Типы перфораторов и их назначение

Виды прострелочно-взрывных работ (ПВР):

• Кумулятивная перфорация

• Пулевая перфорация

• Сверлящая перфорация

• Стреляющие и сверлящие грунтоносы

• Скважинные торпеды

• Пороховые генераторы и аккумуляторы давления

• Взрывные пакеры

Кумулятивная перфорация

• При кумулятивной перфорации формируется высокотемпературный поток газа и металла давлением около 200-300 МПа, перемещающийся со скоростью 6000-8000 м/с. • На рис. 1 показаны фазы образования кумулятивной среды при взрыве заряда с облицованной выемкой. Формирующаяся при взрыве струя содержит 10 % массы облицовочного материала кумулятивного заряда. Остальные 90 % массы облицовки обжимаются под действием ударной волны, приобретая сигарообразную форму, и образуют так называемый пест. Головная часть струи перемещается со скоростью 6000 м/с, хвостовая – 2000 м/с, а скорость перемещения песта составляет 1000м/с. При встрече с преградой (колонной, цементным кольцом) кумулятивная струя прожигает в ней канал с полусферическим углублением.

• Присутствие в кумулятивной струе песта снижает эффективность перфорации, поскольку твердые фрагменты, входящие в ее состав, оседают на стенках канала и на дне, уменьшая его просвет.

Пулевая перфорация

• Принцип действия пулевого перфоратора основан на использовании энергии выделяющихся при сгорании пороха газов, которые сообщаются пуле значительную кинематическую энергию. Кинематическая энергия перфораторов с вертикально-горизонтальными стволами (около 900 м/с) превышает энергию в перфораторах с горизонтальными стволами (~500-750 м/с). Вокруг пробитого пулей отверстия внутри обсадной колонны образуются массивные заусеницы, мешающие последующему прохождению различных скважинных приборов и пакеров.

- К числу недостатков относят сложность установки зарядов и большая масса (из-за массы пуль) Наиболее положительных результатов можно достичь при комплексировании кумулятивной и пулевой в перфорации в определенных условиях.

Сверлящая перфорация

• Сверлящую перфорацию проводят при вторичном вскрытии тонкослоистого разреза, представленного чередующимися продуктивными и непроницаемыми пропластками, тонких нефтенасыщенных пластов, расположенных рядом с водоносными пластами, нефтяных оторочек, а также при капитальном ремонте скважин с многоколонной конструкцией.• Еще одной областью применения сверлящих перфораторов являются наклонно направленные и горизонтальные скважины, в которых применение пулевых и кумулятивных перфораторов сопряжено с риском провоцирования аварийных ситуаций.

Стреляющие и сверлящие грунтоносы

а) Боковые стреляющие грунтоносы:

• Позволяют отбирать образцы горных пород из стенок скважины с помощью пустотелых бойков, внедряющихся в стенку скважины под действием энергии газа, образующегося при сгорании порохового заряда.

• По сравнению с пулевыми перфораторами стреляющие грунтоносы имеют меньшее соотношение объемов канала ствола и пороховой камеры. (Дульная скорость бойка грунтоноса в 3-4 раза меньше скорости пули у стреляющего перфоратора)

• При внедрении бойка в породу его полость заполняется находящейся в скважине промывочной жидкостью, затрудняющей заполнение бойка породой. Для исключения влияния этого эффекта на отбор породы в стенке бойка просверливают специальные отверстия для эвакуации ПЖ из полости бойка.

• При отборе образцов породы с помощью стреляющих грунтоносов внутри бойка происходят деформационные процессы (растрескивание, сдавливание и др.), приводящие к изменению первичной структуры и текстуры отобранной породы. Поэтому по таким деформированным образцам можно лишь определить остаточную нефтенасыщенность, содержание битумов и литологическое строение.

Скважинные торпеды

• ПВР, проводимые с помощью скважинных торпед, предназначены для ликвидации возникающих при бурении аварий путем отвинчивания заклинившихся в скважине бурильных труб, раскачивания или их отрыва, разрушения металла на забое, повышения скорости проходки за счет разрушения валунов или других высокопрочных пород, очистки поверхности обсадных труб и фильтров, разрезания прихваченных труб с целью их последующего извлечения из скважины. В ряде случаев применение торпед позволяет повысить проницаемость прискваженной зоны пласта.

Пороховые генераторы и аккумуляторы давления

• Воздействие с помощью пороховых генераторов и аккумуляторов давления (ПГД и ПАД) на прискваженную зону продуктивного пласта или на пласт-коллектор при заводнении обеспечивает увеличение нефтеотдачи или приемистости пласта.

• Пороховые генераторы улучшают фильтрационно-емкостные свойства пласта в результате теплового, механического и физико-химического воздействия на него при помощи пороховых газов.

• При сжигании заряда в скважине формируется газовый пузырь, который под воздействием осциллирующего давления и температуры очищает прискваженную часть пласта от мелких механических частиц, расплавляющегося парафина, растворяющегося карбонатного цемента и карбонатных зерен на стенках трещин

- Механическое воздействие продуктов горения пороха на пласт заключается в проникновении в пласт под высоким давлением газожидкостной смеси. Последняя, перемещаясь по естественным трещинам и перфорационным каналам в глубь пласта, действует как клин на породу.

• Тепловое воздействие заключается в переходе их твердого в расплавленное состояние парафинов, смол и битумов, оседающих в порах коллектора в процессе эксплуатации скважины.

• Физико-химическое воздействие высокотемпературных продуктов горения, состоящих из азота, углекислого газа и паров соляной кислоты, проявляется в растворении известняков, доломитов и карбонатного цемента коллекторов, снижении вязкости нефти и ее поверхности натяжения.

Взрывные пакеры

• Основное назначение взрывных пакеров связано с необходимостью разобщения пластов (разведочных, эксплуатационных, нагнетательных скважин).

• Действие взрывных пакеров основано на использовании энергии образующихся пороховых газов для пластического деформирования и расширения корпуса пакера до плотного сцепления с внутренней стенкой обсадной колонны и

образования надежного разобщающего моста.• Создаваемые с помощью взрывных пакеров разобщающие мосты должны обеспечивать герметичность изолированного участка колонны, возможность разбуривания моста.

• Взрывной пакер спускают в скважину на кабеле, к которому он подсоединен с помощью переходника и кабельного наконечника. Переходник снабжен автоматическим отстоединителем.