Глава XIX

ПРОСТРЕЛОЧНЫЕ И ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ В СКВАЖИНАХ

Геофизическая служба выполняет также ряд операций, свя­занных с прострелочными и взрывными работами в скважинах, поскольку выбор объектов для опробования и вскрытие пластов основаны на данных геофизических исследований, проводимых с целью изучения разрезов скважин и их технического состоя­ния. Кроме того, при прострелочно-взрывных работах и при изучении разрезов скважин геофизическими методами исполь­зуется одно и то же оборудование.

Прострелочные работы в скважинах предусматривают:

1. перфорацию обсадных колонн и цемента для вскрытия неф­

2. тяных, газовых и водоносных пластов; 2) срезание в скважи­нах колонн и труб с целью их извлечения; 3) отбор образцов горных пород в необсаженных скважинах; 4) отбор проб плас­товых жидкостей и газов опробователями пластов.

Взрывные работы в скважинах проводятся для следующих целей: 1) повышения продуктивности эксплуатационных сква­жин или увеличения приемистости нагнетательных скважин;

3. разобщения пластов; 3) очистки фильтров; 4) освобождения и извлечения труб из скважин при авариях; 5) борьбы с по­глощением промывочной жидкости при бурении; 6) ликвидации открытых фонтанов и тушении пожаров на скважинах и др.

§ 83. Перфорация

После окончания бурения в скважину, как правило, спу­скают одну или несколько обсадных колонн и производят це­ментирование затрубного пространства. Спуск обсадной ко­лонны и последующее цементирование преследуют главную цель — укрепление ствола скважины и разобщение пластов, содержащих нефть, газ, воду.

Вскрытие пластов, намеченных к опробованию или разра­ботке по данным геофизических методов исследования скважин, выполняется с помощью стреляющих аппаратов — перфора­торов. Процесс образования отверстий в обсадных трубах, цементе и горной породе называется перфорацией сква­жин. Для перфорации скважин используются кумулятивные (беспулевые), пулевые и торпедные перфораторы. Тип перфо­ратора и плотность перфорационных отверстии на единицу длины скважины определяются конструкцией скважины и ли­тологией коллектора.

Наиболее широкое распространение получила кумулятивная перфорация. Кумулятивные перфораторы отличаются от пуле­вых размерами, конструкцией, мощностью и производитель­ностью заряда. Кумулятивный заряд перфоратора состоит из взрывчатого вещества (гексогена), детонатора, металлической воронки, облицовывающей кумулятивную выемку, и защитного корпуса (рис. 186, а). В момент взрыва детонатора по куму­лятивному заряду распространяется волна детонации, которая движется вдоль оси заряда к основанию кумулятивной вы­емки, и продукты взрыва сжимают металлическую воронку (рис. 186,6). В металле возникает очень большое давление, и жидкая металлическая струя со скоростью 6—8 км/с выбра­сывается вдоль оси выемки. Металлическая струя оказывает на преграду давление порядка 10⁴ МПа, глубоко проникает в нее и создает канал значительной длины. Для формирования кумулятивной струи и эффективного действия заряда необхо­димо, чтобы кумулятивная выемка и часть пространства перед ней не были заполнены жидкостью или твердой фазой. Глу-

///'

Р ис. 186. Кумулятивный заряд (а) и схема его действия на преграду (б).

/—V— стадии образования кумуля­тивной струи. / — корпус; 2 — взрыв­чатое вещество: 3— металлическая воронка: Л — детонатор: 5 — детони­рующий шнур: 6 — преграда

бина канала, пробитого в преграде, зависит от плотности, ме­ханических свойств материала и обсадной колонны, гидроста­тического, горного и пластового давлений, окружающей темпе­ратуры и других факторов.

По способу герметизации зарядов кумулятивные перфора­торы подразделяются па две группы — корпусные и бескорпус- н ые.

К корпусным кумулятивным перфораторам относятся пер­фораторы многократного и однократного действия. В корпусных кумулятивных перфораторах заряды, детонирующий шнур и взрывной патрон смонтированы в стальном герметичном кор­пусе, который воспринимает гидростатическое давление и дей­ствие ударной волны во время производства взрыва. Корпус у кумулятивного перфоратора из высокопрочной хромникель- молнбденовой стали марки ОХНЗМ, а головка и наконечник — из прочной хромистой стали 40Х. Детали перфоратора предва­рительно термически обрабатываются. Кумулятивные перфора­торы многократного действия выдерживают от 10 до 50 залпов. Кумулятивные корпусные перфораторы однократного действия типа ПКО и ПКОС рассчитаны на разовое использование: при выстреле их корпуса разрушаются. Кумулятивные перфораторы типа ПНКТ, спускаемые на насосно-компрессорных трубах, по устройству аналогичны перфораторам ПКО и ПКОС, но по­зволяют вскрывать продуктивные пласты на жидкости малой плотности в условиях депрессии и герметически закрытом устье скважины без лубрикатора.

Бескорпусные кумулятивные перфораторы представляют со­бой гирлянду из отдельных кумулятивных зарядов, каждый из которых заключен в герметичную оболочку и воспринимает внешнее гидростатическое давление. При выстреле оболочки зарядов зарушаются.

Применяются также бескорпусные ленточные кумулятивные перфораторы типа ПКС. Они состоят из головки, тонких ме­таллических лент с размещенными в них герметичными куму­лятивными зарядами, детонирующего шнура в алюминиевой оболочке, взрывного патрона и чугунного груза. Заряды за­прессованы в стеклянные или енталловые оболочки.

Бескорпусные полностью разрушающиеся при взрыве пер­фораторы типа КПРУ состоят из кумулятивных зарядов в алю­миниевых оболочках, наконечника со стальной головкой мно­гократного использования, детонирующего шнура и взрывного патрона.

Пробивная способность бескорнусных перфораторов типа ПКС, КПРУ и корпусных однократного пользования типа ПКО и ПКОС выше, чем у корпусных перфораторов многократного использования типа ПК.

До изобретения кумулятивных перфораторов при простре- лочных работах использовались пулевые и торпедные перфо­раторы, отличающиеся меньшей пробивной способностью, боль­шей сложностью заряжания и меньшей производительностью. В последние годы появились мощные пулевые перфораторы с вертикально-криволинейными стволами с более высокой про­бивной способностью, чем кумулятивные перфораторы того же диаметра.

Действие пулевых и торпедных перфораторов основано на метании пуль и снарядов за счет энергии расширения порохо­вых газов.

Пулевые перфораторы — аппараты с горизонтальными и вертикально-криволинейными стволами. В перфораторах пер­вого типа стволы направлены перпендикулярно к оси аппарата и их длина ограничена его диаметром. В перфораторах второго типа ось прямолинейной части каждого ствола направлена па­раллельно оси аппарата, а концевая часть искривлена для на­правления пули в стенку скважины, что позволяет получить высокую скорость пули. Мощные крупнокалиберные пулевые перфораторы залпового действия с вертикально-криволиней­ными стволами обеспечивают высокую пробивную способность пуль, которые через стенки обсадных колонн и цементное кольцо проникают в породу, образуя в ней глубокий канал и систему трещин.

По последовательности выстреливания пуль или снарядов перфораторы делятся на аппараты залпового действия (вес пули выстреливают одновременно) и селективного действия (пули или снаряды выстреливают поочередно через разные ин­тервалы).

Пулевые и торпедные перфораторы имеют стальной корпус, в котором размещены пороховые каморы, стволы, заряжаемые пулями или снарядами, и воспламенительные устройства.

Пулевой перфоратор АРВ-120 применяется для дробления крупнокалиберными пулями валунов, которые встречаются на забое разведочных скважин, пробуренных на золото и другие полезные ископаемые.

Все перфораторы опускаются в скважину на одножильном бронированом кабеле с помощью перфораторного подъемника.

Средствами воспламенения, предназначенными для поджи­гания пороховых зарядов и взрывания капсюлей-детонаторов, служат электровоспламенители, электрозапалы и пиропатроны разных типов. Для инициирования взрыва зарядов бризантных взрывчатых веществ служат капсюли-детонаторы, электродето­наторы, взрыватели, взрывные патроны н детонирующие шнуры.

Кроме кумулятивных, пулевых и торпедных перфораторов применяют гидропескоструйные перфораторы. Они пробивают каналы в преграде струей жидкости со взвешенным в ней пес­ком, вылетающей с большой скоростью и под высоким давле­нием из узкого отверстия—сопла. Такая струя в течение не­скольких минут образует в колонне, цементном кольце и по­роде канал для сообщения пласта со скважиной. Перемещаясь по стенке скважины, гидропескоструйный перфоратор может создать щелевой канал или обрезать колонну по диаметру с целью извлечения ее на поверхность. Гидропескоструйные перфораторы используются также для разрушения цементных мостов и предметов, оставленных на забое.

Гидропескоструйный перфоратор состоит из отрезка трубы, в которой установлен ряд сопел. Аппарат спускается в сква­жину на насосно-компрессорных трубах, но которым подается под высоким давлением жидкость с песком. В зависимости от размера насадки, перепада давления и других факторов общее количество расходуемой рабочей жидкости на 1 канал составляет 1—7 м³, а песка 50—700 кг.