2.6. Современные виды перфорации.

Щелевая винтовая перфорация.

К числу одних из эффективных методов надежного безаварийного вскрытия призабойной зоны следует отнести разработанную технологию повышения эффективности работ добывающих и нагнетательных скважин с помощью устройства гидропескоструйной щелевой винтовой перфорации (ГПЩВП).

Представляемая технология преследует цель сохранить или восстановить естественную проницаемость продуктивных пород при их вскрытии и первоначальном возбуждении притоков или интенсифицировать притоки при длительной разработке пласта.

Гидропескоструйное щелевое винтовое вскрытие продуктивных пластов основано на местном эрозионном разрушении обсадной колонны, цементного кольца и пород в условиях использования кинетической энергии и абразивности струи жидкости с песком, истекающей с большой скоростью из насадок перфоратора и направленной в стенку скважины. За короткое время струя жидкости с песком образует канал или щель в обсадной колонне, цементе и породе по размерам, значительно превосходящим размеры каналов, получаемых другими видами перфорации. Кроме того, в процессе истечения абразивной струи из насадок гидропескоструйного щелевого винтового перфоратора образуются конусообразные каналы-щели с высокой проницаемостью, вокруг которых не возникает уплотнения породы и не происходит деформации цементного камня и колонны. По существу, в результате ГПЩВП можно говорить о появлении каверн техногенного происхождения.

ГПЩВП продуктивных пластов позволяет по сравнению со всеми другими средствами глубже вскрывать пласт, увеличивая тем самым эффективный радиус дренажа скважины и обнажая значительную поверхность фильтрации.

Особое расположение форсунок обеспечивает более глубокое проникновение в пласт и позволяет вскрывать до трех и более интервалов за одну спуско-подъемную операцию и производить две, четыре, шесть и более винтовых щелей в одном интервале, в зависимости от рабочего ресурса насосных агрегатов. Вскрытие производится с сохранением целостности цементного кольца вокруг щели и без искривления эксплуатационной колонны. Получаемые винтовые щели имеют длину до 40 см и глубину от 1,5 до 3 м. Образуемые ГПЩВП каналы в породе по размерам во много раз превосходят таковые при применении других методов вскрытия пластов.

За последние шесть лет с помощью данной технологии было проведено более 200 скважино-операций на нагнетательных и добывающих скважинах месторождений России и Китая.

Гидропескоструйный щелевой винтовой способ вскрытия продуктивных пластов отличается от известных способов вскрытия пласта следующими важными преимуществами:

- процесс образования винтовой щели прогнозируем и управляем;

- возможность обработки пластов любой мощности (от 1 м) и работа с любыми видами скважин;

- размеры образуемых каналов в породе пласта (1,5–3 м) значительно превосходят размеры каналов, получаемых другими методами перфорации;

- вскрытие глубоко залегающих продуктивных пластов (свыше 3000 м) с высокими пластовыми температурами (выше 150 °С);

- вскрытие с помощью устройства ГПЩВП дешевле процесса ГРП и окупается в кратчайшие сроки, цементный камень не растрескивается, а в обсадной колонне не образуются трещины, возникающие при других способах вскрытия. Важным является то, что при применении ГПЩВП не происходит необратимого изменения текстуры и структуры пород.

Гидромеханический способ перфорации.

Гидромеханический способ перфорации основан на пробитии перфорационного канала пробойником, имеющим сквозной канал для прохода перфорационной жидкости. При ударении струи жидкости о колонну происходит дополнительное кавитационное разрушение трубы, затрубного цементного камня и породы пласта. Достоинством гидромеханического способа перфорации является возможность получения перфорационного канала большой глубины и образование развитых трещин в породе. Недостаток способа - сложность применяемого оборудования.

Пулевой способ перфорации.

Пулевой способ перфорации основан на пробитии перфорационного канала пулей, разгоняемой пороховыми газами .

Достоинства пулевого способа - простота и невысокая стоимость оборудования, возможность формирования за один выстрел системы каналов.

Основной недостаток этого способа перфорации - в затрубном цементном камне могут образовываться трещины при прохождении пули. Кроме того, глубина пробиваемого пулей канала обычно невелика.

Механический способ перфорации.

Механический способ перфорации основан на прорезании канала режущим инструментом, в качестве которого могут применяться фрезы, бур, резцы, цепи с режущими головками, прокалывающие стержни и другие инструменты. Рассматриваемый способ перфорации позволяет получить перфорационные окна с большой площадью. Дополнительным достоинством метода является возможность получения щелевых каналов большой протяженности. Недостаток метода - небольшая глубина каналов, сложность применяемого оборудования.

Электрохимический способ перфорации.

Электрохимический способ перфорации основан на электрохимическом растворении металла колонны под действием электрического тока. Данный способ используется в основном, как предварительный, перед применением других способов перфорации. Достоинством метода является возможность получения канала заданного профиля. Недостаток метода - длительность процесса, невозможность воздействия на затрубный цементный камень и породу.

Лазерный способ перфорации.

Лазерный способ перфорации основан на прожигании обсадной колонны лучом лазера. Этот способ в настоящее время практически не применяется для перфорации обсадных колонн из-за сложности оборудования и необходимости получения лазерного луча большой мощности. Тем не менее, достоинством метода является возможность получения канала необходимого профиля и глубины. Недостаток метода - высокая стоимость и сложность оборудования, длительность процесса перфорации.

Кумулятивный способ перфорации.

Кумулятивный способ перфорации основан на пробитии колонны кумулятивной струей, полученной в результате срабатывания одного или нескольких кумулятивных взрывчатых зарядов. Получают как кольцевые перфорационные отверстия, так и щелевые каналы.

Применяются как одиночные, так и сборные заряды, которые могут располагаться в корпусе, многоразового использования. Корпус позволяет точно ориентировать заряды в горизонтальной плоскости. Часто кумулятивные заряды применяют с компенсаторами давления, чтобы уменьшить разрушающее действие кумулятивной струи. Данный способ получил наибольшее распространение из-за простоты оборудования. Иногда кумулятивную перфорацию применяют совместно с другими методами, что позволяет добиться более высоких результатов. Достоинство способа - его простота, низкая стоимость оборудования. Недостаток способа - возможно растрескивание затрубного цементного камня. Кроме того, эти работы относятся к категории работ с взрывоопасными материалами.

Термодинамический способ перфорации.

Один из наиболее перспективных способов перфорации заключается в воздействии на материал обсадной трубы струей высокотемпературного потока продуктов сгорания, образующихся при сгорании жидкого топлива или заряда твердого топлива. При этом возможна подача в зону воздействия на материал колонны абразивных частиц, которые усиливают режущее действие струи. В результате воздействия продуктов сгорания в породе продуктивного пласта образуются трещины, которые можно закрепить при помощи пористого материала, образующегося в результате горения присадок в топливе. Кроме того, в струю продуктов сгорания, истекающих из корпуса перфоратора, вводят различные добавки для продувки каверны, добавки пористого фильтрующего покрытия.