кумулятивный перфоратор для проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах

Формула изобретения

Кумулятивный перфоратор, содержащий несущую конструкцию, в которой расположены кумулятивные заряды, расположенные группами, при этом заряды, образующие группы, включающие от трех зарядов, расположены относительно друг друга под определенным углом в разных плоскостях, а угол между группами зарядов определен в зависимости от выбранного угла в группе зарядов, отличающийся тем, что указанные группы зарядов расположены в разных плоскостях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах.

Известен корпус кумулятивного перфоратора для перфорации нефтяных и газовых скважин /RU 2185499 С1, МПК⁷ Е21В 43/117, опубл. 2002.07.20/. Корпус содержит герметизируемые при спуске в скважину сквозные отверстия, предназначенные для выхода через них кумулятивной струи после подрыва зарядов, и оппозитно расположенные на тех же осях глухие отверстия для установки в них хвостовиков тех же зарядов, при этом оси оппозитно расположенных пар отверстий смещены относительно друг друга на 90°, а каждая последующая смещенная на 90° пара оппозитно расположенных на одной оси сквозного и глухого отверстий выполнена с последовательным смещением отверстий в одну сторону для взаимной компенсации действия от подрыва зарядов.

Предложенное расположение отверстий дает максимально возможное их количество на корпусе, а также позволяет сделать минимально возможным деформацию корпуса. Но известный корпус перфоратора не предусматривает групповое ориентирование кумулятивных зарядов, а имеется только ориентация соседних посадочных отверстий под заряды под углом 90°. При этом ориентация зарядов под углом 90° относительно предыдущего малоэффективна по площади перекрытия кумулятивными струями зарядов продуктивного пласта в поперечном сечении скважины.

Известен зарядный модуль кумулятивного перфоратора однократного применения /RU 2307236 С1, МПК Е21В 43/117, опубл. 2007.09.27/, содержащий каркас с посадочными местами для ориентации кумулятивных зарядов и средства инициирования зарядов, отличающийся тем, что указанный каркас представляет собой трубу, в которой установленные кумулятивные заряды имеют парную ориентацию, при этом два заряда, образующие пару, расположены относительно друг друга под углом в 180°, а посадочные места для нижеидущих соседних пар кумулятивных зарядов расположены в каркасе таким образом, что первое посадочное место заряда в вышележащей паре имеет тупой или острый угол смещения относительно первого посадочного места заряда нижележащей пары.

Известный зарядный модуль обеспечивает высокую надежность и повышение кумулятивного эффекта за счет попарного расположения посадочных мест под кумулятивные заряды. Угол между зарядами в паре ограничен 180-ю градусами, что является недостаточным условием для обеспечения высокого уровня совершенства вскрытия продуктивных пластов, так как при определенных условиях максимально эффективным может стать любой другой угол в паре (например, 175° или 15°).

Известен кумулятивный перфоратор, который содержит несущую конструкцию с расположенными в ней кумулятивными зарядами, расположенными попарно /RU 2370639 С1, МПК⁸ Е21В 43/117, опубл. 2009/. Заряды, образующие пару, расположены относительно друг друга под одним углом, а угол между парами зарядов отличен от угла в парах или равен ему.

Недостатком является количество зарядов в паре - два, но для наибольшей эффективности вскрытия для некоторых горно-геологических условий необходимо, чтобы большее (чем два) количество зарядов имело один угол, т.е. образовывало группу зарядов (более двух), а угол между группами был изменен. При этом соседняя группа зарядов может находиться не только ниже или выше предыдущей группы зарядов, но и находиться в одной плоскости.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка кумулятивного перфоратора для обеспечения высокого уровня совершенства вскрытия продуктивных пластов.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в обеспечении высокого уровня совершенства вскрытия продуктивных пластов, обеспечения возможности максимальной площади вскрытия кумулятивными струями зарядов продуктивного пласта в поперечном сечении скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном кумулятивном перфораторе, содержащем несущую конструкцию, в которой расположены кумулятивные заряды, особенностью является то, что кумулятивные заряды расположены группами, при этом заряды, образующие группу, включающую более двух зарядов, расположены относительно друг друга под одним углом, а угол между группами зарядов определен в зависимости от выбранного угла в группе.

Из практики эксплуатации кумулятивных перфораторов известно, что при перфорации скважин кумулятивными перфораторами в перфорируемом интервале скважины образуются «мертвые зоны» - зоны, не охваченные каналами для притока флюида, что значительно снижает эффективность перфорации. Для уменьшения размеров этих зон предлагаемое техническое решение позволит проводить перфорацию скважин кумулятивными перфораторами, обеспечивающими групповое расположение каналов. При этом в зависимости от горно-геологических условий выбирается угол между зарядами, образующими группу. На основании выбранного угла в группе зарядов определяется угол между группами зарядов для обеспечения требуемого перекрытия скважины каналами в поперечном сечении.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана несущая конструкция 1 перфоратора и кумулятивные заряды 2, на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1, где для иллюстрации технического решения представлены группы зарядов, каждая их которых образована тремя зарядами, лежащими в разных плоскостях, группы зарядов также лежат в разных плоскостях. Указанные группы зарядов могут лежать как в одной, так и разных плоскостях, - угол в группе зарядов; - угол между группами зарядов.

На фиг.3 показана несущая конструкция 1 перфоратора и кумулятивные заряды 2, на фиг.4 - сечение Б-Б по фиг.3, где для иллюстрации технического решения представлены группы зарядов, каждая их которых образована тремя зарядами, лежащими в одной плоскости, группы зарядов лежат в разных плоскостях. Указанные группы зарядов могут лежать как в одной, так и разных плоскостях, - угол в группе зарядов; - угол между группами зарядов.

Кумулятивный перфоратор содержит несущую конструкцию 1, в которой расположены кумулятивные заряды 2, детонирующий шнур, соединяющий указанные заряды 2, и инициирующее устройство. Кумулятивные заряды 2 могут быть расположены в несущей конструкции 1 перфоратора группами от трех зарядов, расположенными как в одной плоскости, так и в разных плоскостях.

Собранный на поверхности скважины перфоратор спускают на каротажном кабеле или НКТ в заданный интервал скважины. Исходя из требуемых условий вскрытия скважины, заряды 2 в группе из трех зарядов располагают под углом , равным 60°, при этом угол между группами в 90° обеспечит в поперечном сечении скважины 12 каналов. Как и заряды в группе могут лежать в одной и/или в разных плоскостях, так и группы зарядов могут лежать в одной и/или разных плоскостях. При угле , равном 60° в группе из трех зарядов, угол между группами зарядов 45° обеспечит в поперечном сечении скважины 24 канала.

При замыкании цепи (при спуске на кабеле или срабатывании инициирующего устройства при спуске на НКТ) срабатывает инициирующий элемент, и детонация через детонирующий шнур распространяется от заряда к заряду, расположенных в группе, и от группы зарядов к следующей группе. Кумулятивные струи зарядов 2 прожигают в обсадной колонне скважины и в горной породе сориентированные группами каналы. После проведения прострелочно-взрывных работ перфоратор поднимают на поверхность.