами 12.The gas generator consists of charging modules 3, connected to the tubing string 1 by coupler joints 2, and an ignition device 6. The lower end of the tubing string 1 is plugged with a plate 5 with a central hole into which a sequence of tubing 4 for hydraulic connection of the tubing string is screwed the compressor pipes 1 and the ignition device 6. The lower end of the pipe system 4 is fastened by a threaded connection to the upper sealing assembly 7 of the ignition device 6. The sealing assemblies 7, 8 a rupture disc 17 and threaded stops are pressed 16. Inside the inner case 15 of the igniter 6, a piston 9 is fixed on the annular rim, the cylindrical space filled with compressible gas 10 under the piston, and a thin layer plate 11 of solid fuel bonded to a bursting disc. A thrust ring 18 is located above the thin-layer membrane 11. A solid fuel plate 12 is placed under the lower sealing assembly 8, which is fastened to the upstream solid-fuel elements by a terminal 13 connected to an external perforated housing of the igniter device by a threaded connection. The perforated cases of the charging modules 3 and the outer perforated case 14 of the igniter 6 are filled with solid fuel charges 12.

Устройство (газогенератор) работает следующим образом.The device (gas generator) operates as follows.

После операций по подготовки скважины к обработке и спуска газогенератора на насосно-компрессорных трубах до необходимой глубины подается скачок давления в насосно-компрессорных трубах 1, который далее по трубкам 4 гидравлической связи передается в воспламенительное устройство 6. При этом срабатывает разрывная мембрана верхнего узла герметизации 7 воспламенительного устройства 6. Под действием перепада давления происходит срыв поршня 9 с фиксирующего его кольцевого бортика и сжатие рабочего газа в цилиндрическом пространстве 10 до высоких температур и давлений. При этом происходит нагрев и разложение тонкослойной пластины 11. Давление сжатого газа превышает порог срабатывания разрывной мембраны нижнего узла герметизации 8 воспламенительного устройства 6 и нагретый газ выбрасывается на твердое топливо в нижней части внутреннего корпуса 15 воспламенительного устройства 6. Одновременно нагретый газ под высоким давлением, проходя через тонкослойную пластину 11 из твердого топлива, разрушает ее и горящие частицы твердого топлива попадают на твердое топливо в нижней части внутреннего корпуса 15. Совместное действие нагретого газа и горящих частиц тонкослойной твердотопливной пластины 11 инициирует надежное воспламенение заряда твердого топлива во внешнем перфорированном корпусе 14 воспламенительного устройства 6. Благодаря нижнему расположению воспламенительного устройства 6 в газогенераторе газы горения быстро распространяются вверх по поверхности горения твердого топлива, обеспечивая высокую скорость нарастания давления в стволе скважины, что обеспечивает образование сети трещин в призабойной зоне пласта и существенный рост производительности скважины. При горении основного заряда твердого топлива выделяются высоконагретые газы (N2, HCl, HF, H2 и др.), которые вместе с парами жидкой среды скважины под большим давлением через перфорационные отверстия распространяются в призабойную зону, прогревая ее, образуя трещины, расплавляя асфальтены в порах и химически взаимодействуя с твердыми частицами с образованием растворимых соединений. Использование разлагаемого с увеличением объема газа в области высоких температур в цилиндрическом пространстве 10 воспламенительного устройства 6 позволяет снизить вероятность удара поршня 9 о внутренний корпус 15 воспламенительного устройства 6.After operations to prepare the well for processing and lowering the gas generator on the tubing to the required depth, a pressure jump is applied to the tubing 1, which is then transmitted through the hydraulic communication tubes 4 to the igniter 6. In this case, the bursting disc of the upper sealing unit 7 is triggered igniter device 6. Under the action of a differential pressure, the piston 9 is disengaged from the annular side fixing it and the working gas is compressed in the cylindrical space 10 to a high temperature and pressure. In this case, heating and decomposition of the thin-layer plate 11 occurs. The pressure of the compressed gas exceeds the threshold of the bursting membrane of the lower sealing assembly 8 of the igniter 6 and the heated gas is discharged to the solid fuel in the lower part of the inner case 15 of the igniter 6. At the same time, the heated gas under high pressure, passing through a thin-layer plate 11 of solid fuel, it destroys it and burning particles of solid fuel fall on solid fuel in the lower part of the inner case 15. Sovm The effect of the heated gas and burning particles of the thin-layer solid fuel plate 11 initiates reliable ignition of the charge of solid fuel in the outer perforated housing 14 of the igniter device 6. Due to the lower location of the igniter device 6 in the gas generator, the combustion gases rapidly propagate up the combustion surface of the solid fuel, providing a high pressure rise rate in the wellbore, which ensures the formation of a network of cracks in the bottomhole formation zone and significant growth well productivity. During the combustion of the main charge of solid fuel, highly heated gases (N 2 , HCl, HF, H 2 , etc.) are released, which, together with the vapor of the well’s liquid medium, under high pressure pass through the perforations into the bottom-hole zone, warming it, forming cracks, and melting asphaltenes in pores and chemically interacting with solid particles to form soluble compounds. Using decomposable with increasing gas volume in the high temperature region in the cylindrical space 10 of the igniter device 6 can reduce the likelihood of a piston 9 hitting the inner case 15 of the igniter device 6.

Пример оценки воздействия на призбойную зону пласта предлагаемой конструкции газогенератораAn example of assessing the impact on the near-well zone of a formation of a proposed gas generator design

Проводилось исследование распространения температурного, волнового и концентрационного полей в призабойной зоне в ходе обработки скважины предлагаемой конструкцией газогенератора. Предполагалось, что приращение температуры от глубины в среднем составляет 3 градуса на 100 метров. Соответственно, температура на поверхности составляет 300 K, а на расчетной глубине 2000 м температура равна 360 K. Давление составляет 200 атмосфер.A study was conducted of the distribution of temperature, wave and concentration fields in the bottomhole zone during the treatment of the well by the proposed design of the gas generator. It was assumed that the temperature increment from depth averages 3 degrees per 100 meters. Accordingly, the surface temperature is 300 K, and at a design depth of 2000 m, the temperature is 360 K. The pressure is 200 atmospheres.

Пусть радиус скважины составляет 5 см, а длина перфорированного участка обсадной колонны 10 метров. Скважина заполнена водой. Для расчетов было принято, что проницаемость нефтенасыщенной породы составляет 35 мД, мощность пласта равна 7,7 м.Let the well radius be 5 cm and the length of the perforated section of the casing 10 meters. The well is filled with water. For calculations, it was assumed that the permeability of oil-saturated rock is 35 mD, the thickness of the formation is 7.7 m.

Принималось, что заряд состоит из тонких трубок с продольными каналами спрессованного твердого топлива длиной 10 метров. Нижнее расположение блока воспламенения в предлагаемой конструкции газогенератора позволяет реализовать практически одновременное горение твердого топлива по всей поверхности горения.It was assumed that the charge consists of thin tubes with longitudinal channels of compressed solid fuel 10 meters long. The lower location of the ignition unit in the proposed design of the gas generator allows for the almost simultaneous combustion of solid fuel over the entire combustion surface.

Процесс сгорания топливного заряда сопровождается высвобождением большого количества тепла, расходуемого на испарение воды в скважине и на перегрев образующегося пара. Используя модель горения твердого топлива Бекстеда - Дерра - Прайса и условия горения в скважине при сжигании заряда массой 100 кг было рассчитано значение температуры образующейся парогазовой смеси: 403°C.The process of combustion of the fuel charge is accompanied by the release of a large amount of heat spent on the evaporation of water in the well and on overheating of the generated steam. Using the Becksted-Derr-Price solid fuel combustion model and the combustion conditions in the well during the combustion of a charge of 100 kg, the temperature of the resulting vapor-gas mixture was calculated: 403 ° C.

Для расчета фильтрации парогазовой смеси в поровом пространстве призабойной зоны использовался гидродинамический многокомпонентный термальный программный пакет ECLIPSE 300 фирмы Schlumberger. Математический аппарат программного пакета строится на ячеистом представлении основных переменных решений во всех фазовых состояниях (давлении, молярных плотностей, энергии)To calculate the filtration of the gas-vapor mixture in the pore space of the bottom-hole zone, we used the Schlumberger ECLIPSE 300 hydrodynamic multicomponent thermal software package. The mathematical apparatus of the software package is based on a cellular representation of the main variable solutions in all phase states (pressure, molar densities, energy)

Х=(Р, m1, …, mN, mw, е),X = (P, m 1 , ..., m N , m w , e),

где Р - давление, m1…mN - молярные плотности каждого углеводородного компонента, mw - молярная плотность водного компонента, e - объемная плотность внутренней энергии. Молярные плотности компонентов флюидов измеряются в молях на единицу объема пласта, а плотность энергии представляет собой энергию на единицу полного объема.where P is the pressure, m 1 ... m N are the molar densities of each hydrocarbon component, m w is the molar density of the water component, e is the bulk density of internal energy. The molar densities of the fluid components are measured in moles per unit volume of the formation, and the energy density is energy per unit of total volume.

Основные переменные находятся путем решения уравнений сохранения для каждого компонента, энергии и объема. Эти уравнения рассчитываются по полностью неявной схеме.The main variables are found by solving the conservation equations for each component, energy and volume. These equations are calculated using a completely implicit scheme.

Нами для моделирования был выбран однородный по проницаемости, пористости и песчанистости пласт, геометрические размеры которого составляют 22.1×22.1×10 м. Этого достаточно для оценки распределения фронта давления и температуры объему. В центре модели заложена скважина.For modeling, we selected a reservoir that was homogeneous in permeability, porosity and sandiness, whose geometrical dimensions are 22.1 × 22.1 × 10 m. This is sufficient to estimate the distribution of the pressure front and temperature to the volume. In the center of the model is a well.

Распределение ячеек в модели по оси Х и Y неравномерное, в непосредственной близи от ствола скважины размер ячеек минимален (10 см) для лучшей детализации фильтрационных процессов. Размеры ячеек в порядке удаления от скважины: 0,1, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 7 м.The distribution of cells in the model along the X and Y axis is uneven, in the immediate vicinity of the wellbore, the cell size is minimal (10 cm) for better detailing of the filtration processes. Cell sizes in the order of removal from the well: 0.1, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 7 m.

Моделирование закачки парогазовой смеси в пласт предполагает задание на каждом шаге по времени давления в стволе скважины и объема закачиваемой смеси. Шаг по времени был выбран равным 0.001 секунде.Modeling the injection of a gas-vapor mixture into the reservoir involves setting at each step in time the pressure in the wellbore and the volume of the injected mixture. The time step was chosen equal to 0.001 second.

Дебит закачки рассчитывался по формулеThe injection rate was calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где k - проницаемость, H - толщина пласта, µ - вязкость парогазовой смеси, ΔP - депрессия (разница давлений между скважиной и пластом), Rк - радиус контура питания, Rc - радиус скважины, S - параметр, учитывающий загрязнение призабойной зоны пласта. Дебит закачки прямо пропорционален депрессии.where k is the permeability, H is the thickness of the formation, μ is the viscosity of the gas mixture, ΔP is the depression (pressure difference between the well and the formation), R k is the radius of the supply circuit, R c is the radius of the well, S is a parameter that takes into account the pollution of the bottomhole formation zone . The injection rate is directly proportional to depression.

Результаты моделирования показали, что температурное воздействие на призабойную зону распространяется на расстояние свыше 1,5 м от ствола скважины, что достаточно для эффективной тепловой обработки скважины (табл.1).The simulation results showed that the temperature effect on the bottom-hole zone extends to a distance of more than 1.5 m from the wellbore, which is sufficient for effective heat treatment of the well (Table 1).

Табл.1.Table 1. Зависимость температуры породы от расстояния от скважиныDependence of rock temperature on the distance from the well Расстояние от ствола скважины, мThe distance from the wellbore, m Прогрев до температуры, °СWarming up to temperature, ° С 0,10.1 220220 0,20.2 190190 0,40.4 150150 0,50.5 110110 0,80.8 8585 1,01,0 8585

Анализ распространения фронта давления показал, что пиковые значения пластового давления в процессе закачки составило 415 атм, таким образом, перепад давлений составил 215 атмосфер. Такие высокие значения давления типичны при проведении гидроразрыва пласта, соответственно в результате воздействия парогазовой смесью в породе возможно возникновение трещин. Радиус распространения фронта высокого давления составил 12 метров, что позволяет создать сеть протяженных трещин, обеспечивающих существенное повышение дебита скважины.Analysis of the propagation of the pressure front showed that the peak values of the reservoir pressure during the injection process amounted to 415 atm, so the pressure drop was 215 atmospheres. Such high pressure values are typical during hydraulic fracturing, respectively, as a result of exposure to a gas-vapor mixture in the rock, cracks can occur. The radius of propagation of the high-pressure front was 12 meters, which allows you to create a network of extended cracks that provide a significant increase in well production.

Рассчитанный радиус фронта уменьшения вязкости нефти за счет ее нагрева составил 0,7 метра, что достаточно для улучшения параметров течения водонефтяной смеси.The calculated radius of the front of the decrease in oil viscosity due to its heating was 0.7 meters, which is sufficient to improve the flow parameters of the oil-water mixture.

Интересно отметить, что полученный радиус глубины обработки призабойной зоны газовыми продуктами горения, (HCl и HF) составил 1,1 метра и, таким образом, обеспечивает глубокую химическую обработку призабойной зоны.It is interesting to note that the obtained radius of the depth of treatment of the bottom-hole zone with gas products of combustion (HCl and HF) was 1.1 meters and, thus, provides deep chemical treatment of the bottom-hole zone.

Анализ полученных распределений показывает, что радиус термобарического воздействия на призабойную зону составляет два и более метров, что обеспечивает его глубокое распространение внутрь зоны. Заметное снижение вязкости флюида наблюдается на меньшем расстоянии от обсадной колонны (приблизительно до 0,7 метров). Тем не менее, этого достаточно для эффективной очистки призабойной зоны от высоковязких фракций нефти, кольматирующих поровое пространство. Таким образом, прогнозные расчеты показывают, что использование предлагаемой конструкции газогенератора в рамках термобарохимического метода обработки призабойной зоны пласта является перспективным и обеспечивает повышение производительности нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.An analysis of the obtained distributions shows that the radius of the thermobaric effect on the bottomhole zone is two or more meters, which ensures its deep distribution inside the zone. A noticeable decrease in fluid viscosity is observed at a shorter distance from the casing (up to approximately 0.7 meters). Nevertheless, this is sufficient for effective cleaning of the bottom-hole zone from highly viscous oil fractions that clog the pore space. Thus, predictive calculations show that the use of the proposed gas generator design within the framework of the thermobarochemical method for treating the bottom-hole formation zone is promising and provides an increase in the productivity of oil, gas and gas condensate wells.

Литература.Literature.

1. Кольцова Э.М., Глебов М.Б., Женса А.В., Лазарев В.М. Газогенератор для повышения дебита нефтяных и газовых скважин и способ его использования. Патент РФ №2291290 С1, МПК E21B 43/263. Опубликовано 10.01.2007 г.; БИ №1.1. Koltsova E.M., Glebov MB, Zhensa A.V., Lazarev V.M. Gas generator to increase the flow rate of oil and gas wells and the method of its use. RF patent No. 2291290 C1, IPC E21B 43/263. Published January 10, 2007; BI No. 1.

2. Кольцова Э.М., Глебов М.Б., Женса А.В., Лазарев В.М. Газогенератор для повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин. Патент РФ №2363840 С1, МПК E21B 43/263. Опубликовано 10.08.2009 г.; БИ №22.2. Koltsova E.M., Glebov MB, Zhensa A.V., Lazarev V.M. Gas generator to increase the productivity of oil and gas wells. RF patent No. 2363840 C1, IPC E21B 43/263. Published on August 10, 2009; BI No. 22.

Claims (3)

1. Газогенератор для нефтяных и газовых скважин, включающий основной заряд твердого топлива, воспламенительное устройство в цилиндрическом корпусе с узлами герметизации в верхней и нижней частях и зафиксированным поршнем в верхней части цилиндрического корпуса с возможностью его срезания при заданном внешнем давлении, температурный промотор, отличающийся тем, что для установления гидравлической связи колонны насосно-компрессорных труб и воспламенительного устройства, расположенного в нижней части газогенератора, нижний конец колонны насосно-компрессорных труб заглушен пластиной с центральным отверстием, в которое вставлена трубка, связывающая колонну насосно-компрессорных труб с верхом воспламенительного устройства, в воспламенительном устройстве, связанном с основным зарядом твердого топлива муфтовым соединением, дополнительно размещен внешний перфорированный корпус с твердым топливом для передачи горения основному заряду твердого топлива, а нижняя часть воспламенительного устройства заглушена твердотопливной пластиной и цилиндрическим перфорированным концевиком.1. A gas generator for oil and gas wells, including the main charge of solid fuel, an ignition device in a cylindrical body with sealing units in the upper and lower parts and a fixed piston in the upper part of the cylindrical body with the possibility of cutting off at a given external pressure, a temperature promoter, characterized in that to establish hydraulic connection of the tubing string and the igniter device located in the lower part of the gas generator, the lower end of the columns The tubing is plugged with a plate with a central hole in which a tube is connected connecting the tubing string to the top of the ignition device, and an external perforated housing with solid fuel is additionally placed in the ignition device associated with the main charge of solid fuel with a sleeve connection burning the main charge of solid fuel, and the lower part of the igniter is drowned out by a solid propellant plate and a cylindrical perforated trailer. 2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела в блоке воспламенения использован газ, химически разлагаемый в области высоких температур с увеличением объема.2. The gas generator according to claim 1, characterized in that as the working fluid in the ignition unit, gas is used that is chemically decomposed at high temperatures with increasing volume. 3. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что в качестве температурного промотора использована тонкослойная пластина из твердого топлива, связанная с нижним узлом герметизации. 3. The gas generator according to claim 1, characterized in that as the temperature promoter used a thin-layer plate of solid fuel associated with the lower sealing unit.
RU2010144082/03A 2010-10-28 2010-10-28 Gas generator for oil and gas wells RU2456443C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144082/03A RU2456443C1 (en) 2010-10-28 2010-10-28 Gas generator for oil and gas wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144082/03A RU2456443C1 (en) 2010-10-28 2010-10-28 Gas generator for oil and gas wells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010144082A RU2010144082A (en) 2012-05-10
RU2456443C1 true RU2456443C1 (en) 2012-07-20

Family

ID=46311773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010144082/03A RU2456443C1 (en) 2010-10-28 2010-10-28 Gas generator for oil and gas wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2456443C1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109138957A (en) * 2018-07-17 2019-01-04 吴继先 Liquid explosives injection and apparatus to cause bursting for oil and gas reservoir explosive fracturing
CN109339761A (en) * 2018-11-16 2019-02-15 吴继先 Fluid injection and apparatus to cause bursting for oil and gas reservoir
CN110306966A (en) * 2019-07-22 2019-10-08 屈波 Liquid explosives injection and exploding in fracture fracturing device for oil-gas casing well

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006541A (en) * 1986-06-09 1991-04-09 Pfizer Inc. Antiallergy and antiinflammatory agents
RU2175059C2 (en) * 1999-10-06 2001-10-20 Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по использованию энергии взрыва в геофизике Solid-fuel gas generator with controllable pressure pulse for stimulation of wells
RU2232264C1 (en) * 2003-03-19 2004-07-10 Мовшович Эдуард Борисович Apparatus for chemical ignition of gas-generating fuel during thermochemical processing of oil and gas wells
RU2291290C1 (en) * 2005-07-14 2007-01-10 Элеонора Моисеевна Кольцова Gas generator for increasing debit of oil and gas wells and method for using said generator
RU2363840C1 (en) * 2007-12-21 2009-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Gas generator increasing yield of oil and gas wells

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006541A (en) * 1986-06-09 1991-04-09 Pfizer Inc. Antiallergy and antiinflammatory agents
RU2175059C2 (en) * 1999-10-06 2001-10-20 Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по использованию энергии взрыва в геофизике Solid-fuel gas generator with controllable pressure pulse for stimulation of wells
RU2232264C1 (en) * 2003-03-19 2004-07-10 Мовшович Эдуард Борисович Apparatus for chemical ignition of gas-generating fuel during thermochemical processing of oil and gas wells
RU2291290C1 (en) * 2005-07-14 2007-01-10 Элеонора Моисеевна Кольцова Gas generator for increasing debit of oil and gas wells and method for using said generator
RU2363840C1 (en) * 2007-12-21 2009-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Gas generator increasing yield of oil and gas wells

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010144082A (en) 2012-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240110465A1 (en) Cracking permeability increasing method combining hydraulic fracturing and methane in-situ combustion explosion
CN106437669B (en) A kind of thermal cracking seam method and system for deep hot dry rock formation production
US7882895B2 (en) Method for impulse stimulation of oil and gas well production
US8082989B2 (en) Method for impulse stimulation of oil and gas well production
US10443364B2 (en) Comprehensive enhanced oil recovery system
WO2009146186A1 (en) Method and apparatus to treat a well with high energy density fluid
EP3310998B1 (en) Fracturing utilizing an air/fuel mixture
CN109025941B (en) Deflagration fracturing and hydraulic impact fracturing combined pipe column and combined method
RU98047U1 (en) HEAT AND GAS GENERATOR FOR IMPROVEMENT OF FILTRATION OF THE LAYER IN ITS NEARBORING ZONE
RU2456443C1 (en) Gas generator for oil and gas wells
RU2344282C2 (en) Borehole cyclic generator of compression pulses and method of pay permeability increase
RU2429346C1 (en) Development method of high-viscosity oil deposit with use of in-situ combustion
CN114718539B (en) In-situ combustion explosion fracturing method in multi-round methane layer
WO2002070339A2 (en) System for lifting water from gas wells using a propellant
RU2272909C2 (en) Method to apply action to coal bed
CN104265257B (en) The combustion in situ huff and puff oil recovery method of fracturing propping agents filling auxiliary catalysis igniting
RU2221141C1 (en) Process of treatment of critical area of formation
CN102889071A (en) Liquid crystal display device
CN104110244A (en) Downhole chemical heat-releasing ignition method of heavy oil reservoir fireflooding well
RU2282026C1 (en) Thermogaschemical well stimulation method with the use of coiled tubing
RU2261990C2 (en) Method for applying thermogas-dynamic action to bed and solid fuel charge for above method implementation
RU2485307C1 (en) Gas-dynamic formation fracturing method
US11761319B2 (en) Fracturing of a deep or wet well utilizing an air/fuel mixture and multiple stage restriction orifice assembly
RU2200832C2 (en) Method of treatment of critical area of formation and gear for its realization
RU2581071C1 (en) Method for development of hydrocarbon fluid deposits

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141029