Прострелочно-взрывные работы в нефтяных и газовых скважинах

     В перфораторах ПКЮЗ, ПК85, ПКЮ5ДУ, ПК85ДУ применяются  заряды в бумажнолитых оболочках. В  перфораторах ПК95Н и ПК80Н заряды упакованы в массивные цинковые оболочки, а отверстия в корпусе перфоратора уплотнены винтовыми пробками с резиновыми кольцами. Пробивная способность, этих зарядов повышенная.

     В корпусных перфораторах однократного использования (ПКО, ПКОТ) корпус изготовляется  из сплошной тонкостенной трубы, простреливаемой  кумулятивными струями. Для изготовления корпусов могут быть использованы насосно–компрессорные или бурильные трубы. Преимущество перфоратором этого типа — возможность применения более мощных зарядов. Преимущество заключается также в том, что они позволяют спускать в скважину одновременно до 100 зарядов, а за одну операцию простреливать интервал мощностью до 10м.

     Недостатки  перфораторов ПКО: невозможность применения их на небольших глубинах (при гидростатических давлениях менее 10 МПа корпус разрушается); большой расход металла на одну операцию.

     Все перфораторы, как правило, спускают в скважину на кабеле. Исключение составляют перфораторы типа ПНК, спускаемые в  скважину на насосно-компрессорных  или бурильных трубах. Отличие  их от перфораторов ПК и ПКО заключено  в конструкции взрывного устройства, которое размещено в головной части перфоратора не снабжено механическим приводом. Срабатывает механический привод под действием давления резинового шара: шар проталкивается по трубам потоком промывочной жидкости, закачиваемой насосом или компрессором.

     Корпус  перфоратора состоит из отдельных  секций, соединенных переходником с  устройством передачи детонации. Внутри каждой секции размещены гирлянда кумулятивных зарядов и отрезок детонирующего  шнура.

     Перфораторы типа ПНК обладают рядом преимуществ  перед аппаратами других типов. Прежде всего, они позволяют вскрывать пласт при депрессии или равенстве давлений пластового и скважинного. Заряды обладают большой мощностью. За один спуск можно вскрыть интервалы мощностью до 60м. Перфораторы позволяют проводить перфорацию в наклонно – направленных скважинах при больших углах искривления ствола. Поскольку для спуска перфоратора ПНК в скважину не требуется кабель и геофизический подъемник, он получил распространение при испытании и освоении скважин в труднодоступных районах Крайнего Севера, Сибири.

     В бескорпусных перфораторах герметизируется  индивидуальной оболочкой каждый отдельный  заряд. Оболочка выдерживает гидростатическое давление, но разрушается при взрыве. Материал герметизирующих оболочек — стекло, керамика, ситалл, алюминий. Заряды собирают в длинные гирлянды. Взрывание производится детонирующим шнуром, срабатывающим от взрывного патрона.

     В зависимости от вида механической сборки бескорпусные перфораторы могут  быть частично или полностью разрушающимися.

     В бескорпусных частично разрушающихся перфораторах заряды монтируются в стальной ленте или в стальных проволочных каркасах. После срабатывания зарядов деформированный каркас вместе с грузом извлекается из скважины.

     В бескорпусных полностью разрушающихся  перфораторах заряды собираются в длинные гирлянды с помощью звеньев разнообразной конструкции, которые при взрыве разрушаются и остаются в скважине. На поверхность поднимается кабель с наконечником.

     Бескорпусные  перфораторы имеют свои недостатки. Прежде всего, это значительное воздействие взрыва зарядов на обсадную колонну и цемент в затрубном пространстве. Кроме того, в скважине после взрыва остается значительное количество осколков оболочек и звеньев конструкции гирлянды. Однако эти перфораторы имеют и важные преимущества, основные из которых – возможность проводить работы в скважинах через насосно-компрессорные трубы, опущенные с открытым концом, вскрывать значительные по мощности интервалы. Это позволяет сократить время, затрачиваемое на испытание скважины и в конечном счете на освоение месторождения. 
 
 
 
 
 

2. Повышение отдачи или приемистости пластов.

     С целью увеличения отдачи или приемистости (в нагнетательных скважинах) пластов применяют различные способы интенсификации добычи нефти и газа: гидравлический разрыв пласта, соляно-кислотную обработку, термо-газохимическую обработку пласта, очистку фильтров в скважине. Среди этих способов важное место занимают разрыв и термо-газохимическая обработка пласта пороховыми генераторами (аккумуляторами) давления, позволяющими производить работы с аппаратурой» спускаемой на кабеле или на трубах без применения дорогостоящего громоздкого наземного оборудования (насосных и других агрегатов), больших количеств материалов (песка, кислот, специальных реагентов). Торпедирование скважин с этой целью в настоящее время применяют в редких случаях, ввиду нежелательных нарушений конструкции скважины при производстве взрыва.

      Одним из эффективных способов, применяемых  для увеличения приемистости или  отдачи пластов, является повышение проницаемости прискважинной зоны пласта воздействием на него пороховых газов. Способ основан на механическом, тепловом и химическом воздействиях на горные породы и флюиды пласта определенной порции пороховых газов, генерируемых непосредственно в скважине путем сжигания заряда в пороховом генераторе давления. Пороховые газы под высоким давлением и температурой, расширяясь, продавливают жидкость, находящуюся в скважине, в пласт через фильтр в обсадной колонне, производят разрыв пласта с получением раскрытых (не смыкающихся) трещин и термохимическое воздействие на пласт.

      При сгорании порохового заряда в скважине, заполненной жидкостью, возникает  вначале относительно резкое повышение давления (в зависимости от применяемой конструкции аппарата, размера и типа порохового заряда), после чего происходят затухающая пульсация давления и нагрев жидкости, обсадной колонны и прискважинной зоны пласта.

      В зависимости от уровня давлений, температур и длительности процесса в пласте создается сеть трещин с растворением карбонатных пород и цементирующих породу веществ; происходит расплавление парафиновых и асфальто-смолистых отложений, разрушение водяных, водонефтяных барьеров и гидратных пробок, снижение вязкости нефти. Кроме того, при обратном движении из пласта пороховые газы очищают трещины от продуктов коррозии и химических реакций, а также от песчано-глинистых частиц.

      Обработку скважины пороховыми газами рекомендуется  применять в сдедующих случаях:

• продуктивные пласты сложены известняками, доломитами или песчаниками;
• пласт характеризуется пониженной проницаемостью в прискважинной зоне по сравнению с удаленными точками пласта;
• проницаемость прискважинной зоны ухудшена во время бурения, освоения или эксплуатации скважин;
• скважина, имеющая низкую продуктивность, расположена вблизи от скважины, характеризующейся высокой продуктивностью.

Особенно  хорошие результаты получают при  большой пластовой энергии и  высокой остаточной нефтенасыщенности пласта.

      Обработке пороховыми газами следует подвергать такие участки, которые имеют, большие, чем остальная часть пласта пористость, трещиноватость и являются менее  глинистыми. Не рекомендуется проводить  работы в скважинах, пласты которых  представлены рыхлыми песчаниками, песками, высокопористыми известняками или алевролитами.

      Снижение  отдачи или приемистости пласта может  также происходить из-за загрязнения  фильтра. При бурении на стенках  ствола  и частично в продуктивном пласте отлагаются частички глины, отфильтровывающиеся из раствора (при роторном бурении), и разрушенной породы (при ударном бурении). При спуске фильтра и пробных откачках эти частички попадают на фильтр, фильтрующая поверхность забивается и делается малопроницаемой для жидкости. Обычные методы  освоения скважин – интенсивные промывки, свабирования – длительны, экономически невыгодны и часто не дают нужных результатов. Кроме засорения при вводе скважины в строй действующих, фильтр может загрязняться осадками, выпадающими из воды при эксплуатации. Чаще всего на фильтре отлагаются углекислые соли Ca²⁺ и Mg²⁺, а также соединения Fe³⁺.

      Для чистки фильтров нефтяных и особенно водяных скважин широко применяются  небольшие заряды из детонирующего  шнура. Во избежании повреждения  фильтра заряд берется не больше трех ниток шнура ДШВ (обычно одна нитка). Заряд, длина которого перекрывает весь фильтр, ставится по центру скважины (для чего используют центраторы), а узел инициирования выносится на 0.5 м за пределы фильтра. Это делается в связи с тем, что на участке узла инициирования количество взрываемого вещества на единицу длины заряда существенно больше, чем в остальной части торпеды, что может привести к повреждению фильтра при взрыве.

      Рассмотрим  механизм действия взрыва на засоряющую корку. После установки торпеды по центру скважины при взрыве в жидкость уходит ударная волна, которая подходит к фильтру и наносит удар по покрывающему фильтрующую поверхность осадку. Поскольку давление в ударной волне может достигать 1000 кгс/см², резкий удар волны вызывает растрескивание хрупкого осадка и частичное сбивание его с фильтра. Дальнейшему удалению осадка способствует пульсация продуктов взрыва вызывающая на этапе расширения пузыря интенсивное движение жидкости через фильтр в затрубное пространство, а на этапе схлопывания – движение через фильтр в скважину. Фотографирование фильтров до и после взрыва, а также практика эксплуатации скважин показали высокую эффективность этого метода восстановления дебитов скважин на воду. Ввиду иного характера загрязнений, а также других свойств флюида и пласта эффективность очистки фильтров нефтяных скважин значительно ниже. Однако и здесь, особенно если загрязняющие осадки по своему характеру легко поддаются разрушению взврывом, удается добиться некоторого увеличения дебита.

     При работах по увеличению дебитов скважин, снизившихся в ходе эксплуатации, важно опредлить причины снижения дебита. Работа может оказаться бесполезной, если снижение вызвано естественным истощением горизонта, что можно  проверить сопоставлением статистических уровней в скважине за время эксплуатации. Фотографирование фильтра с определением степени его загрязнения также может дать дополнительный материал для обоснования целесообразности проведения работ в скважинах.  

3. Отбор образцов пород и  проб жидкостей .

      Отбор образцов пород, проб жидкости и газа из пластов горных пород, вскрытых скважиной, производят с целью получения  сведений о нефтеносности, газоносности, водоносности пластов, их литологическаого и минералогического состава, а  также о некоторых физических свойствах пород, жидкости и газа. Эти данные используют для подтверждения продуктивности пластов и целесообразности их опробования в разведочных скважинах, чтобы определить промышленную ценность месторождения. В эксплуатационных скважинах результаты этих исследований используют для: уточнения коллекторских свойств пород – пористости и проницаемости; подсчета запасов нефти и газа; определения местоположения водонефтяного контакта; уточнения результатов геофизических исследований в скважинах; принятия решения о спуске обсадной колонны.

      Отбор образцов пород из пластов в скважинах  осуществляют боковыми стреляющими  и сверлящими грунтоносами. Грунтоносы и пробоотборники опускают в скважину на кабеле для геофизических работ. Ими можно отбирать образцы пород  и пробы жидкости из пластов в любое время после окончания бурения.

      Методы  бокового отбора образцов пород и  проб жидкости применяют в случаях, когда необходимо в короткий срок исследовать большое количество пластов, которые могут оказаться  продуктивными, а обычный отбор образцов пород при бурении был недостаточен или неполноценен. Боковой отбор образцов пород, пластовой жидкости и газа применяется в скважинах, бурящихся на нефть, газ, уголь и воду. Боковым стреляющим грунтоносом образцы проб отбирают с помощью полых стальных бойков, выстреливаемых в стенку скважины и затем извлекаемых из нее вместе с породой. Сверлящими грунтоносами-керноотборниками образцы отбирают с помощью цилиндрического бура, вырезающего их из стенки скважины.

4. Предупреждение  или ликвидация различных аварий в скважинах.

     Взрывные  и прострелочные работы успешно  применяют для предупреждения или  ликвидации различных аварий, иногда возникающих в процессе бурения скважины:

• освобождения находящихся в аварии прихваченных трубных колонн (бурильных насосно-компрессорных, обсадных) «встряхиванием», ослаблением резьбовых соединений при развинчивании, а также обрывом или перерезанием;
• профилактики прихватов бурильного инструмента при разрушении желобов;
• разрушения металлических предметов, оставленных в скважине или упавших в нее (долот, переводников и др.), мешающих продолжению бурения;
• вскрытия пласта в крепленных трубами скважинах созданием трещин в трубах, затрубном цементном камне и породе;
• удаления остатков цемента со стенок обсадных труб;
• заклинивания вала турбобура для освобождения его от прихвата.

      Для ликвидации прихватов трубных колонн без разрушения труб, замков и муфтовых соединений применяют метод сочетания  взрывного воздействия на резьбовые  соединения, трубы и затрубную  среду с усилиями натяга и вращения, прикладываемыми к колонне на дневной поверхности. Развинчивание колонны труб с применением взрыва может быть произведено и в том случае, когда необходимо заменить поврежденные трубы или выполнить иные работы в скважине, требующие развинчивания колонны труб.