Яремійчук Р.С., Возний В.Р. Освоєння та дослідження свердловин

Подождите немного. Документ загружается.

Освоєння

свердловин

РОЗДІЛ 7.

2, які з'єднують пакер і вантаж 1, отримують можливість вийти з зачеп-

лення,

а вантаж знімається з пакера.

Для вибору заряду пакера необхідно

враховувати

гідростатичний

тиск

І внутрішній

діаметр

обсадної колони, де він встччовлюєтьсч. На

рис.

7.13 зображена номограма, яка дозволяє вибрати заряд пакера ВП

118 для різних випадків його застосування.

Для прикладу розглянемо вибір заряду пакера,

який

встановлюється

на

глибині Зкмв свердловині, заповненій водою і обсаженою колоною

з внутрішнім діаметром 130 мм. Відновивши перпендикуляр, з осі абс-

цис

з точки, що відповідає гідростатичному тиску, до перетину його з

лінією 130 в точці В, отримаємо на осі ординат точку, яка

ВІДПОВІДНЕ:

значенню маси заряду. В нашому випадку це 0,66 кг. Габарити цих типів

пакерів такі: '88, 92, 102, 110, 118, 135 мм (відповідно ВП88, ВП92,

ВШ10, ВП118, ВНІ35). Для кожного Ї пакерів існує своя номограма,

яка

дозволяє вибрати масу заряду при різних

умовах

їх застосування.

Самостійну

групу

вибухових

пакерів складають пакери ВПШ, в яких

скріплення

з обсадиою колоною здійснюється за допомогою шліпсів -

чугунних

ребристих плашок, які вдавлюються в метал обсадної колони,

при

цьому герметизація виконується стиском

гумової

манжети з

фіксуванням її в стиснутому стані (рис.

7.14).

Пакер ВПШ складається

з камери, яка заряжається порохом і яка після установки пакера

підіймається на поверхню. Спу-

скається ВПШ на каротажному

кабелі. Після спуску камери в

заданий інтервал струмом,

який

подається з поверхні, запалю-

ють заряд. Тиском порохових

газів поршень камери пересу-

вається відносно корпусу, впре-

совуючи в колону розташовані

на

штоцІ пакеруючої частинки

плашки

І стискаючи манжету.

Для проведення Ізоляційних

робіт шляхом закачки цемент-

ного розчину в свердловину під

тиском до ЗО МПа застосо-

вується пакер вибуховий це-

ментаційний ПВЦ (ПВІД110,

ПВІД118, ПВІД135). Вони

вико-

ристовуються в обсадних коло-

нах діаметром

117,7-124

мм,

125,2-133

144-152

мм при

максимальному гідростатич-

ному тиску 147 МПа І макси-

мальній температурі

150°С.

Його

довжина

605-625

мм.

Рис. 7.13

222

РОЗДІЛ 7.

Освоєння

свердловин

Принцип

роботи ПВЦ такий: після запалюваная порохового заряду

масою 120 г тиском газів

гільза

камери змішується відносно корпусу,

плашки

змішуються і стискають манжету до упора в обсадну

трубу.

Швидкість

руху

поршня регулюється гідравлічним тормозом, заповне-

ним

маслом. Після посадки пакеруючої частини розривається шпилька,

яка

з'єднує камеру з пакеруючою частиною. Камера використовується

багаторазово. Самі порохові гази мають

вихід

в свердловину. Це перша

частина роботи. Для подачі цементу в підпакерну зону сам пакер

з'єднується з колоною НКТ вільною посадкою спеціальної муфти на

кінець

штоку пакера. При опресовці пакера в свердловині подана з по-

верхні разом з рідиною кулька перекриває отвір в клапанному пристрої,

дозволяючи перевіряти надійність пакерування. При дальшому

підвищенні тиску понад 7 МПа кулька продавлюється, відкриваючи

шлях для подачі цементу. Після закінчення заливки куля більшого

діаметра перекриває внутрішній отвір, припиняючи зворотну

течію

це-

менту в свердловину.

Для установки розділюючого моста рекомендується використовува-

ти вибуховий пакер, що розкриває ПВР. Цей пакер спускається в свер-

дловину через НКТ на каротажному кабелі і має вигляд парасольки.

Після

його встановлення в колоні і підйому каротажного кабеля на

Рис. 7.14.

Пакери

вибухові

шліпсовий

(а) і

цементаційний

(б)

Освоєння свердловин

РОЗДІЛ

поверхню

свердловину через внутрішню порожнину опускають

на

кабелі желонку, заповнену цементним розчином.

Дані про технічні характеристики вибухових пакерів вміщені

таб-

лиці

7.18.

Таблиця

7.18

Тип

пакера

ВП88;

ВП92;

ВП102;

ВП110;

ВП118;

ВП135

ВПШ92;

ВПШ102

ВПЦ110;

ВІЩІ 18;

ВПЦ135

ПВР48

Зовнішній

діаметр,

мм

88-135

82-102

110-135

Внутріш-

ній

діаметр ©б-

садної

ко-

лони

(НКТ>,де

застосов.

пакер

•піп/тая

96,3/152

88/120

117,7/144

Максимальні

умови застосу-

вання

темпе-

ратура,

°С

120

200

150

120

тиск,

МПа

150

ЗО

Маса

порохо-

вого

за-

ряду,

кг;

шах/тіл

0,2/1

0,1

од

Примітка

Внутріш-

ній

діаметр

об-

садиих

труб

для

одного

ти-

порозміру

здійсню-

ється

ме-

жах

2-й

мм

Макси-

мально до-

пустимий

тиск

це-

ментуван-

ня

ЗО МПа

224

РОЗДІЛ

Освоєння свердловин

7.2. Вторинне відкриття продуктивних пластів

Відкриття продуктивних пластів проводиться

два

рази: первісне

- в

процесі буріння, вторинне

перфорацією після кріплення свердловини

обсадною колоною. Відкриття пласта перфорацією

обсажених сверд-

ловинах

однією

важливих операцій при

їх

будівництві, поскільки

від

неї залежить дальший

успіх

випробування

та

отримання притоку

пла-

стового флюїду.

В загальному випадку

при

вторинному відкритті пластів перфора-

цією необхідно подолати

шар

свердловинної рідини

(5-10

мм), стінку

стальної труби

(6-12

мм), товщину цементного каменю

(в

залежності

від фактичного діаметра свердловини

25-50

мм та

більше),

також

товщину зони привибійної закупорки колектора,

яка в

залежності

від

типу колектора

впливу на нього від'ємних факторів відкриття бурінням

може

бути

границях

від

40-50

мм до

100-150

мм і

більше. Таким

чином,

головне призначення процесу перфорації

перебороти вказані

перепони

встановити гідродинамічний зв'язок

свердловиною,

також

забезпечити ефективність проведення різних міроприємств

по

інтен-

сифікації притоків

збільшенню проникності привибійної

зони.

Для

перфорації використовують стріляючі

та

гідропіскоструминні перфора-

тори.

За

останні роки знаходять

все

більш широке застосування сверд-

лувальні перфоранти

та

різні прорізуючі пристрої, які дозволяють утво-

рювати

обсадних колонах

та

цементному камені різні щілини. В прак-

тиці знаходить застовування хімічне розчинення алюмінієвих

або

мідних затичок,

які

встановлюються

тій частині обсадної колони,

яка

розміщується

інтервалі залягання продуктивних відкладів.

7.2.1,. Кульова перфорація

Кульові перфоратори являють собою короткодульні гарматні систе-

ми,

яких кулі розганяються

по

дулу

за

рахунок енергії розширення

порохових газів

і,

отримавши достатню кінетичну енергію

на

виході

неї, пробивають перепону.

перфораторах типу АПХ,

ПБ,

ППМ, що

ще

донедавна застосовувались,

осі дул

направлені перпендикулярно

до осі

перфоратора,

значить

свердловини.

В цих

перфораторах довжина

дула,

якому кулі розганяються під тиском порохових газів,

дуже

обме-

жена, тому кінетична енергія кулі на виході

дульного отвору недостатня

для отримання

породі каналів великої довжини. Новими

кульових

перфораторів

перфоратори

вертикально-криволінійними дулами ти-

пу ПВН,

яких розгін куль здійснюється по

дулах

значної довжини,

що

розміщені вздовж

осі

корпусу.

При

такій конструкції довжина

дула

збільшується

до

400-500

мм

проти

60-70

мм

перфораторах

горизон-

тальним розміщенням

дул, а

швидкість кулі

на

виході

дула

досягає

900-1000

м/с. Поскільки маса кулі

перфораторах типу ПВН в4-5 разів

більша від маси куль, що застосовуються

перфораторах типу АПХ, ПБ,

ППМ,

то

кінетична енергія,

яку

отримує куля

на

виході

із

дула,

більша

споєння

свердловин

РОЗДІЛ 7.

10 разів і досягає

4000

кН. Тому ці перфоратори мають пробивну

здатність, яку можна порівняти з пробивною вдатністю кумулятивних

перфораторів такого ж поперечного розміру при

відстрілах

в породах

середньої міцності.

Для вторинного відкриття застосовуються кульові перфоратори зал-

пової дії з вертикально-похилими дулами ПВН90, ПВН90Т, ГЇВТ73.

ПВК70 (діаметри 90, 73, 70 мм), які можуть опускатися в обсадну

колону з мінімальним внутрішнім діаметром 117,5 мм і 98 мм

відповідно. В перфораторах типу ПВН в

двох

взаємно перпендикуляр-

них

площинах попарно розташовано 4

дула.

Для взаємного

зрівноваження

сил реакції парні

дула

йдуть

від загальних порохових

камер

назустріч один одному.

Перфоратор

ПВТ73 відрізняється дводульною конструкцією, в якій

кулі розганяються двома каналами в протилежних напрямках. В одно-

канальному багатосерійному перфораторі ПВК70

дуло

проходить

вздовж осі перфоратора і в ньому використовуються кулі зі збільшеним

діаметром та масою.

Довжина каналу,

який

пробиває куля в породі середньої міцності,

складає: для ПВН90 і ПВН90Т- 140 мм,для ПВТ73-180 мм і ПВК70

200 мм. Враховуючи, що пробивна здатність куль в значно більшій мірі

залежить від міцності породи, ніж в кумулятивних струменів, довжина

каналів

в породах низької і середньої міцності, які утворюються кульо-

вими

перфораторами, більша від довжини каналів, які утворюються

кумулятивними перфораторами, а в породах вище середньої міцності

(50 МПа) - навпаки, менша. Тому більш доцільним є застосування

кульових перфораторів для відкриття пластів, які складені слабозцемен-

тованими

неміцними породами. Крім того, завдяки інтенсивному

тріщиноутворенню при входженні в породу кулі ефективність їх

відкриття

буде

багато в чому залежати від кількості і довжини тріщин. З

цієї точки зору більшу перевагу кульовим перфораторам

слід

надавати

при

відкритті крихких порід. Поскільки дія кульового перфоратора на

обсадну колону дещо більша, ніж кумулятивного корпусного, то засто-

сування його небажане при неякісному цементуванні обсадної колони,

при

наявності близьких водоносних горизонтів. Слід також враховувати,

що

продуктивність робіт з кульовими перфораторами дещо нижча, ніж

кумулятивними, бо за один спуск вони можуть відкрити лише до 2-3

пласта зі щільністю до 5 отворів/м.

7.2.2.

Кумулятивна перфорація

Механізм утворення кумулятивного струменя такий. При

вибуху

речовини

в вигляді циліндричного заряду відбувається майже миттєве

перетворення

його в газоподібні продукти, які розлітаються в усі боки в

напрямках,

перпендикулярних до поверхні заряду. Суть ефекту

куму-

ляції в тому, що газоподібні продукти детонації частини заряду, які

називаються активною частиною і рухаються до осі заряду, концентру-

ЇЖ

Освоєння

свердловин

РОЗДІЛ 7,

ються в потужний потік, що називається кумулятивним струменем

(рис.

7.15).

Якщо заглиблення в заряді облицьоване тонким шаром

металу, то при детонації заряду вздовж її осі утворюється кумулятивний

струмінь,

який

складається не лише з газоподібних продуктів, а й із

розм'якшеного

металу,

який

виділяється з металічної облицьовки. Ма-

ючи величезну швидкість в головній частиш - 6.„8 км/с - при

ударі

об

тверду

перепонку струмінь розвиває такий тиск, під дією якого навіть

найбільш міцні матеріали руйнуються. Для більшості зарядів тиск ку-

мулятивного струменя на перепонку складає

20...30

ГПа, в той час як

границя

міцності гірських порід в

400...600

разів менша.

Виходячи із гідродинамічної теорії кумуляції (МАЛаврентьєв і

заряд;

2 -

продукти

детонації,

.і -

металеве

облицювання;

4,5 - куму-

лятивний

струмінь;

6 -

порода.

^ с\'£

, .

7І

Рис.

7.15

Г.І.Покровський)

довжина пробитого каналу в перепонці І

не залежить

від механічної міцності матеріалу перепонки, а визначається лише

співвідношенням

щільностей матеріалу струменя (р

) та перепонки

(Р)

(7.18)

де /

- довжина кумулятивного струменя, для більшості зарядів

дорівнює довжині утвореного кумулятивного заглиблення.

Н.Г.Григорян уточнив цю формулу і привів її до такого вигляду;

ар

Рс

РП

Рп Ус

де

Од

- динамічне значення міцності перепонки;

\>с

- швидкість зустрічі струменя з перепонкою.

(7.19)

Освоєння

свердловин

РОЗДІЛ 7.

Таким

чином, довжина каналу в перепонці при проникненні в неї

кумулятивного струменя майже не залежить від міцності перепонки,

завдяки

чому кумулятивні перфоратори можуть застосовуватися для

відкриття пластів з найбільш міцними породами.

Формування

перфораційних каналів в пласті носить такий характер.

При

руйнуванні металевої обл

ицьовки

від детонації заряду в кумулятив-

ний

струмінь переходить лише 10% її маси. Решта її частина фор-

мується в стержні цигаркоподібної форми,

який

називається пестом, і

рухається зі швидкістю біля 1000 м/с. Володіючи меншою кінетичною

енергією і більшим діаметром, ніж головна частина струменя, пест може

застряти в уже утвореному каналі і частково, або й навіть повністю,

закупорити його. Лабораторні експерименти показують, що біля 15%

всіх

перфораційних каналів повністю закупорені застрявшим в обсадній

колоні

пестом. При проникненні струменя в перепонку розширення

каналу відбувається за рахунок бокового тиску і інерційного

руху

сере-

довища від осі каналу. Тому діаметр каналу звичайно більший від

діаметра самого струменя. Але за рахунок цих процесів відбувається

зміна

структури порового простору породи в зоні навколо перфо-

раційного

каналу. При цьому, в залежності від властивостей породи і

умов в свердловині в момент перфорації, може мати місце як

ущільнення породи навколо каналу, так і його розрихлення. Це

пояс-

нюється

тим, що після проходження хвилі стиску в породі відбувається

змикання

газової бульки в утвореному перфораційному каналі.

Внаслідок цього зворотна хвиля - хвиля розтягу, може викликати зону

руйнування породи, яка значно перевищує первісний розмір каналу,

якщо

міцність породи на розтяг мала. Так, при

відстрілах

по слабозце-

ментованих пісковиках при середньому діаметрі отвору в породі 10 мм

зона

руйнування породи може досягати

20-35

мм. В тих випадках, коли

порода має велику границю міцності на розтяг, відбувається ущільнення

породи навколо каналу з тим або іншим ступенем зменшення міцності.

Хоча кумулятивний струмінь має високу температуру (900-

1000 °С), плавлення гірської породи не відбувається через надзвичайно

короткий

час утворення каналу (менше 100 мкс). Тому стінки каналу не

мають слідів плавлення.

Для утворення кумулятивного струменя при

вибуху

заряду не-

обхідною умовою є відсутність в кумулятивній порожнині заряду

будь-

якої

рідини. Інакше від

вибуху

заряду замість кумулятивного ефекту

буде

мати місце фугасна дія. Тому кумулятивні заряди перфораторів

ізолюють від свердловинної рідини шляхом розміщення їх або в

індивідуальні герметичні оболонки (безкорпусні перфоратори), або в

загальні герметичні корпуси (корпусні перфоратори).

Корпусні

кумулятивні перфоратори проявляють найменшу небажа-

ну дію на обсадну колону і затрубне цементне кільце, так як основну

частину енергії

вибуху

заряду сприймає на себе корпус перфоратора.

При

цьому в залежності від особливостей корпусу перфоратори діляться

на

корпусні багаторазового використання типу ПК і корпусні одноразо-

вого використання типу ПКО. В перфораторах типу ПК корпус сприй-

228 "

РОЗДІЛ 7.

Освоєння

свердловин

ПВИ30

має не лише гідростатичний тиск, але й багаторазові вибухові наванта-

ження,

тому товщина його повинна

бути

більшою, ніж в перфораторах

типу ПКО, а це приводить до того, що при одних І тих же габаритах

перфоратора в ПК маса заряду менша, ніж в перфораторах ПКО. З

перфораторів типу ПК найбільш поширеними є перфоратори

ПК105ДУ, ПК85ДУ,

ПК95Н,

аз перфораторів типу ПКО - перфоратори

ПКО89,

ПКО73.

Безкорпусні

кумулятивні перфоратори з зарядами в Індивідуальних

оболонках дозволяють значно прискорювати проведення прострілочно-

вибухових робіт, так як за один спуск перфоратора може

бути

відкрито

ЗО

м пласта. Малогабаритними безкорпусними перфораторами можна

робити вторинне відкриття пластів, спускаючи їх всередину насосно-

компресорних

труб. Одначе ступінь дії цих перфораторів на обсадну

колону і цементне кільце значно вищий, ніж при використанні корпус-

них

перфораторів. Крім того,

після

вибуху

зарядів на вибої

залишаються уламки від

корпусів заряду і з'єднуючих

деталей, які пізніше можуть

привести до ускладнень при

експлуатації свердловини.

корпусних напівруйну-

ючих перфораторів на про-

мислах найбільше поширен-

ня

знайшли перфоратори в

скляних

оболонках ПКС80,

ПКС105,

ПКС65,

з руйную-

чих - перфоратори з заряда-

ми

в вилитих алюмінієвих

оболонках КПРУ65, ПР54.

Розміри

перфораційних

каналів,

які утворюються

при

відстрілі зарядів

найбільш поширених

куму-

лятивних перфораторів в по-

верхневих умовах і при тиску

ЗО

МПа по одинакових цілях

породою міцністю на одно-

осний

тиск 45 МПа, приве-

дені нарис. 7.16 :

В таблицях 7.19, 7.20,

7.21 вміщена класифікація

типів кумулятивних перфо-

раторів, області застосуван-

ня

стріляючих перфораторів

та комплекс стріляючих пер-

Рис. 7.16

229

Освоєння

свердловин

РОЗДІЛ 7.

фораторів, які рекомендуються для відкриття пластів.

Таблиця

7.19

Класифікація

кумулятивних перфораторів

Клас

Корпусні

Безкор-

пусні

Тип

Багаторазо-

вого викори-

стання

Одноразового

використання

Частково

руйнівні

Стрічкові

Скоро-

чене по-

значення

ПК

ПК-10х4

ПКДУ

ПКН

ПКО

пкот

пкос

ПКН

пнкт

пкс

пкс-т

Особливості

3 зарядами в паперових обо-

лонках

Чотиристоронньої дії

3 підвищеною термоба-

ростій кістю

3 зарядами підвищеної про-

би

в ної здатності і

прохідності в цинкових обо-

лонках

Секційні

з корпусною тру-

бою

3 опорними трубами і

підвищеною термоба-

ростійкістю

3 опорними втулками

Спускаються на НКТ

Те ж саме, з підвищеною тер-

мобаростійкістю

3 зарядами в скляних обо-

лонках

3 зарядами в скляних

зміцнених

або сталевих обо-

лонках (з підвищеною тер-

мобаростій кістю)

РОЗДІЛ 7.

Освоєння

свердловин

Продовження

табл.

7.19

Безкор-

пусні

Штангові

Повністю

руйнівні:

нерозкрива-

ючі

розкриваючі

Штангові

ПРВ

ПРГ

КПРУ

ПР

ПКР

Для водяних свердловин ве-

ликого

діаметра

Те ж саме, для

газових

свер-

дловин

3 зарядами в алюмінієвих

оболонках, вдосконалені

Те ж саме, з вмонтованою

системою

детонації,

спуска-

ються через

НКТ або бу-

рильні колони з

мінімальним внутрішнім

діаметром

50...62

мм

Таблиця 7.20

Області

застосування

стріляючих

перфораторів

Клас

Корпусні

кумуля-

тивні пер-

форатори

Тип

Багатора-

зового ви-

корис-

тання

Однора-

зового ви-

о р и с -

тання

Багатора-

зового ви-

о р и с -

тания з

зарядами

чотири-

сторон-

ньої дії

По-

зна-

чення

ПК,

ПКДУ,

ПНК,

ПК-

10x4

ПКО,

пкот,

пкос,

ПНК,

пнкт

ПК

103-

10x4

ПК

85-

10x4

Області і умови застосування

1. Відкриття пластів, коли існує не-

безпека недопустимого пошкод-

ження

обсадної колони і затрубного

цементного каменю.

2. Відкриття пластів, коли небажано

залишати в свердловині залишки

від перфоратора і зарядного комп-

лекту

3. Відкриття пластів при високих

температурах і тисках, при яких без-

корпусні комулятивні перфоратори

не

застосовуються.

Простріл

густої

сітки отворів в об-

садній колоні при проведенні

ізоляційних

робіт в свердловині.

Освоєння

свердловин

РОЗДІЛ 7.

Продовження табл. 7.20

Корпусні

кумуля-

тивні пер-

форатори

Безкор-

пусні ку-

мулятивні

перфо-

ратори

Багатора-

зового ви-

корис-

тання

Однора-

зового ви-

корис-

тання

Частково

руйнівні:

стрічкові

штангові

Повністю

руйнівні:

не роз-

криваючі,

розкри-

ваючі

Частково

руйнівні з

підніма

ю ч и м

каркасом

ПК,

ПКДУ,

пкн,

пк-

10x4,

пко

пкот,

пкос

пкос-

38,

пкос-

пнк,

пнкт

пкс,

пкс-

т,

ПРВ,

ПРГ

КПРУ,

ПР,

ПКР

пкс,

пкс-

Відкриття пластів порівняно неве-

ликої товщини.

Вщкриття пластів великої товщини

на

середніх глибинах.

Вщкриття пластів на великих гли-

бинах при значних тисках.

Простріл бурильних, обсажених або

насосно-компресорних

труб

при

необхідності відновлення цирку-

ляції рідини в свердловині.

Відкриття пластів при створеній де-

пресії на пласт і герметизованому

гирлі свердловини (без застосуван-

ня

кабеля і лубрикатора)

1. Відкриття потужних пластів, коли

допускаються деформації (без руй-

нування) обсадної колони і затруб-

ного цементного каменю.

2. Відкриття пластів під колоною на-

сосно-компресорних

труб

при гер-

метизованому ги|)лі свердловини (з

лубрикатором).

3. Відкриття пластів при наявності

викривлення,

зминання, вузьких

прохідних перерізів в колонах

труб.

4. Відкриття пластів з низькими

температурами і тисками.

1. Вщкриття потужних пластів.

2. Вщкриття пластів, коли небажано

залишати в свердловині скельця

оболонок зарядів та інші

деталі

пер-

фораторів.

232

РОЗДІЛ 7.

Освоєння

свердловин

Закінчення

табл. 7.20

Без

кор-

пусні

ку-

мулятивні

перфо-

ратори

Кул

ьові

перфо-

ратори

Торпедні

є рф о -

ратори

Повністю

руйнівні:

ті, що не

розкрива-

ються

ті, що роз-

крива-

ються

3 верти-

кал

ьно-

криволі-н

й н и м и

дулами

3 гори-

зонталь-

ним

роз-

і ще н -

ням

дул

3 гори-

зонталь-

ним

роз-

міщен-

ням

дул і

залпової

ДІЇ

КПРУ,

ПР

ПКР

пвн,

пвк,

пвт

АПХ,

ппм,

ПБ

ТПК,

тпм

Простріл бурильних, обсажених і

насосно-компресорних

труб

з ме-

тою відновлення циркуляції рідини

в свердловині.

1. Відкриття пластів, які представ-

лені малопроникними породами

нижче середньої міцності (при твер-

дості породи за штампом Рш^ 1,5

МПа),

через одну - дві колони обсад-

них

труб.

2. Відкриття пластів з сильно за-

брудненою привибійною зоною.

1. Відкриття пластів, які представ-

лені слабозцементованими піско-

виками,

через одну колону

труб

при

нормальній товщині затрубного це-

ментного каменю (при відсутності

заповнених цементом каверн).

2. Відкриття після прострілу стінок

свердловини кумулятивними пер-

фораторами пластів, які представ-

лені породами середньої твердості,

особливо перед гідравлічним роз-

ривом пластів, соляно-кислотним

опрацюванням, так як додаткове

стріляння кулями може привести до

утворення в породі тріщин, які з'єд-

нують канали, створені кулями та

кумулятивними струменями.

Відкриття пластів, які складеві ма-

лопроникними

породами середньої

міцності, в яких доцільно створюва-

ти каверни і тріщини з метою

підвищення проникності присверд-

ловинної зони пласта.

Освоєння

свердловин

РОЗДІЛ

Таблиця

7.21

Комплекс

стріляючих перфораторів, рекомендованих для відкриття

пластів

Основні

технічні

харак-

реристики

пер-

фораторів

Максимально

допустимий

гідростатичний

тиск,

МПа (на

глибині

уста-

новки

перфорз-

ТОРЗІ!

Максимат^на

темпер

з ту за,

Мінімальний

внутрішній

діаметр

обсад-

ної

колони

(або

НКТ

для

мало-

габаритних

перфораторів),

мм

Число

труб в

ін-

тервалі

перфо-

рації,

шт

Репресія" +"

Депресія"-"

Тип

перфоратора

ПК85ДУ

ПК105ДУ

180;

200

118

1/1-

;•£.

і<

120

200

118

•

1-3

ПНКТ73

ПНКТ89

100

186

1-3

сумулї

ОС

7'"-

118

1-3

ТІЇВН

с- «

120

200

118

1-3

і *>

•—•

50;

100

118

1-3

•*

>«

а.

}

150

1-2

150

1-2

ку-

льо-

ві

100

200

1-3

РОЗДІЛ

Освоєння

свердловин

Продовження табл.

7.21

Максимальне

число зарядів,

які

відстрілю-

ються

за

один

спуск,

шт

Максимальна

щільність

за

один спуск,

от-

ворів/м

Повна

довжина

каналу

комбі-

нованій

мішені

при

твердості

породи

не

мен-

ше

700

МПа

Середній

діаметр

каналу,

мм (не менше).

при

твердості

породи

МПа

145

8,5

60/Т<

100°С/40/Т

100°С/

20/Т2100 °С/20/Т>100 °С/

45/Т<

100°С/30/Т< 100

С/

1*3/Т>1О0 °С/15/Т>100 °С/

185

255

250

185

250

155

250

115

250

100

165

275

100

120

1:їЗ

]

іО

230

7,2.3.

Перфорація при

депресії

на пласт

Така перфорація

сьогодні найбільш прогресивним способом

вто-

ринного

відкриття пласта,

так як в

момент створення перфораційних

каналів під дією великих градієнтів тисків виникає інтенсивний приток

нафти

або

газу

пласта

свердловину, внаслідок чого відбувається

самоочищення перфораційних каналів

породи

привибійній зоні. Од-

ночасно процес вторинного відкриті? пластів суміщається

процесом

виклику притока нафти або

газу.

Така перфорація сьогодні здійснюється

за

двома варіантами.

За

першим варіантом застосовують перфоратори типу КПРУ65,

ПР54,

ПР43.

До

спуску перфоратора свердловину обладнують колоною

НКТ,

а на

гирлі монтують фонтанну

арматуру.

На

місці буферного

патрубка встановлюється лубрикатор

пристрій, який дозволяє спуска-

ти

підіймати

працюючій свердловині будь-які прилади при чаявності

тиску на гирлі.

Освоєння

свердловин

РОЗДІЛ 7,

Зниженням

рівня розчину в свердловині, заміною на більш легкий

розчин,

повним видаленням розчину Із свердловини і заповненням її

повітрям,

природним газом чи азотом створюється необхідний перепад

між пластовим і вибійним тисками. В свердловину через лубрикатор

необхідної довжини (максимальна кількість кумулятивних зарядів пер-

фораторів, що спускаються одночасно, не повинна перевищувати

150...300

штук) на каротажному кабелі опускають малогабаритний пер-

форатор з установкою його навпроти інтервалу,

який

треба перфорувати

(рис.

7.17).

Після спрацьовування перфоратора пласт починає зразу ж

себе проявляти, і відбувається інтенсивний процес очищення перфо-

раційних

каналів і породи пласта навколо свердловини. У високопродук-

тивних нафтових і особливо газових видобувних свердловинах в міру

заповнення

стовбура свердловини пластовим флюїдом відбувається

інтенсивний

ріст тиску на гирлі. Конструкція лубрикатора дозволяє ви-

вести каротажний кабель з свердловини, а при необхідності можна знову

опустити його в свердловину для дострілу необхідного інтервалу.

лубрикатор;

2 -

хрестовина;

обсадна

колона;

4 - НКТ;

кабель;

6 -

перфоратор.

Рис. 7.17

-у

воді;

2-е

газовому

середовищі;

Рис. 7.18

РОЗДІЛ 7.

Освоєння

свердловин

При

використанні малогабаритних перфораторів кумулятивному

струменю приходиться перебороти велику відстань до

удару

з перего-

родкою - обсадною колоною, а відомо, що довжина каналу залежить і від

товщини

шару рідини (рис.

7.18).

Тому найбільший ефект отримують

від застосування таких перфораторів в газовому середовищі.

Так,

на родовищах Північного Кавказу внаслідок відкриття при де-

пресії" в газовому середовищі перфораторами ПР54 забезпечується

збільшення

дебітів

свердловин в два-три рази і скорочення часу ос-

воєння

свердловин в середньому на 8 діб в порівнянні з відкриттям

пластів при репресії навіть набагато потужнішими перфораторами типу

ПК

і ПКО. Аналогічні результати з використанням перфораторів типу

ПР

отримані на Україні.

Недоліком руйнівних перфораторів є те, що вони засмічують вибій

скельцями

оболонок заряду і обойм, щільність яких (пластмасових -

1400 кг/м

, алюмінієвих -

2700

кг/м ) зрівнюється з щільністю обваж-

нених

бурових розчинів, на яких деколи виконується відкриття. ЇДе

приводить до того, що вони можуть залишитися в зоні перфорації,

створити корок в НКТ або забити гирловий штуцер. Так, лише 1 м

перфорації приводить до того, що обсадна колона з внутрішнім

діаметром 125 мм заповняється скельцями на висоту

120-140

мм.Тому

необхідно мати зумф в свердловині або спеціально виловлювати з свер-

дловин продукти руйнування перфораторів.

Таблиця

7.22

Мінімально

допущені

зазори

між

стріляючим

перфоратором

стінкою

обсадної

колони

Тип

перфоратора

Кумулятивні

ПК

ПКО,

ПКОТ

ПО

КПРУ

Кульові:

ПВКТ,

пвт

Діаметр

або

поперечний

габарит

перфоратора,

мм

800-105

73-89

43-54

70-73

Густина

рідини

свердловині,

кг/м

<1300

1300...1500

1500

<1500

>1500

<1000

>1000

800...2300

Мінімальні

щілини,

мм

7-8

237

РОЗДІЛ

За

другим варіантом перфорації використовуються перфоратори,

яю

опускаються

сердловину

на

НКТ. Це корпусні перфоратори одноразо-

вої

дії

типу ПКО,

які

спрацьовують

не від

електричного імпульсу,

а від

механізму ударної

дії,

який

спрацьовує

при

натискуванні

на

нього

гу-

мової кулі, яка вкидається

колону

труб

поверхні

далі рухається вий?

під дією потоку рідини. Такі перфоратори мають назву ПНКТ89

ПНКТ73.

В них є

пристрої для передачі детонації

від

секції до секції,

що

дозволяє скручувати

їх

один

другим для одночасного відкриття пласта

з товщоною

50 м і

більше. Після спрацювання перфоратора

створення

гідродинамічного зв'язку пласта і свердловини відстріляний корпус пер-

форатора залишається

свердловині, якщо вона працює фонтанним

способом Схема проведення робіт таким перфоратором зображена

на

рис.

7.19.

здійснюється

такій послідов-

ності.

свердловину, заповне-

ну промивною рідиною,

опу-

скають колону НКТ,

нижній

частині якої навпроти продук-

тивної частини пласта

розміщений

ПНКТ.

ГирЛО СВЄрДЛОвИНУ

і''(<)Ші-

н>ють фонтанною арматуроь

на

необхідний тис,< Шляхом

видалення частини рідини

свердловини

або

заміною

її на

більш легку створюють наперед

вибрану депресію

на

пласт, при

цьому тиск

на

вибої повинен

бути

не

меншим

МПа. Через

гирлову засувку всередину

НКТ

вкидають

гумову

кулю,

яка

потоком рідини,

що по-

дається

труби, рухається

по

НКТ

до

механізму ударно-на-

„и-

• •

• і

кольної

дії, від

якого спрацьо-

гумова

куля;

2-циркуляційний

клапан, вує пристрій ініціації зарядів^

-ударно-накольниймеханізм;

;

Після перфорації нафта або

газ

гшистрій

ініціації

зарядів^.

перфоратор,

Рис.

7.19

з пласта поступають

колону

НКТ

через отвори

корпусі

ПНКТ,

утворені після спрацю-

вання

зарядів

або

через

чапнп

зарядів

аоо

спеціальні циркуляційні вікна, які розміщені вище перфоратора.

Таким чином, ці

перфоратори

єдиними,

для

спуску яких

сверд-

ловину

не

використовується кабель.

їх

доцільно застосовувати

сверд-

ловинах

великим кутом нахилу стовбура,

де

пропуск перфоратора

на

РОЗДІЛ

осегуєння

свердловин

кабелі затрудиюється. Зокрема,

горизонтальних сьердловинах

це є

один

найбільш реальних

ефективних методів перфорації.

Ці

перфоратори

дуже

ефективними

і в

випадку, коли треби робити

вторинне відкриття

умовах багатоколонних конструкцій,

де

вима-

гається підвищена пробивна здатність зарядів.

На

Україні

значний досвід використання

цих

перфораторів. Так,

на

свердловині

ІЗр

Новомиколаївка

пісковика

на

глибині

2751-2746

після його відкриття перфоратором ПКС105 при репресії

середовищі

звичайного бурового розчину

не

було

отримано притоку

пласта. Після

перфорації

за

допомогою ПНКТ89

при

депресії отримано фонтанний

дебіт

газу

тис.

/добу.

В свердловині

7Уреіігои-гі

ка

(Тюмизсіій область)

пласта сено-

ліанського

ярусу,

перекритого двома колонами, отримано приток

газу

біля

1,5

млн. м~

/добу

після перфорації

за

допомогою

ПНКТ

при де-

пресії,

той

час як

застосування інших перфораторів з'єднати пласт

зі

свердловиною

не

вдавалося.

На

свердловинах

749 і 903

(Західна Турк-

менія) після проведення перфорації

ПНКТ

коефіцієнти продуктивності

свердловин виявилися

в 2

рази більшими, ніж

аналогічних свердлови-

нах

190,191

192, які відкривалися серійною технологією перфоратора-

ми

типу ПКО.

Перфоратори

ПНКТ

рекомендуються

для

відкриття будь-якої

за

розміром частини пласта, незалежно

від

викривлення свердловин

якості цементної оболонки, аномальностІ пластового тиску.

Не

дозволяється застосовувати перфоратори тину

ПНКТ

таких

випадках:

- якщо після перфорації необхідно спускати

свердловину глибинні

прилади через НКТ

інтервал перфорації;

- якщо

процесі виклику притока очікується

ВІІНІІ

піску

ш.аета

або

великих об'ємів твердої фази;

при

відкритті пластів,

які

вміщують

собі нафту

агресивними

компонентами (вуглекислий газ, сірководень).

Перфоратори типу

ПР і

КПРУ

недоцільно застосовувати

таких

випадках:

- при відкритті приконтактних зон (газонафтових, водонафтових);

- при наявності

двох

колон

інтервалі перфорації;

- при заповненні інтервалу перфорації буровим розчином

твердою

фазою;

при

відкритті пластів,

які

вміщують разом

нафтою агресивні

компоненти

(вуглекислий газ, сірководень).

7.2.4.

Перфорація при репресії

на

пласт

При

репресії слід відкривати об'єкт, пластовий тиск

якому рівний

або вищий

від

гідростатичного, незалежно

від

місцезнаходження

інтервалу перфорації,

тому числі

і в

приконтактних зонах (ВНК,

ГНК),

а також при наявності

нафті агресивних компонентів.

~~~

239

РОЗДІЛ 7.

Освоєння

свердловин

При

відкритті пластів рід репресією необхідно забезпечити безпеку

проведення

робіт і попередження проникнення рідин з свердловини в

пласт. Гідростатичний тиск стовпа рідини,

який

заповнює свердловину,

повинен

перевищувати пластовий тиск па:

-10-15% для свердловин глибиною до 1200 м, але не більше 1,5 МПа;

- 5-10% для свердловин глибиною до

2500

м (в інтервалі від 1200 до

2500), але не більше 2,5 МПа;

- 4-7% для сведловин глибиною більше

2500

м (в інтервалі від

2500

до проектної глибини), але не більше 3,5 МПа.

Перед проведенням перфорації в свердловину спускають НКТ з про-

мивкою

до штучного вибою. Гирло свердловини обладнується противи-

кидним

обладнанням.

Перфорацію

слід проводити не більше ніж двома спусками перфора-

торів в один і той же інтервал. В зонах ВНК і ГНК перфорацію дозво-

ляється

виконувати лише один раз.

Оптимальна щільність перфорації повинна забезпечувати макси-

мально можливий гідростатичний зв'язок свердловини з продуктивним

пластом, а також забезпечувати збереження обсадної колони і цемент-

ного кільця за межами зони перфорації.

Оптимальна щільність перфорації визначається фільтраційно-

ємнісними

властивостями пласта, його однорідністю та міцністю,

віддаллю від ВНК і ГНК, а також способом перфорації.

Рекомендується така щільність перфорації зарядами ЗПК105,

ЗПКС80

(таблиця

7.23).

Породи

Слабоущільнені піщано-алев-

ролітові породи з глинистим роз-

чином

Ущільнені піщано-алевролітові по-

роди з кварцевим і карбонатно-

глинистим

цементом

Карбонатні

породи, аргіліти, та

інші,« яких відсутня тріщинність

Сильно

ущільнені піщаники, алев-

роліти,

вапняки,

доломіти, мергелі,

інші

породи з розвинутою тріщин-

ністю

Проник-

ність,

МКМ

0,1

0,001

0,01

• ацлиця і.і.5

Щільність

перфорації, отв./м

при

депресії

10-12

18-20

20-24

при

ре-

пресії

12-18

18-20

20-24

18-20

20-24

240

РОЗДІЛ 7.

Освоєння

свердловин

Продовження

табл. 7.23

Тонкошаристі

20-24

При

використанні перфораторів з підвищеною пробивною

здатністю, які відповідають ПКО-89, щільність перфорації може

бути

зменшена

на 50%.

7.2.5.

Вибір типорозміру перфоратора

Вибір типорозміру перфоратора здійснюється на основі відомостей

про

стан цементної оболонки експлуатаційної колони, обсадних труб,

властивостей рідин, які заповнюють свердловину, наявності перепон в

трубах,

положення ВНК і ГНК відносно об'єкта,

який

передбачається

перфорувати, кількості колон^кі перекривають пласт, термобаричні

умови в свердловині і товщу пласта.

Спочатку вибирають

групу

перфораторів, яка може

бути

застосована

при

даних термобаричних умовах в свердловинах (табл. 7.20,

7.21).

вибраної групи послідовно виключають перфоратори, які не рекоменду-

ють з таких причин:

- незадовільний стан цементної оболонки, близького розміщення

ВНК

або ГНК;

- недостатні зазори між перфоратором за стінкою обсадних

труб

(табл.

7.22);

- великого кута нахилу свердловини (всі перфоратори, які спускають-

ся

на кабелі, мають малу прохідність при значенні кута викривлення

свердловини більше 0,7 рад.

(40°);

- вмісту в пластовому флюїді агресивних компонентів (вуглекислого

газу,

сірководню);

- необхідності спуску глибинних приладів в інтервал перфорації без

підіймання

НКТ після проведення прострільно-вибухових робіт;.

- можливості виносу з пласта великих кількостей піску, твердої фази

бурового розчину.

залишених перфораторів вибирають найбільш продуктивні і з ве-

ликою

пробивною здатністю з врахуванням таких особливостей:

- у випадку незадовільного стану цементної оболонки і при відкритті

приконтактних

зон можуть

бути

використані корпусні перфоратори ти-

пу

ПНКТ,

ПК, ПКО,

ПКОТ

(табл.

7.21);

- при відкритті пластів, які насичені агресивними флюїдами, перфо-

рація

звичайними перфораторами може виконуватися лише при ре-

пресії;

- для деяких перфораторів існує мінімальне значення гідростатич-

ного тиску, починаючи з якого вони можуть застосовуватися;

- кульові перфоратори з вертикально-криволінійним дулом

ПВКТ-

70, ПВТ-73 створюють підвищений діаметр каналу, внаслідок чого по-

241