18.3. Гідропіскоструминна перфорація

Інколи у зв'язку із забрудненням привибійної частини пористого середовища метод перфорації за допомогою кульових і кумулятивних зарядів недостатньо ефективний. Зі зниженням пластового тиску можливі незворотні механічні зміни в будові порід в результаті погіршення їх фільтраційних властивостей під впливом зростаючої ефективної вертикальної напруги. Ці зміни найбільш інтенсивні в зоні підвищених дотичних напружень, діючих навколо стовбура на відстанях до 2 – 3 радіусів свердловини від її центру і зростаючих відповідно до зростання ефективного гірського тиску. Дотичні напруження особливо великі на стінці свердловини і поблизу неї. Вони можуть досягати подвійного значення гірського тиску.

Зону ущільнених порід можна подолати, створюючи піскоструминним апаратом канали, глибина яких сягає 50 см при діаметрі 20 –50 мм. Поверхня каналів в десятки разів перевищує площу фільтрації каналів, створюваних кумулятивними снарядами. Піскоструминні агрегати дозволяють створювати як точкові (глибиною 150 – 200 мм), так і щілинні канали (глибиною до 500 мм) і надрізати пласт по вертикалі, забезпечуючи розвантаження порід від дії дотичних напружень у свердловинах з відкритим вибоєм і перекритим обсадними трубами

Перфорація здійснюється гідропіскоструминним перфоратором, який спускається у свердловину на трубах (НКТ). Перфоратор зі змінними насадками з діаметром отворів 3, 4, 5 і 6 мм створює спрямований високонапірний струмінь піщано-рідинної суміші, яка прорізає обсадні труби і породу протягом 15 –20 хв. (при точковому впливі). Наземне обладнання складається з пристрою для приготування суміші і насосів, що нагнітають її в свердловину під високим тиском. У якості робочої рідини в залежності від призначення робіт застосовують дегазована нафту, розчини соляної кислоти і ПАР, воду і т. п., як абразив – пісок з діаметром частинок від 0,2 до 2 мм. Для успішної роботи агрегата перепад тиску в насадках повинен бути не меншим 10 – 12 МПа (в насадках з діаметром отворів 6 мм), а в твердих породах – 25 – 30 МПа. Щоб уникнути осідання піску в кільцевому просторі швидкість робочої суміші, що піднімається, повинна бути не меншою 0,5 м/с.

Крім перфорації гідропіскоструменевий метод використовують для вирізки старих обсадних колон, розширення вибоїв (закріплених обсадними трубами), для установки водоізолюючих екранів і т. п. Всі ці операції здійснюють шляхом відповідних переміщень перфоратора у свердловині. Для перфорації декількох пластів застосовують блоки перфораторів, які включаються послідовно знизу вгору без підйому труб і припинення подачі піщано-рідинної суміші. Щоб надрізати пласт по колу (наприклад, при ініціюванні горизонтальних тріщин в процесі ГРП), використовують спеціальні глибинні обертачі, які приводять в рух перфоратор.

Для збільшення глибини утворюваного каналу використовують гідропіскоструминні перфоратори спеціальних конструкцій – шлангові і зондові гідромоніторні. У процесі їх роботи насадка рухається в глибину пласта по каналу. Опір під час руху робочої суміші по НКТ можна знизити за рахунок проявлення ефекту Томса додаванням до неї полімерів (0,15 %). Механізм проявлення цього ефекту пов'язаний з впливом довгих і гнучких молекул полімерів на пульсуючий потік, що змінює характер та інтенсивність турбулентної течії. Вважається також, що, адсорбуючись на поверхні труб, полімерні добавки згладжують їх шорсткість.