RU2759477C1 - Steam pulse pressure generator - Google Patents
Steam pulse pressure generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759477C1 RU2759477C1 RU2020133531A RU2020133531A RU2759477C1 RU 2759477 C1 RU2759477 C1 RU 2759477C1 RU 2020133531 A RU2020133531 A RU 2020133531A RU 2020133531 A RU2020133531 A RU 2020133531A RU 2759477 C1 RU2759477 C1 RU 2759477C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- steam
- transition device
- protective shell
- wells
- Prior art date
Links
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 title claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000003129 oil well Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 alkali metal azide Chemical class 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 1
- 208000013201 Stress fracture Diseases 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/003—Vibrating earth formations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2406—Steam assisted gravity drainage [SAGD]
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для повышения продуктивности скважин путем обработки призабойной зоны пласта (ПЗП).The invention relates to the oil and gas industry, in particular, to devices for increasing the productivity of wells by treating the bottomhole formation zone (BHZ).
Суть изобретенияThe essence of the invention
Устройство для обработки призабойной зоны нефтяного пласта, включающее герметичный корпус с переходным устройством и парокинетической камерой (ПКК), с загрузкой высокоэнергетической не детонирующей тепловыделяющей смеси и системой инициирования горения, отличающийся тем, что в состав корпуса и переходного устройства (ПУ) включен узел калиброванной защиты от разгерметизации основного корпуса в месте его соединения с ПУ, а в состав ПКК включены перфорированная внутренняя труба, которая служит направляющей, формирующая движение расплава (в вертикальных и наклонных скважинах) вдоль ее центральной оси, и защитная оболочка, препятствующая попаданию во внутренний объем ПКК нефтяных фракций.A device for treating the bottomhole zone of an oil reservoir, including a sealed housing with a transition device and a parokinetic chamber (PCC), loaded with a high-energy non-detonating fuel mixture and a combustion initiation system, characterized in that a calibrated protection unit is included in the housing and the transition device (PU) from depressurization of the main body at the point of its connection with the PU, and the PAC includes a perforated inner pipe, which serves as a guide, which forms the movement of the melt (in vertical and inclined wells) along its central axis, and a protective shell that prevents oil fractions.
Техническая проблемаTechnical problem
В области интенсификации нефтегазодобычи существуют проблемы повышения фильтрационных характеристик призабойной зоны пласта (ПЗП) и увеличения продуктивности скважин, особенно на старых месторождениях, а также нефти с высоким содержанием кольматирующих примесей. Предложен ряд устройств, которые в той или иной степени решают эту проблему. Однако они либо требуют больших затрат, либо недостаточно эффективны, либо то и другое вместе.In the field of oil and gas production intensification, there are problems of increasing the filtration characteristics of the bottomhole formation zone (BHZ) and increasing the productivity of wells, especially in old fields, as well as oil with a high content of clogging impurities. A number of devices have been proposed that, to one degree or another, solve this problem. However, they are either expensive, not efficient enough, or both.
Предшествующий уровень техникиPrior art
Известны способ и устройство для обработки призабойной зоны нефтяных скважин (RU 2147337), состоящее из погружного генератора, выполненного в виде корпуса, в котором закреплен стакан, предназначенный для аккумулирования газообразной среды, получаемой в результате инициирования рабочего агента и его реакции (например, реакция горения азида щелочного металла (Na2N3) и окисла металла (Fe2O3).A known method and device for treating the bottomhole zone of oil wells (RU 2147337), consisting of a submersible generator made in the form of a housing, in which a glass is fixed, designed to accumulate a gaseous medium resulting from the initiation of the working agent and its reaction (for example, the combustion reaction alkali metal azide (Na2N3) and metal oxide (Fe2O3).
В корпусе выполнены сопловые отверстия (их количество может быть различным), расположенными в горизонтальной плоскости и соединяющие полость корпуса с внутренней средой скважины. В отверстиях установлены сопла с проходным отверстием. Сопла могут быть сменными, с различным размером проходного отверстия.The body has nozzle holes (their number may be different), located in the horizontal plane and connecting the body cavity with the internal environment of the well. Nozzles with a through hole are installed in the holes. The nozzles can be interchangeable, with different bore sizes.
В корпусе также установлены элементы инициирования рабочего агента, например пиропатрон, воспламенитель и собственно рабочий агент.Elements for initiating the working agent are also installed in the housing, for example, an igniter, an igniter and the working agent itself.
Клапан, выполненный в виде поршня и разрывного элемента, открывающий сопловые отверстия одновременно, что позволяет подавать газовую смесь одновременно под одинаковым давлением через все сопловые отверстия и, тем самым, создать одинаковые условия обработки всей зоны перфорации пласта.The valve, made in the form of a piston and a rupture element, opens the nozzle openings at the same time, which allows the gas mixture to be supplied simultaneously under the same pressure through all the nozzle openings and, thereby, to create the same treatment conditions for the entire perforation zone of the formation.
В корпусе установлен демпфирующий элемент, который гасит скорость перемещения поршня и предохраняет корпус генератора от разрушения.A damping element is installed in the housing, which dampens the speed of piston movement and protects the generator housing from destruction.
На стакане установлен разрывной элемент (например, болт), связывающий стакан с поршнем, установленным с возможностью перемещения в корпусе. Разрывной элемент имеет нормированную шейку, рассчитанную на определенное (заданное) усилие разрыва.A breaking element (for example, a bolt) is installed on the glass, connecting the glass with a piston mounted for movement in the housing. The rupture element has a normalized neck designed for a certain (preset) breaking force.
Для осуществления обработки призабойной зоны пласта скважины в последнюю может быть опущено несколько последовательно закрепленных на каротажном геофизическом кабеле генераторов, элементы каждого из них связаны с коммутационным блоком, закрепленным на кабеле и связанным с пультом управления, расположенным на поверхности. В верхней и нижней частях стакана имеется как минимум по одному отверстию.To carry out the treatment of the bottomhole formation zone of the well, several generators sequentially fixed on a logging geophysical cable can be lowered into the latter, the elements of each of them are connected with a switching unit fixed on the cable and connected to a control panel located on the surface. There is at least one hole in the top and bottom of the glass.
После отработки технологического цикла коммутационный блок и генератор (генераторы) поднимают перемещением каротажного геофизического кабеля на поверхность.After working out the technological cycle, the switching unit and the generator (generators) are lifted by moving the logging geophysical cable to the surface.
Недостатком аналога является:The disadvantage of the analogue is:
1. то, что используемая в качестве рабочего агента генератора смесь азида щелочного металла с окислом металла является взрывчатым веществом, способным к детонации, что из-за взрывоопасности, особенно при ударных воздействиях, снижает успешность и эффективность обработки скважин;1.the fact that the mixture of alkali metal azide with metal oxide used as a working agent of the generator is an explosive capable of detonation, which, due to its explosiveness, especially under shock effects, reduces the success and efficiency of well treatment;
2. в конструкции ИГД не предусмотрена возможность безопасного сброса давления в корпусе генератора, в случае несрабатывания клапанного узла;2. the design of the datum does not provide for the possibility of a safe release of pressure in the generator casing in the event of a valve assembly failure;
3. наличие в конструкции ГИД механических узлов, понижает надежность срабатывания ГИД;3. the presence of mechanical units in the HID design, reduces the reliability of the HID operation;
4. описанные в аналоге ГИД предназначены для работы без НКТ, что ограничивает их применение, поскольку сопряжено с выемкой труб НКТ из скважины, для чего необходимо использовать специальное громоздкое оборудование;4. the GID described in the analogue are designed to work without tubing, which limits their use, since it is associated with the removal of tubing pipes from the well, for which it is necessary to use special bulky equipment;
5. отсутствие надежной защиты кабельной каротажной головки от резких скачков давления и температуры приводят к частому выходу головки и геофизического кабеля из строя;5. The lack of reliable protection of the cable logging head from sudden pressure and temperature surges leads to frequent failure of the head and the geophysical cable;
6. наличие в конструкции ГИД стандартной российской головки, ограничивает его применение территорией стран СНГ;6. the presence of a standard Russian head in the design of the guide, restricts its use to the territory of the CIS countries;
7. агент генератора относится к классу взрывоопасных веществ, способных к детонации.7. The generator agent belongs to the class of explosive substances capable of detonation.
Указанные недостатки резко снижают успешность и эффективность обработки скважин генератором.These disadvantages sharply reduce the success and efficiency of the well treatment by the generator.
Известно устройство для обработки призабойной зоны скважин (RU 2295637, 22.06.2005), названное авторами твердо пламенным тепло генератором (ТТГ). Устройство является мощным источником тепловой энергии, помещаемым в призабойную зону нефтяного пласта с помощью стандартного геофизического оборудования. Терм импульсная обработка скважин с использованием ТТГ используется при осуществлении плановых ремонтных работ на скважинах, когда в скважину закачивается вода. В состав устройства входит герметичный корпус с головкой, согласованной со стандартным кабельным наконечником, загрузка тепловыделяющих блоков и система инициирования горения. Согласно изобретению, в стенке корпуса выполнены ослабленные локальные участки в виде несквозных углублений, либо в виде сквозных окон с герметичными мембранами-заглушками, которые впаиваются либо вклеиваются в окна, причем и те и другие расположены, по меньшей мере, в двух местах по длине корпуса - возле кабельного наконечника и возле днища, а кабельный наконечник и днище отделены теплоизолирующими слоями от тепловыделяющих блоков; а в качестве поджигающих и тепловыделяющих смесей используют высокоэнергетические порошковые смеси, включающие один или несколько твердых окислителей в виде оксидов металлов и один или несколько активных металлов-восстановителей, которые обеспечивают адиабатическую температуру горения 2500-3500 К и линейную скорость горения до 2 м/с; при этом система инициирования горения размещается либо сверху, либо снизу тепловыделяющих блоков.Known device for treatment of the bottomhole zone of wells (RU 2295637, 22.06.2005), called by the authors a solid flame heat generator (TTG). The device is a powerful source of thermal energy placed in the bottomhole zone of an oil reservoir using standard geophysical equipment. Thermal impulse treatment of wells using TTG is used when carrying out planned workover operations on wells when water is pumped into the well. The device includes a sealed housing with a head matched to a standard cable lug, fuel block loading and combustion initiation system. According to the invention, weakened local sections are made in the wall of the housing in the form of blind recesses, or in the form of through windows with sealed membrane-plugs, which are soldered or glued into the windows, and both are located in at least two places along the length of the housing - near the cable lug and near the bottom, and the cable lug and the bottom are separated by heat-insulating layers from the heat-generating blocks; and high-energy powder mixtures are used as igniting and heat-generating mixtures, including one or more solid oxidizing agents in the form of metal oxides and one or more active reducing metals, which provide an adiabatic combustion temperature of 2500-3500 K and a linear combustion rate of up to 2 m / s; in this case, the combustion initiation system is placed either above or below the fuel blocks.
Недостатком аналога является:The disadvantage of the analogue is:
1. при сгорании тепловыделяющих блоков, которые образуют продукты горения в виде расплава, происходит проплавление как «ослабленных» мест, так и самой трубы в корпусе устройства и расплав попадает в скважину, особенно это проявляется в наклонных скважинах, в которых он непосредственно выливается на стенки обсадной колонны и заплавляет перфорационные отверстия в обсадной трубе скважины. Это сопряжено с серьезными последствиями для последующей нормальной эксплуатации скважины1. during the combustion of fuel blocks, which form combustion products in the form of a melt, both the "weak" spots and the pipe itself in the device body melt and the melt enters the well, especially in inclined wells, in which it is directly poured onto the walls casing and fuses the perforations in the well casing. This is associated with serious consequences for the subsequent normal operation of the well.
2. отсутствие надежной защиты от разгерметизации основного корпуса ТТГ в месте его соединения с головкой.2. lack of reliable protection against depressurization of the main body of the TTG in the place of its connection with the head.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности прототипом является заявка, поданная в США на паро-импульсный генератор давления для обработки нефтяных скважин, (international application number 14036930 from 25.09.2013 на US 2015083388, опубликована 26.03.2015).The prototype closest to the invention in technical essence is an application filed in the United States for a vapor-pulse pressure generator for treating oil wells (international application number 14036930 from 09.25.2013 to US 2015083388, published 03.26.2015).
Устройство является мощным импульсным источником тепловой энергии (~30-60 МДж.), помещаемым непосредственно в интервал обработки пласта с помощью стандартного геофизического оборудования. И состоит из двух основных функциональных узлов, отделенных защитной проплавляемой перегородкой (мембраной):The device is a powerful pulsed source of thermal energy (~ 30-60 MJ), placed directly into the treatment interval using standard geophysical equipment. And it consists of two main functional units, separated by a protective fusible partition (membrane):
- тепловыделяющего устройства, представляющего собой герметичный корпус, полость которого заполнена тепловыделяющими блоками с системой инициирования горения;- a fuel-generating device, which is a sealed body, the cavity of which is filled with fuel-generating blocks with a combustion initiation system;
- парокинетической камеры, представляющей собой негерметичный, максимально открытый корпус, с отверстиями (соплами) равномерно распределенными по всей его поверхности, оказывающий минимальное динамическое сопротивление для выхода паро-газовой смеси и максимально препятствующей выходу твердых фракций в скважину.- a parokinetic chamber, which is a leaky, maximally open body, with holes (nozzles) evenly distributed over its entire surface, providing minimal dynamic resistance for the vapor-gas mixture to escape and maximally preventing the release of solid fractions into the well.
ПИГД в сборе опускают на кабель-тросе в интервал перфорации скважины. С устья скважины подают по кабель-тросу электрический импульс на разрядный модуль, где формируется дуговой разряд, инициирующий образование фронта горения, распространяющегося в виде тепловой волны сверху вниз со скоростью около 1 м/с. При горении тепловыделяющих блоков химическая энергия смеси превращается в тепловую энергию на уровне 5-7 МДж/кг.The assembly is lowered on a cable-rope into the perforation interval of the well. From the wellhead, an electric pulse is fed through a cable-rope to the discharge module, where an arc discharge is formed, initiating the formation of a combustion front propagating in the form of a heat wave from top to bottom at a speed of about 1 m / s. When fuel blocks are burned, the chemical energy of the mixture is converted into thermal energy at the level of 5-7 MJ / kg.
В процессе непосредственного контакта высокотемпературного расплава (поступающего с основного корпуса, с температурой не ниже 2300 К) со скважинным флюидом (вода) возникает гидродинамическое возмущение высокой интенсивности в виде парового взрыва, которое проникает в ПЗП через перфорацию в обсадной колонне и вызывает увеличение фильтрационных свойств коллектора не только и не столько за счет удаления АСПО, сколько за счет микро разрывов пласта в районе ПЗП.In the process of direct contact of the high-temperature melt (coming from the main body, with a temperature of at least 2300 K) with the borehole fluid (water), a high-intensity hydrodynamic disturbance occurs in the form of a steam explosion, which penetrates into the bottomhole formation zone through perforation in the casing and causes an increase in the filtration properties of the reservoir. not only and not so much due to the removal of ARPD, but due to micro fractures in the formation near the bottomhole formation zone.
Пароимпульсная обработка скважин с использованием ПИГД удобно вписывается в график плановых ремонтов, когда в скважину закачивается вода или же в процессе ее эксплуатации, поскольку весь цикл подготовительных работ и сама обработка вкладываются в одну рабочую смену.Pulse-steam treatment of wells using PIGD fits conveniently into the planned maintenance schedule, when water is injected into the well or during its operation, since the entire cycle of preparatory work and the treatment itself are invested in one work shift.
Недостатком данного прототипа является:The disadvantage of this prototype is:
1. возможность работы только в вертикальных скважинах1.the ability to work only in vertical wells
2. отсутствие защиты ПКК от попадания нефтяных фракций внутрь корпуса, при спуске в скважину2.the lack of protection of the PAC from the ingress of oil fractions into the body, when running into the well
3. отсутствие надежной калиброванной защиты от разгерметизации основного корпуса ПИГД в месте его соединения с переходным устройством.3. Lack of reliable calibrated protection against depressurization of the main body of the PIGD in the place of its connection with the adapter.
4. отсутствие устройства для центрирования ПИГД внутри обсадной колонны в вертикальных и(или) наклонных скважинах.4. Absence of a device for centering the POGD inside the casing in vertical and (or) deviated wells.
Фиг. 1. Общий вид пароимпульсного генератора давления типа ПИГД-01:FIG. 1. General view of a steam pulse pressure generator of the PIGD-01 type:
1 - переходное устройство; 2 - корпус; 3 - узел сопряжения; 4 - паро-кинетическая камера;1 - adapter; 2 - case; 3 - interface unit; 4 - steam-kinetic chamber;
Техническим результатом данного изобретения является создание конструкции пароимпульсного генератора давления, ПИГД-01 с парокинетической камерой новой конструкции, в которой осуществляется контакт расплавленных продуктов горения со скважинным флюидом внутри перфорированной трубы, которая одновременно служит направляющей, обеспечивающей направленное движение расплава вдоль ее центральной оси, максимально компенсируя таким образом, осевую нессиметрию, связанную с воздействием на движущийся расплав гравитационного поля Земли.The technical result of this invention is the creation of a design of a steam-pulse pressure generator, PIGD-01, with a parokinetic chamber of a new design, in which the molten combustion products are in contact with the borehole fluid inside the perforated pipe, which simultaneously serves as a guide that ensures the directed movement of the melt along its central axis, maximally compensating thus, axial asymmetry associated with the impact on the moving melt of the Earth's gravitational field.
Технический результат достигается с помощью ряда конструкционных особенностей новой модели ПИГД-01, общий вид которой представлен на фиг. 1. Переходное устройство 1 и парокинетическая камера 4 соединяются с корпусом 2 с помощью резьбовых соединений, причем переходное устройство присоединяется герметично. Для центрирования устройства в обсадной колоне нефтяной скважины применяется центратор пружинный, регулируемый. Все рассмотренные ниже конструктивные элементы пароимпульсного генератора давления ПИГД-01 являются его отличительными особенностями по сравнению с прототипом. Конструкция каждого из узлов тепло генератора показана на фигуре 2.The technical result is achieved using a number of design features of the new model PIGD-01, the general view of which is shown in Fig. 1. The
Фиг. 2а. Сечение корпуса парокинетической камеры ПКК горизонтальной плоскостью:FIG. 2a. Cross-section of the body of the PAC parokinetic chamber by a horizontal plane:
2а - ПКК с тонкостенной стальной защитной оболочкой2а - PKK with a thin-walled steel protective shell
1 - внутренняя направляющая труба ПКК; 2 - защитная оболочка ПКК; 3 - наружная труба ПКК1 - inner guide tube PKK; 2 - PKK protective shell; 3 - outer pipe PKK
2б-2в - ПКК с тонкостенной пластиковой защитной оболочкой2b-2v - PKK with a thin-walled plastic protective sheath
1 - внутренняя труба ПКК; 2 - защитная оболочка ПКК; 3 - наружная труба ПКК1 - inner tube of the PKK; 2 - PKK protective shell; 3 - outer pipe PKK
На фиг. 2 (состоит из 3-х подфигур) показана новая конструкция узла 4 (фиг. 1) - парокинетической камеры (в прототипе использовалась ПКК без внутренней направляющей трубы и без защитной оболочки) и варианты ее исполнения фиг. 2а-2в, представляющую собой негерметично, максимально открытый корпус, с отверстиями (соплами) равномерно распределенными по всей его поверхности, оказывающей минимальное динамическое сопротивление для выхода парогазовой смеси и максимально препятствующая выходу твердых фракций в скважину, обеспечивающей оптимальное сочетание показателей «прозрачности» α=0,5-0,6 и деформируемости.FIG. 2 (consists of 3 sub-figures) shows a new design of unit 4 (Fig. 1) - a parokinetic chamber (in the prototype, a PCC was used without an internal guide tube and without a protective shell) and its variants, Fig. 2a-2c, which is a leaky, maximally open body, with holes (nozzles) evenly distributed over its entire surface, providing minimal dynamic resistance for the exit of the vapor-gas mixture and maximally preventing the release of solid fractions into the well, providing an optimal combination of "transparency" parameters α = 0.5-0.6 and deformability.
В сравнении с прототипом, новая конструкция этого узла отличается тем, что для более эффективной работы ПИГД-01 в наклонных скважинах, в основную конструкцию ПКК, вдоль ее центральной оси ведена перфорированная внутренняя труба 1, которая служит направляющей, формирующая движение расплава (после разрушения защитной мембраны) вдоль ее центральной оси, максимально компенсируя, таким образом, осевую не симметрию, связанную с воздействием на движущийся расплав в наклонной скважине гравитационного поля Земли и препятствуя его продвижению по внутренней поверхности наружной трубы.In comparison with the prototype, the new design of this unit differs in that for more efficient operation of PIGD-01 in deviated wells, a perforated
Второй отличительной особенностью новой конструкция ПКК является то, что для предохранения внутреннего объема ПКК от попадания в него нефтяных фракций (при спуске устройства в скважину), в него вводится защитная оболочка 2. Перед спуском ПИГД в скважину, данный объем заполняется водой. Наличие подобной защиты позволяет оперативно применять технологию ПИГД в эксплуатируемых скважинах, поскольку позволяет осуществлять проведение работ в скважинах с частичным заполнением водой области обработки ПЗП (10-15 м вместо 1000-5000 м) и таким образом значительно снижая время подготовительных работ.The second distinctive feature of the new design of the PAC is that to protect the internal volume of the PAC from oil fractions (when the device is run into the well), a protective shell is introduced into it 2. Before the PID is lowered into the well, this volume is filled with water. The presence of such protection makes it possible to quickly apply the PIGD technology in operating wells, since it allows work in wells with partial filling of the BHZ treatment area with water (10-15 m instead of 1000-5000 m) and thus significantly reducing the preparatory work time.
Признаками изобретения являются:The features of the invention are:
1. Универсальное переходное устройство, совместимое с любым геофизическим соединителем (кабельным наконечником).1. Universal adapter, compatible with any geophysical connector (cable lug).
2. Тепловыделяющее устройство с герметичным корпусом.2. A heat-generating device with a sealed body.
3. Узел калиброванной защиты подачи расплава, в парокинетическую камеру, с проплавляемой диафрагменной перегородкой (мембраной).3. Unit for calibrated protection of the melt supply to the parokinetic chamber, with a melted diaphragm baffle (membrane).
4. Система инициирования горения, включающая искро-дуговой генератор типа ГИД и разрядный модуль.4. System of initiation of combustion, including a spark-arc generator of the GID type and a discharge module.
5. Тепловыделяющие блоки из высокоэнергетической недетонирующей тепловыделяющей смеси.5. Fuel blocks made of high-energy non-detonating fuel mixture.
6. Парокинетическая камера.6. Parokinetic chamber.
Признаки 1-5 являются общими с прототипом, признак 6 существенным образом отличается от прототипа.Features 1-5 are common with the prototype, feature 6 differs significantly from the prototype.
Функциональное назначение отличительных признаков новой конструкции пароимпульсного генератора давления, ПИГД-01 состоит в следующем.The functional purpose of the distinctive features of the new design of the steam pulse pressure generator, PIGD-01 is as follows.
1. Новая конструкция парокинетической камеры отличается тем, что для более эффективной работы ПИГД в наклонных скважинах, в основную конструкцию ПКК, вдоль ее центральной оси ведена перфорированная внутренняя труба, которая служит направляющей, формирующая движение расплава (после разрушения защитной мембраны) вдоль ее центральной оси, максимально компенсируя, таким образом, осевую не симметрию, связанную с воздействием на движущийся расплав в наклонной скважине гравитационного поля Земли и препятствуя его продвижению по внутренней поверхности наружной трубы.1. The new design of the parokinetic chamber is distinguished by the fact that for a more efficient operation of the POGD in deviated wells, a perforated inner pipe is introduced into the main structure of the PCC along its central axis, which serves as a guide that forms the movement of the melt (after the destruction of the protective membrane) along its central axis , thus maximally compensating for the axial non-symmetry associated with the impact on the moving melt in the inclined well of the Earth's gravitational field and preventing it from moving along the inner surface of the outer pipe.
2. В новой конструкция ПКК вводится защитная оболочка, которая (при спуске ПИГД в скважину) предохраняет внутренний объем ПКК от попадания в нее нефтяных фракций, см. Рис. 2а-2в, позиция 2. Перед спуском ПИГД в скважину, данный объем заполняется водой.2. In the new design of the PAC, a protective shell is introduced, which (when the PAGD is run into the well) protects the internal volume of the PAC from oil fractions entering it, see Fig. 2a-2c,
3. Новый узел калиброванной защиты от разгерметизации основного корпуса ПИГД-01 в месте его соединения с ПУ отличается от узла защиты в прототипе тем, что в месте соединения ОК и ПУ создается пустотелый промежуток (объем), в который помещается фторопластовая втулка, цилиндрической формы, и которая при закручивании ПУ в ОК сжимается, обеспечивая, таким образом, надежную защиту данного узла. Причем, путем расчетов, высота втулки выбирается таким образом, что бы при плотном соединении ОК с ПУ, внутри втулки создалось давление не менее 50 МПа. Для измерения данного параметра, при присоединении переходного устройства к основному корпусу, используется измеритель крутящего момента силы на валу.3. The new unit of calibrated protection against depressurization of the main body PIGD-01 in the place of its connection with the PU differs from the protection unit in the prototype in that a hollow gap (volume) is created at the junction of the OK and PU, in which a fluoroplastic sleeve, cylindrical, is placed, and which, when the PU is twisted into the OK, is compressed, thus providing reliable protection of this node. Moreover, by means of calculations, the height of the sleeve is selected in such a way that, with a tight connection of the OC with the PU, a pressure of at least 50 MPa would be created inside the sleeve. To measure this parameter, when attaching the adapter to the main body, a shaft torque meter is used.
По остальным признакам и по принципу функционирования предлагаемая конструкция практически не отличается от прототипа. Как и в случае прототипа, ПИГД-01 в сборе опускают на кабель-тросе в интервал перфорации скважины. С устья скважины подают по кабель-тросу электрический импульс на разрядный модуль, где формируется дуговой разряд, инициирующий образование фронта горения, распространяющегося в виде тепловой волны сверху вниз со скоростью около 1 м/с. При горении тепловыделяющих блоков химическая энергия смеси превращается в тепловую энергию в диапазоне ~30-60 МДж. При этом в приосевой части ПИГД-01 развивается температура ~2300 К. За счет интенсивной теплоотдачи корпуса ПИГД-01 в окружающий флюид температура стенки основного корпуса ПИГД снижается до 600-700 К (при давлении в скважине ~10-20 МПа), превышающей локальную температуру кипения воды.In terms of other features and the principle of operation, the proposed design practically does not differ from the prototype. As in the case of the prototype, the PIGD-01 assembly is lowered on a cable-rope into the interval of perforation of the well. From the wellhead, an electric pulse is fed through a cable-rope to the discharge module, where an arc discharge is formed, initiating the formation of a combustion front propagating in the form of a heat wave from top to bottom at a speed of about 1 m / s. When fuel blocks are burned, the chemical energy of the mixture is converted into thermal energy in the range of ~ 30-60 MJ. At the same time, a temperature of ~ 2300 K develops in the axial part of PIGD-01. Due to the intense heat transfer of the PIGD-01 body to the surrounding fluid, the wall temperature of the PIGD-01 main body decreases to 600-700 K (at a well pressure of ~ 10-20 MPa), which exceeds the local boiling point of water.
По мере сгорания тепловыделяющих блоков, продукты горения накапливаются в донной части корпуса и, прожигая мембрану узла сопряжения, попадают в паро-кинетическую камеру генератора. При этом происходит залповый контакт высокотемпературного расплава с флюидом (вода).As the fuel blocks burn, the combustion products accumulate in the bottom of the housing and, burning through the membrane of the interface unit, enter the steam-kinetic chamber of the generator. In this case, a salvo contact of a high-temperature melt with a fluid (water) occurs.
В результате взаимодействия высокотемпературного расплава с флюидом, развивается контролируемый паровой взрыв, который формирует радиально направленный выброс пара из паро-кинетической камеры и создает мощный импульс давления. Импульс давления обеспечивает инжекцию через перфорацию внутрискважинного флюида вместе с высокотемпературной водно-паровой смесью и их перемешивание в ПЗП. На фронте импульса высокое давление инициирует расширение существующих и формирование новых микротрещин и гидроразрывов в ПЗП.As a result of the interaction of a high-temperature melt with a fluid, a controlled vapor explosion develops, which forms a radially directed vapor release from the vapor-kinetic chamber and creates a powerful pressure pulse. The pressure pulse provides injection through the perforation of the downhole fluid together with the high-temperature water-vapor mixture and their mixing in the bottomhole formation zone. At the pulse front, high pressure initiates the expansion of existing and the formation of new microcracks and hydraulic fractures in the bottomhole formation zone.
На второй фазе импульса, в результате взаимодействия развитой поверхности высокотемпературной водно-паровой смеси, выбрасываемой импульсом давления в каналы и микротрещины ПЗП, и перемешивания водно-паровой смеси с окружающим флюидом, инициируется быстрое охлаждение и конденсация пара. Как следствие, вслед за импульсом давления в зоне перфорации скважины формируется резкий импульс разрежения (имплозии), вызывающий (в силу неразрывности жидкой среды) обратный поток флюида через перфорацию в скважину и вынос кольматирующих частиц вместе со скважинным флюидом из ПЗП.In the second phase of the pulse, as a result of the interaction of the developed surface of the high-temperature water-vapor mixture ejected by the pressure pulse into the channels and microcracks of the bottomhole formation zone, and the mixing of the water-vapor mixture with the surrounding fluid, rapid cooling and condensation of steam is initiated. As a result, following the pressure pulse in the perforation zone of the well, a sharp rarefaction (implosion) pulse is formed, causing (due to the continuity of the liquid medium) a backflow of fluid through the perforation into the well and the removal of bridging particles together with the well fluid from the bottomhole formation zone.
При определенных условиях в процессе имплозии возможно образование в перфорационных каналах кавитационных пузырьков, охлопывание которых может способствовать очистке окружающей поверхности коллектора ПЗП.Under certain conditions, in the process of implosion, cavitation bubbles may form in the perforation channels, the collapse of which can contribute to cleaning the surrounding surface of the BHZ reservoir.
Таким образом, энергетический импульс при срабатывании ПИГД вызывает комбинированный динамический термо-барический эффект.Thus, the energy impulse when the PIGD is triggered causes a combined dynamic thermo-baric effect.
Тепловой фактор вызывает уменьшение вязкости нефти (это кратковременный эффект) и расплавление асфальтено-смолисто-парафиновых отложений (АСПО). Фактор высокого давления на фронте импульса вызывает расширение существующих и формирование новых микротрещин для притока нефти, а фактор имплозии - вынос, коль матирующих частиц из ПЗП (это долговременные эффекты).The thermal factor causes a decrease in oil viscosity (this is a short-term effect) and melting of asphaltene-resinous-paraffin deposits (ARPD). The high pressure factor at the pulse front causes the expansion of existing and the formation of new microcracks for oil inflow, and the implosion factor causes the removal of clogging particles from the bottomhole formation zone (these are long-term effects).
Охлаждение пароводяной смеси при определенных условиях может инициировать кавитационные эффекты, связанные с процессами образования и охлопывания пузырьков пара, которые сопровождаются генерацией высокочастотных акустических и ударных волн, что может усиливать эффект очистки каналов притока нефти в ПЗП, вынос загрязнений во внутреннюю полость скважины и, в целом, обеспечивать дополнительное снижение гидравлического сопротивления в ПЗП.Cooling of the steam-water mixture under certain conditions can initiate cavitation effects associated with the formation and collapse of steam bubbles, which are accompanied by the generation of high-frequency acoustic and shock waves, which can enhance the effect of cleaning the channels of oil inflow into the bottomhole formation zone, the removal of contaminants into the inner cavity of the well and, in general , provide an additional reduction in hydraulic resistance in the bottomhole formation zone.
Предлагаемая конструкция парогенератора ПИГД-01 позволяет повысить эффективность и время обработки ПЗП (в сравнении с прототипом) за счет применения защитной оболочки, предохраняющей случайное попадание нефти внутрь ПКК и тем самым предотвращая образования твердых фракций, при взаимодействии расплава с нефтью, (способных привести к закупорке нефтяных каналов). Наличие подобной защиты позволяет оперативно применять технологию ПИГД в эксплуатируемых скважинах, поскольку позволяет осуществлять проведение данных работ в скважинах с частичным заполнением водой (10-15 м) области обработки ПЗП и таким образом значительно снижая время подготовительных работ и тем самым резко сократить время на подготовку скважины к обработке.The proposed design of the PIGD-01 steam generator makes it possible to increase the efficiency and processing time of the bottomhole formation zone (in comparison with the prototype) due to the use of a protective shell that prevents accidental ingress of oil into the PAC and thereby preventing the formation of solid fractions when the melt interacts with oil (which can lead to blockage oil channels). The presence of such protection makes it possible to quickly apply the PIGD technology in operating wells, since it allows carrying out these works in wells with partial water filling (10-15 m) of the BHZ treatment area and thus significantly reducing the preparatory work time and thereby dramatically reducing the time for well preparation. to processing.
Примеры конкретного выполнения.Examples of specific implementation.
№1. Для сборки корпуса изделия ПИГД-01 использовали стальную бесшовную трубу (Dнар×Dвн×L) 50×40×2000. К одному из концов трубы присоединяли узел сопряжения 1-3 (см. фиг. 1), приварив его с помощью аргонной сварки. Полость корпуса заполняли прессованными блоками тепловыделяющей смеси (D=39 мм, L=45-50 мм) с общим весом около 7 кг. К собранному корпусу с помощью резьбового соединения и уплотнения присоединяли переходное устройство 1-1 (фиг. 1), в котором располагается система инициирования горения с разрядным промежутком, к резьбовой части узла сопряжения присоединяли парокинетическую камеру длиной 1600 мм, диаметром 50 мм 1-4 (фиг. 1), предварительно заполненную водой.# 1. To assemble the casing 01 PIGD products used seamless steel pipe (D nar ext × D × L) × 50 40 × 2000. To one of the ends of the pipe, an interface unit 1-3 was attached (see Fig. 1), welded using argon welding. The body cavity was filled with pressed blocks of the fuel mixture (D = 39 mm, L = 45-50 mm) with a total weight of about 7 kg. An adapter 1-1 (Fig. 1), in which the combustion initiation system with a discharge gap is located, was attached to the assembled body using a threaded joint and a seal, a parokinetic chamber 1600 mm long, 50 mm in diameter 1-4 ( Fig. 1), pre-filled with water.
№2. Для сборки корпуса изделия ПИГД-01 использовали стальную бесшовную трубу (Dнар×Dвн×L) 60×44×2000. К одному из концов трубы присоединяли узел сопряжения 1-3 (см. фиг. 1), приварив его с помощью аргонной сварки. Полость корпуса заполняли прессованными блоками тепловыделяющей смеси (D=43 мм, L=65-70 мм) с общим весом около 10 кг. К собранному корпусу с помощью резьбового соединения и уплотнения присоединяли переходное устройство 1-1 (фиг. 1), в котором располагается система инициирования горения с разрядным промежутком, к резьбовой части узла сопряжения присоединяли парокинетическую камеру длиной 2000 мм, диаметром 60 мм 1-4 (фиг. 1), предварительно заполненную водой.# 2. To assemble the casing 01 PIGD products used seamless steel pipe (D nar ext × D × L) × 60 44 × 2000. To one of the ends of the pipe, an interface unit 1-3 was attached (see Fig. 1), welded using argon welding. The body cavity was filled with pressed blocks of the fuel mixture (D = 43 mm, L = 65-70 mm) with a total weight of about 10 kg. An adapter 1-1 (Fig. 1), in which the combustion initiation system with a discharge gap is located, was attached to the assembled body using a threaded connection and a seal, a parokinetic chamber 2000 mm long, 60 mm in diameter 1-4 ( Fig. 1), pre-filled with water.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133531A RU2759477C1 (en) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Steam pulse pressure generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133531A RU2759477C1 (en) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Steam pulse pressure generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2759477C1 true RU2759477C1 (en) | 2021-11-15 |
Family
ID=78607276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020133531A RU2759477C1 (en) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Steam pulse pressure generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2759477C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311529C2 (en) * | 2006-01-10 | 2007-11-27 | Федеральное казенное предприятие "Пермский пороховой завод" (ФКП "Пермский пороховой завод") | Solid-fuel gas generator for oil and gas well treatment |
| RU2460873C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-09-10 | Олег Павлович Маковеев | Powder generator of pressure and method for its implementation |
| US8544545B2 (en) * | 2010-11-22 | 2013-10-01 | Advanced Combustion Energy Systems, Inc. | Combustion thermal generator and systems and methods for enhanced oil recovery |
| US20150083388A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-03-26 | Megat Ltd. | Steam-impulse pressure generator for the treatment of oil wells |
| RU2730058C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Well pressure generator |
-
2020
- 2020-10-13 RU RU2020133531A patent/RU2759477C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311529C2 (en) * | 2006-01-10 | 2007-11-27 | Федеральное казенное предприятие "Пермский пороховой завод" (ФКП "Пермский пороховой завод") | Solid-fuel gas generator for oil and gas well treatment |
| US8544545B2 (en) * | 2010-11-22 | 2013-10-01 | Advanced Combustion Energy Systems, Inc. | Combustion thermal generator and systems and methods for enhanced oil recovery |
| RU2460873C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-09-10 | Олег Павлович Маковеев | Powder generator of pressure and method for its implementation |
| US20150083388A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-03-26 | Megat Ltd. | Steam-impulse pressure generator for the treatment of oil wells |
| RU2730058C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Промперфоратор" | Well pressure generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1998001A2 (en) | Perforating torch apparatus and method | |
| US9109438B2 (en) | Device and method for well stimulation | |
| CN103352684B (en) | Chemical Physics compound explosion fracturing equipment and manufacture method thereof | |
| NO336570B1 (en) | Method and tool string providing control of transient pressure conditions in a wellbore. | |
| RU2439312C1 (en) | Heat gas generator for improvement of formation filtration in its well bore zone | |
| WO2006045248A1 (en) | A high-energy gas fracture tool for through-tubing operation | |
| RU2759477C1 (en) | Steam pulse pressure generator | |
| CN110185412B (en) | Downhole plugging device | |
| US20150083388A1 (en) | Steam-impulse pressure generator for the treatment of oil wells | |
| CA3121970C (en) | Downhole circular cutting torch | |
| RU2519318C1 (en) | Rock destruction device | |
| CN116591633A (en) | Underground fish fusion treatment tool | |
| CA2761153A1 (en) | Device and method for well stimulation | |
| WO2012150906A1 (en) | Thermo-pulse generator | |
| RU2334873C2 (en) | Method of treatment of bottom hole of well formation and submerged generator of pressure pulses for implementation of this method | |
| RU2030569C1 (en) | Method for fracturing of formation and device for its realization | |
| WO1997008427A1 (en) | Method of treating the critical zone of a bed and a device for applying the method | |
| US218052A (en) | Improvement in checks for oil-wells | |
| RU117502U1 (en) | BREAK FOR HYDRAULIC BREAKING | |
| RU2183741C1 (en) | Method of gas-hydraulic stimulation of formation | |
| CN207437044U (en) | A kind of oil gas well high-energy gas fracturing yield increasing device | |
| RU2282026C1 (en) | Thermogaschemical well stimulation method with the use of coiled tubing | |
| RU2245440C2 (en) | Method for perforation and treatment of well-adjacent bed zone and device for realization of said method (variants) | |
| RU2093659C1 (en) | Pipe cutter for working in wells | |
| EA035561B1 (en) | Detonator interrupter for well tools |