устройство для обработки призабойной зоны пласта нефтяной скважины

Формула изобретения

Устройство для обработки призабойной зоны пласта нефтяной скважины, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением и приемную камеру, выполненную из легкого упругопластичного материала, в которой последовательно размещены цилиндрической формы малогазовый при сгорании композиционный материал, обращенный к воздушной камере и закрепленный радиально расположенными металлическими штырьками неподвижно относительно корпуса приемной камеры, сформированный из композиции, включающей, мас.%:

аммиачная селитра гранулированная марки Б	45-46
бихромат калия	1-2
эпоксидная смола марки ЭД-20	40-42
пластификатор марки ЭДОС	2-3Т
отвердитель Агидол марки АФ-2М	9-10,

и газогенерирующий при сгорании композиционный материал, отличающееся тем, что газогенерирующий при сгорании композиционный материал приемной камеры устройства сформирован из композиции, включающей, мас.%:

нитрат аммония	78-87
порошкообразный бутадиен-нитрильный
каучук марки СКН-26 с дисперсностью 0,5-1,5 мм	12
бихромат калия	1-10

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для повышения производительности скважин путем обработки призабойной зоны пласта нефтяных скважин.

Известно устройство для обработки призабойной зоны пласта нефтяной скважины, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру со сгораемым твердым композиционным материалом цилиндрической формы, состоящим из двух частей: первой части, обращенной к воздушной камере и сформированной из прочной с малогазовым выделением при сгорании композиции, с осесимметричной полостью, заполненной смесью первой и второй частей, выполненной в первой части со стороны, обращенной ко второй части, и второй части, сформированной из газогенерирующей при сгорании композиции, в котором приемная камера выполнена из легкого упругопластичного материала, разрушаемого по мере сгорания размещенного в ней твердого композиционного материала, а вторая часть сгораемого твердого композиционного материала выполнена с прочностью, превышающей забойное давление, при этом первая часть включает, мас.%:

термит железоалюминиевый
марки Т-СВ-2 ТУМТ-144-62	61-63
азотнокислый барий ГОСТ 3771-65	29-31
алюминий марки АСД-1 ГОСТ 6058-73	2,9-3,1
эпоксидная смола марки ЭД-20 ГОСТ 10587-84
с отвердителем полиэтиленполиамином
СТУ-49-2529-62 в соотношении 10:1	4,8-5,2,

а в качестве второй части сгораемого твердого композиционного материала с прочностью, превышающей забойное давление, использован материал, включающий гранулированную аммиачную селитру, бихромат калия, эпоксидную смолу, пластификатор марки ЭДОС и отвердитель Агидол марки АФ-2М при следующем соотношении компонентов, мас.%:

аммиачная селитра гранулированная марки Б	70-74
бихромат калия	3-5
эпоксидная смола марки ЭД-20	19,5-21,5
пластификатор марки ЭДОС	1,5-2,0
отвердитель Агидол марки АФ-2М	3,5-4,5,

а в качестве легкого упругопластичного материала, разрушаемого при сгорании твердого композиционного материала, использована труба из полихлорвинила, полипропилена или полиэтилена высокой плотности, см. RU Патент 2138630, МГЖ Е21В 43/25, Е21В 43/18 (2006.01), 1999.

Недостатками устройства являются сложность конструкции и выполнения первой части сгораемого композиционного материала, состоящей из различных элементов, выполненных из материалов разных композиций и различной формы (цилиндроконическая с полостью и цилиндрическая), возможность в процессе работы устройства сдвига и последующего преждевременного разрушения материала первой части, что приведет соответственно к преждевременному срабатыванию воздушной камеры и снижению эффективности устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для обработки призабойной зоны нефтяной скважины, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением и приемную камеру, выполненную из легкого упругопластичного материала, в которой последовательно размещены цилиндрической формы композиционные материалы, композиционный материал с малогазовым выделением при сгорании, обращенный к воздушной камере, и закрепленный радиально расположенными металлическими штырьками неподвижно относительно корпуса приемной камеры, сформирован из композиции, включающей, мас.%:

аммиачная селитра гранулированная марки Б	45-46
бихромат калия	1-2
эпоксидная смола марки ЭД-20	40-42
пластификатор марки ЭДОС	2-3
отвердитель Агидол марки АФ-2М	9-10,

а газогенерирующий при сгорании композиционный материал сформирован из композиции, включающей, мас.%:

аммиачная селитра гранулированная марки Б	70-74
бихромат калия	3-5
эпоксидная смола марки ЭД-20	19,5-21,5
пластификатор марки ЭДОС	1,5-2,0
отвердитель Агидол марки АФ-2М	3,5-4,5,

см. RU Патент 2313663, МПК Е21В 43/18 (2006.01), С09К 8/70 (2006.01), 2007.

Недостатками известного устройств являются недостаточно высокие его эксплуатационные характеристики для обработки нефтяных скважин, такие как удельное газообразование, удельная теплота сгорания, повышенное шлакообразование относительно массы устройства, газогенерирующий композиционный материал на основе эпоксидной смолы не может быть сформирован методом экструзии, что создает трудности при его изготовлении, к тому же обладает повышенной хрупкостью, что может привести к его растрескиванию в процессе эксплуатации и к нестабильному характеру горения.

Задачей изобретения является улучшить эксплуатационные характеристики устройства: повысить удельную теплоту сгорания, удельное газообразование, снизить шлакообразования относительно массы устройства, а также упростить изготовление устройства за счет формирования газогенерирующего при горении композиционного материала методом экструзии.

Техническая задача решается устройством для обработки призабойной зоны пласта нефтяной скважины, включающим воздушную камеру с атмосферным давлением и приемную камеру, выполненную из легкого упругопластичного материала, в которой последовательно размещены цилиндрической формы малогазовый при сгорании композиционный материал, обращенный к воздушной камере и закрепленный радиально расположенными металлическими штырьками неподвижно относительно корпуса приемной камеры, сформирован из композиции, включающей, мас.%:

аммиачная селитра гранулированная марки Б	45-46
бихромат калия	1-2
эпоксидная смола марки ЭД-20	40-42
пластификатор марки ЭДОС	2-3
отвердитель Агидол марки АФ-2М	9-10,

и газогенерирующий при сгорании композиционный материал, в котором газогенерирующий при сгорании композиционный материал приемной камеры устройства сформирован из композиции, включающей, мас.%:

нитрат аммония	78-87
порошкообразный бутадиен-нитрильный
каучук марки СКН-26 с дисперсностью 0,5-1,5 мм	12
бихромат калия	1-10.

Решение технической задачи позволяет улучшить эксплуатационные характеристики устройства, а именно 1,7-1,9 раза повысить удельную теплоту сгорания, в 1,2-1,4 раза повысить удельное газообразование, 3-5 раза снизить шлакообразование относительно массы устройства, а также упростить изготовление устройства за счет формирования газогенерирующего при сгорании композиционного материала методом экструзии.

Заявляемое устройство включает, см. Фиг.1, воздушную камеру 1 с атмосферным давлением, приемную камеру 2, выполненную из легкого упругопластичного материала, в качестве легкого упругопластичного материала, разрушаемого при сгорании твердого композиционного материала, может быть использована труба из полихлорвинила, полипропилена или полиэтилена высокой плотности, в которой размещены цилиндрической формы композиционные материалы: малогазовый при сгорании композиционный материал 3, обращенный к воздушной камере 1, и за ним газогенерирующий при сгорании композиционный материал 4, торцы приемной камеры 2 покрыты герметизирующим слоем герметика на основе тиокола 5, толщиной 20 мм.

Композиционный материал 3, обращенный к воздушной камере 1, с малогазовым выделением при сгорании сформирован из композиции, включающей, мас.%:

аммиачная селитра гранулированная марки Б	45-46
бихромат калия	1-2
эпоксидная смола марки ЭД-20	40-42
пластификатор марки ЭДОС	2-3
отвердитель Агидол марки АФ-2М	9-10,

газогенерирующий при сгорании композиционный материал 4 сформирован из композиции, включающей, мас.%:

нитрат аммония	78-87
порошкообразный бутадиен-нитрильный
каучук марки СКН-26 с дисперсностью 0,5-1,5 мм	12
бихромат калия	1-10.

В верхней части воздушной камеры 1 расположена кабельная головка 6, к ней подсоединяется кабель-трос, через который происходит подача электрического импульса на воспламенитель 7, который расположен на торце приемной камеры 2 со стороны композиционного материала 4;

Устройство работает следующим образом.

С помощью кабель-троса, подсоединяемого к кабельной головке 6, устройство спускают в забой скважины и устанавливают приемную камеру 2 напротив обрабатываемого интервала пласта. С устья скважины через кабель-трос подают электрический импульс на воспламенитель 7, который расположен в центре торца приемной камеры со стороны газогенерирующего при сгорании композиционного материала 4. После воспламенения и в процессе горения газогенерирующего композиционного материала 4 образуются высоконагретые газообразные продукты сгорания и повышенное давление, в результате этого на призабойную зону пласта осуществляется термогазодинамическое воздействие. Выделяемые при сгорании высоконагретые газы, находясь под избыточным давлением, проникают в поры и трещины призабойной зоны пласта и расплавляют находящиеся в них загрязнения в виде асфальтеносмолистых и парафинистых отложений.

После сгорания газогенерирующего композиционного материала 4 горение передается малогазовому композиционному материалу 3. Упругопластичный материал приемной камеры 2 разрушается по мере последовательного горения газогенерирующего при сгорании композиционного материала 4, затем малогазового при сгорании композиционного материала 3. После сгорания композиционного материала 3 к моменту раскрытия воздушной камеры 1 газообразные продукты, образованные при сгорании композиционного материала 4, вытесняются из области приемной камеры скважинной жидкостью, которая устремляется в воздушную камеру. За счет резкого потока жидкости из скважины в воздушную камеру 1 в забое создается резкое снижение давления (имплозия) и загрязнения, в виде предварительно расплавленных асфальтеносмолистых и парафинистых отложений, выносятся из призабойной зоны скважины, благодаря чему восстанавливается гидродинамическая связь пласта со скважиной.

Приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Воздушная камера 1 устройства для обработки призабойной зоны пласта скважины, см. Фиг.1, выполнена из стандартной насосно-компрессорной трубы диаметром 73 мм и длиной 8 м, а присоединенная к ней приемная камера 2 выполнена из сплошной полихлорвиниловой трубы длиной 1,4 м с толщиной стенки 4 мм с внутренним диаметром 66 мм. В приемной камере малогазовый при сгорании композиционный материал 3, обращенный к воздушной камере, закреплен радиально расположенными металлическими штырьками неподвижно относительно ее корпуса 2. Композиционный материал с малогазовым выделением при сгорании 3, обращенный к воздушной камере 1, сформирован из композиции, включающей, мас.%:

аммиачная селитра гранулированная марки Б	45
бихромат калия	2
эпоксидная смола марки ЭД-20	40
пластификатор марки ЭДОС	3
отвердитель Агидол марки АФ-2М	10,

газогенерирующий при сгорании композиционный материал 4 сформирован из композиции, включающей, мас.%:

нитрат аммония	78
порошкообразный бутадиен-нитрильный
каучук с дисперсностью 0,5-1,5 мм	12
бихромат калия	10.

Для сравнения характеристик устройства композиционные материалы приемной камеры по заявляемому объекту, как и по прототипу, использовали одинаковой массы, 5,5 кг.

Малогазовый при сгорании композиционный материал 3 приемной камеры имеет прочность на сжатие 90 МПа, плотность 1,40 г/см³ и массу 0,5 кг. Газогенерирующий при сгорании композиционный материал 4 приемной камеры имеет плотность 1,55 г/см³, высоту 1200 мм, массу 5,0 кг.

Воспламенитель 7, который расположен в центре торца приемной камеры со стороны композиционного материала 4 состоит из нихромовой спирали диаметром проволоки 0,1-0,15 мм, длиной 80-100 мм, торцы приемной камеры 2 покрыты герметизирующим слоем герметика на основе тиокола 5, толщиной 20 мм. Устройство с помощью кабель-троса, подсоединенного к кабельной головке 6, спускают в забой скважины и устанавливают приемную камеру 2 в область интервала обрабатываемого пласта. С устья скважины через кабель-трос подают электрический импульс на воспламенитель 7.

Эксплуатационные характеристики - удельную теплоту сгорания и удельное газообразование композиционных материалов определяют расчетным путем, содержание шлаков относительно массы устройства определяют экспериментально сжиганием опытных образцов устройства в стендовой установке, имитирующей скважинные условия и взвешиванием до и после сжигания кварцевого отборника, размещенного в стендовой установке.

Примеры конкретного выполнения по примерам 2-4 аналогичны примеру 1. Данные по примерам 1-4 с указанием эксплуатационных характеристик устройства приведены в таблице.

Таблица
Наименование составов композиционных материалов и наименование компонентов составов	Примеры конкретного выполнения
	по прототипу	по заявляемому объекту
		№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
1	2	3	4	5	6
Состав малогазового при сгорании композиционного материала:
Аммиачная селитра гранулированная марки Б	45	45	46	45	46
Бихромат калия	2	2	1	2	1
Эпоксидная смола марки ЭД-20	40	40	42	40	42
Пластификатор марки ЭДОС	3	3	2	3	2
Отвердитель Агидол марки АФ-2М	10	10	9	10	9
Состав газогенерирующего при сгорании композиционного материала:
Аммиачная селитра гранулированная марки Б	71
Бихромат калия	3
Эпоксидная смола марки ЭД-20	20
Пластификатор марки ЭДОС	2
Отвердитель Агидол марки АФ-2М	4

Продолжение таблицы
1	2	3	4	5	6
Состав газогенерирующего при сгорании композиционного материала:
Нитрат аммония		78	87	85	83
Порошкообразный бутадиен-нитрильный каучук с дисперсностью 0,5-1,5 мм		12	12	12	12
Бихромат калия		10	1	3	5
Эксплуатационные характеристики устройства
Удельная теплота сгорания композиционных материалов, кДж/кг	1800	3000	3480	3360	3250
Удельное газообразование композиционных материалов, м3/кг	0,80	1,0	1,15	1,13	1,10
Шлакообразование композиционных материалов относительно массы устройства, %	10-15	4-5	2-4	2-4	2-4

Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемое устройство обладает большей удельной теплотой сгорания, большим удельным газообразованием композиционных материалов, а после сгорания композиционных материалов по заявляемому объекту образуется меньше шлаков, загрязняющих скважины, по сравнению с прототипом.

Таким образом, решение технической задачи позволяет улучшить эксплуатационные характеристики устройства, а именно 1,7-1,9 раза повысить удельную теплоту сгорания, в 1,2-1,4 раза повысить удельное газообразование, 3-5 раза снизить шлакообразование относительно массы устройства, а также упростить изготовление устройства за счет формирования газогенерирующего при сгорании композиционного материала методом экструзии.

Использование заявляемого устройства позволяет повысить эффективность обработки призабойной зоны пласта нефтяной скважины.