устройство для химического поджига газогенерирующего топлива при термохимической обработке нефтяных и газовых скважин

Формула изобретения

1. Устройство для инициации горения твердого газогенерирующего топлива при термохимической обработке нефтяных и газовых скважин, содержащее контейнер с инициатором горения, отличающееся тем, что указанный контейнер выполнен в виде цилиндра с двумя поршнями, в полости цилиндра между поршнями размещены один под другим два стакана разного диаметра с компонентами инициатора горения, в верхней части указанной полости размещен стакан меньшего диаметра с поплавком, предназначенным для нажатия на него верхнего поршня при воздействии на него избыточного давления, а в нижней части указанной полости размещен стакан большего диаметра, нижний поршень имеет герметично установленный в нем сердечник, выполненный из газогенерирующего топлива, верхняя часть сердечника герметично размещена в отверстии в дне стакана большего диаметра, а нижняя часть его контактирует с основной массой газогенерирующего топлива, расположенного в полости цилиндра под нижним поршнем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стакан меньшего диаметра размещен на опоре, установленной на верхней части указанного сердечника.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что указанный цилиндр представляет собой колонну насосно-компрессорных труб.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что оба поршня установлены в цилиндре на срезных элементах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для малодебитных и простаивающих нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для инициации горения твердого газогенерирующего топлива при термохимической обработке нефтяных и газовых скважин, содержащее герметизированный контейнер с генератором горения, доставляемый в интервал обработки на тросе каротажной лебедки и разрушаемый для начала процесса детонирующим шнуром, закрепленным внутри указанного контейнера (RU 2153065).

Известное устройство обуславливает обязательное использование взрывных устройств, специальной техники (каротажная лебедка и взрыв лаборатория) и персонала взрывников.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающее доставку инициатора горения в необходимый интервал скважины без использования указанных средств.

Технический результат изобретения заключается в упрощении и повышении безопасности инициации горения путем обеспечения возможности использования повышенного гидравлического давления вместо взрывной техники.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для инициации горения твердого газогенерирующего топлива (ГГТ) при термохимической обработке нефтяных и газовых скважин, содержащее контейнер с инициатором горения, указанный контейнер выполнен в виде цилиндра с двумя поршнями, в полости цилиндра между поршнями размещены один под другим два стакана разного диаметра с компонентами инициатора горения, в верхней части указанной полости размещен стакан меньшего диаметра с поплавком, предназначенным для нажатия для него верхнего поршня при воздействии на него избыточного давления, а в нижней части указанной полости размещен стакан большего диаметра, нижний поршень имеет герметично установленный в нем сердечник, выполненный из ГГТ, верхняя часть сердечника герметично размещена в отверстии в дне стакана большего диаметра, а нижняя часть его контактирует с основной массой ГГТ, расположенного в полости цилиндра под нижним поршнем.

Кроме того, стакан меньшего диаметра может быть размещен на опоре, установленной на верхней части указанного сердечника.

Кроме того, предпочтительно, чтобы указанный цилиндр представлял собой колонну насосно-компрессорных труб, а оба поршня были установлены в нем на срезных элементах.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство для инициации горения твердого ГГТ при термохимической обработке нефтяных и газовых скважин содержит контейнер с инициатором горения - цилиндр, представляющий собой колонну 1 насосно-компрессорных труб (НКТ). В цилиндре герметично расположены два поршня 2, 3, делящие колонну 1 НКТ на три секции: секция А герметизирована двумя поршнями 2, 3 и предназначена для инициатора горения, секция Б - для размещения ГГТ, а секция В - для создания избыточного давления. Для более надежной первоначальной фиксации поршней 2, 3 они закреплены на трубе колонны 1 НКТ на срезных элементах - шпильках 4.

В полости секции А расположены два стакана 5 и 6 с компонентами инициаторов горения. Например, в верхнем стакане 5 меньшего диаметра размещен раствор кислоты, а в нижнем стакане 6 большего диаметра расположен основной компонент инициатора горения, при взаимодействии которого с кислотой выделяется большое количество тепла. Это могут быть металл, и/или окислы металлов, и/или иные химические соединения.

В верхнем стакане 5 расположен поплавок 7. Стакан 5 установлен соосно стакану 6 на опоре 8, расположенной на верхнем торце сердечника 9 из твердого ГГТ, герметично закрепленного в нижнем поршне 3, а верхней своей частью сердечник 9 введен в отверстие в дне нижнего стакана 6, расположен в этом стакане и контактирует с основным компонентом инициатора горения. Нижней своей частью сердечник 9 контактирует с основной массой 10 твердого ГГТ, расположенной в секции Б колонны НКТ под нижним поршнем 3.

Устройство работает следующим образом. Колонну 1 НКТ с описанными выше расположенными в ней элементами спускают в скважину. В секции В создают избыточное гидравлическое давление, достаточное для среза шпилек 4 верхнего поршня 2. После среза шпилек 4 поршень 2 свободно движется и нажимает на поплавок 7, который выдавливает раствор кислоты из стакана 5 меньшего диаметра в полость стакана 8 большего диаметра, где размещен основной компонент инициатора горения.

Контакт раствора кислоты с основным компонентом инициатора горения приводит к бурной химической реакции, которая сопровождается резким повышением температуры, достаточной для начала воспламенения твердого топлива. Сердечник 9 воспламеняется и передает процесс горения основной массе 10 твердого ГГТ.

Химическая реакция в секции А устройства помимо повышения температуры приводит к резкому повышению давления в этой секции и срезу шпилек 4 поршня 3, что способствует передаче процесса горения в секцию Б.

Сгорание расчетного количества твердого ГГТ в негерметизированной секции Б контейнера обуславливает термогазодинамическое воздействие на пласт. После термогазодинамического воздействия на пласт скважина может быть введена в эксплуатацию без дополнительного подъема и спуска НКТ, поскольку его герметизированная часть - секция А имеет проходное сечение, аналогичное НКТ, а негерметичная сгорает совместно с твердотопливным зарядом.

Предлагаемое устройство может быть использовано в любой среде, заполняющей нефтяную или газовую скважину, поскольку его химически активная составляющая размещена в герметичной части, а нейтральное (твердое ГГТ) - в его негерметизированной части.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять обработку также в случае использования жидких горюче-окислительных остатков (ГОС), поскольку горение твердого ГГТ инициирует горение ГОС. Отличие заключается лишь в том, что при этом требуется значительно меньшее количество ГГТ.