АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Техника перфорации скважин

Прочитайте:
  1. Агротехника выращивания посадочного материала
  2. Виды и техника наложения сосудистого шва.
  3. ГИСТОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА
  4. Гистологическая техника, Цитология, Основы общей эмбриологии
  5. ГИСТОТЕХНИКА
  6. Дифференциально-диагностические методы окраски микробов. Окраска по Граму, механизм и техника окраски.
  7. Информационно-измерительная техника
  8. ЛОГОТЕРАПИЯ КАК ТЕХНИКА
  9. ЛОГОТЕРАПИЯ КАК ТЕХНИКА.
  10. МЕТОДЫ И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИНФУЗИОННОЙ ТЕРАПИИ

 

Существует четыре способа перфорации: пулевая, торпедная, кумулятивная, пескоструйная.

Первые три способа перфорации осуществляются на промыслах геофизическими партиями с помощью оборудования, имеющегося в их распоряжении. Поэтому детально техника и технология этих видов перфорации первыми тремя способами изучается в курсах промысловой геофизики. Пескоструйная перфорация осуществляется техническими средствами и службами нефтяных промыслов. При пулевой перфорации в скважину на электрическом кабеле спускается стреляющий пулевой аппарат, состоящий из нескольких (8–10) камер – стволов, заряженных пулями диаметром 12,5 мм. Камеры заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и детонаторами. При подаче электрического импульса происходит залп. Пули пробивают колонну, цемент и внедряются в породу. Существует два вида пулевых перфораторов:

перфораторы с горизонтальными стволами. В этом случае длина стволов мала и ограничена радиальными габаритами перфоратора;

перфораторы с вертикальными стволами с отклонителями пуль на концах для придания полету пули направления, близкого к перпендикулярному по отношению к оси скважины.

Пулевой перфоратор ПБ-2 собирается из нескольких секций. Вдоль секции просверлено два или четыре вертикальных канала, пересекающих каморы с ВВ, стволы которых заряжены пулями и закрыты герметизирующими прокладками. Верхняя секция – запальная имеет два запальных устройства. При подаче по кабелю тока срабатывает первое запальное устройство и детонация распространяется по вертикальному каналу во все каморы, пересекаемые этим каналом. В результате почти мгновенного сгорания ВВ давление газов в камере достигает 2 тыс. МПа, под действием которых пуля выбрасывается.

Происходит почти одновременный выстрел из половины всех стволов. При необходимости удвоить число прострелов по второй жиле кабеля подается второй импульс и срабатывает вторая половина стволов от второго запального устройства. В этом перфораторе масса заряда ВВ одной камеры мала и составляет 4–5 г, поэтому пробивная способность его невелика. Длина образующихся перфорационных каналов составляет 65–145 мм (в зависимости от прочности породы и типа перфоратора). Диаметр канала 12 мм.

На рис. 4.6 показан пулевой перфоратор с вертикально-криволинейными стволами ПВН-90. При вертикальном расположении стволов объем камер и длина стволов больше.

 

Одна камера отдает энергию взрыва сразу двум стволам. Масса ВВ в одной камере достигает 90 г. Давление газов в камерах здесь ниже и составляет 0,6–0,8 тыс. МПа, но действие их более продолжительное. Это позволяет увеличить начальную скорость вылета пули и пробивную способность перфоратора. Длина перфорационных каналов в породе получается 145–350 мм при диаметре около 20 мм. В каждой секции перфоратора имеются четыре вертикальных ствола, на концах которых сделаны плавные желобки – отклонители. Пули, изготовленные из легированной стали, для уменьшения трения в отклонителях покрываются медью или свинцом. Выстрел из всех стволов происходит практически одновременный, так как все камеры с ВВ сообщаются огнепроводным каналом. В каждой секции два ствола направлены вверх и два вниз. Это позволяет компенсировать реактивные силы, действующие на перфоратор.

Торпедная перфорация осуществляется аппаратами, спускаемыми на кабеле и стреляющими разрывными снарядами диаметром 22 мм. Внутренний заряд ВВ одного снаряда равен 5 г. Аппарат состоит из секций, в каждой из которых имеется по два горизонтальных ствола. Снаряд снабжен детонатором накольного типа. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда и растрескивание окружающей горной породы. Масса ВВ одной камеры – 27 г. Глубина каналов по результатам испытаний составляет 100–160 мм, диаметр канала – 22 мм. На 1 м длины фильтра обычно делается не более четырех отверстий, так как при торпедной перфорации часты случаи разрушения обсадных колонн.

Пулевая и торпедная перфорации применяются ограниченно, так как все больше вытесняются кумулятивной перфорацией.

Кумулятивная перфорация осуществляется стреляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел преграды достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена конической формой поверхности заряда ВВ, облицованной тонким металлическим покрытием (листовая медь толщиной 0,6 мм). Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов – продуктов облицовки пробивает канал. Кумулятивная струя приобретает скорость в головной части до 6–8 км/с и создает давление на преграду до 0,15– 0,3 млн. МПа. При выстреле кумулятивным зарядом в преграде образуется узкий перфорационный канал глубиной до 350 мм и диаметром в средней части 8–14 мм. Размеры каналов зависят от прочности породы и типа перфоратора.

Все кумулятивные перфораторы имеют горизонтально расположенные заряды и разделяются на корпусные и бескорпусные. Корпусные перфораторы после их перезаряда используются многократно. Бескорпусные – одноразового действия. Однако разработаны и корпусные перфораторы одноразового действия, в которых легкий корпус из обычной стали используется только лишь для герметизации зарядов при погружении их в скважину.

Перфораторы спускаются на кабеле (имеются малогабаритные перфораторы, опускаемые через НКТ), а также перфораторы, спускаемые на насосно-компрессорных трубах. В последнем случае инициирование взрыва производится не электрическим импульсом, а сбрасыванием в НКТ резинового шара, действующего как поршень на взрывное устройство. Масса ВВ одного кумулятивного заряда составляет (в зависимости от типа перфоратора) 25–50 г.

Максимальная толщина вскрываемого интервала кумулятивным перфоратором достигает 30 м, торпедным – 1 м, пулевым – до 2,5 м. Это является одной из причин широкого распространения кумулятивных перфораторов.

Рассмотрим устройство корпусного кумулятивного перфоратора ПК-105ДУ (рис. 4.7), нашедшего широкое распространение. Электрический импульс подается на взрывной патрон 1, находящийся в нижней части перфоратора. При взрыве детонация передается вверх от одного заряда к другому по детонирующему шнуру 2, обвивающему последовательно все заряды.

Корпусные перфораторы позволяют простреливать интервал до 3,5 м за один спуск, корпусные одноразового действия – до 10 м и бескорпусные или так называемые ленточные – до 30 м.

Ленточные перфораторы (рис. 4.8) намного легче корпусных, однако их применение ограничено величинами давления и температуры на забое скважины, так как их взрывной патрон и детонирующий шнур находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью. В ленточном перфораторе заряды смонтированы в стеклянных (или из другого материала’), герметичных чашках, которые размещены в отверстиях длинной стальной ленты с грузом на конце. Вся гирлянда спускается на кабеле. Обычно при залпе лента полностью не разрушается, но для повторного использования не применяется. Головка, груз, лента после отстрела извлекаются на поверхность вместе с кабелем. К недостаткам бескорпусных перфораторов надо отнести невозможность контролирования числа отказов, тогда как в корпусных перфораторах такой контроль легко осуществим при осмотре извлеченного из скважины корпуса.

Кумулятивные перфораторы нашли самое широкое распространение. Подбирая необходимые ВВ, можно в широких диапазонах регулировать их термостойкость и чувствительность к давлению и этим самым расширить возможности перфорации в скважинах с аномально высокими температурами и давлениями. Однако получение достаточно чистых с точки доения фильтрации, и глубоких каналов в породе остается актуальной проблемой и до сих пор. В этом отношении определенным шагом вперед было осуществление пескоструйной перфорации, которая позволяет получить достаточно чистые и глубокие перфорационные каналы в пласте.

КУМУЛЯТИВНЫЙ ПЕРФОРАТОР (а. jet perforator; н. kumulativer Воhrhammer; ф. perforateur cumulatif; и. perforador cumulativo) – устройство для перфорационных работ в скважине, действие которого основано на кумулятивном эффекте. Основное назначение — создание канала (проходящего через обсадную колонну и цементное кольцо) в породу, соединяющего скважину с пластом для притока в ствол жидкости или газа. Канал создаётся действием кумулятивной струи, образующейся при взрыве заряда. Глубина и диаметр пробиваемого канала определяются свойствами преград, характеристиками заряда, типом и массой взрывчатого вещества, конструкцией кумулятивной воронки и др.

Кумулятивный перфоратор применяется для вскрытия продуктивных пластов в обсаженных нефтяных, газовых, нагнетательных и других скважинах, когда требуется достаточная глубина перфорационных каналов и допускается повышенное механическое воздействие на обсадную колонну. Различают корпусные (рис. 1) и бескорпусные (рис. 2) кумулятивные перфораторы. У первых заряды размещены в общем герметическом корпусе с плотностью заряжания (отношению массы взрывчатых веществ к объёму) около 1/30.

Корпусные кумулятивные перфораторы бывают многократного и одноразового использования. Кумулятивные перфораторы многократного использования имеют прочный, толстостенный, рассчитанный на 40-50 залпов, корпус с отверстиями, размещёнными против зарядов и перекрываемыми герметизирующими пробками. Заряды невелики и плотность заряжания небольшая, что снижает опасность повреждения колонны и цементного кольца при перфорации. Для возбуждения взрыва у перфораторов, спускаемых в скважину на кабеле, применяются взрывные патроны предохранительного действия, не срабатывающие при попадании жидкости в перфоратор. Корпусные кумулятивные перфораторы одноразового использования представляют собой прочную герметизированую трубу, где размещены заряды и средства взрывания. Такие кумулятивные перфораторы в сравнении с кумулятивными перфораторами многократного применения несут больший заряд, обеспечивая лучшую пробивную способность выстрела. Кумулятивные перфораторы одноразового использования, корпус которых усилен стальными втулками, применяют при давлениях до 150 МПа в сверхглубоких скважинах. Особый тип – перфоратор, спускаемый на насосно-компрессорных трубах. Такие кумулятивные перфораторы дают возможность проводить вскрытие пласта на депрессии, поскольку оборудование позволяет заменить при перфорации раствор на более лёгкую жидкость – воду или нефть, исключив при этом опасность возникновения фонтана благодаря герметизации устья и засорение пласта частицами глинистого раствора.

Бескорпусные кумулятивные перфораторы различаются по каркасам – извлекаемому или неизвлекаемому. Заряды, по величине равные зарядам корпусных кумулятивных перфораторов одноразового применения одинакового диаметра, у бескорпусных кумулятивных перфораторов размещаются в индивидуальных оболочках из стекла, ситалла, керамики, пластмассы, сплавов алюминия и др. Бескорпусные кумулятивные перфораторы высокопроизводительны, позволяют опускать в скважину до нескольких сотен зарядов, хорошо проходят в искривлённых скважинах. К недостаткам, кроме сильного фугасного действия, можно отнести большое количество осколков оболочек зарядов (например, из сплава алюминия), засоряющих ствол после взрыва.

Кумулятивные перфораторы различаются также размерами, величиной и конструкцией заряда и каркаса, давлением и температурой применения, которую определяет термостойкость взрывчатых веществ и средств взрывания.

Кумулятивный эффект (рис.2, 3)заключается в придании направленности взрыву за счет того, что передняя часть заряда ВВ выполняется в форме воронки (рис.3 а, б). Воронка способствует тому, что взрывная волна и поток частиц идут не параллельно, а фокусируются в одной точке. В этой точке - фокусе, мощность взрыва максимальна и очень высока (относительно массы и количества заряда). Поэтому кумулятивные припасы имеют "вытянутый" вид, хотя сам заряд составляет примерно треть от длины боевой части припаса, и сделано это для того и с таким расчетом, чтобы снаряд остановился и разорвался на определенном расстоянии от брони или любого другого препятствия. В настоящее время нет брони, способной выдержать кумулятивный взрыв, поэтому всякими методами броню защищают, например, накидывают на нее разный хлам - ящики, проволоку и т.д. (т.к. подрыв заряда раньше времени сводит на "нет" всю эффективность кумуляции).

 

Рисунок.1 Этапы взрыва кумулятивного заряда: 1 – заряд;

2 – детонатор; 3 – облицовка; 4 – пробиваемая преграда;

5 – фронт детонационной волны; 6 – продукты детонации;

7 – начало формирования кумулятивной струи; 8 – струя пробивает преграду; 9 – струя оторвалась и пробила преграду

 

 

Рисунок 2. Последовательные стадии разрушения металлической оболочки и формирования кумулятивной струи (получены методом импульсной рентгенографии): а – коническая оболочка перед разрушением; б – начало разрушения – детонационная волна достигла вершины конуса; в – образование струи (через 4,8 мксек после окончания детонации); г – металлическая струя через 22,5 мксек после окончания детонации заряда  
а б в

Рисунок 3. Фотография разрушения, произведённого в стальной мишени действием заряда с кумулятивной выемкой:

а – без металлической облицовки; б – с металлической облицовкой;

в – действием сплошного заряда

 


Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 1353 | Нарушение авторских прав







При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.005 сек.)