RU2503807C2

RU2503807C2 - Device for productive formation treatment with propellant charge and bag

Info

Publication number: RU2503807C2
Application number: RU2012110052/03A
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Сварог"
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-01-10
Also published as: RU2012110052A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device includes wire-line, unpackaged cylindrical propellant charge with igniter and accessories. According to invention the propellant charge is closed by rigid combustible bag that provides the reduction of charge deformation at high temperatures in well and generation of additional energy quantity. Rigid combustible bag consists of the following components, wt %: thermosetting polymer compound - 30…37; pyroxiline fibre - 18…22; explosive component - 42…48 and plus 100%: ethyl alcohol - 10, wetting agent - 0.1.

EFFECT: increase of device operation reliability at increased temperature influences.

1 dwg

Description

Предлагаемое скважинное устройство имеет отношение к нефтегазодобывающей промышленности и может применяться в других областях. Основу устройства составляют твердые топливные заряды (ТТЗ). При их горении происходит термическое газовое и химическое воздействие на призабойную зону пласта с увеличением проницаемости и притоков.The proposed downhole device is related to the oil and gas industry and can be used in other areas. The basis of the device is solid fuel charges (TTZ). During their combustion, thermal gas and chemical effects on the bottom-hole zone of the formation occur with an increase in permeability and inflows.

Известен способ обработки пласта и устройство для его осуществления, содержащее ТТЗ и оснастку для соединения с кабелем [1]. Способ задает характеристики импульсов давления при создании избыточного давления в скважине. В каналах ТТЗ имеются опорные трубки с системой воспламенения.A known method of processing a formation and a device for its implementation, containing TTZ and equipment for connecting with a cable [1]. The method sets the characteristics of pressure pulses when creating excess pressure in the well. In the TTZ channels there are support tubes with an ignition system.

Известен бескорпусной секционный ТТЗ для газодинамического воздействия на пласт [2]. Он включает пороховые секции, узел воспламенения, и оснастку, расположенную в центральном канале каждой из пороховых секций и детали для стягивания секций друг к другу.Known open-section sectional TTZ for gas-dynamic impact on the reservoir [2]. It includes powder sections, an ignition unit, and equipment located in the central channel of each of the powder sections and parts for tightening the sections to each other.

Наличие трубок с оснасткой [1, 2], проходящих по оси ТТЗ и других элементов оснастки обеспечивают определенную жесткость устройствам. Недостатком аналогов является деформация элементов составного заряда при длительном воздействии повышенных темперетур (до +100°C). Они становятся мягче из-за резкого уменьшения модуля упругости. В результате воспламенение может нарушиться или возникают нерасчетные режимы горения, вызванные разрушением заряда.The presence of tubes with accessories [1, 2] passing along the TTZ axis and other accessories of the equipment provide a certain rigidity to the devices. The disadvantage of analogues is the deformation of the elements of the composite charge during prolonged exposure to elevated temperatures (up to + 100 ° C). They become softer due to a sharp decrease in the modulus of elasticity. As a result, ignition can be disturbed or off-design combustion modes occur, caused by the destruction of the charge.

Известен газогенератор на твердом топливе с регулируемым импульсом стимуляции скважин [3]. Он имеет трубчатые ТТЗ и грузонесущий геофизический кабель с элементами крепления конструкции. Имеющееся у ТТЗ защитное покрытие обеспечивает горение их только с центрального канала. Это приводит к нежелательной деформации ТТЗ, вызванной увеличением давления продуктов сгорания в канале. Защитное покрытие полностью не сгорает. Его остатки загрязняют скважину после сгорание ТТЗ.Known gas generator for solid fuel with an adjustable pulse stimulation of wells [3]. It has tubular TTZ and a load-bearing geophysical cable with structural fasteners. The protective coating available at TTZ ensures their combustion only from the central channel. This leads to undesirable deformation of the TTZ caused by an increase in the pressure of the combustion products in the channel. The protective coating does not completely burn out. Its residues pollute the well after the combustion of the TTZ.

Прототипом является устройство для обработки продуктивного пласта [4]. Оно имеет бескорпусной ТТЗ со сквозным каналом и отношением его длины к диаметру (22-38):1, что позволяет использовать укороченные с увеличенным сводом топлива. Такие заряды меньше деформируются под воздействием высокой температуры. Тем не менее, опасность деформации остается. Это ограничивает использование устройства при таких температурных нагрузках.The prototype is a device for processing a reservoir [4]. It has a frameless TTZ with a through channel and the ratio of its length to diameter (22-38): 1, which allows the use of shortened fuel with an enlarged arch. Such charges are less deformed under the influence of high temperature. However, the danger of deformation remains. This limits the use of the device at such temperature loads.

Задачей заявляемого изобретения является такая доработка устройства с ТТЗ, которая увеличит надежность и эффективность его работы при высокотемпературных воздействиях за счет снижения деформаций зарядов и сохранения формы при размещении их в жесткие сгораемые картузы (ЖСК).The objective of the claimed invention is such a refinement of the device with TTZ, which will increase the reliability and efficiency of its operation under high-temperature influences by reducing deformation of charges and preserving shape when placing them in a hard combustible cap (HBC).

Для ТТЗ из утилизированных ракетных зарядов баллиститного пороха или соответствующих пороховых смесей материал ЖСК без деформации должен выдерживать температуры +100°C. Для смесевых составов эта температура должна быть +150°C. Время выдержки ЖСК при спуске устройства в скважину до воспламенения и последующего горения ТТЗ должно быть не менее одного часа. При этом ЖСК должен полностью сгорать.For TTZ from recycled rocket charges of ballistic gunpowder or the corresponding powder mixtures, the HBC material without deformation must withstand temperatures of + 100 ° C. For mixed formulations, this temperature should be + 150 ° C. The exposure time of the HBC during the descent of the device into the well before ignition and subsequent combustion of the TTZ should be at least one hour. In this case, the ZhSK should completely burn.

Поставленная задача обеспечена тем, что устройство для обработки продуктивного пласта, соединенное с кабелем-тросом, содержит бескорпусной цилиндрический твердотопливный заряд с воспламенителем и оснастку, при этом твердотопливный заряд закрыт жестким сгораемым картузом, обеспечивающим уменьшение деформации заряда при повышенных температурах в скважине и выделение дополнительного количества энергии, при этом в состав жесткого сгорающего картуза входят следующие компоненты, масс.%:The task is ensured by the fact that the device for processing the reservoir connected to the cable cable contains an open-ended cylindrical solid propellant charge with an igniter and equipment, while the solid propellant charge is closed by a rigid combustible cap providing a reduction in charge deformation at elevated temperatures in the well and the allocation of an additional amount energy, while the composition of the hard burning cap includes the following components, wt.%:

термореактивная полимерная композиция - 30…37;thermosetting polymer composition - 30 ... 37;

пироксилиновое волокно - 18…22;pyroxylin fiber - 18 ... 22;

взрывчатое вещество - 42…48 иexplosive - 42 ... 48 and

сверх 100%:over 100%:

спирт этиловый - 10;ethyl alcohol - 10;

смачиватель - 0,1.wetting agent - 0.1.

Термореактивная полимерная композиция может быть представлена, например, в виде упруго вязкого акрилатного связующего - олигомера Д-10ТМ, олигоэфиракрилата ТГМ-3, метилметакрилата, перекиси бензоила. Названные компоненты могут быть использованы либо в сумме либо с исключением, например, одного из них -и в различных количественных сочетаниях. В качестве взрывчатого вещества может быть использован, например, гексоген или октоген, или титрил. В качестве смачивателя может быть использован пента 69 или формальгликоль, или глицерин. Как вариант в качестве добавки к заявленной композиции может быть использован, например, порофор в количестве 0-3 масс.%. Все эти вещества по отдельности известны и описаны в технической литературе (см., например, Хмельницкий Л.И. Справочник по взрывчатым веществам, Москва, Химия, 1962; Брагинский В.А. и др., Переработка пластмасс, Справочное пособие, Ленинград, Химия, 1985).A thermosetting polymer composition can be presented, for example, in the form of an elastically viscous acrylate binder - oligomer D-10TM, oligoester acrylate TGM-3, methyl methacrylate, benzoyl peroxide. The named components can be used either in total or with the exception of, for example, one of them and in various quantitative combinations. As explosives, for example, hexogen or octogen, or titer can be used. As a wetting agent, pent 69 or formalglycol or glycerin can be used. Alternatively, for example, a porophore in an amount of 0-3 wt.% Can be used as an additive to the claimed composition. All these substances are individually known and described in the technical literature (see, for example, Khmelnitsky L.I. Explosive Materials Handbook, Moscow, Chemistry, 1962; VA Braginsky et al., Plastics Processing, Handbook, Leningrad, Chemistry, 1985).

Способ изготовления. ЖСК, состоящий из высокомодульного полимерного состава, изготавливают по специальной технологии. Пороховую массу - пироксилиновые волокна или их смесь с целлюлозными волокнами вводят в водно-полимерную композицию термореактивного связующего. В качестве взрывчатого вещества добавляют мелкодисперсный гексоген или октоген и вымешивают массу. Из полученного премикса формуют заготовки, сушат, подвергают горячему прессованию. Предел прочности ЖСК после его охлаждения и распрессования получается не менее 16 МПа. Модуль упругости значительно больше по отношению к ТТЗ и составляет до 500 МПа. Скорость горения ЖСК находится в соответствии с характеристиками ТТЗ.Preparation method. HBC, consisting of a high-modulus polymer composition, is made using special technology. Gunpowder mass - pyroxylin fibers or their mixture with cellulose fibers is introduced into the water-polymer composition of the thermosetting binder. Fine explosive RDX or HMX is added as the explosive and the mass is kneaded. Preforms are formed from the obtained premix, dried, and subjected to hot pressing. The ultimate strength of HBC after its cooling and decompression is not less than 16 MPa. The modulus of elasticity is much larger with respect to the TTZ and is up to 500 MPa. The burning rate of the ZhSK is in accordance with the characteristics of the TTZ.

ЖСК имеет форму цилиндрического стакана с толщиной стенок от одного до нескольких миллиметров. В него помещают заряд, имеющий минимальный зазор с ЖСК. На дне по оси стакана предусморено отверстие. Элементы ЖСК могут частично или полностью перекрывать внутреннюю поверхность центрального канала заряда или его часть. Канат оснастки устройства находится снаружи ТТЗ - в его продольных пазах внутри ЖСК. Канат или опорная труба по оси ТТЗ также находятся внутри ЖСК, помещенного в канал заряда.ZhSK has the form of a cylindrical glass with a wall thickness of one to several millimeters. A charge is placed in it having a minimum clearance from the HBC. At the bottom, a hole is provided along the axis of the glass. HBC elements can partially or completely overlap the inner surface of the central channel of the charge or its part. The equipment snap-in rope is located outside the TTZ - in its longitudinal grooves inside the housing construction complex. The rope or support tube along the TTZ axis is also located inside the HBC placed in the charge channel.

На фиг.1 в качестве примера показана конструкция скважинного устройства, имеющего бескорпусной канальный цилиндрический заряд 1 и воспламенитель 2. Заряд закрыт от высокой температуры картузом 3 и соединен с кабелем-тросом 4. Канат 5 проходит снаружи заряда по его продольным пазам. Картуз остается снаружи, не позволяя канату выходить из пазов при спуске в скважину.Figure 1 shows, by way of example, the design of a borehole device having an open-ended channel cylindrical charge 1 and an igniter 2. The charge is closed from high temperature by a cap 3 and connected to a cable-cable 4. The cable 5 passes outside the charge along its longitudinal grooves. The cartouche remains outside, preventing the rope from exiting the grooves when it is lowered into the well.

Устройство работает следующим образом. Перед спуском в скважину его собирают из отдельных ТТЗ, помещенных в ЖСК. Собранное устройство с ТТЗ опускают в выбранный интервал обработки пласта в зону повышенных температур.The device operates as follows. Before the descent into the well, it is collected from separate TTZ placed in the housing cooperative. The assembled device with TTZ is lowered into the selected formation processing interval into the zone of elevated temperatures.

С повышением температуры ТТЗ за счет снижения модуля упругости и последующей развивающейся деформации под действием собственного веса выбирают конструктивные зазоры между ТТЗ и ЖСК. Этим обеспечивают жесткий контакт между ними. Прочностью ЖСК обеспечивают стабильность формы комбинированного заряда. Это позволяет уменьшить деформации ТТЗ и гарантирует нормальные эксплуатационные характеристики устройства.With an increase in the temperature of the TTZ due to a decrease in the modulus of elasticity and subsequent developing deformation under the influence of its own weight, structural gaps between the TTZ and the ZhSK are chosen. This provides a hard contact between them. The strength of HBCs ensures the stability of the combined charge form. This allows to reduce the TTZ deformation and guarantees the normal operational characteristics of the device.

Наличие пороховой массы взрывчатого вещества в составе ЖСК позволяет получить дополнительную тепловую энергию. Пласт больше прогревается, повышаются притоки скважинных флюидов. Эффективность обработки возрастает.The presence of a powder mass of explosives in the composition of the HBC allows you to get additional thermal energy. The reservoir warms up more, well fluid inflows increase. Processing efficiency is increasing.

Комбинированный заряд (с ЖСК) предлагается в любых геолого-технических условий скважин, в том числе при повышенных температурах.Combined charge (with HBC) is offered in any geological and technical conditions of wells, including at elevated temperatures.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2106485. МПК E21B 43/263. Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления. Краснощекой Ю.И., Самошкин В.И., Зансохов Л.Г. и др. Заявл. 25.08.1995, Опубл. 10.03.1998.1. RF patent No. 2106485. IPC E21B 43/263. A method for processing a bottomhole formation zone and a device for its implementation. Krasnoshchekoy Yu.I., Samoshkin V.I., Zansokhov L.G. et al. 08/25/1995, Publ. 03/10/1998.

2. Патент РФ №2183740. C1, 6 E21B 43/263. Заряд бескорпусной секционный для газодинамического воздействия на пласт. Падерин М.Г., Газизов Ф.М. и др. Заявл. 22.08.2001. Опубл. 20.06.2002.2. RF patent No. 2183740. C1, 6 E21B 43/263. Sectional uncharged charge for gas-dynamic impact on the formation. Paderin M.G., Gazizov F.M. et al. 08/22/2001. Publ. 06/20/2002.

3. Патент РФ №2175059. МКИ E21B 43/263. Газогенератор на твердом топливе с регулируемым импульсом для стимуляции скважин. Крощенко В.Д., Грибанов Н.И., Гайворонский И.Н. и др. Заявл. 06.10.1999. Опубл. 20.10.2001.3. RF patent No. 2175059. MKI E21B 43/263. Solid fuel gas generator with adjustable pulse for stimulation of wells. Kroshchenko V.D., Gribanov N.I., Gaivoronsky I.N. et al. 10/06/1999. Publ. 10/20/2001.

4. Патент РФ №100554 на полезную модель. Приор. 16.07.2009. Опубл. 20.12.10. Бюл. №35. Устройство для обработки продуктивного пласта. Пелых Н.М., Богданов С.Ю. - прототип.4. RF patent No. 100554 for utility model. Prior. 07/16/2009. Publ. 12/20/10. Bull. Number 35. Device for processing a reservoir. Pelykh N.M., Bogdanov S.Yu. - prototype.

Claims

Устройство для обработки продуктивного пласта с твердотопливным зарядом, соединенное с кабелем-тросом, содержащее бескорпусной цилиндрический твердотопливный заряд с воспламенителем и оснастку, отличающееся тем, что твердотопливный заряд закрыт жестким сгораемым картузом, обеспечивающим уменьшение деформации заряда при повышенных температурах в скважине и выделение дополнительного количества энергии, при этом в состав жесткого сгорающего картуза входят следующие компоненты, мас.%:
термореактивная полимерная композиция - 30…37;
пироксилиновое волокно - 18…22;
взрывчатое вещество - 42…48 и
сверх 100%:
спирт этиловый - 10;
смачиватель - 0,1. A device for treating a productive formation with a solid fuel charge connected to a cable cable containing an open-ended cylindrical solid fuel charge with an igniter and accessories, characterized in that the solid fuel charge is closed by a rigid combustible cap providing a reduction in charge deformation at elevated temperatures in the well and the release of additional energy , while the composition of the hard burning cap includes the following components, wt.%:
thermosetting polymer composition - 30 ... 37;
pyroxylin fiber - 18 ... 22;
explosive - 42 ... 48 and
over 100%:
ethyl alcohol - 10;
wetting agent - 0.1.