Вскрытие пластов стреляющими перфораторами может осуществлять­ся при репрессии (забойное давление в скважине выше пластового) и де­прессии (забойное давление в скважине ниже пластового).

Вскрытие пластов при депрессии осуществляется перфораторами типа ПНКТ, спускаемыми на насосно-компрессорных трубах (НКТ), ПР, ПРК и КПРУ, спускаемыми через НКТ. Перфораторы ПНКТ рекомендуется при­менять при вскрытии любой части пласта, в том числе и приконтактных зон независимо от величины искривления скважины, качества цементной оболочки, обсадной колонны, аномальности пластового давления.

Для вскрытия пластов при репрессии исходят из условий безопасного проведения перфорации и предотвращения проникновения больших объе­мов жидкости из скважины в пласт.

Гидростатическое давление столба жидкости, заполняющей скважину, должно превышать пластовое на величину:

10—15 % для скважин глубиной до 1200 м, но не более 15 МПа;

5—10 % для скважин глубиной до 2500 м
(в интервале от 1200 до 2500 ì), íî íå áîëåå 2,5 ÌÏà;

4 —7 % для скважин глубиной более 2500 м
(в интервале от 2500 м
до проектной глубины), но не более 3,5 МПа.

Перед проведением перфорации в скважину спускают НКТ с промыв­кой до искусственного забоя. Через НКТ закачивают перфорационную и буферную (при необходимости) жидкости из расчета заполнения интервала перфорации и на 100—150 м выше. Устье скважины оборудуется противо-выбросовым устройством (задвижкой с превентором).

Перфорацию следует производить не более чем двумя спусками пер­фораторов в один и тот же интервал. В зонах ВНК и ГНК перфорацию ре­комендуется выполнять за один спуск перфоратора. Слабопроницаемые сцементированные пласты рекомендуется вскрывать гидропескоструйной перфорацией.

В мировой и отечественной практике нефтегазодобывающей промыш­ленности прострелочные перфорационные работы в нефтяных и газовых скважинах по видам и объемам (%) применения распределяются следую­щим образом.

Кумулятивная перфорация                                    90 — 95

В том числе с депрессией на пласт…………..    2 — 4

Пулевая ïåðôîðàöèÿ                                           2 — 3

Гидроабразивная                                                    1 — 2

Прочие виды  (механическая,  с  растворяю­
щимися âñòàâêàìè è äð.)…………………………………    0,5

В подавляющем большинстве случаев все виды перфорационных работ в скважинах производятся при репрессии  (Лрр)  на продуктивный пласт.

Величина репрессии не должна превышать 5—10 % от значения пластового давления (но не более 2,5 — 3,5 МПа), в зависимости от глубины скважины.

При репрессии на пласт в призабойной зоне продуктивного пласта об­разуется блокирующая зона, состоящая из пристенной кольматационной (толщиной до 5—1,5 мм) и инфильтрационной (радиусом до 300—1000 мм) зон. Чем больше репрессия на пласт (а также водоотдача бурового раство­ра и время контакта его с продуктивным пластом), тем более мощная бло­кирующая зона образуется при первичном вскрытии пласта.

Вторичное вскрытие пласта осуществляется также стреляющими и гидропескоструйными перфораторами. По принципу действия стреляющие перфораторы подразделяются на пулевые, торпедные и кумулятивные.

Гидропескоструйная перфорация, относимая некоторыми авторами даже не к средствам вскрытия, а к средствам интенсификации притока, как показал промысловый опыт, не дает существенных преимуществ перед широко распространенной кумулятивной перфорацией. По этой причине, а также в связи с большой трудоемкостью широкого распространения гид­ропескоструйная перфорация пока не получила.

Пулевые перфораторы представляют собой короткоствольные орудий­ные системы, в которых пули разгоняются по стволу за счет энергии рас-

ширяющихся пороховых газов и, приобретая достаточную кинетическую энергию на выходе из ствола, пробивают преграду. Поиск конструкторов по повышению эффективности пулевых перфораторов привел к созданию конструкции с вертикально-криволинейными стволами типа ПВН, в кото­рых разгон пуль осуществляется по стволам значительной длины, располо­женным вдоль оси корпуса. При такой конструкции длина ствола увеличи­вается до 400 — 500 мм против 60 — 70 мм у перфораторов с горизонтальным расположением стволов, а скорость пули на выходе из ствола достигает 900—1000 м/с. Такие перфораторы имеют пробивную способность, срав­нимую с пробивной способностью кумулятивных перфораторов того же поперечного размера (при средней прочности пород).

Для вторичного вскрытия пластов применяют пулевые перфораторы залпового действия с вертикально-наклонными стволами ПВН90, ПВН90Т, ПВТ73, ПВК70 (поперечные габариты 90, 73 и 70 мм), которые могут спус­каться в обсадную колонну с минимальным внутренним диаметром 117,5 и 98 мм соответственно. У перфораторов типа ПВН в двух взаимно перпен­дикулярных плоскостях попарно расположены четыре ствола. Для взаимно­го уравновешивания сил отдачи парные стволы идут в общих пороховых камерах навстречу друг другу.

Перфоратор ПВТ73 имеет двухствольную конструкцию, в которой пу­ли разгоняются по двум каналам в противоположных направлениях. В од-ноканальном многосекционном перфораторе ПВК70 ствол проходит по оси перфоратора, причем используются пули с увеличенным диаметром и массой.

Глубина пробивания в породе средней прочности указана ниже.

Тип перфоратора………………….       ПВН90, ПВН90Т         ПВТ73         ПВК70

глубина…………………………….       140                                 180                200

Области применения перфораторов типа ПВН, ПВК, ПВТ определяют­ся как термобарическими (предельная температура и максимальное допус­тимое давление) так и геологическими условиями.

Механизм образования кумулятивной струи состоит в следующем. При взрыве цилиндрического заряда взрывчатого вещества происходит почти мгновенное превращение его в газообразные продукты, разлетаю­щиеся во все стороны по направлениям, перпендикулярным к поверхности заряда. При наличии выемки в заряде газообразные продукты детонации части заряда, называемой активной частью, двигаясь к оси заряда, концен­трируются в мощный поток, называемый кумулятивной струей. Если выем­ка в заряде облицована тонким слоем металла, то при детонации заряда вдоль его оси образуется кумулятивная струя, состоящая не только из газо­образных продуктов, но и из размягченного металла, выдавливаемого из металлической облицовки. Обладая очень высокой скоростью в головной части (6 — 8 км/с), при соударении с твердой преградой струя развивает такое давление, по сравнению с которым предел прочности даже особо прочных материалов пренебрежимо мал (в 400 — 600 раз меньше).

Перфораторы подразделяются на корпусные перфораторы многократ­ного использования типа ПК и однократного использования типа ПКО.

Из перфораторов типа ПК более распространены перфораторы ПК105ДУ, ПК85ДУ, ПК95Н, а из перфораторов типа ПКО — перфораторы ÏÊÎ98, ÏÊÎ73.

Из корпусных полуразрушающихся перфораторов на промыслах стра-

ПКС 105

ъ     12,5 г КПРУ65 тъ = 30 г     — ПР54       (в ^ т3=15г\бгг>

т

ПВН90

40       80      120     160    200    240   1К, мм

Рис. 15.1. Размеры перфорационных каналов для основных типов перфораторов при отстре­лах по единой мишени (обсадная колонна — цементное кольцо — порода):

а — в поверхностных условиях; б — при давлении 30 МПа; т3 — масса заряда; v — скорость пули на выходе из ствола

ны наибольшее распространение нашли перфораторы в стеклянных обо­лочках ПКС80, ПКС 105, ПКС65, из разрушающихся — перфораторы с за­рядами в литых алюминиевых оболочках КПРУ65, ПР54.

Размеры перфорационных каналов, получаемых при отстреле зарядов наиболее распространенных кумулятивных перфораторов по единым ми­шеням с породами прочностью на одноосное сжатие 45 МПа, в поверхно­стных условиях и при давлении 30 МПа приведены на рис. 15.1, пробивная способность перфораторов показана на рис. 15.2.

Образование канала в преграде при гидропескоструйном способе пер­форации осуществляется за счет гидромониторного эффекта высокоскоро­стной струи, выходящей из насадки, и абразивного действия песка, содер-

/  II

ПК 103 ПК105ДУ ПК 85 ПК85ДУ ПК 65 ПК 65 ДУ ПКО89 ПИК 89 ПКО73 ПКО 173 ИКС 105 ПКС 105 Т ПКС80 ПКС 80 Т

КПРУ 65

 

Рис. 15.2. Пробивная способность перфораторов (труба толщиной 10 мм
из стали группы прочности Д, цементное кольцо за 25-мм колонной с стот = 20 МПа, предел прочности породы на сжатие осж = 45 МПа при температуре 20 °С и всестороннем давлении 30 МПа):

/ — обсадная труба; II — цементное кольцо; III — порода

жащегося в струе. Это пока единственный промышленно применяемый в настоящее время способ вскрытия пластов, исключающий воздействие взрывных нагрузок на пласт и, следовательно, особенно целесообразный в тех случаях, когда механоактивационные процессы могут значительно ухудшить проницаемость пористой среды.

Гидропескоструйный перфоратор представляет собой стальной корпус с насадками из твердых сплавов, при прокачке через которые жидкости с расходом 1—6 л/с скорость струи достигает 200 м/с. Для создания необхо­димых давлений при прокачке гидроабразивных смесей используют насос­ные агрегаты 2АН500 и 4АН700, количество которых на одну операцию может изменяться от 2 до 6 и более. Время образования одного канала ко-

леблется от 20 до 30 мин, расход рабочей жидкости — от 1 до 7 м , песка — от 50 äî 700 êã.

В условиях гидростатических давлений, характерных для скважин средних глубин, глубина перфорационных каналов в породах средней прочности не превышает 135 мм. Учитывая большую трудоемкость осуще­ствления гидропескоструйной перфорации по сравнению с кумулятивной и пулевой, на промыслах ее применяют довольно редко.

Обратите внимание: