МАТЕРИКОВАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

Технология гидропескоструйной перфорации

Перфорация осуществляется специальным пескоструйным аппаратом, например, АП-6м, спускаемым в скважину на НКТ.

Перфоратор на боковой поверхности корпуса 1 имеет шесть отверстий, в которые ввернуты шесть насадок 6. Насадки изготавливаются из специальных сплавов, стойких к действию жидкостнопесчаной смеси (к истиранию) и диаметр проходного отверстия которых составляет 3; 4,5 и 6 мм.

Перфоратор может быть использован не только для перфорации, но и для резки прихваченных труб; резки щелей (горизонтальных, вертикальных или винтовых) и др.

После спуска перфоратора в скважину и обвязки наземного оборудования система должна быть опрессована давлением, превышающим рабочее в 1,5 раза. Перед опрессовкой в НКТ сбрасывается верхний шар большого диаметра (50 мм) 3, который садится на седло 4. После опрессовки системы закачкой жидкости в затрубное пространство (прямая промывка) шар выносится на устье и извлекается. Затем в НКТ сбрасывается шар малого диаметра 7, который садится в седло 8, отсекая хвостовик 10 от полости перфоратора и НКТ. Перфоратор готов к работе.

Подготовленная жидкостно-песчаная смесь закачивается в НКТ и, выходя из насадок, производит перфорацию. Обычная концентрация песка в жидкости составляет 80-100 кг/м³.

Основными требованиями к рабочей жидкости являются:

• определенная плотность (чтобы в процессе ГПП не возникало фонтанных проявлений);
• определенная вязкость (чтобы в процессе закачки не было оседания песка в любом элементе системы);
• определенная фильтруемость (чтобы в образующихся кавернах не было сильного ее поглощения горной породой);
• доступность в необходимых количествах и ее приемлемая стоимость.

Обычно для ГПП используют воду или нефть, 5%-ный раствор ингибированной соляной кислоты и другие жидкости, применяемые в процессе нефтедобычи; при необходимости жидкость утяжеляется специальными добавками: бентонитовая глина, мел и т.п.

Объем рабочей жидкости зависит от схемы проведения процесса:

• закольцованная схема, при которой жидкостно-песчаная смесь используется многократно (при необходимости производят ее добавку в систему);
• с отделением песка и повторным использованием жидкости;
• со сбросом жидкости и песка (наземное оборудование непрерывно в процессе ГПП приготавливает жидкостно-песчаную смесь).

Закольцованная схема является предпочтительной, хотя в этом случае необходимо осуществлять тщательный и непрерывный контроль за качеством жидкостно-песчаной смеси. Выбор схемы проведения ГПП определяется экономическими показателями, например, себестоимостью процесса. В зависимости от реализуемой схемы процесса расход жидкости изменяется (при прочих равных условиях) от 10 до 100 м³, а расход песка от 1 до 10 т.

Гидропескоструйная перфорация позволяет получать перфорационные каналы с чистой поверхностью и не изменять проницаемость на стенках каверны (в отличие от взрывных методов перфорации, при которых стенк перфорационных каналов в горной породе переуплотнены).

При проведении ГПП необходимо соблюдать жесткие требования регламентирующих документов по обеспечению жизнедеятельности персонала и соблюдению экологических нормативов.

В процессе проведения ГПП вследствие высоких давлений нагнетания жидкостно-песчаной смеси и значительных гидравлических сопротивлений колонна НКТ подвержена значительным нагрузкам. Наиболее опасным сечением в колонне НКТ является верхнее сечение (на устье скважины). Необходимо перед осуществлением процесса провести проверку верхнего резьбового соединения на страгивающую нагрузку F_стр:

Нагрузка от веса НКТ в жидкости такова:

Нагрузка от устьевого давления равна:

После подстановки получим:

откуда получаем предельную глубину спуска НКТ Н_пр:

или предельно допустимое давление на устье Р_у.пр:

Процесс ГПП может быть осуществлен, если не превышены предельная глубина спуска и предельное давление на устье. При невыполнении одного из этих двух условий ГПП невозможна; либо необходимо пересмотреть конструкцию и размеры колонны НКТ, либо уменьшить Р_у за счет снижения расхода жидкостно-песчаной смеси (при этом снижаются потери на трение жидкостно-песчаной смеси), либо использовать насадки большего диаметра.

Гидравлические потери при гидропескоструйной перфорации в различных элементах, определяющие давление нагнетания на устье скважины Р_у, таковы:

Следует заметить, что рассмотренное соотношение справедливо для случая равенства плотности жидкостно-песчаной смеси в НКТ и затрубном пространстве, что не всегда выполняется. Вследствие частичного невыноса песка из каверны плотность смеси в затрубном пространстве ρ'_жп оказывается меньше плотности смеси в НКТ ρ_жп и давление на устье скважины Р'_у определится как:

В настоящее время гидропескоструйные перфораторы используются не только для перфорации, но и для методов интенсификации добычи нефти (щелевая разгрузка, создание в призабойной зоне скважины проводящих каналов и др.).