кумулятивный заряд для глубокой перфорации нефтяных и газовых скважин и способ перфорации

Формула изобретения

1. Кумулятивный заряд для глубокой перфорации нефтяных и газовых скважин, содержащий центральную кумулятивную секцию, две боковые кумулятивные секции, вплотную и диаметрально пристыкованные к внешней поверхности центральной секции, детонирующий шнур, подведенный только к центральной секции для обеспечения задержки во времени взрыва боковых секций, отличающийся тем, что центральная кумулятивная секция выполнена конической по внешней боковой поверхности, а боковые секции выполнены с возможностью обеспечения слияния струй всех трех секций в одну за счет объемной фокусировки, причем кумулятивные воронки выполнены из пресс-порошкового материала.

2. Способ глубокой перфорации нефтяных и газовых скважин, заключающийся в силовом воздействии струи взрывных газов, образованной кумулятивным зарядом, на горную породу, отличающийся тем, что используют кумулятивный заряд по п. 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в особенности к взрывным работам на скважинах, и может быть использовано для увеличения нефтеотдачи продуктивных пластов.

Известны корпусные кумулятивные перфораторы типа ПК многократного использования и типа ПКО - однократного, известны также и бескорпусные перфораторы (1). Во всех указанных перфораторах используются кумулятивные заряды конической формы (2).

Эти перфораторы неплохо зарекомендовали себя при прострелочно-взрывных работах на скважинах и обеспечивают неплохую пробивную способность, создавая перфорационные каналы 160 мм по стальным мишеням и более.

Однако на поздних стадиях разработки нефтяных месторождений необходима более глубокая перфорация.

Известен перфоратор (3), изготовленный в виде трубчатого корпуса, в котором на всю длину корпуса располагаются три линейных заряда. Каждый линейный заряд в сечении имеет форму угольника. Вершины всех трех линейных зарядов сходятся в центре корпуса. Такая конструкция зарядов обеспечивает линейную форму пробития, но не увеличивает пробивную способность, так как энергия распределяется по всей длине заряда.

Известен зарядный модуль кумулятивного перфоратора (4). Зарядный модуль состоит из основания, кумулятивных зарядов, канала, заполненного взрывчатым веществом (ВВ), уширений на концах зарядного модуля, облицованных металлом. Наружные поверхности металлических облицовок утоплены относительно торцовых поверхностей.

Детонационная волна производит последовательное инициирование кумулятивных зарядов. В кумулятивных зарядах формируются кумулятивные струи.

Недостатком этого технического решения является недостаточная глубина перфорации скважин, что особенно важно для месторождений, находящихся на поздней стадии разработки.

Наиболее близким, по нашему мнению, является кумулятивный заряд для глубокой перфорации нефтяных и газовых скважин, содержащий центральную кумулятивную секцию, две боковые кумулятивные секции, вплотную и диаметрально пристыкованные к внешней поверхности центральной секции, детонирующий шнур, подведенный только к центральной секции для обеспечения задержки во времени взрыва боковых секций, и способ перфорации нефтяных и газовых скважин с использованием этого кумулятивного заряда (5). Заряд хорошо работает при прострелочных работах, однако величина пробивной способности также недостаточна.

Целью настоящего изобретения является увеличение пробивной способности перфоратора за счет объемной фокусировки кумулятивной струи. В части устройства эта техническая цель достигается тем, что кумулятивный заряд для глубокой перфорации нефтяных и газовых скважин содержит центральную кумулятивную секцию, две боковые кумулятивные секции, вплотную и диаметрально пристыкованные к внешней поверхности центральной секции, детонирующий шнур, подведенный только к центральной секции для обеспечения задержки во времени взрыва боковых секций. Центральная кумулятивная секция выполнена конической по внешней боковой поверхности, а боковые секции выполнены с возможностью обеспечения слияния струй всех трех секций в одну за счет объемной фокусировки. Кумулятивные воронки выполнены из пресс-порошкового материала.

В части способа техническая цель достигается тем, что способ перфорации нефтяных и газовых скважин заключается в силовом воздействии струи взрывных газов, образованной описанным кумулятивным зарядом, на горную породу.

На чертеже изображен предлагаемый заряд кумулятивного перфоратора.

Заряд помещен в трубчатый корпус 1 кумулятивного перфоратора. Этот заряд состоит из трех секций: центральной 2 и двух боковых 3. Детонирующий шнур 4 подсоединен к центральной секции, 5 - сечение детонирующего шнура. Заряд закрепляется с помощью втулки 9, опорного диска 7 и резиновой пробки 6.

Кумулятивная воронка 8 выполнена из пресс-порошкового материала, содержащего элементы тяжелых металлов.

Основа функционирования заряда - задержка во времени взрыва боковых секций. Под действием детонирующего шнура происходит взрыв центральной секции 2. По достижении детонации до боковых секций происходит их инициирование с образованием боковых струй. Струи всех трех секций за счет объемной фокусировки сливаются в одну, при этом продолжительность действия и энергия струи будет больше, чем у одиночного заряда. Это обеспечивает увеличение пробивной способности.

Выполнение заряда из трех секций с подсоединением детонирующего шнура только к центральной создает объемную направленность и увеличивает продолжительность и энергию силового воздействия струи взрывных газов на горную породу (ГП), обеспечивая увеличение глубины пробивных каналов, создавая благоприятные условия для увеличения дебита эксплуатационных или приемистости нагнетательных скважин.

Выполнение кумулятивных воронок из пресс-порошкового материала исключает пестообразование, закупоривающее пробиваемые каналы в горной породе.

Способ перфорации состоит в том, что кумулятивный перфоратор, состоящий из корпуса 1, с установленными в него предлагаемыми кумулятивными зарядами, опускается в скважину на кабеле с помощью геофизического подъемника в интервал продуктивного пласта, после чего приводится в действие путем подачи электрического тока для инициирования электродетонатора и детонирующего шнура.

Источники информации

1. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам в скважинах под редакцией Н.Г. Гигоряна, М., Недра 1970 г., с. 82-85 и далее.

2. То же, стр. 102, рис. 44.

3. Патент США 5564499 "Перфоратор", МКИ Е 21 В 29/02, НКИ 166/29, опубликован 15.10.96.

4. А.с. СССР 1810503 "Зарядный модуль кумулятивного перфоратора", МКИ Е 21 В 43/116, опубликовано 14.02.91, Бюл. 15.

5. Патент РФ 2068493, МКИ Е 21 В 43/116, опубликовано 27.10.1996.