Кумулятивные перфораторы

При бурении нефтяных газовых скважин для вскрытия продуктивного пласта используют кумулятивные перфораторы, они различаются устройством и назначением, в зависимости от горно-геологических условий имеют разнообразные области применения.

К кумулятивным перфораторам предъявляют следующие требования:

· обеспечение высокого пробивного действия;

· свободное прохождение в скважину во время спуска и подъема в утяжеленных и вязких растворах;

· обеспечение вскрытия всей мощности продуктивного пласта при требуемой плотности перфорации за минимальное число спусков;

· возможность отстрела зарядов в обе стороны.

Кумулятивные заряды должны обеспечить высокое пробивное действие, достаточное для простреливания одной или нескольких обсадных колонн и создания после этого в горной породе, слагающей продуктивный пласт, каналов требуемых размеров.

Кумулятивная перфорация скважин основана на пробивном действии струй, создаваемых при взрыве зарядов в кумулятивных перфораторах.

Взрывание кумулятивных зарядов в перфораторах происходит с помощью ДШ и взрывного патрона или от инициирующего устройства.

При взрыве кумулятивного заряда продукты детонации активной части заряда ВВ движутся к оси заряда и движутся к оси заряда и собираются в мощный концентрированный поток кумулятивной энергии. Объем углубления, создаваемого при взрыве кумулятивного заряда, пропорционален энергии ВВ, заключенной в активной части заряда. При взрыве заряда ВВ с необлицованной кумулятивной выемкой образуется углубление значительно большего объема, чем в случае заряда, не имеющего выемки. Заряд с конусной выемкой дает в мягкой стали выбоину полусферической формы с диаметром, равным диаметру заряда, с объемом почти в 7 раз больше, чем при заряде с плоским торцом.

В зависимости от характеристик ВВ, заряда, формы и размеров кумулятивной выемки, материала и толщины ее облицовки, скорость головной струи у различных зарядов достигает 3000…10000 м/с. Скорость хвостовой части струи меньще скорости головной части струи примерно в 3…4 раза.

По способу герметизации зарядов и средств взрывания кумулятивные перфораторы подразделяют на:

· корпусные с извлекаемым корпусом многократного использования ПК;

· с извлекаемым корпусом однократного действия – ПКО, ПКОС, ПНК;

· бескорпусные с частично разрушающимся корпусом, монтажным каркасом и грузом ПКС, ПРВ;

· полностью разрушающимся корпусом с извлекаемой головкой –грузом КПР, ПР

Рис. Кумулятивный ленточный перфоратор

1- кабельный наконечник; 2- головка; 3- электропривод; 4- лента; 5- заряд; 6- ДШ; 7- взрывной патрон; 8-груз.

Заряд с кумулятивного перфоратора состоит из шашки ВВ с кумулятивной выемкой, которая имеет металлическую облицовку. С противоположной стороны расположен промежуточный детонатор. Заряд помещен в оболочку, которая в случае бескорпусных перфораторов должна быть герметичной.

Отличительным признаком кумулятивных корпусных перфораторов является размещение группы негерметичных кумулятивных зарядов и средств инициирования в полости герметического корпуса, который защищает их от действия гидростатического давления и от непосредственного контакта со скважинной жидкостью. Взрывание снарядов осуществляется внутри корпуса.

Корпусные перфораторы используют в тех случаях, когда недопустимо повреждение обсадной колонны, а также при нежелательном засорении скважин.

Перфораторы многократного использования типа ПК имеют толстый герметичный корпус, в стенках которого имеются сквозные отверстия, служащие для прохода кумулятивных струй.

Перфораторы ПК-85 и ПК- 103Д (рис.) имеют заряды ЗПК103 и ЗПК85 в бумажно-литых оболочках. Гнездовые отверстия в корпусе уплотнены вставками, дюралевыми дисками и резиновыми пробками.

Перфораторы КП-85ДУ и ПК-105ДУ имеют гнездовые отверстия в корпусе и герметические детали (опорный диск и резиновую трубку) уменьшенного диаметра и толщины.

Перфораторы ПК-8Н и ПК-90Н отличаются тем, что в них применены кумулятивные заряды в массивных цинковых оболочках. Из-за своей большой стоимости их применяют только в сложных горно-геологических условиях.

Корпусные перфораторы однократного использования отличаются тем, что корпуса представляют собой сплошные тонкостенные трубы, простреливаемые кумулятивными струями (ПКО-83, ПКО-89, КПОТ-89, ПКОТ-73).

Бескорпусные кумулятивные перфораторы, отличаются большой гибкостью и относительно малой массой, что позволяет с их помощью простреливать за один спуск большие интервалы (до 30 м), спускать их в исправленные и деформированные колонны труб. Одновременно можно спускать в скважину до 300 зарядов.

Основные недостатки бескорпусных перфораторов:

· ограниченная термобаростойкость зарядного комплекта;

· механическое воздействие на обсадную колонну и затрубный цементный камень;

· засорение скважины осколками от перфоратора.

В ленточных кумулятивных перфораторах ПКС160, ПКС105, ПКС80, ПКС65 заряды заключены в стеклянные или ситалловые оболочки. Заряды монтируют в каркасе, представляющем собой скрепленные стальные ленты, к нижнему концу которых присоединяют чугунный груз (рис).

Кумулятивный разрушающий перфоратор ПРР280 применяют при бурении на воду. Он предназначен для простреливания обсадных колонн водоносных горизонтов в скважинах.

Кумулятивный разрушающий перфоратор КПРУ65 имеют заряды, заключенные в литые алюминиевые герметичные оболочки.

Разрушающие кумулятивные перфораторы ПР43 и ПР54 предназначены для перфорации скважин через колонну спущенных насосно-компрессорных труб с внутренним диаметром не менее 50 - 59 мм.