Библиографическое описание:

Митягина М. О. Сверлящие перфораторы с электрогидравлической системой и логическим управлением [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.). — СПб.: Реноме, 2011. — С. 110-114.

Перфорация является важным элементом при строительстве скважины и её эксплуатации, т.к. должна осуществлять качественную связь пласта коллектора со скважиной. От качества проведения перфорации зависит создание оптимальных режимов эксплуатации, продолжительность работы скважины, её дебит, обводненность продукции и последующее безаварийное проведение различных геолого-технических мероприятий и технологических операций. Способ перфорации обсадной колонны должен обеспечивать создание перфорационных каналов, позволяющих без осложнений длительное время и с полной отдачей эксплуатировать продуктивный пласт [1, с. 81].
Врезка1В настоящее время существует два основных типа перфорации: кумулятивными зарядами и механические методы вскрытия колонн. Существует большое количество типов механических перфораторов: сверлящие, прокалывающие, гидромеханические, пластические и т.д. На рис. 1 [2, 3, 4, 5, 6] приведена классификация выпускаемых перфораторов для проведения вторичного вскрытия пластов.
Основные параметры и характеристики перфораторов, определяющие выбор определенной модификации, приведены на рис. 2.
Врезка2Для создания притока нефти в обсадной колонне и окружающем её цементном кольце против нефтеносного пласта создают ряд отверстий, обеспечивающих сообщение между пластом и скважиной [7, с. 32].
Применяемая в настоящее время кумулятивная перфорация не обеспечивает совершенной гидродинамической связи продуктивного пласта со скважиной. Это связано и с высокими ударными нагрузками, температурой, неэффективностью срабатывания зарядов, что приводит к разрушению крепления скважины, её преждевременному обводнению.
Наиболее продуктивно использование сверлящей перфорации. При таком вскрытии продуктивный пласт остается закрытым цементным кольцом (за исключением точки вскрытия), а углубления в пласт для преодоления закольматированной зоны практически нет [8].
Широкое применение сверлящей перфорации при проведении вторичного вскрытия пластов сдерживается в настоящее время отсутствием комплексных теоретических и экспериментальных исследований в этой области. Недостаточный уровень проработки конструктивно-компоновочных схем обуславливает низкую производительность и высокую аварийность работ. Жесткие требования, предъявляемые к габаритным показателям скважинных перфораторов, обуславливают необходимость использования серийного и оригинального гидрооборудования высокой компактности.
Недостаточный уровень проработки инженерных методик моделирования параметров и характеристик средств перфорации обсаженных скважин также определяет актуальность и необходимость работ, посвященных проектированию сверлящих перфораторов.
Одним из наиболее перспективных вариантов решения проблем повышения качества и производительности работ, связанных с проведением перфорации в обсаженных скважинах, представляется разработка многоразового сверлящего перфоратора с электрогидравлической системой и логическим управлением. Необходимо провести аналитический обзор существующих схемных решений конструктивно-компоновочных схем, разработать соответствующие принципиальные схемы, математические модели и методики расчета статических и динамических характеристик.
Компоновочная схема сверлящего перфоратора приведена на рис. 3.

Врезка3

Аппаратура состоит из скважинного прибора и наземных блоков управления, размещаемых в каротажной станции или подъемнике. Электрогидравлическая система перфоратора обеспечивает высокие усилия фиксации сверлящего перфоратора в стволе скважины. Вращение бурового инструмента реализуется с помощью гидромотора, что, в совокупности с высокими усилиями фиксации перфоратора в скважине, обеспечивает независимость частоты вращения бура от нагрузки на нем и, как следствие, более высокую производительность работ и ресурс инструмента. В состав сверлящего гидроперфоратора входит гидроаккумулятор, который обеспечивает расфиксацию аппаратуры при отключении питания от наземного модуля, таким образом, снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций и работ, связанных с их последствиями, повышается производительность работы сверлящего перфоратора. Использование современной логической системы управления позволяет получать информацию о процессе перфорирования в режиме реального времени.
Особенностью конструктивного исполнения сверлящего перфоратора является модульность конструкции, обеспечивающая быструю перенастройку оборудования для работы на скважинах различных размеров.
Принципиальная гидравлическая схема сверлящего перфоратора приведена на рис. 4.
Врезка4
В таблице 1 приведены основные технические характеристики разрабатываемого сверлящего перфоратора.

Таблица 1

Основные технические характеристики разрабатываемого сверлящего перфоратора

Технические параметры

Значения технических параметров

Максимальное рабочее давление, МПа

20

Максимальная рабочая температура, ºС

120

Максимальное число сверлений за спуск

20

Потребляемая мощность, кВА

0,4

Габаритные размеры скважинного прибора, мм:
диаметр
длина


120

3500

В результате, влияние масштабного фактора в сочетании с широким диапазоном изменения гидростатического давления и температуры определяет сложный и неоднозначный характер физических и гидродинамических процессов, протекающих в проточной части при функционировании сверлящего перфоратора. Для описания этих процессов разрабатывается математическая модель сверлящего перфоратора. Уравнения математической модели позволят оптимизировать в процессе отладки модели ряд конструктивных и технических параметров элементов и систем перфоратора.

Литература:
  1. Яруллин Р. К., Филиди Г. Н. Об эффективности вскрытия пласта перфорацией: НТВ Каротажник / Р. К. Яруллин, Г. Н. Филиди. – Тверь: АИС, 1998. – вып. 49.
  2. Электрические машины ударного и ударно-вращательного действия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://stroy-technics.ru/article/elektricheskie-mashiny-udarnogo-i-udarno-vrashchatelnogo-deistviya.
  3. ОАО НПП ВНИИГИС. Прямые методы каротажа скважин [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vniigis.bashnet.ru/razr_pmks.shtml.
  4. Гидромеханическая щелевая перфорация [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5511.html.
  5. Горная энциклопедия. Кумулятивный перфоратор [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mining-enc.ru/k/kumulyativnyj-perforator/.
  6. ОАО Азимут. Сверлящие перфораторы - безопасные технологии вторичного вскрытия пластов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.azimut-spe.ru/tehnology/perfor.htm.
  7. Сулейманов, А. Б., Карапетов, К. А., Яшин, А. С. Техника и технология капитального ремонта скважин / А. Б. Сулейманов, К. А. Карапетов, А. С. Яшин. – М.: Недра, 1987. – 320 с.
  8. Информационно-измерительные системы в бурении. Новые способы вторичного вскрытия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.masters.donntu.edu.ua/2006/ggeo/stadnyuk/library/art%2002.htm.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle