Технология двухэтапной перфорации скважин

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Бузулукский колледж промышленности и транспорта федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет», Бузулук

Технология двухэтапной перфорации скважин

Чернов Д.Ю.

При перфорации 1 погонного метра колонны d=139,7мм зарядами с глубиной пробития 1000мм при диаметре отверстия 15 мм плотностью 20 отв/м, суммарная площадь отверстий в колонне составляет 0,8% от площади поверхности 1 погонного метра колонны, а при движении кумулятивных струй от ствола скважины в глубь пласта на расстояние 1,0 м снижается в 22 тысячи раз. Одновременно с этим площадь перфорируемой кольцевой поверхности породы увеличивается в 14 раз. Эти разнонаправленные показатели говорят о малой роли классической кумулятивной перфорации в деле улучшения фильтрационных свойств ПЗП. И эту проблему невозможно решить, увеличивая плотность перфорации, фазировку зарядов, глубину пробития. Это проблема предельности свойств и возможностей кумулятивной перфорации.

Даже при использовании очень хороших зарядов с глубиной пробития 1000мм и диаметром входного отверстия 15мм, площадь перфорационных отверстий на расстоянии 0,5м от ствола скважины равна всего 0,03% кольцевой площади вскрытого коллектора, а на расстоянии 1,0м - составляет слабо представимую величину 0,0000025% кольцевой площади вскрытого коллектора. При этом площадь перфорационных отверстий сокращается в 320 тысяч раз по отношению к площади перфорируемой кольцевой поверхности при движении от колонны на 1метр, в глубь пласта!

Для создания высоких фильтрационных свойств ПЗП нужен способ перфорации, который позволил бы в сотни раз увеличить площадь и объем каналов фильтрации нефти к стволу скважины. Так как величина плотности перфорации ограничена, остается один возможный способ - создание помимо перфорационных каналов системы протяженных трещин вокруг каждого перфорационного канала. За счет взаимного многократного пересечения и соединения этих трещин ПЗП приобретет качественно новые фильтрационные свойства.

Использование для создания трещин пороховых генераторов давления не является оптимальным методом из-за их очень низкого КПД. При срабатывании генератора волна давления расходясь мгновенно достигает колонны и импульс давления попадает в перфорационные каналы. Но как показано выше даже при использовании очень хороших зарядов площадь перфорационных отверстий составляет 0,8% от площади поверхности перфорируемой части колонны. То есть, только 0,8% энергии генератора производит полезную работу, а 99,2% энергии расходуется бесполезно - на расширение колонны и на подъем жидкости глушения. Эти полезные 0,8% энергии генератора способны лишь снизить перфорационный скин за счет разуплотнения породы вокруг перфрационных каналов. Например, при использовании 3-х метровой сборки генератора ПГДБК-100/50 общий вес заряда генератора составит 10,2 кг. То есть, полезную работу будут производить лишь 81,6 гр. взрывчатого вещества. Для сравнения при перфорации 3 метрового интервала с помощью зарядов ЗКПО 102 плотностью 20 отв/м будет истрачено 1920 гр. бризантного взрывчатого вещества.

Ясно, что энергии генератора давления не достаточно для превращения ПЗП в систему пересекающихся и соединяющихся трещин.

Требуется принципиально иной метод. Для превращения ПЗП в систему трещин была разработана "Технология двухэтапной перфорации», объединяющая в себе а)перфоратор с новыми свойствами и б)технологию его применения.

Суть этой технологии состоит в том, что момент подрыва бескорпусного перфоратора корпуса зарядов изготовленные по особой технологии испаряются и образуют плотный "металлический газ", который как поршень с большой скоростью загоняет скважинную жидкость в перфорационные каналы и разрывает их. Происходит образование множественных не требующих закрепления протяженных трещин, что многократно увеличивает гидропроводность ПЗП и ближней зоны пласта. Были произведены одновременные перфорации двух только что вышедших из бурения одинаковых скважин одного месторождения, расположенных в 300м друг от друга. В одном случае применялся перфоратор с глубиной пробития 1000мм, в другом перфоратор для технологии двухэтапной перфорации с глубиной пробития 500мм. Результат: технология двухэтапной перфорации обеспечила в 7,7 раз больший дебит скважины.

Основным принципом «Технологии двухэтапной перфорации скважин»® как метода интенсификации добычи нефти является выполнение перфорации в два этапа (два спуска) за один подход к скважине, при чем, один перфоратор может быть любой, а другой - обязательно бескорпусной типа link с корпусами зарядов, отлитыми из цветного металла.

Рис. 1 Корпуса кумулятивных зарядов, изготовленные методом литья

После срабатывания зарядов происходит испарение их литых корпусов, что является их главным отличием от стальных. Сублимация (испарение) корпуса заряда проявляется в переходе кристаллического вещества корпуса заряда сразу в газообразное состояние минуя жидкую фазу (фазовый переход первого рода).

Для достижения испарения корпусов разработана и реализована технология беспорового литья корпусов зарядов.

Рис. 2 Отсутствие пор в корпусах

В момент испарения литых корпусов зарядов образуется одноатомный пар - «металлический газ», обладающий высокой плотностью. Объемно расширяясь в скважинном пространстве после выхода кумулятивной струи, «металлический газ» загоняет находящиеся в интервале перфорации а)скважинную жидкость и б)газы от ВВ в перфорационные каналы. Это явление работает как газово-гидравлический клин разрывая перфорационные каналы и создавая трещины, превосходящие по длине и объему длину и объем каналов. В результате происходит разуплотнение породы.

Механика процессов происходящих в скважине при реализации «Технологии двухэтапной перфорации»

По механизму воздействия на пласт и картине трещинообразования в породе коллектора этот метод существенно отличается от применяемых на практике пороховых генераторов давления и известных систем совмещающих в себе перфоратор и генератор давления. Основное преимущество метода состоит в том, что:

1. При первом спуске, на первом этапе перфорации создаются каналы как условие создания протяженных трещин на втором этапе в результате перфорации бескорпусным перфоратором. Так как скорость движения головной части кумулятивной струи при входе в породу доходит до 3-5 км/сек., то уже на первом этапе, за счет импульса давления создаваемого кумулятивной струей, развивается давление на породу превышающее в сотни раз горное давление и в ПЗП образуется сеть локальных трещин. Мы всегда наглядно видим эти трещины, когда разбираем бетонную мишень после отсырела по ней кумулятивного заряда.

скважина перфорация нефть пласт

Рис. 3 Трещины в бетонной мишени после выстрела кумулятивного заряда

2. При втором спуске, на втором этапе работ в результате перфорации бескорпусным перфоратором с литыми испаряющимися корпусами зарядов:

- в перый момент - момент срабатывания заряда бескорпусного перфоратора и выхода кумулятивной струи - производится динамическое нагружение горной породы и создается напряженное состояние в пласте со скоростью до 106 МПа/с; это напряжение передается на породу через вновь созданные на втором этапе перфорационные каналы; при этом происходит встряхивание кусочков породы, образующих трещиноватую структуру вокруг перфорационных каналов созданных на первом этапе, их сдвиг друг относительно друга, и в результате - расклинивание перфорационных трещин созданных на первом этапе;

- во второй момент - в момент входа плотного одноатомного пара («металлического газа») во вновь созданные на втором этапе перфорационные каналы - производится поддержание динамического напряжения горной породы в пределах 102-104 МПа/с; в этот момент происходит расклинивание перфорационных трещин, созданных на втором этапе;

- в третий момент - момент когда «металлический газ» загоняет находящиеся в интервале перфорации а)скважинную жидкость и б)газы от ВВ в перфорационные каналы - создается газово-гидравлический клин разрывающий перфорационные каналы, образованные и на первом и на втором этапах работ, и создающий трещины, превосходящие по длине и объему длину и объем каналов; в этот момент производится поддержание динамического напряжения в пределах 10-102 МПа/с.

Механизм возникновения газово-гидравлического клина состоит в следующем:

- при срабатывании зарядов бескорпусного перфоратора с испаряющимися корпусами зарядов между ними всегда находится несжимаемая скважинная жидкость; под действием плотного «металлического газа» от сработавших зарядов жидкость находящаяся между двумя соседними зарядами оказывается «запертой» в объеме ограниченном обсадной колонной (работает вся жидкость находящаяся в промежутке между верхним и нижним зарядами бескорпусного перфоратора); жидкость обжимается этим плотным газом и с огромной силой загоняется в перфорационные каналы; скважинная жидкость разрывает каналы созданные и на 1-ом и на 2-ом этапах работ;

- следом за этим в работу вступает газ от сдетонировавшего взрывчатого вещества зарядов находящийся так же в замкнутом скважинном пространстве; этот газ сжимаем, поэтому имеют задержку по времени относительно работы несжимаемой скважинной жидкости; газы от ВВ додавливают скважинную жидкость принудительно загнанную в перфорационные каналы и заканчивают работу по разрыву породы ПЗП.

Описанное выше механическое воздействие создает в ПЗП разветвленную систему остаточных трещин, производит разрушение водонефтяной эмульсии, очистку призабойной зоны от продуктов химических реакций и песчано-глинистых частиц, осадков АСПО и солевых отложений. Образующиеся при этом трещины не требуют закрепления. Это обусловлено свойствами горных пород необратимо деформироваться при высокоскоростных динамических нагрузках.

В результате происходит дилатантное разуплотнение породы. Дилатансия -- «переупаковка» элементов скелета горной породы и пустотности, ведущая к изменению проницаемости и пористости нефтегазонасыщенного коллектора. Литофизическая природа дилатансии заключается в дроблении пород и образовании системы трещин. Это явление приводит к увеличению пористости и проницаемости пород коллектора, что в итоге увеличивает дебит скважин и добычу нефти.

Список литературы

1. Карпеев Ю.С. Организация охраны труда на нефтегазодобывающих и газоперерабатывающих производствах. М.: Издательство Недра,1998. - 330 с.

2. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела. Уфа. 2000.-220с.

3. Лысенко В.Д. Разработка нефтяных месторождений. М.: Издательство Недра, 2003. - 639с.

4. Калошин А.И. Охрана труда. М.: Издательство Агропромиздат, 1991. - 400с.

5. «Сборник инструкций по охране труда и технике безопасности по безопасному ведению работ при текущем и капитальном ремонте скважин НГДУ. 2000. - 200с.

6. Вакула Я.В. Основы нефтегазопромыслового дела. Альметьевск, 2009.- 364с.

7. Yandex, http://tatnipi-razrab.narod.ru/web-kadastr/romashkinskoe.htm

8. Грей Ф. Добыча нефти. М.: Издательство ОЛИМП-БИЗНЕС, 2004. - 410с.

9. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. М.: Издательство Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - 380с.

10.Мстиславская Л.П., Павлинич М.Ф. Основы нефтегазового производства. М.: Издательство Нефть и газ, 2003. - 290с.

Размещено на Allbest.ru