Способи перфорації свердловин
Техніка перфорації свердловин
Кумулятивна перфорація здійснюється стріляють перфораторами, що не мають куль або снарядів. Простріл перепони досягається за рахунок сфокусованого вибуху. Така фокусування обумовлена коняческой формою поверхні заряду вибухової речовини, облицьованої тонким металевим покриттям (листова мідь товщиною 0,6 мм). Енергія вибуху у вигляді тонкого пучка газів - продуктів облицювання пробиває канал. Кумулятивний струмінь набуває швидкість в головній частині до 6 - 8 км / с і створює тиск на перешкоду до 0,15 - 0,3 млн. МПа. При пострілі кумулятивним зарядом в перешкоді утворюється вузький перфораційний канал глибиною до 350 мм і діаметром в середній частині 8 - 14 мм. Розміри каналів залежать від міцності породи і типу перфоратора.
Все кумулятивні перфоратори мають горизонтально розташовані заряди і поділяються на корпусні і безкорпусні. Корпусні перфоратори після їх перезарядження використовуються багаторазово. Безкорпусні - одноразової дії. Однак розроблені і корпусні перфоратори одноразової дії, в яких легкий корпус зі звичайної сталі використовується тільки для герметизації зарядів при зануренні їх в свердловину.
Стрічкові перфоратори набагато легше корпусних, однак їх застосування обмежене величинами тиску і температури на забої свердловини, так як їх вибуховий патрон і детонує шнур знаходяться в безпосередньому контакті зі свердловини рідиною. У стрічковому перфораторі заряди змонтовані в скляних (або з іншого матеріалу), герметичних чашках, які розміщені в отворах довгою сталевої стрічки з вантажем на кінці. Вся гірлянда спускається на кабелі. Зазвичай при пострілі стрічка повністю не руйнується, але для повторного використання не застосовується. Головка, вантаж, стрічка після відстрілу витягуються на поверхню разом з кабелем. До недоліків безкорпусних перфораторів треба віднести неможливість контролювання числа відмов, тоді як в корпусних перфораторах такий контроль легко здійснимо при огляді витягнутого з свердловини корпусу.
Кумулятивні перфоратори знайшли найширше розповсюдження. Підбираючи необхідні ВВ, можна в широких діапазонах регулювати їх термостійкість і чутливість до тиску і цим самим розширити можливості перфорації в свердловинах з аномально високими температурами і тисками. Однак отримання досить чистих з точки доїння фільтрації, і глибоких каналів в породі залишається актуальною проблемою і до сих пір. В цьому відношенні певним кроком вперед було здійснення піскоструминної перфорації, яка дозволяє отримати досить чисті і глибокі перфораційні канали в пласті.
Існує чотири способи перфорації: кульова, торпедний, кумулятивна, піскоструминне.
Перші три способи перфорації здійснюються на промислах геофізичними партіями за допомогою устаткування, що є в їх розпорядженні. Тому детально техніка та технологія цих видів перфорації першими трьома способами вивчається в курсах промислової геофізики. Піскоструминна перфорація здійснюється технічними засобами і службами нафтових промислів. При кульової перфорації в свердловину на електричному кабелі спускається стріляє кульової апарат, що складається з декількох (8 - 10) камор - стовбурів, заряджених кулями діаметром 12,5 мм. Камори заряджаються вибуховою речовиною (ВВ) і детонаторами. При подачі електричного імпульсу відбувається залп. Кулі пробивають колону, цемент і впроваджуються в породу.
Існує два види кульових перфораторів:
- перфоратори з горизонтальними стовбурами. У цьому випадку довжина стволів мала і обмежена радіальними габаритами перфоратора;
- перфоратори з вертикальними стволами з отклонітелямі куль на кінцях для додання польоту кулі напрямки, близького до перпендикулярному по відношенню до осі свердловини.
Пристрій корпусного кумулятивного перфоратора ПК-105ДУ
1) - вибуховий патрон; 2) - детонує шнур; 3) - кумулятивний заряд; 4) - електропровід.
Кульової перфоратор ПБ-2 збирається з декількох секцій. Уздовж секції просвердлений два або чотири вертикальних каналу, які перетинають камори з ВВ, стовбури яких заряджені кулями і закриті герметизирующими прокладками. Верхня секція - запальний має два запальних пристрою. При подачі по кабелю струму спрацьовує перший запальний пристрій і детонація поширюється по вертикальному каналу в усі камори, що перетинаються цим каналом. В результаті майже миттєвого згоряння ВВ тиск газів в комори досягає 2 тис. МПа, під дією яких куля викидається.
Відбувається майже одночасний постріл з половини усіх стволів. При необхідності подвоїти число прострілів по другій жили кабелю подається другий імпульс і спрацьовує друга половина стовбурів від другого запального пристрою. У цьому перфораторі маса заряду вибухової речовини однієї камори мала і становить 4-5 г, тому пробивна здатність його невелика. Довжина утворюються перфораційних каналів становить 65 - 145 мм (в залежності від міцності породи і типу перфоратора). Діаметр каналу 12 мм.
Пристрій кульової перфоратор з вертикально-криволінійними стволами ПВН-90
На малюнку показаний кульової перфоратор з вертикально-криволінійними стволами ПВН-90. При вертикальному розташуванні стволів обсяг камер і довжина стволів більше.
Одна камера віддає енергію вибуху відразу двом стовбурах. Маса ВВ в одній каморі досягає 90 м Тиск газів в каморах тут нижче і становить 0,6 - 0,8 тис. МПа, але дія їх більш тривалий. Це дозволяє збільшити початкову швидкість вильоту кулі і пробивну здатність перфоратора. Довжина перфораційних каналів в породі виходить 145 - 350 мм при діаметрі близько 20 мм. У кожній секції перфоратора є чотири вертикальних ствола, на кінцях яких зроблені плавні жолобки - отклонітеля. Кулі, виготовлені з легованої сталі, для зменшення тертя в отклонітеля покриваються міддю або свинцем. Постріл з усіх стволів відбувається практично одночасний, так як все камори з ВВ повідомляються вогнепровідним каналом. У кожній секції два ствола спрямовані вгору і два вниз. Це дозволяє компенсувати реактивні сили, що діють на перфоратор.
Торпедная перфорація здійснюється апаратами, що спускаються на кабелі і стріляють розривними снарядами діаметром 22 мм. Внутрішній заряд ВВ одного снаряда дорівнює 5 м Апарат складається з секцій, в кожній з яких є по два горизонтальних стовбура. Снаряд оснащений детонатором Накольно типу. При зупинці снаряда відбувається вибух внутрішнього заряду і розтріскування навколишнього гірської породи. Маса ВВ однієї камери - 27 м Глибина каналів за результатами випробувань складає 100 - 160 мм, діаметр каналу - 22 мм. На 1 м довжини фільтра зазвичай робиться не більше чотирьох отворів, так як при торпедної перфорації часті випадки руйнування обсадних колон.
Торпедная і кульова перфорація застосовуються обмежено, так як все більше витісняються кумулятивної перфорацією.
Перфоратори спускаються на кабелі (маються малогабаритні перфоратори, що опускаються через НКТ), а також перфоратори, які спускалися на насосно-компресорних трубах. В останньому випадку ініціювання вибуху проводиться не електричним імпульсом, а скиданням в НКТ гумової кулі, що діє як поршень на вибуховий пристрій. Маса ВВ одного кумулятивного заряду становить (в залежності від типу перфоратора) 25 - 50 м
Максимальна товщина розкритої інтервалу кумулятнвним перфоратором досягає 30 м, торпедним - 1 м, кульовим - до 2,5 м. Це є однією з причин широкого поширення кумулятивних перфораторів.
Розглянемо пристрій корпусного кумулятивного перфоратора ПК-105ДУ, який знайшов широке поширення. Електричний імпульс подається на вибуховий патрон 1, що знаходиться в нижній частині перфоратора. Під час вибуху детонація передається вгору від одного заряду до іншого по детонирующему шнуру 2, обвивають послідовно всі заряди.
Корпусні перфоратори дозволяють прострілювати інтервал до 3,5 м за один спуск, корпусні одноразової дії - до 10 м і безкорпусні або так звані стрічкові - до 30 м.
Пристрій стрічкового кумулятивного перфоратора ПКС105
1) - головка перфоратора; 2) - сталева стрічка; 3) - детонує шнур; 4) - кумулятивний заряд; 5) - вибуховий патрон; 6) - вантаж.
