Устройство и способ пробивки и стимуляции подземных формаций
Номер патента: 780
Опубликовано: 24.04.2000
Авторы: Снайдер Филип М., Катхилл Дэвид А., Уэссон Дэвид С., Хейни Роберт Л., Хейни Джозеф П.
Формула / Реферат
1. Устройство для пробивки и стимуляции подземной формации, содержащее:
один или более зарядов взрывчатки;
оболочку из взрывчатого вещества, причём упомянутые один или более зарядов взрывчатки размещены внутри упомянутой оболочки взрывчатого вещества; и
детонатор, баллистически соединённый с упомянутыми одним или более зарядами.
2. Устройство по п.1, в котором упомянутая оболочка представляет собой рукав.
3. Устройство по п.2, в котором упомянутый рукав имеет в себе, по меньшей мере, одну канавку.
4. Устройство по п.1, в котором упомянутые один или более зарядов крепятся к носителю, сконструированному из вещества, которое распадётся или расщепится при детонации упомянутых одного или нескольких зарядов.
5. Устройство по п.1, в котором упомянутое взрывчатое вещество является водоотталкивающим или водостойким, не подвержено физическому воздействию и химически неактивно или инертно к жидкостям, которые могут встречаться в скважине, пронизывающей упомянутую подземную формацию, имеющую с ней передачу жидкости.
6. Устройство по п.5, в котором упомянутое взрывчатое вещество является отверждённым эпоксидом или пластиком с внедрённым в него окислителем.
7. Устройство для пробивки и стимуляции подземной формации, содержащее:
трубу, по меньшей мере, с одним отверстием в ней;
по меньшей мере, один профилированный заряд, размещённый внутри упомянутой трубы, причём каждый из упомянутого, по меньшей мере, одного профилированного заряда совмещён с упомянутым, по меньшей мере, одним отверстием; и
оболочку из взрывчатого вещества, практически окружающую упомянутый, по меньшей мере, один профилированный заряд.
8. Устройство по п.7, в котором упомянутая оболочка является носителем, а упомянутая труба размещена внутри упомянутого носителя.
9. Устройство по п.8, в котором упомянутое взрывчатое вещество представляет собой отверждённый эпоксидный углеродно-волокнистый композит с внедрённым в него окислителем.
10. Устройство по п.8, в котором упомянутая труба расщепляется или распадается при детонации упомянутого, по меньшей мере, одного профилированного заряда.
11. Устройство по п.7, в котором содержится носитель, причём упомянутая труба размещена внутри упомянутого носителя.
12. Устройство по п.11, в котором упомянутая оболочка из взрывчатого вещества представляет собой рукав, который размещён вокруг упомянутого носителя.
13. Устройство по п.12, в котором упомянутый рукав имеет проходящую через него щель.
14. Устройство по п.10, в котором упомянутый носитель имеет, по меньшей мере, одну образованную в нём раковину, которая является смежной к упомянутому, по меньшей мере, одному профилированному заряду.
15. Устройство по п.7, в котором упомянутое взрывчатое вещество является водоотталкивающим или водостойким, не подвержено физическому воздействию гидростатического давления, наблюдаемого в подземной фракции, и химически неактивно или инертно к жидкостям, которые могут встречаться в скважине, пронизывающей упомянутую подземную формацию, имеющую с ней передачу жидкости.
16. Устройство по п.15, в котором упомянутое взрывчатое вещество является отверждённым эпоксидом или пластиком с внедрённым в него окислителем.
17. Способ пробивки и стимуляции подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой, чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной, включающий в себя детонацию пробивающего заряда в упомянутой скважине и тем самым поджиг взрывчатого вещества, которое расположено между упомянутым пробивающим зарядом и упомянутой обсадной трубой, и пробивка упомянутой обсадной трубы.
18. Способ пробивки и стимуляции подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой, чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной, включающий в себя размещение рукава из взрывчатого вещества практически вокруг, по меньшей мере, одного заряда взрывчатки, и детонацию упомянутого заряда взрывчатки, чтобы образовать пробитые отверстия через упомянутую обсадную трубу и внутрь упомянутой формации, причем упомянутая детонация упомянутого заряда взрывчатки поджигает упомянутое взрывчатое вещество, тем самым формируя газы, которые очищают упомянутые пробитые отверстия и которые расширяют передачу жидкости между упомянутой формацией и упомянутой скважиной.
19. Усовершенствование в способе пробивки и стимуляции подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой, чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной, в котором в упомянутой скважине детонирует пробивающий заряд, тем самым поджигая взрывчатое вещество, включающее в себя расщепление устройства, которое содержит упомянутый пробивающий заряд, при упомянутой детонации упомянутого пробивающего заряда.
20. Набор для устройства для пробивки и стимуляции подземной формации, содержащий устройство для пробивки подземной формации, которое имеет, по меньшей мере, один профилированный заряд, и рукав из взрывчатого вещества, приспособленный для размещения вокруг упомянутого устройства.
21. Набор по п.20, в котором упомянутый рукав имеет проходящую через него щель.
22. Набор по п.21, в котором длина упомянутого рукава является практически такой же, как длина упомянутого устройства.
23. Набор по п.21, в котором длина упомянутого рукава короче, чем длина упомянутого устройства.
Текст
1 Область изобретения Настоящее изобретение относится к устройству и способу пробивки обсадной трубы и/или подземной формации (формаций) и, в частности, к таким устройству и способу, в которых для практически одновременного повышения эффективности таких пробивки и стимуляции подземной формации (формаций) используется взрывчатое вещество. Существующий уровень техники Отдельные отрезки металлических труб относительно большого диаметра скрепляются вместе для образования обсадной колонны, которая размещается в подземной буровой скважине для увеличения целостности этой буровой скважины и для обеспечения тракта для подачи жидкостей к поверхности. Обычно обсадная труба цементируется к поверхности буровой скважины, а затем осуществляется пробивка путм подрыва профилированных зарядов взрывчатки. Эти пробитые отверстия через обсадную трубу и цемент проникают на короткое расстояние в формацию. В некоторых случаях желательно проводить такие операции пробивки при наличии давления в скважине, избыточном по отношению к давлению в формации. При условии такой избыточности давление в скважине превышает давление, при котором формация дробится, и поэтому вблизи пробитых отверстий происходит гидравлическое дробление. К примеру, отверстия могут проникать в формацию на несколько дюймов, а сеть дробления может простираться внутрь формации на несколько футов. Тем самым можно создать расширенный канал для жидкости, протекающей между формацией и скважиной, и производительность скважины можно значительно повысить путм преднамеренного вызова дроблений при пробивке. Когда процесс пробивки завершается, давлению в скважине дают возможность снизиться до желательного рабочего давления для получения или введения жидкости. Когда давление снижается, вновь созданные трещины стремятся закрыться под перегрузочным давлением. Для обеспечения того, чтобы эти трещины и пробитые отверстия оставляли открытыми каналы для жидкости, текущей из формации в скважину или из скважины в формацию, в эти отверстия обычно вводятся вещества в виде микрочастиц или расклеивающие наполнители, чтобы поддерживать трещины открытыми. В дополнение к этому вещества в виде микрочастиц или расклеивающие наполнители могут чистить поверхность отверстий и/или трещин, расширяя тем самым каналы, созданные для увеличения потока жидкости. Расклеивающий наполнитель можно помещать либо одновременно с образованием пробитых отверстий, либо позднее любым из множества способов. Например, нижнюю часть скважины можно перед пробивкой наполнить суспензией песка. Песок затем вво 000780 2 дится в отверстия и трещины под давлением жидкости в скважине во время обычных действий пробивки с избыточным давлением. Поскольку насосы высокого давления, необходимые для достижения условия избыточности давления в буровой скважине, относительно дороги и требуют много времени для работы, в методах пробивки используются газовые взрывчатые вещества как менее дорогая альтернатива гидравлическому дроблению. Профилированные заряды взрывчатки подрываются для образования отверстий, которые проходят через обсадную трубу и внутрь подземной формации, а взрывчатое вещество воспламеняется для опрессовки пробитого подземного промежутка и распространения в нм трещин. Патенты США 4633951, 4683943 и 4823875 на имя Хилла и др. описывают способ дробления подземных формаций, дающих нефть и газ, при котором в скважине на выбранной глубине расположены один или более устройств выработки газа и пробивки с помощью секции проводной линии, которая может также быть кабелем передачи потребляемого электрического сигнала или поджигаемым взрывателем шнурового типа. Это устройство выработки газа и пробивки состоит из множества генераторных секций. Центральная секция включает в себя множество разнеснных по оси и радиально направленных пробивных профилированных зарядов, которые соединены между собой быстро сгорающим запалом. Каждая секция выработки газа включает в себя цилиндрический тонкостенный наружный баночный элемент. Каждая секция выработки газа снабжена практически тврдой массой вырабатывающего газ взрывчатого вещества, который может включать в себя, если это необходимо, быстро сгорающее кольцо,расположенное рядом с баночным элементом, и относительно медленно сгорающую сердцевинную часть в границах кольца. Предусмотрено также удлиннное отверстие, через которое может протягиваться электропроводный провод или взрыватель, который ведт к центру секции пробивных зарядов. По окружности баночных элементов располагаются взрыватели из пентритового детонирующего шнура или подобные воспламенители. Каждая секция выработки газа поджигается одновременно для выработки газов сгорания и пробивки обсадной трубы. Обсадная труба пробивается для образования отверстий, в то время как выработка газа начинается фактически одновременно. Подрыв пробивных профилированных зарядов происходит приблизительно через 110 миллисекунд после поджига блока выработки газа, и в период примерно от 110 миллисекунд до 200 миллисекунд существенной частью от общего потока через пробитые отверстия является газ, выработанный блоком выработки газа. Патент США 4391337 на имя Форда и др. раскрывает объединнное устройство и спо 3 соб струйной пробивки и управляемого дробления с помощью взрывчатого вещества для увеличения производительности в нефтяных и газовых скважинах. Баночный элемент содержит множество профилированных зарядных гранат,вокруг которых упаковано газовое взрывчатое вещество, так что образуется тврдая топливная упаковка. Патент США 5355802 на имя Петижана описывает способ и устройство для пробивки формации, окружающей скважину, и инициирования и распространения дробления в формации для стимулирования получения углеводородов из скважины. Инструмент включает в себя, по меньшей мере, один ориентированный профилированный заряд, который соединн с детонатором через зажигательный шнур. По меньшей мере, один вырабатывающий взрывчатое вещество патрон также расположен внутри инструмента и соединн с проводным кабелем через замедляющую коробку по проводам и шнуру. Патент США 4253523 на имя Ибсена описывает способ и устройство для операций пробивки скважин и дробления. Пробивающий стреляющий агрегат состоит из множества профилированных зарядов, расположенных с разнесением друг от друга в удлиннном цилиндрическом носителе. Промежутки в носителе между профилированными зарядами заполнены вторичным взрывчатым веществом, таким как активированный нитрат аммония. Патент США 5005641 на имя Мохаупта описывает инструмент для выработки большого количества газов высокого давления для стимулирования подземной формации. Этот инструмент содержит носитель или раму с рядом расположенных в шахматном порядке отверстий,разнеснных в продольном направлении вдоль трубного элемента. Носитель получает заряд взрывчатого вещества, имеющий проход, через который вставляется воспламенительная трубка. Однако ни один из этих аналогов, которые используют взрывчатое вещество вместе с пробивающими устройствами, не подтверждает обеспечения полностью удовлетворительных результатов. Таким образом, существует необходимость в устройстве и способе пробивки и стимулирования подземной формации, который обеспечивает улучшенную передачу между скважиной и пробитой ею подземной формацией. Таким образом, объект настоящего изобретения состоит в получении устройства и способа пробивки и стимулирования подземной формации, которое обеспечивает улучшенную передачу между скважиной и пробитой ею подземной формацией. Объект настоящего изобретения состоит также в получении устройства для пробивки и стимулирования подземной формации, которое относительно просто по конструкции и может 4 быть сразу же использовано со множеством пробивающих стреляющих конструкций. Другой объект настоящего изобретения состоит в получении устройства для пробивки и стимулирования подземной формации, которое практически уничтожается при подрыве, тем самым исключая надобность извлечения устройства из скважины. Ещ один объект настоящего изобретения состоит в получении устройства для пробивки и стимулирования подземной формации, которое обеспечивает повторяющиеся воспламенения компонентов взрывчатого вещества в устройстве. Ещ один объект настоящего изобретения состоит в получении устройства для пробивки и стимулирования подземной формации, которое использует пробивающие заряды меньшей энергии, чем употребляемые ранее. Раскрытие изобретения Чтобы достичь вышеупомянутые и другие объекты и в соответствии с целями настоящего изобретения, как воплощено и широко описано здесь, одна характеристика настоящего изобретения содержит устройство для пробивки подземной формации, которое содержит один или более взрывчатых зарядов, оболочку из взрывчатого вещества и детонатор, баллистически соединнный с этими зарядами. Один или более взрывчатых зарядов расположены в оболочке из взрывчатого вещества. Другая характеристика настоящего изобретения содержит устройство для пробивки подземной формации, содержащее носитель, по меньшей мере, один профилированный заряд,расположенный в этом носителе, и обшивку из взрывчатого вещества, практически охватывающую, по меньшей мере, один профилированный заряд. Ещ одной характеристикой настоящего изобретения является способ пробивки подземных формаций, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой, чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной. Способ включает в себя детонацию пробивающего заряда в скважине и тем самым поджиг взрывчатого вещества, которое помещается между пробивающим зарядом и обсадной трубой, и пробивку этой обсадной трубы. Далее, характеристикой настоящего изобретения является способ пробивки подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой, чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной. Способ включает в себя размещение рукава из взрывчатого вещества практически вокруг, по меньшей мере, одного заряда взрывчатки и детонацию этого заряда взрывчатки, чтобы образовать пробитые отверстия через обсадную трубу и внутрь формации. Детонация заряда взрывчатки поджигает взрыв 5 чатое вещество, образуя тем самым газы, которые очищают пробитые отверстия и которые расширяют передачу потока между формацией и этой скважиной. Далее, ещ одной характеристикой настоящего изобретения является усовершенствование в способе пробивки и стимуляции подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой,чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной. Пробивающий заряд детонирует в скважине, тем самым поджигая взрывчатое вещество. Усовершенствование включает в себя раздробление устройства,которое содержит пробивающий заряд, после детонации этого пробивающего заряда. Далее, ещ одной характеристикой настоящего изобретения является набор для устройства пробивки и стимуляции подземной формации, который содержит устройство для пробивки подземной формации, имеющее, по меньшей мере, один профилированный заряд и рукав из взрывчатого вещества, приспособленный размещаться вокруг этого устройства. Краткое описание чертежей Сопровождающие чертежи, которые включены в описание и образуют его часть, иллюстрируют выполнения настоящего изобретения и совместно с описанием служат для пояснения принципов этого изобретения. На чертежах фиг. 1 представляет собой вид в разрезе устройства по настоящему изобретению при его расположении в скважине, проникающей в подземную формацию; фиг. 2 - вид в разрезе устройства по одному выполнению настоящего изобретения; фиг. 3 - вид в разрезе, иллюстрирующий пространственные соотношения между некоторыми частями устройства по настоящему изобретению, вдоль линии 3-3 на фиг. 2; фиг. 4 - частичный вид в разрезе пробивающего заряда, когда он соединн с детонирующим шнуром; фиг. 5 - перспективный вид одного выполнения рукава из взрывчатого вещества в устройстве по настоящему изобретению, которое иллюстрируется на фиг. 2; фиг. 6 - разрез части детонирующей системы, пригодной для использования в настоящем изобретении; фиг. 7 - перспективный вид другого выполнения рукава из взрывчатого вещества в устройстве по настоящему изобретению, которое иллюстрируется на фиг. 2; фиг. 8 - вид в разрезе рукава из взрывчатого вещества вдоль линии 8-8 на фиг. 7; фиг. 9 - вид в разрезе другого выполнения рукава из взрывчатого вещества в устройстве по настоящему изобретению, которое иллюстрируется на фиг. 2; 6 фиг. 10 - развртку выполнения рукава из взрывчатого вещества, изображнного на фиг. 9,которая иллюстрирует внутреннюю стенку этого рукава; фиг. 11 - вид в разрезе другого выполнения устройства по настоящему изобретению. Описание предпочтительных выполнений Как проиллюстрировано на фиг. 1, скважина 10 с обсадной трубой 12, которая прикреплена к ней посредством цемента 13, проходит от поверхности земли 14, по меньшей мере,внутрь подземной формации 16. Одно или более устройств 20 пробивки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению прикрепляются к нижнему концу колонны 18 труб и опускаются в скважину 10. Самое верхнее устройство 20 при размещении внутри скважины 10 может прикрепляться непосредственно к концу колонны 18 труб. Для скрепления устройства вместе можно использовать тандемный узел 60, тогда как к выводному концу самого нижнего устройства 20 может крепиться заглушка 66. При желании можно применить любое пригодное средство, такое как паккер 21, для изоляции части скважины 10 рядом с промежутком 16. Для размещения и поддержания устройства по настоящему изобретению можно использовать колонну труб. Трубы будут предпочтительно применяться для транспортировки нескольких устройств 20 в одну и ту же скважину. Альтернативно, для размещения и поддержания одного или более устройств 20 в скважине может использоваться проводная линия, шлифовальная линия, катушечная труба или любое иное подходящее средство, как это очевидно для специалиста. На фиг. 2 устройство 20 пробивки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению иллюстрируется в целом поз. 20 и один его конец прикреплн к тандемному узлу 60, тогда как другой его конец прикреплн к заглушке 66. Между тандемным узлом 60 и заглушкой 66 размещн носитель 22 пробивающего заряда и прикреплн к нему любым подходящим средством, таким как соединительные винтовые резьбы 23 и 24, которые предусмотрены на внутренних поверхностях носителя 22 рядом с каждым его концом, с соответствующими резьбами 61 и 67 тандемного узла 60 и заглушки 66 соответственно. Кольцо 70 обеспечивает плотную герметизацию потока между носителем 22 и тандемным узлом 60, тогда как кольцо 74 обеспечивает плотную герметизацию потока между носителем 22 и заглушкой 66. Носитель 22 может быть коммерчески доступным носителем для пробивающих зарядов и содержит, по меньшей мере,один обычный пробивающий заряд 40, способный создать отверстие в стенке 30 носителя,обсадной трубе 12 и части прилегающей подземной формации 16. Пробивающая зарядная трубка 34 размещается внутри носителя 22 и имеет в себе, по меньшей мере, один относи 7 тельно большой пром или отверстие 35 и множество меньших промов или отверстий 36. Отверстия 35 в стенке зарядной трубки 34 могут располагаться как вертикально вдоль, так и под углом к оси этой трубки. Носитель 22 зарядов и пробивающая зарядная трубка 34 имеют в общем удлиннные трубчатые конфигурации. Облицованный пробивающий заряд 40 имеет малый конец 46, закреплнный в проме или отверстии 36 в пробивающей зарядной трубке 34,как описано ниже, и большой конец 48, выровненный с промом или отверстием 35 в трубке 34 и проходящий через этот пром или отверстие. В пробивающей зарядной трубке 34 установлен, по меньшей мере, один облицованный пробивающий заряд 40. Детонирующий шнур 86 соединяется с детонатором над тандемным узлом 60 с малым концом 46 каждого пробивающего заряда 40 и с концевой крышкой 68 заглушки 66. Над носителем 22 могут устанавливаться один или более дополнительных комбинаций из носителя пробивающих зарядов,усиливающего переносчика и тандемного узла. Концевые пластины 50 выравнивания трубок действуют для выравнивания зарядных трубок 34 внутри носителя 22, чтобы перд каждого заряда был смежным с раковиной 27 в стенке носителя 22. Если имеется множество зарядов, они могут располагаться вертикально вдоль и под углом к оси носителя. Плотность зарядов представляет собой соответствующую плотность,определнную способами, известными специалистам. Общая плотность зарядов лежит в диапазоне от двух до двадцати четырх на фут. Детонирующий шнур 86 соединяет усиливающий переносчик (не показано) в тандемном узле 60 над носителем 22, все заряды 40 и концевую крышку 68 заглушки 66. Как проиллюстрировано на фиг. 3, скобы 80 на малом конце 46 облицованного пробивающего заряда 40 проходят через отверстие 36 в зарядной трубке 34. Зажим 82 крепит пробойный заряд 40 к зарядной трубке 34. Детонирующий шнур 86 пропускается через пространство 84 между скобами 80 и зажимом 82. Зарядная труба 34 установлена в носителе 22 так, что малый конец 46 заряда 40 находится рядом с раковиной 27 в носителе 22. На фиг. 4 обычный пробивающий заряд представлен в целом поз. 40. Сжатая в высокой степени взрывчатка 41 частично заполняет корпус 42 пробивающего заряда. Открытую поверхность взрывчатки покрывает гильза 43. Эта гильза 43 является в общем случае металлической и служит, чтобы сфокусировать энергию заряда и дать возможность заряду пробить обсадную трубу. В соответствии с настоящим изобретением, рукав 90, который имеет в целом трубчатую конфигурацию (фиг. 5), помещается вокруг носителя 22 пробивающих зарядов в процессе из 000780 8 готовления устройства 20 пробивки со взрывчатым веществом по настоящему изобретению или в процессе его конечной сборки, имеющей место в расположении скважины. Будучи собранным (фиг. 2), рукав 90 крепится в положении вокруг носителя 22 пробивающих зарядов на одном конце с помощью тандемного узла 60 и заглушкой 66 на другом конце. Тандемный узел 60 и заглушка 66 могут иметь такие размеры,что их наружный диаметр будет больше, чем у рукава 90, чтобы воспрепятствовать разрушению рукава 90 в процессе его установки в скважине. Альтернативно,предохранительные кольца или тому подобное (не показано), которые имеют больший наружный диаметр, чем рукав 90, могут быть введены между тандемным узлом 60, заглушкой 66 и рукавом 90 в процессе изготовления или конечной сборки устройства по настоящему изобретению, чтобы воспрепятствовать разрушению рукава 90. Рукав 90 может простираться на вс расстояние между тандемным узлом 60 и заглушкой 66 или на его часть. Рукав 90 сконструирован из водоотталкивающего или водостойкого взрывчатого вещества, которое не подвержено физическому воздействию гидростатического давления, обычно наблюдаемого при пробивке подземной формации(формаций), и химически неактивно или инертно почти со всеми жидкостями, в частности, с теми жидкостями, с которыми приходится сталкиваться в подземной скважине. Предпочтительно взрывчатое вещество является отвержднным эпоскидом или пластиком с внедрнным в него окислителем, таким как коммерчески доступный от фирмы НТН Technical Services, Inc., из Coeur d'Alene, Айдахо. Как будет очевидно для специалиста с устройством 20 пробивки со взрывчатым веществом по настоящему изобретению можно использовать любую подходящую детонирующую систему. Примером такой подходящей детонирующей системы является показанная на фиг. 6. Запальная коробка 210 способна крепиться к концу колонны 211 труб или проводной линии(не показана). Запал 212 крепится к соединительному стержню 214 внутри запальной коробки 210 и герметизирует проход 216 жидкости. Стержень 214 находится в соприкосновении с пистоном 218. Кольцевая камера 220 между пистоном 218 и внутренней стенкой коробки 210 заполнена воздухом при атмосферном давлении. Рядом с дном пистона 218 установлены срезающие штифты 222 в срезающем наборе 224, а поджигающий штифт 226 проходит вниз от дна пистона 218. Запальную коробку 200 и тандемный узел 60 соединяет держатель 228. Ударный детонатор 230 установлен в держателе 228 в поджигающей головке 236, которая крепится к запальной коробке 210 и способна крепиться к тандемному узлу 60. Узел 60 крепится к носителю 22 пробивающих зарядов. Переносчик 232 зажигания на вершине узла 60 находит 9 ся в соприкосновении с детонирующим шнуром 86, проходящим через центральный канал 234 и носитель 22 зарядов, как описано ниже. Усиливающие переносчики расположены в каждом тандемном узле 60, связывая детонирующие шнуры носителях зарядов выше и ниже этого тандемного узла. При приложении достаточного гидравлического давления к вершине пистона 218 запал 212 и пистон 218 одновременно перемещаются вниз, открывая проход 214 жидкости и заставляя зажигающий штифт 226 соприкоснуться с ударным детонатором 230. Зажигание ударного детонатора 230 вызывает вторичную детонацию в переносчике 232 зажигания, что в свою очередь поджигает детонирующий шнур 86. Детонирующий шнур 86 содержит взрывчатку и пролегает между концами каждого носителя зарядов, проходя между задними сторонами зарядов и зарядных зажимов, удерживающих эти заряды в носителе. Шнур 86 поджигает профилированные заряды 40 в носителе 22 зарядов и усиливающем переносчике, который содержит более высокий уровень взрывчатки,чем детонирующий шнур 86. Как описано выше и показано на фиг. 6,первичную детонацию обеспечивает толчковый детонатор. Если устройство пробивки ходит по проводной линии, то первичный детонатор может быть, альтернативно, электрическим детонатором. Первичный детонатор поджигает чувствительный к давлению химикат в переносчике 232 зажигания, который в свою очередь поджигает детонирующий шнур. Детонирующий шнур затем одновременно поджигает один или более зарядов 40 в носителе 22. Каждый передающий усилитель также содержит взрывчатку для детонации шнура 86 в смежном носителе. Система может детонировать от вершины, от дна или от них обоих. В работе желательное число носителей 22 пробивающих зарядов загружаются зарядами 40 и соединяются с детонирующим средством, таким как детонирующий шнур 86. Колонна устройств 20, разделнная тандемными узлами 60,собирается в расположении скважины по мере того, как блоки опускаются в скважину 10 на конце колонны труб, проводной линии, шлифовальной линии, катушечной трубы или любого иного подходящего средства, как это очевидно для специалиста. Рукав 90 из взрывчатого вещества может быть отрезан от куска трубки из взрывчатого вещества и размещн вокруг носителя 22 пробивающих зарядов в расположении скважины. Устройство 20 затем помещается в скважину, чтобы пробивающие заряды были смежны подлежащему пробивке промежутку 16 формации. Затем пробивающие заряды детонируют. При детонации каждый пробивающий заряд 40 взрывается через раковину 27 в носителе 22, проникает в рукав 90 из взрывчатого вещества, создат отверстие в обсадной трубе 12 10 и пробивает формацию 16, образуя в ней отверстия. Рукав 90 из взрывчатого вещества разламывается и воспламеняется из-за удара, тепла и давления сдетонировавшего профилированного заряда 40. Когда один или более пробивающих зарядов пробивает формацию, сжатый газ, выработанный от сгорания рукава 90 из взрывчатого вещества, входит в формацию 16 через только что образовавшиеся отверстия, тем самым очищая такие отверстия от осколков. Эти газы от взрывчатого вещества также стимулируют формацию 16, расширяя проводимость формации 16 со скважиной 10 за счт давления газов взрывчатого вещества, дробящих эту формацию. Расклеивающий наполнитель, такой как песок, можно вводить в скважину 10 почти одновременно с поджигом устройства 20 пробивки со взрывчатым веществом по настоящему изобретению с помощью любого из множества подходящих средств, таких как обычный носитель пробивающих зарядов, который снабжн пробивными зарядами, заполнен песком и соединн последовательно с детонирующим шнуром 86, как коммерчески доступный с товарным знаком POWR PERF от фирм Halliburton EnergyInc. Когда такие газы, выработанные при сгорании рукава 90 из взрывчатого вещества, освобождаются из скважины и входят в отверстия,образованные в формации 16, песок, который вносится в трещины газами от взрывчатого вещества, шлифует или прочищает стенки пробитых отверстий и трещин, тем самым увеличивая проход для потока жидкости между формацией и скважиной 10. Часть этого песка может остаться в трещинах в качестве расклеивающего наполнителя, тем самым предохраняя трещины от закрывания, когда давление потока ослабляется. Чтобы помочь поджигу, рукав 90 может быть снабжн одной или более канавками или щелями 92, которые могут проходить по всей толщине рукава (фиг. 7) и которые могут проходить практически по всей его длине. Щель(щели) расположены рядом с профилированным зарядом 40, так что при поджиге профилированный заряд 40 толкает щель 92, которая обеспечивает рукаву 90 большую площадь поверхности для поджига и горения. Предпочтительно,щель (щели) 92 являются сужающимися (фиг. 8), так что эта щель шире на внутренней поверхности рукава 90, чем на е внешней поверхности. Для достижения однородности и повторяемости горения внутренняя поверхность рукава 90 может быть снабжена канавками или каналами 94 (фиг. 9 и 10), чтобы содействовать рукаву 90 из взрывчатого вещества разламываться равномерно под воздействием импульса от профилированного заряда 40. Канавки и каналы 94 могут иметь меняющуюся или равномерную толщину или глубину и могут быть 11 сформированы в однородный или случайный узор. На фиг. 11 другое выполнение устройства пробивки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению иллюстрируется в целом поз. 120 и имеет носитель 122 пробивающих зарядов, расположенный между двумя тандемными узлами 160 или между тандемным узлом 160 и заглушкой 166. В этом выполнении носитель 122 сконструирован из водоотталкивающего или водостойкого взрывчатого вещества, которое не подвержено физическому воздействию гидростатического давления, обычно наблюдаемого при пробивке подземных формаций, и химически неактивно или инертно почти со всеми жидкостями, в частности, с теми жидкостями, с которыми приходится сталкиваться в подземной скважине. Предпочтительно взрывчатое вещество является вулканизированным эпоскидным углеродно-волокнистым композитом с внедрнным в него окислителем, таким как коммерчески доступный от фирмы НТНTechnical Services, Inc., из Coeur d'Alene, Айдахо. Носитель 122 содержит, по меньшей мере,один обычный пробивающий заряд 140, способный создать отверстие в стенке 130 носителя,обсадной трубе 12 и части промежутка 16 в смежной подземной формации. Каждый пробивающий заряд 140 крепится зажимом в отверстии 136 в пробивающей зарядной трубке 134. Предпочтительно, тандемный узел 160, заглушка 166 и зарядная трубка 134 сконструированы из вещества, которое практически полностью разламывается или разрушается, к примеру,тонкостенная сталь, из вещества, которое практически распадается при детонации заряда 140,к примеру, углеродно-волокнистый эпоксидный композит, или из вещества, которое полностью сгорает, такого как эпоксидное окислительное взрывчатое вещество, подобное тому, что используется для рукава 90. Если используется более одного профилированного заряда, они могут располагаться вертикально вдоль и под углом к оси носителя. Плотность зарядов представляет собой соответствующую плотность,определнную способами, известными специалистам. Общая плотность зарядов лежит в диапазоне между шестью и двенадцатью на фут. Детонирующий шнур 186 соединяет усиливающий переносчик в тандемном узле 160 над носителем 122, все заряды 140 и концевую крышку 168 заглушки 166. Как рассмотрено ранее в отношении выполнения, проиллюстрированного на фиг. 2, под носителем 122 могут быть установлены одна или более комбинаций из дополнительного тандемного узла и дополнительного носителя пробивающих зарядов. Детонирующий шнур 186 соединяется затем с усиливающим переносчиком в тандемном узле 160 под каждым дополнительным носителем пробивающих зарядов. В этом выполнении удаление любой части несработавшего шнура из скважины 10 12 после детонации устраняется, поскольку носитель поджигается и зарядная трубка распадается и/или расщепляется при детонации заряда (зарядов) 140. Это преимущество специально заявляется в случаях, где под пробиваемым промежутком формации 16 если и существует, то очень малое пространство. Следующий пример демонстрирует практику и полезность настоящего изобретения, но не должно интерпретироваться как ограничение его объма. Пример. Рукав 36 дюймов длиной, с наружным диаметром 4 дюйма и внутренним диаметром 3,4375 дюйма из отвержднного эпоксида с внедрнным в него окислителем размещн вокруг пробивающего орудия длиной 3 фута с наружным диаметром 3,375 дюймов. Это пробивающее орудие имеет 4 профилированных заряда на фут, сдвиг зарядов на 60 и носитель с раковинами в стенке. Пробивающее орудие, которое снабжено рукавом из взрывчатого вещества,запускается в подземную скважину и размещается посредством проводной линии для пробивки промежутка в 3 фута на глубине 3630 футов. Запускается также быстрый манометр. После погружения на глубину в скважину закачивается 50 баррелей воды и устройство поджигается. Отмечено, что проводная линия не подскакивает. После извлечения обнаружено отсутствие рукава из взрывчатого вещества на пробивающем орудии, а анализ быстрого манометра указывает, что импульс высокого давления поддерживается 5 миллисекунд по сравнению с 7 микросекундами, что достигается в обычных пробивающих орудиях. Устройство пробивки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению может использоваться с трубами или проводной линией. Повышенная прочность труб над проводной линией позволяет использовать более длинное устройство пробивки с взрывчатым веществом,тем самым обеспечивая более длинный промежуток, подлежащий пробивке и стимуляции, в единичном рейсе в скважину. Переносимое трубами устройство совместимо также с использованием паккеров для изоляции одной или более частей скважины рядом с одним или более промежутками формации. Таким образом, этот способ можно использовать там, где по каким-то иным причинам желательно ограничить давление, которому подвергается другая часть скважины, к примеру, в скважине, где одна или более зон уже завершены. Далее, если скважина имеет большой угол отклонения от вертикали или горизонтали, трубы могут использоваться для проталкивания устройства пробивки с взрывчатым веществом в скважину. Множество промежутков подземной формации могут быть пробиты и раздроблены в единственной операции путм комбинирования двух или более устройств 20 и/или 120 пробив 13 ки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению с единственной колонной труб при их пространственном разнесении, как это будет очевидно для специалиста. При использовании устройства пробивки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению можно использовать профилированные заряды, содержащие меньшее количество сжатой в высокой степени взрывчатки, поскольку профилированным зарядам нужно лишь пробить обсадную трубу 12,тогда как газы, которые вырабатываются за счт сгорания взрывчатого вещества, распространяют пробитое отверстие и трещины в подземную формацию. Соответственно в устройстве пробивки с взрывчатым веществом можно использовать большее число профилированных зарядов, чем в обычном устройстве пробивки, и/или в устройстве пробивки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению можно применять профилированные заряды, которые создают отверстия большего диаметра, чем получаемые обычными профилированными зарядами. Далее рукав 90 из взрывчатого вещества или носитель 122 могут иметь расклеивающий наполнитель,распределнный в них или вводимый по их наружной поверхности. Этот расклеивающий наполнитель может также содержать радиоактивную метку, чтобы помочь определить распространение расклеивающего наполнителя в пробитые отверстия в подземной формации (формациях). Хотя различные выполнения устройства пробивки с взрывчатым веществом по настоящему изобретению описаны и проиллюстрированы как содержащие несколько составляющих частей, которые скреплены вместе в тесном соотношении с потоком, в объме настоящего изобретения создать устройство 20 или 120 из единого куска взрывчатого вещества, который открыт для потока жидкостей из скважины и в котором закреплены профилированные заряды. Хотя описаны и показаны вышеприведнные предпочтительные выполнения изобретения, понятно, что в него могут быть внесены альтернативы и модификации, такие как предложенные и другие, попадающие в объм изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для пробивки и стимуляции подземной формации, содержащее: один или более зарядов взрывчатки; оболочку из взрывчатого вещества, причм упомянутые один или более зарядов взрывчатки размещены внутри упомянутой оболочки взрывчатого вещества; и детонатор, баллистически соединнный с упомянутыми одним или более зарядами. 2. Устройство по п.1, в котором упомянутая оболочка представляет собой рукав. 14 3. Устройство по п.2, в котором упомянутый рукав имеет в себе, по меньшей мере, одну канавку. 4. Устройство по п.1, в котором упомянутые один или более зарядов крепятся к носителю, сконструированному из вещества, которое распадтся или расщепится при детонации упомянутых одного или нескольких зарядов. 5. Устройство по п.1, в котором упомянутое взрывчатое вещество является водоотталкивающим или водостойким, не подвержено физическому воздействию и химически неактивно или инертно к жидкостям, которые могут встречаться в скважине, пронизывающей упомянутую подземную формацию, имеющую с ней передачу жидкости. 6. Устройство по п.5, в котором упомянутое взрывчатое вещество является отвержднным эпоксидом или пластиком с внедрнным в него окислителем. 7. Устройство для пробивки и стимуляции подземной формации, содержащее: трубу, по меньшей мере, с одним отверстием в ней; по меньшей мере, один профилированный заряд, размещнный внутри упомянутой трубы,причм каждый из упомянутого, по меньшей мере, одного профилированного заряда совмещн с упомянутым, по меньшей мере, одним отверстием; и оболочку из взрывчатого вещества, практически окружающую упомянутый, по меньшей мере, один профилированный заряд. 8. Устройство по п.7, в котором упомянутая оболочка является носителем, а упомянутая труба размещена внутри упомянутого носителя. 9. Устройство по п.8, в котором упомянутое взрывчатое вещество представляет собой отвержднный эпоксидный углеродноволокнистый композит с внедрнным в него окислителем. 10. Устройство по п.8, в котором упомянутая труба расщепляется или распадается при детонации упомянутого, по меньшей мере, одного профилированного заряда. 11. Устройство по п.7, в котором содержится носитель, причм упомянутая труба размещена внутри упомянутого носителя. 12. Устройство по п.11, в котором упомянутая оболочка из взрывчатого вещества представляет собой рукав, который размещн вокруг упомянутого носителя. 13. Устройство по п.12, в котором упомянутый рукав имеет проходящую через него щель. 14. Устройство по п.10, в котором упомянутый носитель имеет, по меньшей мере, одну образованную в нм раковину, которая является смежной к упомянутому, по меньшей мере, одному профилированному заряду. 15. Устройство по п.7, в котором упомянутое взрывчатое вещество является водоотталки 15 вающим или водостойким, не подвержено физическому воздействию гидростатического давления, наблюдаемого в подземной фракции, и химически неактивно или инертно к жидкостям,которые могут встречаться в скважине, пронизывающей упомянутую подземную формацию,имеющую с ней передачу жидкости. 16. Устройство по п.15, в котором упомянутое взрывчатое вещество является отвержднным эпоксидом или пластиком с внедрнным в него окислителем. 17. Способ пробивки и стимуляции подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой,чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной, включающий в себя детонацию пробивающего заряда в упомянутой скважине и тем самым поджиг взрывчатого вещества, которое расположено между упомянутым пробивающим зарядом и упомянутой обсадной трубой, и пробивка упомянутой обсадной трубы. 18. Способ пробивки и стимуляции подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой,чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной, включающий в себя размещение рукава из взрывчатого вещества практически вокруг, по меньшей мере, одного заряда взрывчатки, и детонацию упомянутого заряда взрывчатки, чтобы образовать пробитые отверстия через упомянутую обсадную трубу и внутрь упомянутой формации, причем упомянутая детонация упомянутого заряда взрывчатки 16 поджигает упомянутое взрывчатое вещество,тем самым формируя газы, которые очищают упомянутые пробитые отверстия и которые расширяют передачу жидкости между упомянутой формацией и упомянутой скважиной. 19. Усовершенствование в способе пробивки и стимуляции подземной формации, которая пробивается скважиной с расположенной в ней обсадной трубой, чтобы установить передачу потока между этой формацией и этой скважиной, в котором в упомянутой скважине детонирует пробивающий заряд, тем самым поджигая взрывчатое вещество, включающее в себя расщепление устройства, которое содержит упомянутый пробивающий заряд, при упомянутой детонации упомянутого пробивающего заряда. 20. Набор для устройства для пробивки и стимуляции подземной формации, содержащий устройство для пробивки подземной формации,которое имеет, по меньшей мере, один профилированный заряд, и рукав из взрывчатого вещества, приспособленный для размещения вокруг упомянутого устройства. 21. Набор по п.20, в котором упомянутый рукав имеет проходящую через него щель. 22. Набор по п.21, в котором длина упомянутого рукава является практически такой же,как длина упомянутого устройства. 23. Набор по п.21, в котором длина упомянутого рукава короче, чем длина упомянутого устройства.
МПК / Метки
МПК: E21B 43/117
Метки: формаций, стимуляции, способ, подземных, устройство, пробивки
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-780-ustrojjstvo-i-sposob-probivki-i-stimulyacii-podzemnyh-formacijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство и способ пробивки и стимуляции подземных формаций</a>
Предыдущий патент: Пастообразный пищевой продукт на основе молока
Следующий патент: Переносное оружие
Случайный патент: Мультиплексный способ выявления инфекции