Перфорация скважины это


Перфорация скважин

ПЕРФОРАЦИЯ СКВАЖИН (от лат. perforatio — пробуравливание * а. well perforation; н. Durchschießung der Erdolbohrlocher; ф. perforation des puits; и. perforacion de sondeos) — пробивание отверстий в стенках буровой скважины против заданного участка продуктивного пласта с целью получения или усиления притока воды, нефти, газа в добычную скважину или пласт. Для перфорации скважин применяют взрывчатые вещества (кумулятивная, пулевая и снарядная перфорация скважин) и реже поток жидкости с абразивными материалами (гидропескоструйная перфорация скважин).

Наиболее используется кумулятивная перфорация скважин (см. Кумулятивный перфоратор). У пулевых перфораторов скорость выстреливаемой пуле сообщают пороховые газы. Хорошую пробивную способность имеет перфоратор вертикально направленный — ПВН (рис.).

Пуля, двигаясь по каналу (стволу) перфоратора, расположенному параллельно оси скважины, на отклоняющем участке меняет направление полёта и уходит в пласт. Вертикальное расположение каналов в корпусе позволяет сделать их достаточно длинными, что в сочетании с высоким давлением газов порохового заряда обеспечивает получение скорости пули до 900 м/с. Пулевые перфораторы с горизонтальным расположением ствола имеют ограниченное применение и не всегда обеспечивают нужное пробитие, т.к. длина канала мала. Снарядная перфорация скважин, осуществляемая так же, как пулевая, только не пулей, а снарядом, практически не используется. Изредка перфорацию скважин осуществляют взрывом цилиндрических фугасных зарядов, создавая трещины в колонне, цементном кольце и породе.

Гидропескоструйная перфорация основана на абразивном и гидромониторном разрушении преград. При этом в пласте высоконапорными струями жидкости с песком, закачиваемой в скважину с поверхности по трубам и истекающей из сопел устройства, образуются глубокие чистые полости и каналы. Метод сложен.

Выбор метода перфорации скважин решается с учётом геологии пласта, конструкции скважины, условий бурения, технических данных перфораторов, сопутствующих перфорации побочных эффектов и других факторов. При этом определяются тип перфоратора, плотность прострела, технология последующих работ. Характер вскрытия при перфорации изучается на специальных стендах, где определяются размеры каналов и особенности движения жидкости или газа в образце до и после прострела в условиях, приближённых к скважинным. Качество перфорации скважин — один из важнейших факторов, определяющих эффективность эксплуатации скважин.

www.mining-enc.ru

Перфорация скважин

По окончании бурения нефтяной или газовой скважины стенки ее закрепляют обсадными трубами; в интервалах залегания продуктивных (нефтегазоносных) и водоносных пластов колонну цементируют. При этом нефтеносные и газоносные пласты оказываются перекрытыми обсадными трубами и цементным кольцом, и приток жидкости в такую скважину невозможен, пока не будут созданы условия для сообщения продуктивного пласта со скважиной. Для создания возможности притока нефти и газа из пласта в обсадной колонне и окружающем ее цементном кольце против нефтеносного (газоносного) пласта создают ряд каналов (отверстий), обеспечивающих сообщение между пластом и скважиной: по этим каналам нефть и газ поступают в скважину.

Как правило, отверстия в колонне и цементном кольце создают путем прострела. Этот процесс называют перфорацией колонны, а аппараты, при помощи которых производится прострел, перфораторами. Их спускают в скважину на каротажном кабеле.

Перфорацию применяют также для вскрытия заводняемых пластов в нагнетательных скважинах, для проведения изоляционных работ и после них: при переходе на другие горизонты т.д.

Существуют четыре способа перфорации: Ш пулевая, Ш торпедная, Ш кумулятивная, Ш пескоструйная.

Первые три способа осуществляются на промыслах геофизическими партиями с помощью оборудования, приборов и аппаратуры, имеющихся в их распоряжении.

Пескоструйная перфорация осуществляется техническими средствами и службами нефтяных промыслов.

Пулевая перфорация. В этом случае в скважину на электрическом кабеле спускают стреляющий аппарат, состоящий из нескольких (8-10) камор-стволов, заряженных пулями диаметром 12,5 мм. Каморы заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и детонаторами. При подаче электрического импульса пули пробивают колонну, цемент и внедряются в породу, образуя канал для движения жидкости и газа из пласта в скважину.

Пулевые перфораторы разделены на два вида:

  • 1) С горизонтальными стволами, когда длина стволов мала и ограничена радиальными габаритами перфоратора;
  • 2) С вертикальными стволами с отклонителями пуль на концах для придания их полету направления, близкого к перпендикулярному по отношению к оси скважины.

Перфоратор с горизонтальными стволами собирается из нескольких секций, вдоль которых просверлены два или четыре вертикальных канала, каморы с ВВ. В результате почти мгновенного сгорания ВВ давление газов в каморе достигает 2000 МПа, после чего пуля выбрасывается. Происходит почти одновременный выстрел из половины всех стволов. При необходимости удвоить число прострелов по второй жиле кабеля подается второй импульс. В этом случае срабатывает вторая половина стволов от второго запального устройства. В перфораторе масса заряда ВВ одной каморы незначительна (равна 4-5 г), поэтому пробивная способность его невелика. Длина образующихся перфорационных каналов составляет 65-145 мм (в зависимости от свойств породы и типа перфоратора), диаметр канала- 12,5 мм.

При вертикальном расположении стволов объем камор и длина стволов больше, чем при горизонтальном. В каждой секции два ствола направлены вверх и это компенсирует реактивные силы, действующие на перфоратор в момент выстрела. Одна камора отдает энергию взрыва сразу двум стволам. Масса ВВ в одной каморе достигает 90 г. Давление газов в каморах составляет 600-800 МПа. Действие газов более продолжительное, чем при горизонтальном расположении стволов. Это позволяет увеличить начальную скорость вылета пули и пробивную способность перфоратора. Длина перфорационных каналов в породе получается 145-350 мм при диаметре около 20 мм. Пули, изготовленные из легированной стали, для уменьшения трения в отклонителях покрываются медью или свинцом.

Торпедная перфорация осуществляется аппаратами, спускаемыми на кабеле, и отличается от пулевой перфорации тем, что для выстрела используют разрывной снаряд, снабженный взрывателем замедленного действия. Масса внутреннего заряда ВВ одного снаряда равна 5 г. Аппарат состоит из секций, в каждой из которых имеется по два горизонтальных ствола. Снаряд снабжен детонатором накального типа. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда, в результате чего происходит растрескивание окружающей породы. Масса ВВ одной камеры- 27 г. Глубина каналов по результатам испытаний составляет 100-160 мм, диаметр канала - 22 мм. На 1 м длины фильтра обычно пробивают не более четырех отверстий, так как при торпедной перфорации нередки случаи разрушения обсадных колонн. Кумулятивная перфорация осуществляется стреляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел преграды достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена конической формой поверхности заряда ВВ, облицованной тонким металлическим покрытием (листовой медью толщиной 0,6 мм). Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов - продуктов облицовки пробивает канал. Кумулятивная струя приобретает скорость в головной части до 6-8 км/с и создает давление на преграду (0,15-0,3) 106 МПа. При выстреле в преграде образуется узкий перфорационный канал глубиной до 350 мм и диаметром в средней части 8-14 мм. Размеры каналов зависят от прочности породы и типа перфоратора. Кумулятивные перфораторы разделяются на корпусные и бескорпусные (ленточные). Корпусные перфораторы после их перезаряда используются многократно. Бескорпусные - одноразового действия. Перфораторы спускают на кабеле (имеются малогабаритные перфораторы, спускаемые через НКТ), а также на насосно-компрессорных трубах. В последнем случае инициирование взрыва производится не электрическим импульсом, а сбрасыванием в НКТ резинового шара, действующего как поршень на взрывное устройство. Масса ВВ одного кумулятивного заряда (в зависимости от типа перфоратора) 25-50 г.

Применение перфораторов различных типов и конструкций зависит от плотности вскрываемых пород. В твердых породах рекомендуется применять кумулятивную перфорацию, в менее плотных и малопроницаемых породах - снарядную, в рыхлых породах и слабо сцементированных песчаниках - пулевую. скважина перфорация бурение торпедный

Максимальная толщина вскрываемого интервала кумулятивным перфоратором достигает - 30 м, торпедным - 1 м, пулевым - до 2,5 м. Это - одна из причин широкого распространения кумулятивных перфораторов. Ленточные перфораторы намного легче корпусных, однако, их применение ограничено давлением и температурой на забое скважины, так как их взрывной патрон и детонирующий шнур находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью. В таких перфораторах заряды смонтированы в стеклянных (или из другого материала) герметичных чашках, которые размещены в отверстиях длинной стальной ленты с грузом па конце. Вся гирлянда спускается на кабеле. Обычно при залпе лента полностью не разрушается, но для повторного использования ее не применяют. Головку, груз, ленту после отстрела извлекают на поверхность вместе с кабелем. К недостаткам бескорпусных перфораторов относится невозможность контроля числа отказов, тогда как в корпусных такой контроль легко осуществим при осмотре извлеченного из скважины корпуса. Кумулятивные перфораторы наиболее распространены. Подбирая необходимые ВВ, можно в широких диапазонах регулировать их термостойкость и чувствительность к давлению и этим самым расширить возможности перфорации в скважинах с аномально высокими температурами и давлениями.

Гидропескоструйная перфорация основана на использовании абразивного и гидромониторного действия струи жидкости (воды, нефти) со взвешенным в ней песком, выходящим под высоким давлением из узкого отверстия (сопла). Такая струя в течение нескольких минут создает в обсадной трубе, цементном кольце и породе глубокий канал, обеспечивающий надежное сообщение между скважиной и пластом. Аппарат спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах, по которым подается под высоким давлением жидкость с песком. Вытекая из сопел с большой скоростью, достигающей нескольких сот метров в секунду, жидкость с песком пробивает эксплуатационную колонну, цементное кольцо и внедряется в породу на глубину до 1 м.

В процессе перфорации под действием абразивной струи жидкости (вверх или вниз вдоль ствола скважины) может образоваться щелевой канал или (при круговом вращении струи) обрезаться колонна по кольцу, что необходимо, например, для извлечения части обсадной колонны.

Торпедирование в скважине - взрыв, производимый при помощи торпеды (заряда взрывчатого вещества). Торпеда кроме заряда взрывчатого вещества содержит средства для взрыва: взрыватель, состоящий из электрозапала и чувствительного к взрыву капсюля-детонатора, и шашку взрывчатого вещества, усиливающего начальный импульс детонации. Спускают ее в скважину на каротажном кабеле, жилу которого используют для приведения в действие взрывателя и всего заряда торпеды. Торпедирование применяют для разрушения пород продуктивных пластов - образования в них трещин для лучшей отдачи нефти или газа, а также с целью обрыва или встряски прихваченных бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб, раздробления металлических предметов на забое скважины (шарошек, долот и т.д.). Иногда торпедирование применяют с целью удаления песчаных пробок, образовавшихся в стволе скважины, очистки призабойной зоны от глинистых осадков, очистки фильтра, пробивания окна в обсадной колонне для бурения нового ствола и т.д.

studwood.ru

Перфорация скважин. Освоение скважин

По завершении строительства скважины нефтегазоносные пласты обычно оказываются перекрытыми обсадными трубами и цементным кольцом . Для создания возможности притока нефти и газа из пласта в скважину в обсадной колонне и окружающем ее цементном кольце создают ряд каналов ( отверстий ) .обеспечивающих сообщение между пластом и скважиной . Этот процесс называется перфорацией . Известно несколько различных технологий проведения этого мероприятия : пулевая , торпедная , кумулятивная , гидропескоструйная и прочие опытные разработки (сверлящий перфоратор и т.д. ) . Однако наиболее распространенным методом в настоящее время является кумулятивная перфорация . Она осуществляется за счет сфокусированного взрыва заряда , благодаря его конической форме поверхности . Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов , аналогично армейским кумулятивным бронебойным снарядам , пробивает ЭК и цементное кольцо напротив нефтеносного участка . Кумулятивная струя приобретает скорость до 6 — 8 км/с и оказывает давление на преграду до миллиона и более атмосфер . При выстреле образуется канал глубиной до 350 мм и диаметром 8—14 мм . Ленточные кумулятивные перфораторы опускают в скважину в виде гирлянд на геофизическом кабеле . Максимальная толщина вскрываемого пласта достигает 30 метров (для сравнения - при пулевой 2,5 м ). Это - одна из причин широкого распространения кумулятивной перфорации.

Освоение скважин - это комплекс работ по вызову притока жидкости и газа из пласта в скважину , обеспечивающего ее продуктивность в соответствии с добывными возможностями пласта.

После бурения , вскрытия пласта и перфорации обсадной колонны призабойная зона пласта ( ПЗП ) , особенно вскрытый участок , загрязнена тонкой глинистой взвесью или глинистой коркой . Поэтому образуются зоны с пониженной проницаемостью ( иногда сниженной до нуля ). Следовательно , цель освоения -восстановление естественной проницаемости пород призабойной зоны и достижение притока нефти и газа в скважину.

Сущность освоения скважины заключается в создании перепада давления между пластовым и забойным , так чтобы пластовое давление превысило забойное . В данном случае , для неработающей скважины под забойным подразумевается давление столба жидкости в скважине ( бурового раствора ) .Следует также отметить , что в случае изначально высокого пластового давления (особенно аномально-высокого ) нет необходимости в искусственном вызове притока , т.к. нефтегазопроявления начинаются самостоятельно , вплоть до выброса бурового оборудования и возникновения неуправляемого фонтанирования нефти.

Снижение забойного давления стоящей скважины достигается двумя путями ( исходя из классической формулы давления столба жидкости р = g Н р , где р - давление , Н - высота столба , р - плотность жидкости , g - ускорение свободного падения ) : либо снижением уровня жидкости ( высоты Н ) , либо уменьшением плотности жидкости р . В первом случае существует несколько способов : поршневание , тартание желонкой , продавка сжатым воздухом или газом , прокачивание газожидкостной смеси, откачка насосами . Во втором случае производят постепенную замену бурового раствора или жидкости заполняющей ствол скважины на более легкую путем промывки, например по схеме буровой раствор - вода - нефть.

students-library.com

Перфорация скважин

Перфорация (лат. perforatio , т.е. пробуравливание) – техника пробивания отверстий в колонне буровой скважины, напротив имеющегося участка продуктивного пласта для усиления или получения притока газа, воды, нефти в пласт или добычную скважину.

Способы перфорации скважин

Выбор способа перфорации скважин определяется с учётом конструкции скважины, геологии пласта, условий бурения, сопутствующих побочных эффектов и некоторых других факторов. При этом определяется плотность прострела, необходимый тип перфоратора, а также технология последующих работ. Выбранный метод перфорации сначала испытывается на стендах в условиях, приближённых к настоящим.

На сегодня есть несколько способов перфорации скважин, такие как:

  • Торпедная перфорация;
  • Пулевая перфорация;
  • Кумулятивная перфорация;
  • Пескоструйная  перфорация;

Недостатки основных способов перфорации

Главным образом, работы по вскрытию продуктивных пластов выполняются кумулятивным способом перфорации скважин, при этом используются кумулятивные (беспулевые) перфораторы, а иные способы перфорации применяются редко. Однако, обеспечивая довольно большую длину каналов, этот метод влечет за собой увеличение негативного воздействия на прочность цементного камня и обсадную колонну.

При сильном механическом воздействии цементное кольцо растрескивается, отслаивается от эксплуатационной колонны и даже разрушается. При возникающих за колонной дефектах появляются нежелательные токи жидкости, повышается заводненность добываемой нефти и полностью нарушается изоляция пластов.

Чтобы этого избежать, используют щадящую перфорацию, т.е. перфорацию слабыми зарядами. Она оказывает сравнительно небольшое воздействие на заколонное цементное кольцо. Однако глубина и количество перфорационных отверстий при этом сводятся к минимуму, что негативно влияет на продуктивность эксплуатационной скважины. К тому же, кумулятивные перфораторы пробивают колонну точечно, в результате чего вскрываются далеко не все проводящие каналы пласта.

Например, гидропескоструйная перфорация скважин оказывает более щадящее воздействие на цементное кольцо и эксплуатационную колонну, но при такой перфорации глубина каналов невелика, поэтому образуется малая площадь фильтрации.

Сущность различных методов

Кумулятивная перфорация

В плотных породах при использовании метода кумулятивной перфорации создаются каналы глубиной от 200 до 250 мм (при увеличении мощности зарядов, глубина может быть больше) и диаметром от 16 до 18 мм. Тогда как пулевые перфораторы при тех же исходных данных создают каналы глубиной от 50 до 100 мм и диаметром от 8 до11 мм. Иногда кумулятивную перфорацию следует применять совместно с торпедной и пулевой.

Пулевая перфорация

При подобной перфорации скважин пуля, двигается по стволу (каналу) перфоратора, а на отклоняющем участке определённым образом меняет направление своего полёта и уходит в продуктивный пласт. К тому же вертикальное расположение каналов перфоратора позволяет их делать довольно длинными, а скорость пули при высоком давлении пороховых газов заряда составляет  около 900 м/c.

Торпедная перфорация

Перфорация торпедная выполняется аппаратами, которые опускаются на кабеле и стреляют разрывными снарядами, имеющими диаметр 22 мм.

Пескоструйная перфорация

 Перфорация скважин пескоструйная - это абразивное и гидромониторное разрушение преград. В скважину под высоким напором закачивается жидкость c песком, в результате образуются чистые глубокие каналы. 

www.perfokom.com


Смотрите также