Перфорациялық интервалдарды анықтаудың геофизикалық
әдістеріне аналитикалық шолу
магистрант 6М070800 - Кошекбаева
А.,
Ғылыми жетекші - т.ғ.к. Джексенбаев Е.К.
Қ.С.Сәтпаев
атындағы ҚазҰТЗУ, Алматы қ., Қазақстан
Өндірістік геофизикада ұңғымалардың перфорациясы жақсы
нәтиже беру үшін және де перфорациялық интервалдарды
дәл анықтау үшін:
Перфорациялық интервалдардың байланысы мен бақылануы
қажет. Перфорация интервалдарын
ұңғыманың қимасына дәл байланыстыру
үшін локатор муфт пен гамма каротаж әдістері
қолданылады.
Муфталық байланыстар локаторы ЛМ
Шегендеу
құбырда муфталық байланыстардың орналасу орнын
анықтау үшін локатор муфт әдісінде индукция принципі
қолданылады. Пассивті локатор екі тұрақты магниттерден
тұрады. Ортасынан өзеке оралған өлшегіш катушкамен
бөлінеді. Екі магнит бір-біріне қарама-қарсы аттас
полюстермен орналастырылады.
Екі полюстің орналасу ерекшелігі өте
мықты магнит өрісін тудырады. ЛМ шегендеу құбырда
төмен түсірілгенде магнит ағынының күш
сызықтары шегендеу құбырдың қалыңдығы азайған аймақтарға жеткенше
тұрақты болып қала береді. Осы айырмашылық
қосымша тоқ индукцияланатын өлшегіш катушканың
көрсеткіштеріне әсер етеді. Осы токтан пайда болған кері
сигнал жоғарыға жіберіледі.
Магнит өрісін өлшейтін әдісті
құбырлардың тұтастығын тексеру мен муфталық
байланыстарды анықтау мақсатында пайдаланады.
Гамма каротаж
Гамма каротаж әдісі ұңғымалық
құрылғымен ұңғыманың қимасын
құрайтын тау жыныстардың табиғи радиоактивтілік
қасиеттерін тіркеуге негізделген.
Табиғи радиоактивтілік деп – тау жыныстарын
құрайтын химиялық элементтердің ядроларының
өздігінен ыдырауын айтады. Табиғи радиоактивтілік тау
жыныстардың альфа, бета, және гамма сәулелерін шашырау
қабілеттіліген сипаттайды. Тау жыныстарда альфа сәулесінің
өту тереңдігі он шақты микрон, бетта сәулелену
бастапқы милиметрлер, ал гамма сәулелену 30-дан 40 сантиметрге
дейін өте алады.
Ұңғымалардың қимасын зерттеу
жағынан гамма сәулеленудің практикалық маңызы
зор.
Кумулятивті перфорация
Бұрғылау аяқталған соң,
ұңғымаға бірнеше шегендеу құбыры
түсіріліп, құбыр сыртындағы кеңістікті
цементтейді. Ұңғыманы шегендеу мен цементтеу
ұңғыманың оқпанын бекіту мен су, мұнай
және газға қаныққан қабаттарды бөлу
мақсатында іске асырады.
ҰГЗ мәліметтері бойынша өнімді
қабаттарды игеру мақсатында қабатты ашу атқыш
аппараттар перфораторлар арқылы іске асырылады. Шегендеуіш
құбырларда, цемент скқинасында және тау жыныстарда
саңылаулар жасау процессі перфорация деп аталады. Ұңғымаларды
перфорациялау операциясын жүзеге асыру үшін кумулятивтік
перфораторларды қолданады. Перфоратордың түрі мен
ұңғыманың ұзындығының бір
бойлық метріне перфорациялық саңылаулар тығыздығы
ұңғыманың құрылысы мен коллектордың
литологиясы арқылы анықталады.
Кең қолданыс тапқан кумулятивтік
перфорация оқдәріліктен өлшемдермен, құрылысымен,
қуатымен және заряд өнімділігімен ерекшеленеді.
Перфоратордың кумулятивтік заряды жарылғыш заттан, аралық
детонатордан, металл ойығынан, кумулятивті шұңқырдан
және қорғаныс корпусынан тұрады. Детонатор жарылысы моментінде
кумулятивті зарядпен детонациялық толқын тарайды.
Детонациялық толқын заряд осі бойымен тарап, кумулятивтік
шұңқырдың басына жетеді. Зарядта өте үлкен
қысым мен газ тәрізді металл ағын пайда болады.
Қызған газ ағыны шұңқыр осі бойымен 6-8
км/сек жылдамдықпен атқылайды. Кумулятивті ағын
құбыр бетіне 1010 па қысыммен әсер етеді.
Ішіне енген ағын цемент сақинасы мен коллекторда
жарықшақ жасайды. Осындай процесті жүзеге асыру үшін
перфоратор мен құбыр арасындағы кеңістік сұйық
немесе қатты фазамен толтырылуы тиіс.
Кумулятивті перфораторлар
Негізгі тағайындалуы - шегендеу құбырын
тесу, цемент сақинасы мен тау
жыныстарын байланыстыратын арналарды жасау.
Перфоратордың берік герметикалық пішіні
оның ішінде орналастырылған кумулятивті зарядтар мен детонаторды
ұңғымалық сұйықпен байланысудан және
гидростатикалық қысымнан сақтайды. Корпусты перфораторды
ұңғымаға кабельмен түсіреді. Корпусты
перфораторды кабельге ГК 60-3 ұштыққа бекітеді.
Ұштыққа перфоратордың басын бекіту үшін,
перфоратордың ұшы бұрандалы болып кетеді, ал электротізбекпен
байланысты қамтамасыз ету үшін – герметикалық
электроөткізгішпен жабдықталады. Электроөткізгіште
оқшауланған орталық контакт бар, бұл контакт кабель
желісі мен ұштық арқылы перфоратордың детонаторына
жалғанады.
Перфоратордың корпусында орналасқан кумулятивті
зарядтардың тобын белсендіру, детонациялық жіп арқылы іске
асады. Детонациялық тізбектің бос кеңістігі сұйықтықпен
толып қалса, онда детонация болмайды. Жарылғыш патронды перфоратордың
төменгі бөлігінде кумулятивті зарядтардың астында
орналастырады. Бұл корпустың сұйықтықпен жартылай
толған жағдайында да детонациялық жіп пен зарядтардың
жарылып кетуін болдырмайды. Кумулятивті зарядтардың ұшындағы
саңылаулары арқылы
детонациялық жіппен байланыстырылады. Зарядтар перфоратордың ішінде
орам арқылы орналасды.
Көпретті қолданылатын корпусты
перфораторлар ПК – 105
Шегенделген пайдаланушы ұңғымаларда
өнімді қабаттарды ашуға
арналған перофраторларында
ЗПК – 105 – АТ, ЗПК – 105 – DN – 01, ЗПКМ – 105 - ПП – 22 зарядтарын қолданады.
Каркасты перфораторлар ПКС
Кумулятивті ленталы перфораторлар зарядтары шыны не
ситаллды қабықшамен жабылған. Зарядтар каркастары жиналмалы
гирляндалы болат лентаға жиналады. Лента ұшында шойын жүк,
басында кабель жалғауыш, каркасында ұяшықтар болады. ПКС
лентасында детонациялық жіпті өткізетін саңылаулары болады.
Перфораторды атқан кезде зарядтың
қабықшасы бұзылып, ұсақ бөлшектерге
шашырайды. Лента деформацияланады, бірақ бұзылмайды.
ПКС перфораторды жинаған кезде кейбір ленталарды
гирляндаларға жинайды.
Ерекшеліктері: қолдануда
ыңғайлылығы, бір түсірілім кезінде
қалыңдығы үлкен қабаттарды ашуға
мүмкіндік береді. Каркастың иілімдігі оны кез-келген
жағдайдағы ұңғымаға түсіруге
мүмкіндік береді. Перфорациялық арналардың
қоқыстану мөлшері төмен.
Жетіспеушіліктері: жарып өту қабілеті
төмен. Шегендеу құбыры мен цемент тасына фугастық
әсері жоғары болады.
Жарылыстар
Жарылыс деп – энергия мен газ тәрізді
заттардың бөлінуімен қатар жүретін заттың лездік
физикалық не химиялық күйінің өзгеруін айтады.
Жарылыс кезінде жанғыш заттар оттегімен қышқылданып, жылдам
өртенеді. Материал жанған кезде қоршаған ортадан
оттегіні пайдаланып, баяу өтеді. Заттардың өзіндегі оттегіні
пайдаланудың арқасында жарылыс керісінше жылдам болады
(жарылыстың тарау жылдамдығы бірнеше мыңдаған метр/
секундқа дейін жетеді). Жарылыс кезінде белгілі мөлшерде газдар
бөлінеді (бір килограм жарылғыш затта 600-ден 1000 текше дециметрге дейін газ
бөлінеді). Жарылыс кезіндегі жарылыс реакциясының температурасы
1500-4500 Сº жетеді, сол себепті жоғары қысым пайда
болады.
Процесстің тарау жылдамдығы мен
қысымның өсуіне байланысты жарылыс жану мен детонацияға
бөлінеді. Жанудың жылдамдығы бірнеше метр секунд болады.
Детонаця деп - заттың белгілі бір жағдайда бірнеше мың метр
секундқа дейін жететін тұрақты жылдамдықпен процесстің төтенше лездік
тарауын айтады.
Жарылғыш заттар (ЖЗ) деп - қоршаған
ортада қысым тудырып, үлкен жылдамдықпен жылу мен газдарды
бөледі. Бір күйден екінші күйге өту қабілеті бар
заттарды айтады.
Массадағы жарылыс сыртқы соққыдан
немесе бастапқы импульстан басталады. Жарылысты қоздыру процессі
инициация деп аталады, ал белгілі
мәселені шешу үшін алынатын жарылыс мөлшерін
жарылғыш зат заряды деп аталады.
Детонациялық жіп
Детонациялық жіптер кумулятивті зарядтарда
детонацияны қоздыру үшін қолданылады. Корпуссыз перфораторлар
мен торпедаларда ұңғымалық ортамен үнемі қатынаста
болатын ортада жұмыс істейтін детонациялық
ДШТ,ДШТ-200,ДШТ-150/800,ДШУ-33 маркалы жіптер қолданылады. Жіптің
жүрекшесі бризантты ЖЗ – ТЭН тұрады.
Қауіп дәрежесі бойынша 1 класстың 1.1
тармағына жататын жіптер D сәйкестік бойынша, 1.1 D
квалификациялық шифрға жатады. Әрбір жіп белгілі бір
температураға сәйкес таңдалады. Жіп электродетонатормен
немесе капсюл детонатормен жарылады. Детонациялық жіптердің
техникалық сипаттамасы төмендегі кестеде келтірілген.
Электродетонаторлар. ЭД-ПН
Электродетонатор ЭД-ПН қолданбалы және
тасымалданбалы тұрақты тоқ пен өндірістік жиіліктегі
тоққа, статикалық тоқтың зарядына сезігіштігі
болмайды. Бұл детонатор түрі ДШТ-200, ДШТВ 150/800 детонаторлы
жіптерді жағу үшін кумулятивті корпусты герметикалық
перфораторларда, плюс 150 С температурамен
мұнай мен газ ұңғымаларында перфорациялық
жұмыстарда қолданылады.
Электродетонатор түтіктен тұрады,
түтіктің аузы қалпақшамен қысылып
тасталған. Электро жандырғыш пен қалпақша
арасындағы кеңістікте түтіктің қабырғаларында
екі қуыс бар. Бұл қуыстар электрожандырғыш пен
жабдықталған қалпақшаны және сыртқы ортаны
байланыстырып отырады.
Сыртқы әсерлерден сақтандыру үшін
(ылғал, қоқыс және т.б.) электродетонатордың
бүйір қуыстары лентамен жабылған.
Түтіктің бір жағындағы ашық
ауызына электродетонаторлы жіпті салуға арналған тесік бар.
Электрожандырғышта электрожарылғыш тізбекке қосылуға
арналған қуыс бар.
Электродетонаторда қолданылатын
электрожандырғыштың екінші ретті орамы болады. Бұл
орамға қыздыру көпіршесі қосылған. Бастапқы
орама электродетонаторға монтаж кезінде диаметрі 0,56 мм ПЭВ атты алты
орамадан оралады. Сымның соңы электр тізбегіне жалғанады.
Негізгі техникалық сипаттамасы:
-
ЭД жоғарыжиілікті жарылғыш ПВВ-1
құрылғысынан
тоқтаусыз жұмыс жасайды;
-
ЭД түтікке жалғанған ДШТ-200 детонациялық жіпті
тоқтаусыз ынталандырады;
-
ЭД ұңғыма ішінде суға немесе
ұңғымалық сұйыққа батырылғанда
оған жалғанған детонациялық жіпті белсендірмейді
(сақтандырғыштық қызмет);
-
ЭД жұмыс жасау қабілетін 150ºС температураның
әсернен кейін 2 сағат бойы сақтайды;
-
ЭД электр кедергісінің активті құраушысы (қыздыру
көпіршесі мен екінші реттік орама) 0,5 тен 1,0 Ом құрайды;
-
Қауіпсіз тоқ ЭД -
0,18±0,01 А (100±10) кГц
жиілікте.
Қабатты кумулятивті перфорациямен екінші ретті ашудың
технологиялық ерекшеліктері
Қабатты екінші ретті ашу процессінің
нәтижелілігі ұңғыманың техникалық
жағдайына (пайдалану құбыры, цемент тасы) және қабаттың өзінің
сипаттамасына тәуелді болады. Өзен кенорнында қолданылатын
кумулятивті перфорация ұңғыманың құрылысы
мен техникалық жағдайына сай келеді. Қабаттарды екінші ретті
ашу технологиясының дамуының қалыптасқан тенденциясына
қабаттарды корпусты перфораторлармен ашудың тиімді әдістерін
қолдану себепші болып келеді. Берілген перфоратордың
құрылысы құбыр мен цемент тасына түсетін фугасты
әсерді азайтады. Қабатты екінші ретті ашу кезінде депрессияны
қолдану мүмкіндігі ұңғыма түбінің
ластануынан сақтайды.
Қабатты кумулятивті перфорациямен екінші ретті ашу
технологиясын қабаттардың мұнайбергіштігін арттыру
мақсатында кең әрі көлемді қолданылады.
Кумулятивті перфорацияны пайдалану нысанының геологиялық
сипаттамасына байланысты таңдайды. Перфорацияны таңдар алдында геологиялық ортаны модельдеп,
ұңғыманың жағдайына қолайлы етіп таңдайды.
Қабаты сұйықтықпен жару немесе
циклдық суландыру әдістерімен салыстырғанда кумулятивті
перфорацияның технологиялық тиімділігі төмен, бірақ бұл
әдістің қолданылу көлемі өте үлкен болып
келеді, себебі перфорацияның технологиялық тиімділігін кенорынды
пайдаланудың бүткіл мерзімі арқылы ғана
анықтауға болады.
Бастапқы және кейінгі қабатты ашу
операциялары кезінде ұңғыма түбі аймағында
қайтпайтын физико-химиялық процесстер жүреді.
Ұңғыма түбі аймағының
бергіштігінің төмендеу себебі ұңғыманы
бұрғылау кезіндегі бұрғылау
сұйықтығының фильтрациясы мен пайдалану
құбырдың цементтелуі кезіндегі цемент пен сазды
материалдың кеуекті ортада кольматациясы болып келеді.
Ұңғыманы пайдалану кезінде қабаттың
бергіштігінің төмендеуін ұңғыма түбі
айналасындағы кеуекті кеңістікке механикалық
қоспалардың, ерітінділер фильтраттарының, ашу мен игеру
кезінде тежеу сұйықтықтарының кеуекті ортаға
өтіп кетуі себеп болады.
Бұрғылау кезінде тау жыныстарына созылу
және сығылу кернеулерімен әсер етеді. Бұл кезде кеуекті
орта құрылымы толық көлемдік өзгеріске –
дилатанцияға ұшырайды. Сонымен қатар дилатанция тау
жыныстарының адсорбциялық қасиеттерінің өзгеруі
флюид құрамының өзгеру салдарынан да бола алады.
Сонымен қатар қабатты екінші ретті ашу кезінде
кеуекті ортаның арналық аймағында сығылуы мен
бұзылуы болады, бұл перфорация аймағының
өтімділігін нашарлатады.
Бұд процесстердің барлығы
ұңғыма мен қабаттың арасындағы
гидродинамикалық байланысқа әсер етеді. Бұл
мәселені жақыннан қарастыру үшін қазіргі кезде
Өзен кенорнында қолданылатын перфораторлық зарядтардың
сипаттамасын қарастыру қажет.
Зертханалық жағдайда перфораторлардың
жарып өту қабілеттілігін зерттеп, шегендеу құбырында,
цемент сақинасында және тау жыныстарда жасалатын
перфорациялық саңылаулардың геометриясын
бағалауға болады. Перфоратордың жарып өту
қабілеті бірқатар факторларға байланысты болып келеді.
Жасалатын кумулятивті ағынның ұзындығы жарылғыш
зарядтың детонация жылдамдығы мен қуатына, оның
белсенді бөлігінің мөлшеріне, массасы мен кумулятивті
ойықтың қалыңдығына, сыртқы
қабықтың массасына, кумулятивті ойықтың
симметриясына, кумулятивті ойықтың басы мен детонатор арақашықтығына
байланысты болып келеді. Сонымен қатар жасалатын перфорациялық
саңылаудың тереңдігі тау жыныстардың
тығыздығы мен механикалық қасиеттеріне, беріктігіне,
сығылу мен пластикалық
қасиеттеріне тәуелді болады. Кумулятивті ағынның
орташа диаметрі конусты ойықтың бүрышының шамасы мен
оның сыртқы бетінің қалыңдығына байланысты
болады. Бірақ, кумулятивті ағынның диаметрі үлкен
болса, онда оның ұзындығы мен жасалатын
саңылаудың тереңдігі азаяды.
Кумулятивті перфорацияға тән
кемшіліктер:
-
Цемент сақинасының ыдырап бұзылуына әсер етеді
яғни зақым келтіреді,
-
Орталықтандыру жүйесінің болмауы себебінен,сапасыз
саңылаулардың құрылуынаалып келеді.
-
Кумулятивті жарылғыш зарядтардың барлығының жарамды
болуына кепілдіктің болмауы.
-
Эксплуатациялық коллонадағы флюйд жүргізуші каналдар мен
саңылаулар көлемі жеткіліксіз болады