9.17. Гидропескоструйная перфорация

Назначение и условия проведения гидропескоструйной перфорации (ГПП)

При гидропескоструйной перфорации для создания канала со­общения используется энергия песчано-жидкостной струи, истека­ющей с большой скоростью из специальных насадок перфоратора. В результате этого песок истирает стенки колонны, затем пробивает цементное кольцо и далее проникает вглубь пласта.

При ГПП диаметр отверстий, создаваемых в колонне, состав­ляет 12—20 мм, а глубина каналов в несколько раз больше, чем при других видах перфорации. При ГПП не нарушается цементное коль­цо за колонной. Поэтому ГПП применяют в скважинах, только что вышедших из бурения, и уже эксплуатирующихся для значительно­го увеличения их производительности, а также в скважинах, близко расположенных к нефтеносным пластам водоносных или газонос­ных прослоев или пластов. ГПП применяют также для выполнения следующих специальных работ в скважинах:

• создание щелей перед ГРП, обеспечивающих снижение давле­ния разрыва и образование трещины в определенном направлении;

• срезание обсадных, бурильных и насосно-компрессорных труб.

ГПП в основном используют тогда, когда другие виды перфора­ции не дают ожидаемого результата.

Основное условие нормального осуществления процесса ГПП — отсутствие поглощения жидкости в скважине, то есть наличие нор­мальной циркуляции жидкости для обеспечения выноса песка и шлама.

ГПП нецелесообразно применять в интервалах, уже подвергну­тых кислотной обработке и ГРП, а также в сильно обводненных пла­стах.

Материалы, оборудование и техника при ГПП

Основными материалами для осуществления ГПП являются ра­бочая жидкость и песок.

Рабочие жидкости не должны ухудшать коллекторские свойства продуктивного пласта и не должны быть дефицитными и дорогими.

В качестве рабочих жидкостей используют дегазированную нефть (в добывающих скважинах) и техническую воду (в водонагне- тательных скважинах), а также растворы соляной кислоты с ПАВ (в любых скважинах).

В качестве абразивного (истирающего) материала применяют пе­сок с размером зерен от 0,2 до 2 мм с содержанием кварца более 50%.

ГПП осуществляется с помощью специальных устройств — ги­дроперфораторов, содержащих насадки с внутренним диаметром 3, 4,5 и 6 мм. Насадки диаметром 3 мм используют для вырезки при­хваченных труб в обсаженных скважинах и при небольшой глуби­не резания; насадки диаметром 4,5 мм — при перфорации и других работах, когда нет условий для очень быстрой закачки песчано- жидкостной смеси; насадки диаметром 6 мм - когда необходимо обеспечивать максимальную глубину канала и невозможно созда­вать большие давления.

Гидропескоструйный перфоратор АП-6М (рис. 9.9) предна­значен для создания точечных и щелевых каналов в колонне, це­менте и породах пласта. АП-6М применяют для перфорации сква­жин, обсаженных колоннами 141—219 мм; вырезки обсадных ко­лонн тех же диаметров; расширения забоев скважин и т. д. Перфо­ратор имеет 10 гнезд для держателей насадок и заглушек. Сочетани­ем различных вариантов расположения насадок и заглушек в пер­фораторе, перемещением его вокруг или вдоль оси скважины созда­ют горизонтально-круговые или вертикальные щели. Шестигранная поверхность держателя насадки предохраняет участок корпуса пер­форатора с резьбой (гнездо) от разрушающего действия отраженной струи песчано-жидкостной смеси и частиц породы. Хвостовик с пе­ром служит для удаления песка, накопившегося в зумпфе скважины во время перфорации.

Для создания вертикальных щелей перфоратор перемещают вверх и вниз специальными глубинными двигателями ГДП, при­водящимися в действие потоком рабочей жидкости. Этой же цели можно достигнуть путем подъема труб с помощью подъемной уста­новки. При этом закачку песчано-жидкостной смеси осуществляют через тройник и гибкий шланг.

12 3 4 5 б 4

Рис. 9.9. Гидропескоструйный перфоратор: 1 - хвостовик; 2 — центратор; 3 — корпус; 4 — шарик; 5 — насадка; 6 — заглушка

Для приготовления песчано-жидкостных смесей и закачки их в скважину используют пескосмесительные агрегат 4ПА, установку УСП-50 и насосные установки УН1 -630х700А или цементировочные агрегаты.

Технология проведения ГПП

При планировании процесса ГПП сначала определяют допусти­мое устьевое давление, исходя из прочностной характеристики труб.

Затем подбирают перепад давления в насадке и оценивают поте­ри давления в системе. При этом ставят цель обеспечить максималь­ный перепад давления в насадках и минимальные потери давления в трубах и затрубном пространстве.

Перепад давления определяют по готовым графикам, исходя из известного диаметра насадки и задаваясь расходом жидкости через нее.

Потери давления определяют также по готовым графикам, исхо­дя из суммарного расхода жидкости, равного произведению числа одновременно работающих насадок, и расхода жидкости через одну насадку. Сумма перепада и потерь давления не должна быть больше величины допустимого устьевого давления.

Рекомендуют, чтобы перепад давления был не менее 10—12 МПа для насадок диаметром 6 мм и 18—20 МПа для насадок диаметром 4,5 и 3 мм. Для прочных пород приведенные величины давления увели­чивают до 18—20 и 25—30 МПа соответственно для насадок с диаме­трами 6 и 4,5, 3 мм.

При выборе перепада давления и расхода жидкости через насадку исходят из необходимости обеспечения скорости восходящего пото­ка в межтрубном пространстве не менее 0,5 м/с для удаления песка и шлама с забоя скважины.

Практически процесс ГПП осуществляют следующим образом.

Спускают перфоратор, тщательно замеряя длины каждой грубы и другого подземного оборудования. Перфоратор центрируют в за­данном интервале специальным фиксатором. При нагнетании песчано-жидкостной смеси плашки фиксатора выдвигаются и упи­раются в стенку колонны, удерживая перфоратор и ближайшие к нему трубы в определенном положении. Если используется глу­бинный вращатель, то его устанавливают над перфоратором. На расстоянии одной или двух НКТ над перфоратором устанавливают муфту-репер.

После спуска в скважину колонны НКТ с подземным оборудова­нием производят радиоактивный каротаж для отбивки глубины на­хождения муфты-репера, а следовательно, и самого перфоратора, так как расстояние между ними точно известно. Приподнимая или опуская колонну НКТ, перфоратор устанавливают у нижнего интер­вала обрабатываемого пласта.

Затем производят обвязку наземного оборудования со скважи­ной. При этом в зависимости от конкретных условий, применяют устьевую арматуру 1АУ-700 или 2АУ-700.

Производят прямую и обратную промывки скважины соответ­ствующей жидкостью, после чего в НКТ спускают опрессовочный шаровой клапан и опрессовывают подземное и наземное оборудова­ние (на 1,5-кратное ожидаемое рабочее давление).

Обратной промывкой вымывают опрессовочный шаровой кла­пан. Оценивают потери давления на трение путем промывки сква­жины при режиме перфорации.

Спускают клапан перфоратора и закачивают рабочую жидкость без песка на режиме перфорации.

Приготавливают песчано-жидкостную смесь в пескосмесительном агрегате 4ПА или на установке УСП-50, а также цементно- смесительных воронках. Затем приготовленную смесь подают в на­сосные установки, которые, в свою очередь, закачивают ее в сква­жину.

Переходят к следующему, верхнему интервалу обработки.

После осуществления перфорации всех интервалов обратной промывкой вымывают клапан перфоратора, промывают забой, под­нимают перфоратор и оборудуют скважину для освоения и эксплу­атации.

Принципиальные схемы расположения подземного и наземно­го оборудования в процессе осуществления ГПП приведены на рис. 9.10 и рис. 9.11.

При ГПП концентрация песка в рабочей жидкости составляет 200 г/л; количество песка достигает 10 т.

Темп закачки песчано-жидкостной смеси меняется в преде­лах 3—4 л/с. При этом скорость струи, выходящей из насадки, со­ставляет 200-260 м/с, а перепад давления - 18,5—22 МПа. Ско­рость перфорации колонны и породы в среднем меняется от 0,6 до 0,9 мм/с струя жидкости с песком образует щель в обсадной колон­не шириной около 100 мм, а в пласте — 30—60 мм, длина щели до­стигает 1000 мм.

Экспериментально определено, что для точечного вскрытия одного интервала без смещения насадки требуется 15—20 мин, а для щелей вскрытия — 2—3 мин на каждый сантиметр длины щели.

Использование растворов кислот в качестве рабочей жидкости по­вышает эффективность ГПП, так как при этом одновременно с пер­форацией обеспечивается очистка поровых каналов от загрязнений.

Эффективность ГПП повышается также при искусственном на­сыщении рабочей жидкости газом (до 25%). В результате этого раз­меры каналов увеличиваются в 2—3,5 раза за счет снижения плотно­сти среды вокруг струи и за счет выделяющегося из насадок перфо­ратора газа.

Рис. 9.10. Схема расположения подземного оборудования при ГПП