Способы перфорации скважин
Перфорация скважин. Виды перфораций и их сравнительная характеристика — Студопедия
После того как обсадные трубы спущены в скважину и зацементированы, при помощи перфоратора делают отверстия в эксплуатационной колонне и цементном камне для соединения продуктивной части пласта с забоем скважины. Эта операция называется перфорацией. Применяются различные методы перфорации: пулевая, торпедная, кумулятивная и гидропескоструйная. Пулевой перфоратор: представляет собой трубу длинной 1 м. и диаметром 100 мм. Которая заряжается спрессованным порохом и 10 стальными пулями. На кабеле пулевой перфоратор спускают в скважину, заполненную глинистым раствором, и делают выстрелы. Глубина отверстий в породе не превышает 5-7 см. многие пули застревают в эксплуатационной колонне, цементном камне а лиш несколько пробивают и колонну и цементный камень.(в настоящее время практич не используется). Торпедный перфоратор: торпедная перфорация осуществляется аппаратом спускаемым на кабеле и стреляющим разрывными снарядами диаметром 22 мм. Аппарат состоит из секций в каждой из которых имеется по 2 горизонт ствола. Снаряд снабжен детонатором. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда и растрескивание окружающей горной породы. Глубина каналов 100-160 мм. Диаметр 22 мм. На 1 метр продуктивной части пласта делается не более 4 отверстий, т.к. при торпедной перфорации происходит разрушение обсадной колонны.(в настоящее время применяется ограниченно. Кумулятивная перфорация. (чаще всего применяется в настоящее время) кумулятивные заряды имеют заряды с конусной выемкой, которые позволяют фокусировать взрывные потоки газов и направлять их с большой скоростью перпендикулярно к стенкам скважины. Гидропескоструйная перфорация: ГПП состоит из толстостенного корпуса, в который ввинчивается до десяти насадок из абразивно-стойкого материала. Гидропескоструйный перфоратор спускают в скважину на НКТ. С помощью насосных агрегатов через НКТ в скважину закачивают жидкость с песком. Нагнетаемая жидкость с песком выходит только через насадки. При выходе из насадок развиваются огромные скорости абразивной струи. В результате за короткое время пробиваются отверстия в обсадных трубах, цементном камне и породе, ствол скважины соединяется с продуктивным пластом. В зависимости от диаметра насадок, их числа и скорости. (Гидропескоструйный перфоратор применяют и для выполнения других работ в скважинах: срезание обсадных НКТ и бурильных труб; разрушение цементного стакана и тверды, проведение щелевой разгрузки пласта.)
studopedia.ru
Методы перфорации и торпедирования скважин — Студопедия
Регулирование работы фонтанной скважины
После пуска фонтанной скважины в эксплуатацию принимают меры по обеспечению длительного и бесперебойного фонтанирования ее, и по наиболее рациональному расходованию пластовой энергии. Правильная эксплуатация фонтанной скважины заключается в обеспечении оптимального дебита при возможном меньшем газовым факторе, при минимальном поступлении песка из пласта в скважину и не допущении преждевременного прорыва в скважину контурных или подошвенных вод.
Работа фонтанной скважины в большинстве случаев регулируется созданием противодавления на выкидных линиях при помощи штуцеров, которые устанавливаются после задвижек. Штуцер – это цилиндрический диск или стержень со сквозным относительно небольшим отверстием. Диаметр отверстия зависит от заданного режима эксплуатации скважины и подбирается опытным путем. Для увеличения срока службы штуцеры изготавливают из износостойкой стали. Чем меньше отверстие в штуцере, тем больше сопротивление создается на пути движения жидкости, тем выше буферное давление скважины и тем меньше, соответственно, ее дебит.
По окончании бурения нефтяной или газовой скважины стенки ее закрепляют обсадными трубами; в интервалах залегания продуктивных (нефтегазоносных) и водоносных пластов колонну цементируют. При этом нефтеносные и газоносные пласты оказываются перекрытыми обсадными трубами и цементным кольцом, и приток жидкости в такую скважину невозможен, пока не будут созданы условия для сообщения продуктивного пласта со скважиной. Для создания возможности притока нефти и газа из пласта в обсадной колонне и окружающем ее цементном кольце против нефтеносного (газоносного) пласта создают ряд каналов (отверстий), обеспечивающих сообщение между пластом и скважиной: по этим каналам нефть и газ поступают в скважину.
Как правило, отверстия в колонне и цементном кольце создают путем прострела. Этот процесс называют перфорацией колонны, а аппараты, при помощи которых производится прострел, перфораторами. Их спускают в скважину на каротажном кабеле.
Перфорацию применяют также для вскрытия заводняемых пластов в нагнетательных скважинах, для проведения изоляционных работ и после них: при переходе на другие горизонты т. д.
Существуют четыре способа перфорации:
-пулевая,
-торпедная,
-кумулятивная,
-пескоструйная.
Первые три способа осуществляются на промыслах геофизическими партиями с помощью оборудования, приборов и аппаратуры, имеющихся в их распоряжении. Пескоструйная перфорация осуществляется техническими средствами и службами нефтяных промыслов.
Пулевая перфорация. В этом случае в скважину на электрическом кабеле спускают стреляющий аппарат, состоящий из нескольких (8—10) камор-стволов, заряженных пулями диаметром 12,5 мм. Каморы заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и детонаторами. При подаче электрического импульса пули пробивают колонну, цемент и внедряются в породу, образуя канал для движения жидкости и газа из пласта в скважину.
Пулевые перфораторы разделены на два вида: 1) с горизонтальными стволами, когда длина стволов мала и ограничена радиальными габаритами перфоратора; 2) с вертикальными стволами с отклонителями пуль на концах для придания их полету направления, близкого к перпендикулярному по отношению к оси скважины.
Перфоратор с горизонтальными стволами собирается из нескольких секций, вдоль которых просверлены два или четыре вертикальных канала, каморы с ВВ. Стволы камор заряжены пулями и закрыты герметизирующими прокладками. Верхняя секция имеет два запальных устройства. При подаче по кабелю тока, срабатывает первое запальное устройство, и детонация распространяется по вертикальному каналу на все каморы, пересекаемые этим каналом. В результате почти мгновенного сгорания ВВ давление газов в каморе достигает 2000 МПа, после чего пуля выбрасывается. Происходит почти одновременный выстрел из половины всех стволов. При необходимости удвоить число прострелов по второй жиле кабеля подается второй импульс. В этом случае срабатывает вторая половина стволов от второго запального устройства. В перфораторе масса заряда ВВ одной каморы незначительна (равна 4—5 г), поэтому пробивная способность его невелика. Длина образующихся перфорационных каналов составляет 65—145 мм (в зависимости от свойств породы и типа перфоратора), диаметр канала— 12,5 мм.
На рисунке показан пулевой перфоратор с вертикально-криволинейными стволами ПВН-90. При вертикальном расположении стволов объем камор и длина стволов больше, чем при горизонтальном. В каждой секции два ствола направлены вверх и это компенсирует реактивные силы, действующие на перфоратор в момент выстрела. Одна камора отдает энергию взрыва сразу двум стволам. Масса ВВ в одной каморе достигает 90 г. Давление газов в каморах составляет 600—800 МПа. Действие газов более продолжительное, чем при горизонтальном расположении стволов. Это позволяет увеличить начальную скорость вылета пули и пробивную способность перфоратора. Длина перфорационных каналов в породе получается 145—350 мм при диаметре около 20 мм. В каждой секции перфоратора имеются четыре вертикальных ствола, на концах которых сделаны плавные желобки-отклонители. Пули, изготовленные из легированной стали, для уменьшения трения в отклонителях покрываются медью или свинцом. Выстрел из всех стволов происходит практически одновременно, так как все каморы с ВВ сообщаются огнепроводным каналом. Торпедная перфорация осуществляется аппаратами, спускаемыми на кабеле, и отличается от пулевой перфорации тем, что для выстрела используют разрывной снаряд, снабженный взрывателем замедленного действия. Масса внутреннего заряда ВВ одного снаряда равна 5 г. Аппарат состоит из секций, в каждой из которых имеется по два горизонтальных ствола. Снаряд снабжен детонатором накального типа. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда, в результате чего происходит растрескивание окружающей породы. Масса ВВ одной камеры— 27 г. Глубина каналов по результатам испытаний составляет 100—160 мм, диаметр канала — 22 мм. На 1 м длины фильтра обычно пробивают не более четырех отверстий, так как при торпедной перфорации нередки случаи разрушения обсадных колонн.
Кумулятивная перфорация осуществляется стреляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел преграды достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена конической формой поверхности заряда ВВ, облицованной тонким металлическим покрытием (листовой медью толщиной 0,6 мм). Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов — продуктов облицовки пробивает канал. Кумулятивная струя приобретает скорость в головной части до 6—8 км/с и создает давление на преграду (0,15— 0,3) 106 МПа. При выстреле в преграде образуется узкий перфорационный канал глубиной до 350 мм и диаметром в средней части 8—14 мм. Размеры каналов зависят от прочности породы и типа перфоратора.
Кумулятивные перфораторы разделяются на корпусные и бескорпусные (ленточные). Корпусные перфораторы после их перезаряда используются многократно. Бескорпусные - одноразового действия. Перфораторы спускают на кабеле (имеются малогабаритные перфораторы, спускаемые через НКТ), а также на насосно-компрессорных трубах. В последнем случае инициирование взрыва производится не электрическим импульсом, а сбрасыванием в НКТ резинового шара, действующего как поршень на взрывное устройство. Масса ВВ одного кумулятивного заряда (в зависимости от типа перфоратора) 25—50 г.
Применение перфораторов различных типов и конструкций зависит от плотности вскрываемых пород. В твердых породах рекомендуется применять кумулятивную перфорацию, в менее плотных и малопроницаемых породах — снарядную, в рыхлых породах и слабо сцементированных песчаниках — пулевую.
Максимальная толщина вскрываемого интервала кумулятивным перфоратором достигает - 30 м, торпедным - 1 м, пулевым - до 2,5 м. Это — одна из причин широкого распространения кумулятивных перфораторов.
Ленточные перфораторы намного легче корпусных, однако, их применение ограничено давлением и температурой на забое скважины, так как их взрывной патрон и детонирующий шнур находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью. В таких перфораторах заряды смонтированы в стеклянных (или из другого материала) герметичных чашках, которые размещены в отверстиях длинной стальной ленты с грузом па конце. Вся гирлянда спускается на кабеле. Обычно при залпе лента полностью не разрушается, но для повторного использования ее не применяют. Головку, груз, ленту после отстрела извлекают на поверхность вместе с кабелем. К недостаткам бескорпусных перфораторов относится невозможность контроля числа отказов, тогда как в корпусных такой контроль легко осуществим при осмотре извлеченного из скважины корпуса.
Кумулятивные перфораторы наиболее распространены. Подбирая необходимые ВВ, можно в широких диапазонах регулировать их термостойкость и чувствительность к давлению и этим самым расширить возможности перфорации в скважинах с аномально высокими температурами и давлениями.
Гидропескоструйная перфорация основана на использовании абразивного и гидромониторного действия струи жидкости (воды, нефти) со взвешенным в ней песком, выходящим под высоким давлением из узкого отверстия (сопла). Такая струя в течение нескольких минут создает в обсадной трубе, цементном кольце и породе глубокий канал, обеспечивающий надежное сообщение между скважиной и пластом.
Аппарат спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах, по которым подается под высоким давлением жидкость с песком. Вытекая из сопел с большой скоростью, достигающей нескольких сот метров в секунду, жидкость с песком пробивает эксплуатационную колонну, цементное кольцо и внедряется в породу на глубину до 1 м.
В процессе перфорации под действием абразивной струи жидкости (вверх или вниз вдоль ствола скважины) может образоваться щелевой канал или (при круговом вращении струи) обрезаться колонна по кольцу, что необходимо, например, для извлечения части обсадной колонны.
Торпедирование в скважине – взрыв, производимый при помощи торпеды (заряда взрывчатого вещества). Торпеда кроме заряда взрывчатого вещества содержит средства для взрыва: взрыватель, состоящий из электрозапала и чувствительного к взрыву капсюля-детонатора, и шашку взрывчатого вещества, усиливающего начальный импульс детонации. Спускают ее в скважину на каротажном кабеле, жилу которого используют для приведения в действие взрывателя и всего заряда торпеды.
Торпедирование применяют для разрушения пород продуктивных пластов — образования в них трещин для лучшей отдачи нефти или газа, а также с целью обрыва или встряски прихваченных бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб, раздробления металлических предметов на забое скважины (шарошек, долот и т. д.). Иногда торпедирование применяют с целью удаления песчаных пробок, образовавшихся в стволе скважины, очистки призабойной зоны от глинистых осадков, очистки фильтра, пробивания окна в обсадной колонне для бурения нового ствола и т. д.
studopedia.ru
Техника перфорации скважин — Студопедия
Существует четыре способа перфорации: пулевая, торпедная, кумулятивная, пескоструйная.
Первые три способа перфорации осуществляются на промыслах геофизическими партиями с помощью оборудования, имеющегося в их распоряжении. Поэтому детально техника и технология этих видов перфорации первыми тремя способами изучается в курсах промысловой геофизики. Пескоструйная перфорация осуществляется техническими средствами и службами нефтяных промыслов. При пулевой перфорации в скважину на электрическом кабеле спускается стреляющий пулевой аппарат, состоящий из нескольких (8 - 10) камор - стволов, заряженных пулями диаметром 12,5 мм. Каморы заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и детонаторами. При подаче электрического импульса происходит залп. Пули пробивают колонну, цемент и внедряются в породу. Существует два вида пулевых перфораторов:
§ перфораторы с горизонтальными стволами. В этом случае длина стволов мала и ограничена радиальными габаритами перфоратора;
§ перфораторы с вертикальными стволами с отклонителями пуль на концах для придания полету пули направления, близкого к перпендикулярному по отношению к оси скважины.
Пулевой перфоратор ПБ-2 собирается из нескольких секций. Вдоль секции просверлено два или четыре вертикальных канала, пересекающих каморы с ВВ, стволы которых заряжены пулями и закрыты герметизирующими прокладками. Верхняя секция - запальная имеет два запальных устройства. При подаче по кабелю тока срабатывает первое запальное устройство и детонация распространяется по вертикальному каналу во все каморы, пересекаемые этим каналом. В результате почти мгновенного сгорания ВВ давление газов в каморе достигает 2 тыс. МПа, под действием которых пуля выбрасывается.
Происходит почти одновременный выстрел из половины всех стволов. При необходимости удвоить число прострелов по второй жиле кабеля подается второй импульс и срабатывает вторая половина стволов от второго запального устройства. В этом перфораторе масса заряда ВВ одной каморы мала и составляет 4-5 г, поэтому пробивная способность его невелика. Длина образующихся перфорационных каналов составляет 65 - 145 мм (в зависимости от прочности породы и типа перфоратора). Диаметр канала 12 мм.
На рис. 4.6 показан пулевой перфоратор с вертикально-криволинейными стволами ПВН-90. При вертикальном расположении стволов объем камор и длина стволов больше.
Одна камора отдает энергию взрыва сразу двум стволам. Масса ВВ в одной каморе достигает 90 г. Давление газов в каморах здесь ниже и составляет 0,6 - 0,8 тыс. МПа, но действие их более продолжительное. Это позволяет увеличить начальную скорость вылета пули и пробивную способность перфоратора. Длина перфорационных каналов в породе получается 145 - 350 мм при диаметре около 20 мм.
В каждой секции перфоратора имеются четыре вертикальных ствола, на концах которых сделаны плавные желобки - отклонители. Пули, изготовленные из легированной стали, для уменьшения трения в отклонителях покрываются медью или свинцом. Выстрел из всех стволов происходит практически одновременный, так как все каморы с ВВ сообщаются огнепроводным каналом. В каждой секции два ствола направлены вверх и два вниз. Это позволяет компенсировать реактивные силы, действующие на перфоратор.
Рис. 4.6. Пулевой перфоратор с вертикальнокриволинейными стволами
Торпедная перфорация осуществляется аппаратами, спускаемыми на кабеле и стреляющими разрывными снарядами диаметром 22 мм. Внутренний заряд ВВ одного снаряда равен 5 г. Аппарат состоит из секций, в каждой из которых имеется по два горизонтальных ствола. Снаряд снабжен детонатором накольного типа. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда и растрескивание окружающей горной породы. Масса ВВ одной камеры - 27 г. Глубина каналов по результатам испытаний составляет 100 - 160 мм, диаметр канала - 22 мм. На 1 м длины фильтра обычно делается не более четырех отверстий, так как при торпедной перфорации часты случаи разрушения обсадных колонн.
Пулевая и торпедная перфорации применяются ограниченно, так как все больше вытесняются кумулятивной перфорацией.
Кумулятивная перфорация осуществляется стреляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел преграды достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена коняческой формой поверхности заряда ВВ, облицованной тонким металлическим покрытием (листовая медь толщиной 0,6 мм). Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов - продуктов облицовки пробивает канал. Кумулятивная струя приобретает скорость в головной части до 6 - 8 км/с и создает давление на преграду до 0,15 - 0,3 млн. МПа. При выстреле кумулятивным зарядом в преграде образуется узкий перфорационный канал глубиной до 350 мм и диаметром в средней части 8 - 14 мм. Размеры каналов зависят от прочности породы и типа перфоратора.
Все кумулятивные перфораторы имеют горизонтально расположенные заряды и разделяются на корпусные и бескорпусные. Корпусные перфораторы после их перезаряда используются многократно. Бескорпусные - одноразового действия. Однако разработаны и корпусные перфораторы одноразового действия, в которых легкий корпус из обычной стали используется только лишь для герметизации зарядов при погружении их в скважину.
Перфораторы спускаются на кабеле (имеются малогабаритные перфораторы, опускаемые через НКТ), а также перфораторы, спускаемые на насосно-компрессорных трубах. В последнем случае инициирование взрыва производится не электрическим импульсом, а сбрасыванием в НКТ резинового шара, действующего как поршень на взрывное устройство. Масса ВВ одного кумулятивного заряда составляет (в зависимости от типа перфоратора) 25 - 50 г.
Максимальная толщина вскрываемого интервала кумулятнвным перфоратором достигает 30 м, торпедным - 1 м, пулевым - до 2,5 м. Это является одной из причин широкого распространения кумулятивных перфораторов.
Рассмотрим устройство корпусного кумулятивного перфоратора ПК-105ДУ (рис. 4.7), нашедшего широкое распространение.
Рис. 4.7. Устройство корпусного кумулятивного перфоратора ПК105ДУ:
1 - взрывной патрон; 2 - детонирующий шнур; 3 - кумулятивный заряд; 4 - электропровод
Рис. 4.8. Ленточный кумулятивный перфоратор ПКС105:
КН - кабельный наконечник; 1 - головка перфоратора; 2 -стальная лента;
3 - детонирующий шнур; 4 - кумулятивный заряд; 5 - взрывной патрон; 6 - груз
Электрический импульс подается на взрывной патрон 1, находящийся в нижней части перфоратора. При взрыве детонация передается вверх от одного заряда к другому по детонирующему шнуру 2, обвивающему последовательно все заряды.
Корпусные перфораторы позволяют простреливать интервал до 3,5 м за один спуск, корпусные одноразового действия - до 10 м и бескорпусные или так называемые ленточные - до 30 м.
Ленточные перфораторы (рис. 4.8) намного легче корпусных, однако их применение ограничено величинами давления и температуры на забое скважины, так как их взрывной патрон и детонирующий шнур находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью. В ленточном перфораторе заряды смонтированы в стеклянных (или из другого материала), герметичных чашках, которые размещены в отверстиях длинной стальной ленты с грузом на конце. Вся гирлянда спускается на кабеле. Обычно при залпе лента полностью не разрушается, но для повторного использования не применяется. Головка, груз, лента после отстрела извлекаются на поверхность вместе с кабелем. К недостаткам бескорпусных перфораторов надо отнести невозможность контролирования числа отказов, тогда как в корпусных перфораторах такой контроль легко осуществим при осмотре извлеченного из скважины корпуса.
Кумулятивные перфораторы нашли самое широкое распространение. Подбирая необходимые ВВ, можно в широких диапазонах регулировать их термостойкость и чувствительность к давлению и этим самым расширить возможности перфорации в скважинах с аномально высокими температурами и давлениями. Однако получение достаточно чистых с точки доения фильтрации, и глубоких каналов в породе остается актуальной проблемой и до сих пор. В этом отношении определенным шагом вперед было осуществление пескоструйной перфорации, которая позволяет получить достаточно чистые и глубокие перфорационные каналы в пласте.
studopedia.ru
Способы перфорации скважин. — Студопедия
Существует четыре способа перфорации: пулевая, торпедная, кумулятивная, пескоструйная.
1) Кумулятивная перфорация
В плотных породах при использовании метода кумулятивной перфорации создаются каналы глубиной от 200 до 250 мм и диаметром от 16 до 18 мм. Иногда кумулятивную перфорацию следует применять совместно с торпедной и пулевой.
2) Пулевая перфорация
При подобной перфорации скважин пуля, двигается по стволу (каналу) перфоратора, а на отклоняющем участке определённым образом меняет направление своего полёта и уходит в продуктивный пласт.
3) Торпедная перфорация
Перфорация торпедная выполняется аппаратами, которые опускаются на кабеле и стреляют разрывными снарядами, имеющими диаметр 22 мм.
4) Пескоструйная перфорация
Перфорация скважин пескоструйная - это абразивное и гидромониторное разрушение преград. В скважину под высоким напором закачивается жидкость c песком, в результате образуются чистые глубокие каналы.
Не найденные ответы на вопросы:
2.Приборы для измерения расхода. Назначение, устройство и принцип действия.
Меры безопасности при введении огневых работ.
Порыв нефтепровода от точки врезки до АГЗУ «Спутник»
Перечень газоопасных работ в нефтедобычи.
Основные свойства продуктивных коллекторов: пористость, проницаемость.
Гидродинамическое несовершенство скважин. Конструкция забоев.
Порыв нефтесборочного коллектора от кустовой площадки, до ДНС.
Порыв прокладки на выкидном коллекторе ГЗУ.
Порыв нефтепровода между скважиной и ГЗУ.
Порыв водовода БГ, до скважины.
Система охлаждения погружного двигателя УЭЦН.
50. Порядок действия оператора при нарушении герметичности сепарационной емкости ГЗУ.
ДОПЛНИТЬ С 40 ПО 50 ВОПРОС!!!
studopedia.ru
Техника перфорации скважин — Студопедия
При пулевой перфорации в скважину на электрическом кабеле спускается стреляющий пулевой аппарат из 8-10 камор-стволов, заряженных пулями диаметром 12.5 мм. Каморы заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и детонатором. При подаче электрического импульса происходит залп. Пули пробивают колонну, цемент и внедряются в породу. Существует 2 вида пулевых перфораторов: 1) перфораторы с горизонтальными стволами. В этом случае длина стволов мала и ограничена радиальными габаритами перфоратора. 2)Перфораторы с вертикальными стволами с отклонителями пуль на концах для придания полету пули направления, близкого к перпендикулярному по отношению в оси скважины.
Пулевой перфоратор ПП-80, собирается из нескольких секций. Вдоль секции просверлено 2 или 4 вертикальных канала, пересекающих каморы с ВВ, стволы которых заряжены пулями и закрыты герметизирующими прокладками. Верхняя секция – запальная имеет 2 запальных устройства. При подаче по кабелю тока срабатывает первое запальное устройство и детонация распространяется по вертикальному каналу во все каморы, пересекаемые этим каналом. В результате мгновенного сгорания ВВ давление газов в каморе достигает 2 тысяч Мпа, под действием которых пуля выбрасывается. Происходит почти одновременный выстрел из половины всех стволов. При необходимости удвоить число прострелов по второй жиле кабеля подается второй импульс и срабатывает вторая половина стволов от второго запального устройства. В Этом перфораторе масса ВВ одной каморы мала и составляет 4-5 г. Длина перфорационных каналов составляет 65-145 мм в зависимости от прочности породы и типа перфоратора. Диаметр канала 12мм.
Пулевой перфоратор с вертикально- криволинейными стволами ПВН-90
имеет больший объем камор и длину стволов. Одна камора отдает энергию взрыва сразу двум стволам, масса ВВ в одной каморе достигает 90 г. Давление газов в каморах здесь ниже и составляет 0.6-0.8 тысяч Мпа, но действие их более продолжительное. Это позволяет увеличить начальную скорость вылета пули и пробивную способность перфоратора. Длина перфорационных (отверстий) каналов в породе получается 146-350 мм при диаметре 20 мм. В каждой секции перфоратор имеются четыре вертикальных ствола, на концах которого сделаны плавные желобки-отклонители. Пули, изготовленные из легированной стали, для уменьшения трения в отклонителях покрываются медью или свинцом. В каждой секции 2 ствола направлены вверх и 2 вниз. Это позволяет компенсировать реактивные силы, действующие на перфоратор.
Торпедная перфорация осуществляется аппаратам, спускаемыми на кабеле и стреляющими разрывными снарядами диаметром 22 мм. Внутренний заряд ВВ одного снаряда равен 5 г. Аппарат состоит из секций, в каждой из которых имеется по 2 горизонтальных ствола. Снаряд снабжен детонатором накального типа. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда и растрескивание окружающей горной породы. Масса ВВ одной каморы 27 г. Глубина каналов по результатам испытаний составляем 100-160 мм, диаметр канала 22 мм. На 1 метр длины фильтра обычно делается не более четырех отверстий, т.к. при торпедной перфорации часты случаи разрушения обсадных колонн.
Пулевая и торпедная перфорация все больше вытесняется кумулятивной перфорацией (ПК-103, ПКС105).
Кумулятивная перфорация осуществляется перфораторами не имеющими пуль и снарядов. Прострел породы достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена конической формой внутренней поверхности заряда ВВ обусловленной тонким металлическим покрытием (листовая мед толщиной 0,6 мм) энергия взрыва в виде тонкого пучка газов – продуктов облицовки пробивает канал. Кумулятивная струя приобретает скорость в головной части до 6-8 км/с и создает давление на преграду 150-300 тыс. Мпа. При выстреле кумулятивным зарядом в преграде образуется узкий перфорационный канал глубиной до 350 мм и диаметром 8 14 мм. Размеры каналов зависят от прочности породы и типа перфораторов.
Все имеют горизонтально расположенные заряды и разделяются на корпусные и бескорпусные (одноразового действия). Перфораторы спускаются на кабель, а также перфораторы спускаемые на НКТ. В последнем случае инициирование взрыва производится не электрическим импульсом, а сбрасыванием в НКТ резинового шара, действующего как поршень на взрывное устройство. Масса одного кумулятивного заряда ВВ составляет 25-50 г.
Максимальная мощность вскрываемого интервала кумулятивным перфоратором достигает 30 м, торпедным – 1 м, пулевым – до 25 м. Это является одной из причины широкого применения кумулятивных перфораторов.
В свою очередь кумулятивные корпусные перфораторы позволяют простреливать интервал до 3.5м за 1 спуск, корпусные одноразового действия – до 10 м и бескорпусные или ленточные – до 30 м. Ленточные перфораторы намного легче корпусных, однако их применение ограничено величинами давления и температуры на забое скважины, т.к. их взрывной патрон и детонирующий шнур находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью. В ленточном перфораторе заряды смонтированы в стеклянных герметичных чашках, которые размещены в отверстиях длинной стальной ленты с грузом на конце. Вся гирлянда спускается на кабеле. Обычно при залпе лента полностью не разрушается, но для повторного использования не применяются. Головка, груз, лента после отстрела извлекаются на поверхность вместе с кабелем. Недостатки: невозможность контролирования числа отказов, тогда как в корпусных такой контроль возможен при осмотре извлеченного из скважины корпуса.
Пескоструйная перфорация. Определенным шагом вперед было осуществление пескоструйной перфорации, которая позволяет получить достаточно чистые и глубокие перфорационные каналы в породе. При гидропескоструйной перфорации (ГПП) разрушение породы происходит в результате использования абразивного и гидромониторного эффектов высокоскоростных песчано-жидкостных струй, вылетающих из насадок ГПП, прикрепленного к нижнему концу НКТ. Песчано-жидкостная смесь закачивается в НКТ агрегатами высокого давления и поднимаются из скважины по кольцевому пространству. Это сравнительно новый метод вскрытия пласта. Им обрабатывается более 1500 скважин ежегодно, кроме того он нашел применение при капитальных ремонтах, вырезке колонны и других методах воздействия. При ГПП создание отверстий в колонне, цементном кольце и породе достигается приданием песчано-жидкостной струе скорости в несколько сотен м/с, при давлении в 15-30 Мпа. В породе вымывается каверна грушеобазной формы, обращенной узким конусом к отверстию в колонне. Размеры каверны зависят от прочности горных пород, продолжительности и мощности песчано-жидкостной струи и достигают глубины до 0,5 м.
Перфорация производится пескоструйными аппаратом АП-6М, спускаемым на НКТ. АП-6М имеет 6 боковых отверстий, в которые ввинчиваются 6 насадок для одновременного создания шести каналов. Насадки в стальной оправе изготавливаются из твердых сплавов трех стандартных диаметров 3, 4.5 и 6 мм. насадка диаметром 3 мм применяется для вырезки прихваченных труб в обсаженной скважине, когда глубина резания д.б. минимальной. Насадка диаметром 4.5 мм используется для перфорации обсадных колонн и др. работах, когда расход жидкости ограничен. Насадки с диаметром 6 мм применяют для получения максимальной глубины каналов.
Медленно вращая пескоструйный аппарат или вертикально его перемещая, можно получить вертикальные или горизонтальные надрезы и каналы. В этом случае сопротивление обратному потоку уменьшится и каналы получаются в 2,5 раза глубже.
В пескоструйном аппарате предусмотрены 2 шаровых клапана, сбрасываемых с поверхности. Диаметр нижнего клапана меньше, чем седло верхнего клапана, поэтому нижний шар свободно проходит через седло верхнего клапана.
После спуска аппарата, обвязки устья скважины и присоединения к нему насосных агрегатов система опресовывается давлением равным 1,5 рабочего давления. Перед опресовкой НКТ сбрасывается шар диаметром 50 мм от верхнего клапана для герметизации системы. После опресовки обратной промывкой верхний шар выносится на поверхность и извлекается. Затем в НКТ сбрасывается малый шар и при его посадке жидкость получает выход только через насадки. Концентрация песка в жидкости составляет 80-100кг/м3.
Усилия в муфтовом соединении НКТ в верхнем сечении от веса колонны НКТ и давления жидкости не должны превышать страгивающей нагрузки в резьбовом соединении верхней муфты.
(1)
где - 1.3-1.5 – коэффициент запаса, - площадь сечения внутреннего канала НКТ, - коэффициент облегчения труб в жидкости, - рабочее давление на устье скважины, - вес 1п.м. НКТ с учетом муфт в воздухе, - глубина спуска НКТ.
Решая равенство (1) относительно найдем предельную глубину спуска НКТ при заданном .
(2)
Решая относительно , получим предельно допустимое давление а устье скважины.
(3).
Процесс можно осуществлять, если оба условия (2) и (3) выполняются. В противном случае должна быть использована ступенчатая колонна НКТ.
(4)
- длина второй колонны, - площадь внутреннего канала второй ступени НКТ, - вес 1п.м. второй ступени НКТ.
Так как гидростатические давления жидкости в НКТ и кольцевом пространстве установлены, то давление нагнетания на устье будет:
(5)
Где – потери давления на трение в НКТ при движении песчано-жидкостной смеси от устья до ГПП, – потери давления в насадках, определяемые по графикам, - потери на трение восходящего потока жидкости в затрубном пространстве, - противодавление на устье скважины в затрубном пространстве.
(6)
Где коэффициент трения определяется как обычно через число Re, но увеличивается на 15-20% из-за присутствия песка, – внутренний диаметр НКТ, - линейная скорость потока в трубах, – плотность песчано-жидкостной смеси, Величина также определяется по формуле трубной гидравлики
(7)
Где - внутренний диаметр обсадной колонны, – наружный диаметр НКТ.
– Линейная скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве, которая не должна быть меньше 0,5 м/с для полного выноса песка. После спуска колонны НКТ в нее спускают на кабеле малогабаритный геофизический прибор – индикатор, реагирующий на утолщение металла: т.е. определяет положение перфоратора по отношению к разрезу продуктивного пласта. Однако, при этом необходимо учитывать дополнительное удлинение НКТ при создании давления.
Где E – модуль Юнга – 2*105 ,Мпа; f- площадь сечения металла труб, м2; z- коэффициент, учитывающий трение труб о стенки обсадной колонны (1,5-2,0)
При гидропескоструйной перфорации применяется то же оборудование, что и при гидроразрыве пласта.
Устье скважины оборудуется арматурой типа 1АУ-700. Для прокачки песчано-жидкостной смеси используется насосные агрегаты на базе а/машины КрА3-257 2АН-500 или 4АН-700, развивающие максимальное давление 50 и 70 Мпа соответственно. При меньших давлениях применяют цементировочные головки (ЦА-320). Число агрегатов n определяется как частное от деления общей необходимой гидравлической мощности на гидравлическую мощность одного агрегата плюс 1 агрегат:
Где Q – расчетный суммарный расход жидкости; – подача одного агрегата ан расчетном режиме; Pa- давление, развиваемое агрегатом; - коэффициент технического состояния агрегата, их износ ( =0,75-1,0). Агрегат 4АН-700 снабжен дизелем 588 кВт или 2000 об/мин, трехплунжерным насосом 4Р-700 с диаметром плунжеров 100 и 120 мм. Ход плунжера – 200мм. (тех. Характеристики таблица 4.1 В.И. Щуров. схема связки)
Для цепей ГПП используют воду, 5-6% раствор ингибированной соляной кислоты, дегазированную нефть, пластовую воду. Объем рабочей жидкости принимается равным 1,3-1,5 объема скважины при работе о замкнутому циклу. При работе со сбросом жидкости объем определяют по соотношению
Где – расход жидкости через одну насадку; n – число одновременно действующих насадок; t – продолжительность перфорации одного интервала (15-20 мин): N – число перфорационных интервалов, количество песка принимается из расчета 50-100кг песка на 1м3 жидкости.
Пескоструйная перфорация в отличии от пулевой или кумулятивной позволяет получить каналы с чистой проницаемой поверхностью. Недостатки: громоздкость операции, задалживание мощных технических средств и большого числа обслуживаемого персонала определяет высокую стоимость этого способа по сравнению с кумулятивной.
studopedia.ru
Вторичное вскрытие пластов — Комплекс
Во время строительства газовых и нефтяных скважин основной задачей является качественное вскрытие продуктивного пласта. От того насколько грамотно будут осуществлены работы, зависит будущая производительность скважины. Само по себе вскрытие продуктивного пласта - это проникновение забоя в продуктивный пласт и пересечение этого пласта стволом скважины.
Вскрытие продуктивных пластов можно подразделить на два вида:
- Первичное вскрытие – бурение скважины;
- Вторичное вскрытие – перфорация обсадной колонны на уровне разрабатываемого продуктивного пласта.
Сущность процесса вторичного вскрытия пластов - создание каналов в цементном кольце, обсадной колонне и участках горных пород, загрязнённых в процессе бурения скважины частицами бурового раствора. Главной задачей при проведении данных работ является создание гидродинамических связей между скважинами и продуктивными пластами. При этом необходимо минимизировать любые негативные воздействия на коллекторские качества ПРП (призабойной зоны пласта) и не нарушить обсадные колонны и цементное кольцо.
Одной из важнейших операций, которые оказывают влияние на дальнейшую эффективную эксплуатацию скважин, является вторичное вскрытие пластов.
В зависимости от сложности поставленной задачи, скважинных условий и характеристик пласта-коллектора применяются кумулятивная, гидромеханическая или сверлящая перфорация. Основная часть работ по данному виду вскрытия нефтегазоносных пластов в настоящий момент осуществляется при помощи
метода кумулятивной перфорации. Его доля составляет до 90% от общего числа вторично вскрываемых продуктивных пластов. Такую популярность кумулятивная перфорация получила за счёт того, что этот метод достаточно прост, не отнимает много времени и имеет относительно невысокую стоимость работ и применяемых материалов.
Негативные свойства кумулятивной перфорации
- После взрыва эксплуатационной колонны возможно появление заколонных перетоков;
- При взаимодействии перфоратора на пласт в призабойной зоне появляется блокирующий участок, состоящий из прессованного песчаника;
- После проведения взрыва на боковых поверхностях каналов отсутствует фильтрация.
Таким образом, после осуществления кумулятивной перфорации необходимо проводить дополнительные мероприятия, носящие затратный, продолжительный, трудоемкий характер. В связи с чем, последнее время, на смену традиционным методам перфорации всё чаще приходят альтернативные способы вскрытия продуктивных пластов. При этом используются сверлящие и щелевые перфораторы.
Современные методы вторичного вскрытия
Все существующие в настоящий момент методы вторичного вскрытия можно условно разделить следующим образом:
- Безударное вскрытие, которое также подразделяется на вскрытие сплошное и вскрытие точечным способом перфорации;
- Ударно-взрывное вскрытие, которое делится на кумулятивную и пулевую перфорацию.
- Вскрытие при помощи щелевой перфорации
Наиболее эффективным из них является метод щелевой перфорации. Он гарантирует самую высокую (сравнительно с другими методами) производительность скважины. Однако у данного метода на сегодня есть существенный недостаток, из-за которого он пока не нашёл широкого применения – это увеличение (приблизительно на 24 часа) проведения работ. Хотя в дальнейшем этот недостаток с лихвой окупается.
 |
 |
|
Результат |
Результат Гидромеханической щелевой перфорации |
www.perfokom.com
