Обратное цементирование. Гравийная набивка пласта. Гидропескоструйные перфораторы. Глубинный двигатель перфоратора

Для осуществления пескоструйных обработок применяют гидроперфоратор с насадками (подземное оборудование), насосные агрегаты высокого давления типа УНБ-630 и АН-700, пескосмеситель 4АП и специальную устьевую арматуру 2АУ-700 (наземное оборудование).

Гидропескоструйный перфоратор АП-6М конструкции ВНИИ представляет собой устройство, позволяющее направлять струи жидкости с песком в стенку скважины через специальные насадки, изготовленные из абразивоустойчивого материала. Перфоратор АП-6М разработан в двух вариантах: АП-6М100 — с наружным диаметром 100 мм и АП-6М80 — с наружным диаметром 80 мм (табл. 4.5).

Таблица  4.5. Техническая характеристика перфораторов

Пескоструйный перфоратор АП-6М100 (рис. 4.17) состоит из корпуса 3; узла насадок 5, в комплект которого входят насадка, держатель насадки и стопорное кольцо; хвостовика 1; центратора 2; заглушек б; клапана перфоратора 4 и клапана опрессовкй труб 7. Перфоратор имеет резьбу для соединения с насосно-компрессорными трубами диаметром 63 мм.

На корпусе перфоратора имеется 10 резьбовых отверстий, расположенных в трех горизонтальных плоскостях. В эти резьбовые отверстия заподлицо с корпусом перфоратора монтируются узлы насадок.

Торец шестигранника держателя насадки предохраняет корпус перфоратора от разрушения отраженной струей жидкости с песком. По мере износа шестигранника держатели заменяются. В держателях имеется конусное гнездо, в которое запрессовывается насадка, которая фиксируется в держателе стопорным кольцом.

Насадки перфоратора изготовляются из абразивостойких сплавов ВК6 и ВК6М. Они имеют конусовидный вход и конусную проточную часть (конусность 0°20') с диаметрами на выходе 3; 4,5 и 6 мм.

Насадки диаметром 3 мм применяют для вырезки прихваченных труб в обсаженных скважинах, а также в случаях, когда глубина резания должна быть максимальной.

Насадка диаметром 4,5 мм применяют при перфорации скважин, а также при других видах обработки, когда процесс ограничивается темпом прокачивания жидкости. Насадки диаметром 6 мм применяют при обработках, ограниченных давлением, а также во всех случаях, когда глубина вскрытия должна быть максимальной (разведочные скважины, инициирование трещин ГРП и т. п.). Для разбуривания цементных мостов и предметов на забое скважины изготовляют торцовые перфораторы.

Для промывки скважин перфоратор снабжен хвостовиком с пером. В комплект перфоратора входят сменные центраторы для 140 и 168 мм обсадных труб, которые монтируются на цилиндрической части хвостовика. Верхний торец хвостовика служит седлом клапана перфоратора 4.

Конструкция перфоратора АП-6М80 незначительно отличается от конструкции перфоратора АП-6М100. В нем число насадок сокращено до 6; уменьшены внутренний диаметр (до 30 мм) и присоединительные резьбы (до 50 мм), причем узел насадки выполнен так же, как и в перфораторе АП-6М100.

Для осуществления гидропескоструйной перфорации устье скважины оборудуют универсальной арматурой 2АУ-700, для прокачки песчано-жидкостной смеси используют, как правило, агрегаты 4АН-700, а песчано-жидкостную смесь приготовляют с помощью пескосмесительных агрегатов 4ПА-50. В обвязку поверхностного оборудования монтируют фильтры, предупреждающие закупорку насадок перфоратора и очищающие отработанную» песчано-жидкостную смесь от шлама.

В зависимости от вида работ гидропескоструйные обработки осуществляют по трем технологическим схемам обвязки скважины и оборудования:

      с повторным использованием песка и жидкости (закольцованная схема – наиболее распространенная),

      со сбросом отработанного песка и повторным использованием жидкости,

      со сбросом жидкости и песка.

Основные материалы при гидропескоструйных обработках – рабочая жидкость и песок. Рабочие жидкости при гидропескоструйных обработках подбирают с учетом физико-химических свойств пластов и насыщающих породу жидкостей, а также видов работ, проводимых в скважинах. При выборе рабочей жидкости необходимо учитывать следующие основные положения:

      жидкость не должна ухудшать коллекторские свойства пласта;

      вскрытие и обработка пластов не должны сопровождаться выбросами нефти или газа, приводящими к открытому фонтанированию;

      жидкость не должна быть дефицитной и дорогой.

В промысловой практике нашли широкое применение такие рабочие жидкости, как техническая вода, обработанная ПАВ, дегазированная нефть, растворы хлористого кальция, КМЦ. В случае, если плотность перечисленных рабочих жидкостей не обеспечивает глушение скважины применяют водный раствор хлористого кальция плотностью 1200 кг/м3 или меловой, раствор, плотность которого можно повысить до 1400 кг/м3.

При гидропескоструйном методе применяют песок с размером зерен 0,2—2 мм и с преимущественным (более 50%) содержанием кварца.

Работы по пескоструйной обработке приводят по ранее составленному плану, в котором указывают цель работ, краткие данные о скважине, объем подготовительных работ, необходимые материалы, технику и технологию процесса. При гидропескоструйных обработках шаблонирование колонны совмещают со спуском перфоратора в скважину.

Перфоратор в сборе, с насадками, заглушками и центратором (без шаровых клапанов) спускают в скважину на насосно-компрессорных или бурильных трубах, тщательно замеряя их длину. Глубину установки перфоратора проверяют методом радиоактивного каротажа, лебедкой Азинмаш или допуском труб до забоя; скважины.

После спуска инструмента скважину обвязывают для прямой и обратной промывки и затем промывают до забоя. В процессе прямой промывки уточняют гидравлические потери при заданном; суммарном темпе закачки жидкости. Затем в насосно-компрессорные трубы спускают опрессовочный шаровой клапан (шар диаметром 50 мм), который перекрывает седло, установленное в трубах над перфоратором, и опрессовывают подземное оборудование на давление, превышающее рабочее в 1,5 раза. После опрессовки обратной промывкой вымывают опрессовочный шаровой клапан, а в колонну спускают клапан перфоратора, который перекрывает его проходное отверстие. Установкой клапана перфоратора заканчивается подготовка подземного оборудования, и приступают к монтажу наземного оборудования: монтируют устьевое оборудование и обвязывают насосные агрегаты с пескосмесителем и скважиной. Наземное оборудование и манифольды опрессовывают полуторакратным давлением от ожидаемого рабочего.

Перед процессом проводят пробную закачку жидкости без песка и устанавливают запроектированный режим обработки.

Режим обработки считается установленным, когда устьевое давление закачки достигнет запланированного.

После этого в смеситель подают песок в расчете 50—100 г/л и закачивают песчано-жидкостную смесь. Гидропескоструйную обработку пластов осуществляют снизу вверх. В нижнем (первом) интервале песчано-жидкостную смесь прокачивают дольше запроектированной продолжительности вскрытия на время, необходимое для заполнения смесью объема колонны труб.

Если при очередной установке перфоратора в новый интервал приходится удалить одну или несколько труб, то сначала скважину промывают до чистой жидкости, а затем извлекают запланированную часть труб. В случае вынужденных продолжительных остановок процесса немедленно проводят обратную промывку скважины.

По окончании обработки всех интервалов обратной промывкой вымывают шаровой клапан, а затем скважину промывают до забоя до полной замены смеси на чистую воду.

После гидропескоструйных обработок, как правило, поднимают перфоратор и скважину оборудуют для освоения и эксплуатации.

Глубинный двигатель перфоратора

Для создания вертикальных щелей при гидропескоструйном воздействии используют трактор-подъемник и специальные устьевые устройства для перемещения вверх и вниз колонны труб с перфоратором или перемещают перфоратор специальными глубинными двигателями, например ГДП. Кроме того, для этих целей используются упругие деформации колонны труб, несущих перфоратор, при изменении давления нагнетания.

Гидравлический двигатель перфоратора ГДП обеспечивает многократное вертикальное перемещение перфоратора вверх и вниз потоком рабочей жидкости (рис. VIII.11).

Устройство содержит корпус, соосно с которым закреплена направляющая 2, поршень 3, с которым жестко связаны полый вал 4 с продольными пазами 5 и хвостовик 6 с пазом 7, золотниковое устройство, включающее пружину 8, шток клапана 9, клапанное седло 10, муфту и захватывающее приспособление 12. На полом валу 4 против продольных пазов 5 установлен фильтр 13 с кожухом фильтра 14 и штуцером 15. На муфте закреплен кожух 16 с винтом 17, входящим в паз 7. Хвостовиком 6 устройство соединяется с гидропескоструйным перфоратором.

Рабочая жидкость по колонне НКТ поступает в устройство, проходя внутри корпуса через направляющую 1 поршня, полый вал 4 и хвостовик 6 к перфоратору, одновременно поступает через продольные пазы 5 полого вала 4, фильтр 13 и штуцер 15 в подпоршневое пространство. Подпоршневое пространство при открытом золотниковом устройстве сообщается через зазоры между хвостовиком 6 и кожухом 16, штоком клапана 9 и муфтой 11 с затрубным пространством, благодаря чему рабочая жидкость из подпоршневого пространства поступает в затрубное, а давление под поршнем 3 становится равным затрубному. При равенстве давлений усилие рабочей жидкости направлено по ходу ее движения и воспринимается перфоратором. В результате перфоратор, хвостовик, полый вал и поршень перемещаются по направлению действующего усилия. При этом кожух фильтра нажимает на шток клапана золотникового устройства. Шток клапана садится на седло, закрывая выход рабочей жидкости в затрубное пространство. Продолжающая поступать под поршень рабочая жидкость выравнивает давление под поршнем 3 и в перфораторе. Поскольку минимальное свободное сечение полого вала меньше площади поршня, а давление жидкости на них одинаковое, то возникает усилие, вызывающее перемещение поршня и связанного с ним перфоратора в направлении, противоположном движению рабочей жидкости. При этом хвостовик 6 сжимает пружину 8, установленную на штоке клапана 9, и открывает золотниковое устройство, благодаря чему подпоршневое пространство сообщается с затрубным пространством, давление под поршнем 3 падает, а захватывающее приспособление удерживает золотниковое устройство в открытом положении. Вследствие падения давления под поршнем цикл перемещения его и перфоратора повторяется.

Список используемой литературы.

1.      С.В.Логвиенко «Цементирование нефтяных и газовых скважин» Москва «Недра» 1986

2.      Коллектив авторов «Буровые комплексы современные технологии и оборудование». Екатеринбург 2002

3.      А.А.Ахметов. «Капитальный ремонт скважин на Уренгойском месторождении» Уфа 2000

4.      Г.А.Зотов; А.В.Динков; В.А.Черных «Эксплуатация скважин в неустойчивых коллекторах» Москва «Недра» 1987

1