Технические науки

К.т.н. Оспанов С.С., Досметов С.Б., к.т.н. Оспанова Р.Д., Ибраев Т.Н.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова; ТОО «Перфосистема» Республика Казахстан

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ИСПЫТАНИЯ БЕСКОРПУСНЫХ ПЕРФОРАТОРОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

В процессе сооружения скважины вскрытие нефтегазового пласта в большинстве случаев осуществляют дважды: первый раз его вскрывают при бурении скважины породоразрушающим инструментом, второй – после крепления скважины трубами, когда требуется обеспечить гидродинамическую связь ее с продуктивным горизонтом, перекрытым зацементированной обсадной колонной или даже двумя – тремя. После крепления скважин продуктивные пласты вскрывают преимущественно кумулятивными перфораторами.

Для вскрытия мощных (4-30 м) пластов за один или несколько рейсов в скважину с общим числом перфорационных отверстий от 20 до 300 и более необходимы очень производительные перфораторы. Работа с относительно тяжелыми корпусными перфораторами в этих случаях весьма трудоемка. Поэтому более целесообразно вести такие работы при помощи бескорпусных перфораторов.

Кумулятивные бескорпусные перфораторы лишены общего корпуса, кумулятивные заряды помещены в индивидуальные герметичные оболочки из прочного, но хрупкого материала и вместе со средствами детонирования смонтированы в каркасе, удобном для спуска в скважину. Кумулятивные заряды бескорпусных перфораторов имеют большие размеры, чем в соответствующих корпусных перфораторах. Это обеспечивает большую глубину проникания кумулятивной струи в преграду, а также увеличение диаметра пробитого отверстия. К общим достоинствам бескорпусных перфораторов относятся также: легкость, удобство в обращении, достаточная гибкость, позволяющая спускать их в скважину малого диаметра и через суженные участки обсадной колонны.

Нами разработана конструкция (механическая часть) ленточного кумулятивного перфоратора ПРК 82, состоящего из головки, стальных лент, чугунного груза, скоб, уплотнений и других деталей [1]. Перфораторы обычно снаряжаются стандартными средствами взрывания (кумулятивным зарядом, взрывным патроном и детонирующим шнуром) непосредственно перед спуском их в скважину.

Головка стальная и служит для соединения перфоратора с кабельной головкой. Для этого в верхней части головки имеется резьба под кабельную головку КГ60-3, а в нижней части - отверстия для присоединения ленты. В головке есть продольный центральный канал для прохода запального провода от токоведущей жилы кабеля к взрывному патрону.

Лента, изготовленная из мягкой стали, предназначена для установки и крепления в ней кумулятивных зарядов. В ленте выштампованы отверстия, в которых монтируют заряды, а также отверстия, через которые пропускают детонирующий шнур (ДШ), огибающий донную часть заряда. Расстояние между осями соседних зарядов в ленточном каркасе 100 мм. Габаритные размеры одной ленты: толщина 2,4-3 мм, ширина 80-82 мм, длина 1930-2430 мм. На концах ленты имеются отверстия для соединения лент между собой, а также для присоединения их к головке и грузу. Соединенные ленты представляют собой гирлянду, к нижнему концу который прикрепляют груз обтекаемой формы. Груз служит для улучшения проходимости перфоратора в скважине.

Механическая часть ленточного кумулятивного перфоратора ПРК 82 изготовлена в ТОО «Перфосистема». В комплект механической части перфоратора входит головка, 105 лент, груз и необходимое количество крепежных деталей. Собранный незаряженный перфоратор представляет собой каркас в виде сборной гирлянды стальных лент с верхней головкой под кабельный наконечник и нижним чугунным грузом.

Проведены стендовые испытания механической части снаряженных перфораторов, в результате которых установлены удобство обращения с ними, прочность, термостойкость, вибро- и ударопрочность.

Приемочные испытания в производственных условиях полностью собранных и снаряженных 3-х аппаратов проведены в эксплуатационных скважинах. Вначале перфораторы подвергнулись входному контролю на соответствие требованиям технических условий. Сборку и заряжание перфораторов произвели у устья скважины на специальном стеллаже-столе[2].

При сборе перфоратора отдельные ленты соединяли в гирлянды необходимой длины, в гнезда лент устанавливали заряды и оснащали гирлянду сплошным отрезком ДШ. Заряды вставляли в гнезда ленты с обоих сторон поочередно с помощью скоб специальным ключом, поставляемом в комплекте с перфоратором. Лапки петель (скоб), пропущенные через отверстия, загибали с противоположной стороны ленты. Далее детонирующим шнуром огибали все кумулятивные заряды, пропуская его по углублениям в их донной части и присоединяли с помощью резинового уплотнения к взрывному патрону типа ПГ встык без зазора между торцами ДШ и ПГ. Второй конец ДШ герметизировали изолентой.

Испытуемые перфораторы спускали в скважину на одножильном бронированном каротажном кабеле КОБД4. После установки перфоратора на заданной глубине одновременно взрывали все кумулятивные заряды. Инициирование зарядов осуществляли ДШ, который срабатывал от взрывного патрона. Один проводник взрывного патрона ПГ через монтажный провод соединен с токоподводящей жилой кабеля, другой с каркасом перфоратора. При испытаниях отстреляно три перфоратора ПРК 82 с количеством зарядов ЗПЛ 70.040 соответственно 28, 63 и 96. Результаты испытании удовлетворительные. Отказов не было.

Удобство и безопасность в обращении с перфораторами проверялось при сборке и заряжании, спуске в скважину и подъеме. Ленты свободно соединяются в гирлянду необходимой длины. Заряды легко устанавливаются в гнезде ленточного каркаса с помощью скоб. ДШ свободно прокладывается и крепится в местах сочленения лент с помощью хомутов. К перфораторам легко подсоединяются груз и головка, а к последней кабельная головка. В верхней части гирлянды на скобе легко укрепляется и соединяется взрывной патрон к ДШ. Перфоратор свободно спускается в скважину.

После отстрела зарядов ленты вместе с грузом, головкой, наконечником и кабельной головкой извлекли из скважины. Надежность передачи детонации от ДШ к зарядам в производственных условиях проверяли осмотром извлеченной ленты после отстрела перфораторов. Результаты испытаний - удовлетворительные. Гнезда ленточного каркаса разработанные. Отверстия в лентах, в которые монтировались заряды увеличились в диаметре на 5-10 мм. Вместе с извлекаемой лентой перфоратора не извлечено ни одной целой кумулятивной воронки. Все элементы перфоратора кроме лент (каркаса) можно использовать многократно.

Работоспособность и эффективность действия перфоратора ПРК 82 при отстреле перфораторов удовлетворительная. Пропускная способность каналов после отстрела перфораторов увеличилась. Значения коэффициентов потока после отстрелов перфораторов в пределах нормы.

Таким образом, перфоратор соответствует ТУ, требованиям стандартов, правилам и нормам безопасности. В настоящее время он используется геофизическими организациями для разработки скважин в Западном Казахстане.

Литература

1. Оспанов С.С, Крумин В.К., Досметов С.Б. Разработка конструкции и организация производства первых отечественных кумулятивных перфораторов. // Новости науки Казахстана.-2005.-№2. -С 9-120.

2. Единые правила безопасности при взрывных работах. Редкол. М.П. Васильчук и др. - М: НПО ОБ, 1992. -С238,