Способ проведения взрывных работ в скважине — SU 2002044 (original) (raw)
Кб51) 5 Е 21 1)3 116 Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам Е ИЗОБРЕТЕНИ(71) Пермский государственный научно-иватепьский и проектный институт нефтяной(72) Неволин ВГМатъцев А.ВОпапев ВА Балакиров ЮА(73) Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной про(Щ СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ в при зволяет дуктив- имися сследолро е ОПИСАНК ПАТЕНТУ(7) Способ гашения гидравлических ударопроизводстве взрывных работ в скважине поснизить загрязнение призабойной зоны проного пласта скважинной жидкостью, находящв ней частицами твердой фазы В данном аюспосле взрыва зарядов в скважине производянудительное торможение движения столбажинной жидкости, находящегося над интерввзрыва, как при его движении вверх по стволужины под действием взрывного давления, такего падении, например, установкой тормоэлементов 2 зпф-пы 5 ил, 1 табл.2002044 Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам гашения гидравлическихударов, возникающих при производствевзрывных работ в скважине, заполненнойжидкостью,Известен способ проведения взрывныхработ в скважине, включающий сжиганиезаряда в среде скважинной жидкости и установку тормозящего элемента на пути распространения ударной волны в стволескважины.Однако данный способ имеет низкую эффективность в отношении снижения величины гидравлических ударов столбаскважинной жидкости, возникающих в результате сжигания заряда в стволе скважины,поскольку тормозящий элемент, установленный от заряда на рекомендованном расстоянии, всегда будет находиться в области,. занятой газообразными продуктами взрыва, но никогда не будет находиться в зонестолба жидкости, Поэтому тормозящий элемент осуществляет только частичное торможение столба скважинной жидкости придвижении вниз, но вообще не тормозитстолб скважинной жидкости при движенииего вверх.Цель изобретения - повышение эффективности путем снижения величины гидравлических ударов столба скважиннойжидкости, возникающих в результате сжигания заряда в стволе скважины, за счетобеспечения торможения столба скважинной жидкости, находящегося над интервалом взрыва, как при его движениивверх по стволу скважины под действиемвзрывного давления, так и при его движении вниз,Указанная цель достигается т ем, что визвестном способе проведения взрывныхработ в скважине, включающем сжиганиезаряда в среде скважинной жидкости и установку тормозящего элемента на пути распространения ударной волны в стволескважины, после взрыва зарядов в скважине производят принудительное торможениедвижения столба скважинной жидкости пу. тем размещения тормозящего элемента вскважине выше области. занятой газообразными продуктами взрыва, но ниже верхнейграницы столба скважинной жидкости и выше максимального расширения газового пузыря из продуктов взрыва,Тормозящий элемент в своле скважины устанавливают от заряда на расстоянии,определяемом выражением: 1 - р)п Млй рцНс Н где д - коэффициент полезного действиявзрыва, ;и - число зарядов, шт;6 - энергия взрыва одного заряда, Дж;5 й - радиус столба скважинной жидкости, м;р - плотность скважинной жидкости,кГ/м;9 - ускорение силы тяжести, 9,81 м/с;2,Н - высота столба скважинной жидкости от заряда, м;- расстояние от заряда до тормозящего элемента, м,Выше и/или ниже тормозящего элемен 15 та в стволе скважины устанавливают покрайней мере по одному тормозящему элементу с расстоянием между элементами неменее 30 а, где а - характерный размер тормозящего элемента.На фиг. 1 показана скважина с размещенньм в ней перфоратором взрывного типа и тормозящим элементом; на фиг, 2. 3, 4и 5 - варианты тормозящих элементов.Для осуществления способа проведения взрывных работ в скважине, например,при перфорации скважины производят следующие операции в вышеуказанной последовательности: подводят к скважинеподъемник с установленной на нем лебедкой; снаряжают перфоратор; подвешиваютснаряженный перфоратор к кабельной головке геофизического кабеля; устанавливаютвзрыв-патрон и соединяют с жилой геофизического кабеля посредством токопровода;35 подвешивают груз к нижнему концу перфоратора; крепят на геофизическом кабеле выше перфоратора тормозящие элементы;собранную компоновку подъемником опускают в скважину в интервал перфорации;40 после установки перфоратора в необходимом интервале подают импульс на взрывпатрон и осуществляют взрыв зарядовперфоратора; после отстрела производятподъем компоновки на устье скважины.45 П р и м е р, Снаряжают перфоратор 1необходимым количеством зарядов. Снаряженный перфоратор 1 подвешивают, например, к кабельной головке 2 геофизическогокабеля 3, Затем устанавливают взрыв-пат 50 рон и соединяют с жилой геофизическогокабеля 3 посредством токопровода на чертежах условно не показан), К нижнему концуперфоратора 1 подвешивают груз 4, а вышеперфоратора 1 на геофизическом кабеле 355 устанавливают тормозящий элемент 5 нарасстоянии от заряда, определяемом выражением;5 10 15 20 ний, например, ста шариков диаметром а = 5 см, также уменьшает величину давления гидроудара на 7.Использование же ста шариков, но за 30 ставляющих жидкость вращаться (например, отрезок шнека), снижает величину давления гидравлического удара уже на 15. Увеличение числа шариков-эавихрителей до 200 шт на скважину уменьшает вели 35 чину давления гидравлического удара ужена 24, что составляет порядка 130 атм.Снижение гидравлического удара будет еще большим при использовании тормозящих элементов сложной формы, например, для40 ста цилиндриков диаметров а - 5 см величина давления гидравлического удара уменьшится на 50, т,е. на 276 атм.Таим образом, использование способапозволяет снизить интенсивность гидрав 45 лических ударов на 10-50 и более в зависимости от факторов торможения, Такое снижение величины давления гидравлических ударов значительно уменьшит загрязнение призабойной зоны продуктивного50 пласта, а также уменьшит разрушение зако, лонного цементного камня при проведениивзрывных работ в скважине.(56) Авторское свидетельство СССР М 1029673. кл. Е 21 В 43/116, 1981.55 где д - коэффициент полезного действия взрыва, ;и - число зарядов, шт;ко - энергия взрыва одного заряда, Дж; В - радиус столба скважинной жидкости, м;р - плотность скважинной жидкости. кГ/м;9 - ускорение силы тяжести, 9,81 м/с;г,Н - высота столба скважинной жидкости от заряда, м;ф - расстояние от заряда до тормозящего элемента, м.Установленный таким образом тормозящий элемент 5 в скважине находится выше области, занятой газообразными продуктами взрыва, но ниже верхней границы столба скважинной жидкости и выше максимального расширения газового пузыря иэ продуктов взрыва,Тормозящие элементы 5 могут быть выполнены, например, в виде шара (фиг. 2) или в виде пластины (фиг. 3), или в виде цилиндра (фиг. 4), или в виде шнека (фиг. 5). Возможны другие варианты. Количество тормозящих элементов может быть и более одного. Для этого выше и/или ниже тормозящего элемента 5 в стволе скважины устанавливают по крайней мере по одному тормозящему элементу с расстоянием между элементами не менее 30 а, где а - характерный размер тормозящего элемента,Собранную компоновку подьемником опускают в скважину так, чтобы перфоратор 1 находился в интервале перфорации. Воспламенение и взрыв зарядов перфоратора 1 производят в среде скважинной жидкости 6.После взрыва столб скважинной жидкости 6 поднимается и, взаимодействуя с тормозящими элементами 5, получает принудительное торможение. Поэтому часть энергии газового пузыря будет теряться на преодоление сил принудительного трения. При этом, чем сильнее будет торможение движения столба жидкости 6, тем на меньшую высоту поднимется этот столб жидкости.При падении столба жидкости вновь будет происходить торможение его движению элементами 5.Исследования показали, что на величину давления гидравлических ударов влияют различные факторы принудительного торможения движения столба скважинной жидкости: только трение о стенки, только вращение столба жидкости при различной скорости вращения, установка тормозящих элементов в виде й-числа шариков диаметром а = 5 см и установка тормозящих элементов (й - числа шариков), которые являются завихрителями движения жидкости.Полученные величины давлений гидроудара при различных факторах торможения столба скважинной жидкости по амплитуде первого импульса приведены в таблице.Из таблицы следует, что дополнительная диссипация энергии, обусловленная принудительным торможением жидкости, например, чистым вращением при значении вращательной составляющей скорости чвср = 8 м/с уже приводит к снижению величины давления гидравлического удара на 7 в сравнении с трением о стенку при прямолинейном движении жидкости в обсадной колонне.Использование принудительного торможения с помощью местных сопротивле2002044 Давление гидроудара без учета трения, атмвелениеги о а а с четам т ения, атм Установка тормозящих элементов в виде шаров в количестве,штпри вращении столба жидкости со скоростью вращения, м/с тре- ние о стен ки 50 100 150 200 2 4 6 8 50 10 150 200 526 507 486 463 488 466 442 416 555 546 544 537 526 509 Формула изобретения 1. СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В СКВАЖИНЕ, включающий сжигание заряда в среде скважинной жидкости и установку тормозящего элемента на пути распространения ударной волны в стволе скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа путем снижения величины гидравлических ударов столба скважиной жидкости, возникающих в результате сжигания заряда в стволе скважины, за счет обеспечения торможения столба скважинной жидкости, находящегося над интервалом взрыва, как при его движении вверх по стволу скважины под действием взрывного давления, так и при его движении вниз, после взрыва зарядов в скважине производят принудительное торможение движения столба скважинной жидкости путем размещения тормозящего элемента в скважине вцше области, занятой газообразными продуктами взрыва, но ниже верхней границы столба скважин ной жидкости и выше максимального расширения газового пузы. ря из продуктов взрыва. Использование тормозящих элементов в виде шаров, вращающихстолб скважинной жидкости со скоростью 8 м/с, в количестве, шт 2. Способ по п.1, отличающиися тем,что тормозящий элемент в стволе скважины устанавливают от заряда на расстоянии, определяемом выражением(1 - д)пео lдй рдНН,где- КПД взрыва, ;и - число зарядов, шт.;ео - энергия взрыва одного заряда, Дж;й - радиус столба скважинной жидкости,м;р - плотность скважинной жидкости,кг/мз;д - ускорение силы тяжести, 9,81 м/с;Н - высота столба скважинной жидкостиот заряда, м;4 - расстояние от заряда до тормозящего элемента, м.3. Способ по п,1, отличающийся тем,что выше и/или ниже тормозящего элемента в стволе скважины устанавливаютпо крайней мере по одному тормозящемуэлементу с расстоянием между элементами не менее 30 а, где а - характерный раз-мер тормозящего элемента.2002044 фиг, 1 оставитель Э. Катаеваехред М.Моргентал К Редактор лакова ор М, Куль аказ 3 Тираж Подпис НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5