3.10.3. Гидропескоструйная перфорация скважин

Кроме перфорации скважин этот метод применяется для создания каналов, соединяющих ствол скважины с пластом, при кислотной обработке скважин и других методах воздей­ствия на призабойную зону.

Метод гидропескоструйной перфорации основан на ис­пользовании кинетической энергии и абразивных свойств струи жидкости с песком, истекающей с большой скоростью из насадок перфоратора и направленной на стенку скважины. За короткое время струя жидкости с песком образует отвер­стие или прорезь в обсадной колонне и канал или щель в цементном кольце и породе пласта. Жидкость с песком на­правляется к насадкам перфоратора по колонне насосно-компрессорных труб с помощью насосов, установленных у сква­жины [30].

Насадки перфоратора диаметром 4,5 мм и длиной 20 мм, изготовляемые из абразивостойких сплавов, установлены под углом 2 — 3° к горизонтальной плоскости. Это повышает абра­зивное действие струи в результате изменения направления и снижения отрицательного действия отраженной струи, а также исключает разрушение корпуса насадок. В зависимос­ти от вида перфорации насадки в перфораторе устанавлива­ют различно. Для вскрытия пласта путем создания горизон­тальной круглой щели четыре насадки размещаются в одной горизонтальной плоскости, в остальные гнезда ввинчиваются заглушки. При создании диаметрально противоположных вер­тикальных щелей насадки размещаются в вертикальной плос­кости по две или три с каждой стороны перфоратора. Число и размещение насадок при создании каналов в породе оп­ределяется геолого-промысловыми условиями.

Колонну спущенных труб перед перфорацией опрессовывают на рабочее давление, для чего над перфоратором уста­навливают шариковый клапан. После окончания промывки шарик извлекается на поверхность обратной промывкой, т.е. прокачкой жидкости в пространство между эксплуатацион­ной колонной и насосно-компрессорными трубами.

Для гидропескоструйной перфорации в нефтяных скважи­нах в качестве жидкости-песконосителя применяют нефть, а в нагнетательных скважинах — воду. В качестве абразивного материала используют отсортированный кварцевый песок фракции 0,5 — 0,8 мм. Концентрация песка в жидкости долж­на составлять 50—100 г/дм³. Скорость прокачки смеси жид­кости с песком составляет 3,0 — 4,0 л/с на одну насадку. В этом случае скорость выходящей из насадки струи жидкости будет равна 200 — 260 м/с, а перепад давления в насадках — 18 — 22 МПа. Продолжительность перфорации одного интер­вала продуктивного пласта составляет 15 — 20 мин. После пер­форации нижнего интервала перфоратор устанавливают в следующем верхнем. В новых интервалах установки перфоратора операция повторяется при том же режиме проведе­ния процесса.

При гидропескоструйной перфорации применяют то же наземное оборудование, что и для гидравлического разрыва пласта: насосные агрегаты, пескосмесительные машины и т. д. Подземное оборудование состоит из гидроперфоратора, спус­каемого в скважину на насосно-компрессорных трубах.

3.10.4. Виброобработка забоев скважин

Сущность вибрационного воздействия на призабойную зону скважину состоит в том, что на забое скважины с помощью вибратора формируются волновые возмущения среды в виде частых гидравлических импульсов или резких колебаний давления различной частоты и амплитуды. В результате вибровоздействия повышается проводимость пла­стовых систем вследствие образования новых и расширения старых трещин и очистки призабойной зоны.

Для осуществления процесса в скважину на насосно-компрессорных трубах спускается гидрав­лический вибратор золотникового типа, который устанавливается против выб­ранной для обработки части продук­тивной зоны пласта. Рабочая жидкость прокачивается по трубам и, проходя через вибратор, генерирует непрерыв­ную серию гидравлических ударов. Колебания создаются путем периоди­ческих перекрытий потока рабочей жидкости, протекающей через золот­никовое устройство вибратора.

Гидравлический вибратор золотни­кового типа показан на рис. 3.15. В корпусе вибратора расположен жес­тко закрепленный ствол 1 — стакан со щелевыми прорезями на образую­щей цилиндра. В донной части ство­ла имеется цилиндрическое отверстие. На стволе свободно вращается ци­линдрический золотник 2 со щелевы­ми прорезями, выполненными под не­которым углом к образующей. На зо­лотнике прорези также выполнены под углом к образующей, но в противоположном направлении к отверстиям в стволе. В резуль­тате образуется турбинное устройство, у которого направля­ющим аппаратом является ствол с косыми прорезями, а рабо­чим колесом — золотник с направленными под углом проре­зями. Кроме щелевых отверстий в стволе имеются пусковые отверстия, позволяющие запускать золотник при перекрытии щелей в стволе.

Золотник устанавливается на шариковых опорах 3. При прокачивании рабочей жидкости золотник за счет ее истече­ния из щелевых прорезей начинает вращаться. Вращаясь, золотник перекрывает поток рабочей жидкости, в результате чего образуются гидравлические удары, частота которых за­висит от числа щелей и частоты вращения золотника и мо­жет быть доведена до 30 000 ударов в минуту. Гидравличес­кий удар сопровождается подъемом давления, что способ­ствует резкому импульсному истечению жидкости из донного отверстия ствола. Кроме этого, периодическое истечение жид­кости из щелей при вращении золотника создает цикличес­кие колебания в окружающей среде (жидкости).

При виброобработках у скважины устанавливают обычно два насосных агрегата для создания непрерывной струи ра­бочей жидкости во время переключения агрегата с одной скорости на другую. Устье скважины оборудуется так же, как и при гидравлическом разрыве пласта.

В качестве рабочих жидкостей применяют нефть, раствор соляной кислоты, растворы ПАВ и др.

Рис. 3.15. Гидравлический вибратор золотникового типа