4.2 Техника перфорации скважин.

Конструкция скважины в виде сплошной эксплуатационной колонны, перекрывающей продуктивный пласт, с заливкой цементом затрубного пространства от забоя до нужной высоты для перекрытия верхних водяных горизонтов наиболее широко применяется из-за ее экономичности.

Против продуктивного пласта простреливают отверстия. Эта операция называется перфорацией, а применяемые аппараты – перфораторами. Для получения отверстий в обсадной колонне и цементном кольце применяют пулевые, торпедные (снарядные), беспулевые (или кумулятивные) и гидропескоструйные перфораторы.

Пулевые перфораторы имеют следующие разновидности.

1. Перфораторы залпового действия, у которых все стволы выстреливают одновременно – залпом. Такие перфораторы лучше всего применять при простреле мощных пластов, если не требуется избирательного прострела отверстий.

2. Перфораторы последовательного действия, у которых последующий ствол выстреливает лишь после выстрела предыдущего. Эти перфораторы применяют в тех случаях, когда необходимо ослабить действие выстрела на обсадную колонну, предохраняя ее от возможных деформаций или появления трещин.

3. Перфораторы селективного, или раздельного, выборочного действия, дающие возможность выстрелить по одной пуле поочередно из каждого ствола в любой последовательности. Такие перфораторы применяют для прострела тонких продуктивных пропластков, чередующихся с водоносными или глинистыми слоями.

Недостатком пулевой перфорации является то, что не всегда все выстрелы оказываются эффективными в связи с быстрой потерей энергии пулями при их ударе о трубы.

Торпедные перфораторы обеспечивают лучшее вскрытие пласта, имеющие большую пробивную способность. В отличие от пулевых торпедные перфораторы вместо пуль заряжаются небольшими снарядами замедленного действия. Снаряд, пробив колонну и цементное кольцо, входит на некоторую глубину в пласт и здесь разрывается, создавая дополнительные трещины.

Кумулятивные перфораторы создают отверстия в колонне не пулями и не снарядами, а фокусированной волной, образованной взрывным разложением кумулятивного заряда. Кумулятивный заряд это шашка мощного спрессованного порошкообразного взрывчатого вещества, которая имеет выемку, расположенную со стороны, противоположной месту детонации взрыва. Поверхность выемки облицовывают тонким слоем меди. При взрыве создается направленная струя, состоящая из расплавленного металла кумулятивной выемки, смешанного с газообразными продуктами взрыва. Взрывная струя имеет большую пробивную силу.

Беспулевая (кумулятивная) перфорация обеспечивает более надежное вскрытие пласта и улучшает его проницаемость вследствие образования более глубоких каналов, а также создает отверстия в колонне и в цементном кольце без повреждения последних.

При выборе способа перфорации необходимо учитывать следующее:

• кумулятивную перфорацию целесообразно применять в твердых породах в условиях наиболее трудного сообщения ствола скважины с пластом;

• пулевую перфорацию применять при неплотных породах и слабо сцементированных песчаниках;

• снарядную перфорацию применять при относительно плотных и малопроницаемых породах;

Нужно иметь в виду, что пули и снаряды деформируют колонну и вызывают образование трещин в цементном кольце и в породе, хотя в отдельных случаях образование трещин в породе – благоприятный фактор, облегчающий приток жидкости к стволу скважины.

Для вскрытия пласта применяют гидропескоструйный метод перфорации. Аппарат, производящий перфорацию называется гидропескоструйным перфоратором. При такой перфорации жидкость, содержащую твердые абразивные частицы, прокачивают через ряд сопел аппарата с давлением от 15 до 30 МПа и выше. Превращение давления в кинетическую энергию сообщает очень высокую скорость зернам песка, которые истирают поверхность стенки обсадной трубы, потом пробивают цементное кольцо и далее проникают в пласт на значительную глубину. Сила струи по мере удаления от сопла уменьшается и на некоторой глубине становится равной нулю. В породе вымываются каверны, размеры которых зависят от прочности горных пород, продолжительности воздействия и мощности песчано-жидкостной струи.

Песчано-жидкостная смесь готовится тремя способами:

• с повторным использованием песка и жидкости (закольцованная схема);

• со сбросом отработанного песка с повторным использованием жидкости:

• со сбросом жидкости и песка.

Наиболее экономична закольцованная схема, так как при этом расходы жидкости и песка минимальные. Кроме того, при использовании специальных жидкостей (нефть, раствор кислоты, глинистый раствор и др.) не загрязняется территория. Так на Узеньском месторождении при работе по кольцевой схеме было израсходовано 20 м³ воды и 4,1 т песка, а при работе со сбросом воды и песка потребовалось 275 м³ воды и 14 т песка.

Замкнутая схема предусматривает также необходимые операции по промывке скважин как через колонну НКТ, так и через кольцевое пространство. Обязательным элементом схемы обвязки является установка обратных клапанов на выкидных линиях агрегатов и лубрикатора для ввода шаров-клапанов пескоструйного аппарата.

В качестве рабочей используют различные жидкости, исходя из условий ее относительной дешевизны, предотвращения ухудшения коллекторского свойства пласта и открытого фонтанирования. Состав жидкости устанавливают в лабораториях. Для целей гидропескоструйной перфорации используют воду, 5-6%-ный раствор ингибированной соляной кислоты, дегазированную нефть, пластовую сточную или соленую воду с поверхностно-активными веществами, промывочный раствор. В случае если плотность рабочей жидкости не обеспечивает глушение скважины, добавляют утяжелители: мел, бентонит и др.

Осн.: 1. [100-113], 3. [43-61]

Контрольные вопросы:

1. Что такое перфорация?

2. Какие существую перфораторы?

3. Сколько существуют способов приготовления песчано-жидкостной смеси при гидропескоструйной перфорации?