Перфорация

После окончания бурения в скважину, как правило, опускают одну или несколько обсадных колонн и производят цементирование затрубного пространства. Спуск обсадной колонны и после­дующее ее цементирование преследуют главную цель - укрепление ствола скважины и разобщение пластов, содержащих нефть, газ, воду.

Вскрытие пластов, намеченных к опробованию или разработке по данным ГИС, осуществ­ляется с помощью стреляющих аппаратов - перфораторов. Процесс образования отверстий в об­садных трубах, цементе и горных породах называется перфорацией скважин. Для перфорации скважин используются кумулятивные перфораторы. Тип перфоратора и плотность перфорацион­ных отверстий на 1 погонный метр длины скважины определяются конструкцией скважины и литологией коллектора.

Наибольшее распространение получила кумулятивная перфорация. Кумулятивные перфора­торы отличаются от пулевых размерами, конструкцией, мощностью и производительностью заря­да. Кумулятивный заряд перфоратора состоит из взрывчатого вещества, промежуточного детона­тора, металлической воронки, облицовывающей кумулятивную выемку, и защитного корпуса (рис.1). В момент взрыва детонатора по кумулятивному заряду распространяется волна детонации, которая движется вдоль оси заряда к основанию кумулятивной выемки, и продукты взрыва сжи­мают металлическую воронку. В заряде возникают очень большие давления, и газообразная метал­лическая струя со скоростью 6-8 км/с выбрасывается вдоль оси выемки. Кумулятивная струя ока­зывает на преграду давление порядка 10¹⁰ Па, глубоко проникает в нее и создает канал значитель­ной длины. Для формирования кумулятивной струи и эффективного действия заряда необходимо, чтобы кумулятивная выемка и часть пространства перед ней не были заполнены жидкостью или твердой фазой.

Глубина канала, пробитого в преграде, зависит от плотности, механических свойств мате­риала и обсадной колонны, гидростатического, горного и пластового давлений, окружающей тем­пературы и других факторов.

Рис. 1. Кумулятивный заряд (а) и схема его действия на преграду (б) – образование кумулятивной струи.

По способу герметизации зарядов кумулятивные перфораторы подразделяются на две груп­пы - корпусные и бескорпусные.

К корпусным кумулятивным перфораторам относятся перфораторы многократного и одно­кратного действия. В корпусных кумулятивных перфораторах заряды, детонирующий шнур и взрывной патрон смонтированы в стальном герметичном корпусе, который воспринимает гидро­статическое давление и действие ударной волны во время производства взрыва. Корпус кумуля­тивного перфоратора изготавливают из высокопрочной хромоникельмолибденовой стали, а голов­ку и наконечник - из прочной хромистой стали. Детали перфоратора предварительно термически обрабатываются. Кумулятивные перфораторы многократного действия выдерживают от 10 до 50 залпов.

Кумулятивные корпусные перфораторы однократного действия типа ПКО и ПКОТ рассчитаны на разовое использование: по­сле отстрела их корпуса не пригодны для повторного использования.

Бескорпусные кумулятивные перфораторы представляют собой гирлянду из отдельных кумулятивных зарядов, каждый из которых заключен в герметичную оболочку и воспринимает внешнее гидростатическое давление. При выстреле оболочки зарядов разрушаются.

Существуют ленточные кумулятивные перфораторы типа ПКС. Они состоят из кабельной головки, металлических лент с размещенными в них герметичными кумулятивными зарядами, де­тонирующего шнура, взрывного патрона и чугунного груза. Заряды запрессованы в стеклянные или ситалловые оболочки.

Пробивная способность бескорпусных перфораторов типов ПКС, меньше чем КПРУ и кор­пусных однократного использования типов ПКО, ПКОТ и выше, чем у корпусных перфораторов многократного использования типа ПК.