Пиротехнические составы и средства для интенсификации нефтедобычи. Монография

Уровень требований к элементам изделий, сжигаемых без камеры сгорания, невысок, что позволяет использовать для их изготовления, например, некондиционные пороха или с истекшим сроком хранения. Конструкция пороховых изделий позволяет компоновать заряд для производства ТГХВ массой до 500 кг и более. Все АДС надежно работают в среде воды, нефти или соляной кислоты.

кислород, галогенсодержащие кислоты, оксид углерода) реагирует с продуктами плавления отложений, обеспечивая дополнительное тепловыделение непосредственно в самом отложении. Одним из вариантов генератора с истечением продуктов горения является газоимпульсный генератор.

Пиротехнический состав изделия ЗПИУ (заряд пиротехнический имплозионного устройства) может работать в составе устройства или самостоятельно.

Общий вид термогазогенератора с использованием пиротехнического состава приведен на рис. 5.6. Пиротехнический термогазогенератор содержит линию воспламенения, узел соединения термогазогенератора с устройством спуска (труба, геофизическая головка), блок сгорающих элементов, вложенный в корпус (защитный кожух), воспламенитель с нагревательным элементом.

Блок сгорающих элементов изготавливается из пиротехнического состава, получаемого путем смешения порошкообразных компонентов с последующим формованием до коэффициента уплотнения ∼ 0,95. Скорость горения таких составов при Р = 0,1 МПа составляет 1,5÷8,0 мм/с, а при Р ≥ 10 МПа 5,0÷30 мм/с. Блок сгорающих элементов может состоять из одного или более элементов и гореть как с наружной (торца), так и внутренней поверхности (канала).

термогазогенератор опускают в скважину на необходимую глубину в зону продуктивного пласта, после чего подачей электрического импульса воспламеняют блок сгорающих элементов. После воспламенения блока сгорающих элементов продукты первичного горения диспергируются в скважинную жидкость, в среде которой происходит доокисление (догорание) металлического горючего при его взаимодействии с водой скважинной жидкости. Выделившиеся при горении газы образуют зону с повышенными температурой и давлением. В результате термогазового воздействия происходит плавление асфальтисто-смолистых флюидов с раскрытием фильтрационных отверстий и каналов, проникновение горячих газов в породу. Под действием повышенного давления образуются новые каналы и трещины, в результате чего повышается проницаемость породы и фильтруемость нефти. Кроме того, высокодисперсные продукты сгорания проникают в образовавшиеся трещины и препятствуют их смыканию с образованием пористых каналов. Основные сведения о термогазогенераторе с пиротехническим металлсодержащим составом приведены в табл. 5.2.

избирательно воздействует на локальные участки наибольшей нефтенасыщенности в интервале перфорации скважины. При этом обеспечивается давление в зоне обработки до 120-150 МПа, которое сосредотачивается на протяжении 1,0-1,5 м вдоль ствола скважины. Конструкция пиротехнического генератора позволяет регулировать в широком диапазоне параметры импульсного воздействия по амплитуде, частоте и длительности импульсов.

Физическая сущность процесса газоимпульсного воздействия на призабойную зону пласта скважин основана на явлении газодинамического воздействия на породу продуктивного пласта, при котором давление на фронте ударной волны генерируемых импульсов равно или превышает уровень внутрипластового давления. Результатом подобного воздействия является очистка порового пространства и появление дополнительной сети микротрещин в горной породе продуктивного пласта, способствующих улучшению его фильтрационно-емкостных характеристик.

устройства для обработки нефтяных скважин, в которых используются пиротехнические термогазогенераторы. Корпус предназначен для предотвращения проникновения скважинной среды в ИК до момента начала работы устройства. Корпус узла вскрытия ИК заполняют герметизирующим блоком заливкой, либо набивкой или вклеивают. Сгораемый элемент необходимых геометрических размеров и необходимой прочности с инициатором монтируют в герметизирующий блок, либо в момент изготовления блока, либо вклеивают таким образом, что после инициирования горение сгораемого элемента происходит во внутрь ИК, что обеспечивает надёжность воспламенения и стабильность горения. Узел вскрытия ИК обеспечивает отсутствие контакта сгораемого элемента со скважинной средой и герметичность всего устройства в целом.

Устройство работает следующим образом. Непосредственно перед спуском устройства в скважину прикрепляют узел вскрытия к ИК и соединяют инициатор с источником электрического тока. На геофизическом кабеле устройство доставляется в интервал обработки скважины. После этого на инициатор подаётся электрический импульс, от которого начинает гореть сгораемый элемент. Горение элемента происходит вовнутрь ИК и начинается при атмосферном давлении в среде воздуха, что обеспечивает высокую надёжность воспламенения сгораемого элемента и стабильность его работы. При горении сгораемого элемента происходит взаимодействие активного компонента с кислородом и азотом воздуха с образованием твёрдых продуктов оксидов и нитридов. В результате этого происходит понижение давления в ИК ниже атмосферного в 1,2-1,9 раза. Снижение давления в ИК приводит к увеличению перепада давления между скважинной средой и полостью ИК. Увеличение перепада давлений приводит к росту имплозионного воздействия на скважину и увеличению эффективности работы устройства, что важно при обработке скважин с относительно низким гидростатическим давлением.

оказывать тепловое и газохимическое воздействие на обрабатываемую зону пласта. Ловильное приспособление с пробкой и нижняя трубчатая имплозионная камера с термогазогенератором соединяются между собой с помощью стандартных переходных муфт. Для предотвращения срыва имплозионной камеры с геофизической головкой, а также для исключения застревания устройства в скважине рекомендуется гибкое соединение между пробкой и перфоратором и (или) между перфоратором и нижней трубчатой имплозионной камерой, выполненное в виде демпфера. Для исключения срабатывания заряда термогазогенератора от детонации кумулятивного перфоратора заряд изготовлен из состава, не восприимчивого к детонационному импульсу.

Устройство работает следующим образом. На геофизическом кабеле устройство спускают в скважину и устанавливают в зоне обрабатываемого пласта. При подаче электрического импульса срабатывает перфоратор, который пробивает отверстия в обсадной колонне, тем самым, вскрывая пласт. Вслед за этим подается электрический импульс на воспламенительный узел термогазогенератора. В результате горения заряда выделяется большое количество высоконагретых и химически активных газов, которые, находясь под высоким давлением, разрывают пласт, осуществляя термогазохимическое воздействие на призайбоную зону пласта. При этом происходит расплавление парафино-асфальтеновых отложений, создаются новые каналы и трещины в пласте, что существенно повышает проницаемость пласта. По окончании горения заряда термогазогенератора происходит разгерметизация нижней имплозионной камеры и осуществляется ударно-депрессионное воздействие на пласт с раскрытием новых трещин. После этого скважинная жидкость вместе с флюидами устремляется в камеру, где с помощью ловильного приспособления задерживается и в дальнейшем, доставляется на устье скважины. Одновременно с флюидами под действием пластового давления и депрессионного эффекта происходит удаление металлического песта от материала кумулятивной воронки из перфорационного канала.

прочностью, способного в результате собственного экзотермического превращения при горении разрушаться с выделением тепла и газа и оказывать дополнительное тепловое и газохимическое воздействие на обрабатываемую зону пласта. В результате горения пробки происходит повторное воздействие на пласт газообразных высоконагретых и химически активных продуктов горения. После сгорания пробки происходит разгерметизация верхней имплозионной камеры. В результате второго гидравлического удара происходит дальнейшее раскрытие трещин пласта. На заключительной стадии скважинная жидкость вместе с флюидами устремляется в камеру, где с помощью ловильного приспособления задерживается и доставляется на устье скважины.

Для регулирования имплозионного эффекта верхняя и нижняя имплозионные камеры имеют различные размеры. Верхняя имплозионная камера, имея больший диаметр, перекрывает значительную часть сечения скважины, препятствует оттоку газообразных продуктов, образующихся при работе термогазогенератора и сгорании пробки, и увеличивает тем самым воздействие на ПЗП. Меньшая длина верхней имплозионной камеры позволяет создать больший перепад давления. Однако малая длина имплозионной камеры снижает время воздействия перепада давления на призабойную зону пласта, а увеличение длины уменьшает перепад давления. Увеличить перепад давления позволяет увеличение диаметра имплозионной камеры. Сочетание меньшего диаметра и большей длины в нижней имплозионной камере позволяет повышать время воздействия перепада давления и получать достаточно большой перепад давления. Таким образом, верхняя имплозионная камера позволяет создать больший перепад давления, а нижняя имплозионная камера позволяет увеличить время воздействия.

Принцип действия прогревателей ППХ основан на выделении тепла в результате процесса горения в скважине заряда из медленногорящего состава на основе механической смеси железо­алюминиевого термита, нитрата бария и эпоксидной смолы (в соотношении 65:30:5% мас.). Время действия прогревателя определяется в основном длиной заряда и составляет 1-3 часа. За счет высокой температуры горения и большой теплоотдачи прогреватели разогревают нефтяные пласты, что приводит к снижению вязкости нефтепродуктов и увеличению нефтеотдачи пласта. Забойными замерами установлено, что нагреватель позволяет поднять температуру на забое на 60-900°С выше первоначальной (геостатической).