Перфорация– операция создания в обсадной колонне отверстий для сообщения между скважиной и пластом-коллектором. Перфорационные отверстия используются для извлечения пластового флюида, а также для закачки в пласт или затрубное пространство воды, газа, цемента и др. агентов.  
Перфоратор– прибор для производства перфорационных работ.

Способы перфорации

Одним из первых способов была пулевая перфорация, запатентованная в США в 1926 году. Бронебойные пули являлись инструментом для пробивания отверстий в колонне. Пулевой перфоратор представлял цилиндр с отверстиями, в которые вставлялись пулевые заряды. Пулевой перфоратор опускался в колонну, затем производился «залп». Существенным недостатком являлось застревание пуль в стенках колонны и неглубокая проницаемость в пласт. В настоящее время пулевая перфорация скважин не применяется.

В 1945 году американская компания внедрила способ кумулятивной перфорации. Действие кумулятивного  перфоратора было аналогично действию противотанкового оружия базука, принятого  на вооружение в армии США во время второй мировой войны. Раскаленная струя направленного кумулятивного заряда прожигает стенки трубы и проникает в призабойную зону, образуя каналы. Кумулятивная перфорация  широко используется и сегодня. Однако, существенным ее недостатком является ударное воздействие на обсадную колонну и связанные с этим негативные последствия – нарушение целостности цементного кольца ниже и выше интервала перфорации, что приводит к заколонным перетокам, если поблизости находятся водонефтяные слои. При использовании кумулятивной перфорации, особенно в терригенных песчаниках, в приствольной части пласта образуется стекло и происходит уплотнение прилегающей горной породы, что жестко кальматирует призабойную зону. Отсутствие системы центрирования, при взрывной перфорации, может вызвать осевое смещение спущенной в скважину компоновки кумулятивных зарядов, что при срабатывании вызывает формирование локальных вспучиваний колонны и ряда некачественных отверстий и каналов.

В начале 21 века появилась Комплексная ПЛАСТИЧЕСКАЯ^® Перфорация скважин. Компанией НЕККО был изобретен щелевой перфоратор с двумя режущими дисками, которые вскрывают колонну методом пластической деформации металла. Перфоратор с твердыми режущими дисками совершает возвратно-поступательные движения. Диски создают механическую нагрузку на обсадную трубу, вызывая усталость металла. При постепенном увеличении давления через некоторое время металлическая стенка трубы деформируется с образованием щелей по линиям механической нагрузки. Давление вскрытия колонны создается гидравлической системой с помощью рабочей жидкости. Одновременно в обсадной колонне образуются две диаметрально расположенные щели. Пластический Перфоратор НЕККО оснащен двумя гидромониторными форсунками через которые можно жидкостью под давлением обрабатывать призабойную зону пласта.

ПЛАСТИЧЕСКАЯ  ПЕРФОРАЦИЯ НЕККО 

Перфоратор - прибор цилиндрической формы оснащенный двумя дисками-фрезами, формирующими продольные щели в эксплуатационной колонне скважин, двумя гидромониторными форсунками, расположенными в одной плоскости с дисками-фрезами. Жидкость подаваемая из форсунок производит размыв горной породы в интервале обработки, очистку призабойной зоны пласта от загрязнителей. В перфораторе имеются технологические отверстия, позволяющие проводить закачку химических составов в пласт и освоение скважин.

Устройство  перфоратора

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Для выполнения Комплексной ПЛАСТИЧЕСКОЙ^® Перфорации скважин требуется бригада капитального ремонта скважин, включая штатное оборудование и насосный агрегат типа ЦА-320. Перфоратор спускается в планируемый интервал обработки на насосно-компрессорных трубах и привязывается к геологическому разрезу геофизическими методами ГК+ЛМ.

Далее, на устье  скважины насосный агрегат создает  начальное давление 10 атм в линии  насосно-компрессорных труб, тем  самым Перфоратор приводится в рабочее положение, диски-фрезы прибора прижимаются к эксплуатационной трубе изнутри. При возвратно-поступательном движении лифта НКТ с Перфоратором по обрабатываемому интервалу, с постепенном увеличением создаваемого давления в линии НКТ, диски-фрезы продавливают стенки эксплуатационной трубы и выходят за её пределы, формируя продольные диаметрально расположенные щели. В отличие от других схожих технологий при продолжении возвратно-поступательных движений лифта НКТ с Перфоратором по обрабатываемому интервалу, особая рабочая боковая поверхность дисков-фрез оказывает физическое воздействие на кромки сформированных щелей осуществляя их фрезерование, исключая смыкание щели, тем самым достигается высокое качество вскрытия эксплуатационной колонны. Далее гидромониторные струи Перфоратора под высоким давлением 150-250 атм размывают цементное кольцо и прилегающую горную породу образуя каверны в призабойной зоне глубиной от 0,6 м в зависимости от геологических особенностей пласта.

При необходимости  формирование продольных щелей может  быть ориентированным по заданному  азимуту. Азимутальное ориентирование осуществляется стандартными геофизическими методами с высокой точностью. В обрабатываемых интервалах скважин могут быть сформированы четыре продольные щели, ориентированные под заданными углами. 

ПРЕИМУЩЕСТВА 

• Сохранение целостности  заколонного цемента выше и ниже интервала перфорации

• Обеспечение условий для легкого доступа углеводородов в ствол скважины

• Сокращение времени  на ремонт скважины

• Увеличение эффективности  ГРП

• Селективная перфорация скважин, в том числе в горизонтальных стволах

Сохранение целостности заколонного цемента выше и ниже интервала перфорации

ПЛАСТИЧЕСКАЯ^®  Перфорация не оказывает ударного воздействия на эксплуатационную колонну, что позволяет сохранить целостность заколонного цемента выше и ниже интервала обработки, предотвратить заколонные перетоки и как следствие ремонтно-изоляционные работы. Эта особенность позволяет максимально безопасно, «хирургически» вскрывать продуктивные пласты с некачественным состоянием заколонного цемента, с близкорасположенными зонами водо-газо-нефтяного контакта.

Обеспечение условий для легкого  доступа углеводородов в ствол скважины

Площадь вскрытия 2-х вертикальных щелей на 1 погонном метре обсадной трубы равна по площади вскрытия 254 кумулятивных зарядов  диаметром 10мм, гидромониторные струи  Перфоратора, сквозь сформированные щели размывают цементное кольцо и прилегающую горную породу, тем самым очищая призабойную зону пласта от загрязнителей намывая каверны глубиной более 600 мм. Соответствующее вскрытие интервала перфорации позволяет на порядок улучшить фильтрационные свойства околоствольной части пласта. Гидромониторный размыв позволяет очистить призабойную зону пластов скважин от остатков бурового раствора, цемента, асфальто-парафиновых отложений, прочих загрязнителей, обеспечивая снижение скин-фактора. В качестве жидкости для намыва каверн может использоваться техническая вода, нефть, кислотные составы, ПАВ.

Сокращение времени на ремонт скважины

За один спуск  перфоратора в скважину возможно выполнить вскрытие эксплуатационной колонны, очистку призабойной зоны пласта от загрязнителей, закачать в пласт химический состав, извлечь продукты химической реакции, что позволяет существенно сократить время нахождения скважины в ремонте.

Увеличение эффективности ГРП

ПЛАСТИЧЕСКАЯ^®  Перфорация может производиться азимутально ориентированной в плоскости стресса пласта, благодаря чему возможно проведение направленного ГРП. Сформированния методом пластической перфорации зона вскрытия эксплуатационной колонны позволяет провести ГРП на на крупной фракции проппанта, высокой концентрации проппанта в геле, на высокой скорости закачки проппанта в пласт, таким образом создать трещину высокой проводимости.

Селективная перфорация скважин, в том числе в горизонтальных стволах

Весь арсенал  возможностей метода может быть реализован в скважинах с горизонтальным окончанием, в сильно пологих скважинах и во вторых стволах, благодаря наличию Перфораторов различных диаметров. При наличии геолого-геофизической информации возможно проведение перфорации в проблемных участках пласта, в том числе с адресной (точечной) подачей кислотных составов в пласт через гидромониторы.  

Сферы применения Комплексной  ПЛАСТИЧЕСКОЙ® Перфорации скважин 

• Перфорация после  ремонтно-изоляционных работ 
• Перфорация скважин из бурения 
• Перфорация пластов близ зон ВНК, ГНК  
• Перфорация перед ГРП             
• Обработка призабойной зоны нефтяных и нагнетательных скважин 
• Перфорация в боковых стволах и горизонтальных скважинах 
• Повторная перфорация после кумулятивной перфорации 
• Перфорация при приобщении пластов