Введение в перфорацию обсадных труб
2025-12-23
Перфорация: Согласно плану разработки, для проникновения через обсадную трубу и цементную оболочку нефтегазового пласта используются специализированные перфорационные инструменты, позволяющие глубоко проникнуть в пласт и сформировать соединительный канал между стволом скважины и нефтегазовым пластом. На это приходится приблизительно 90% всех работ по обустройству скважин.
I. Забойная структура перфорированных обсадных труб
К существующей обсадной трубе добавляется короткая обсадная труба длиной 3-5 м. Она располагается на высоте 20-30 м над верхней границей самого верхнего нефтеносного пласта.
Функция: Магнитный позиционирующий прибор, установленный на каротаже, позволяет определить положение короткой обсадной трубы, тем самым определяя глубину нефтеносного пласта и точное положение перфорационного оборудования в скважине.
Структура забоя: На расстоянии 1-3 м от башмака обсадной трубы до забоя скважины, блокирующее поток кольцо внутри плавающего воротника находится на глубине не менее 20 метров (обычно 40-100 метров) ниже нижней границы нефтеносного слоя. Участок от нижней границы нефтеносного слоя до области над блокирующим поток кольцом внутри обсадной трубы называется «карманом», его функция заключается в размещении перфорационного орудия и облегчении осаждения песка.
II. Применимость перфорированного заканчивания скважины
Перфорированное заканчивание скважины подходит для различных продуктивных пластов и составляет более 90% всех заканчиваний скважин. Современные технологии перфорации позволяют обеспечить отличное соединение между различными сложными пластами и стволом скважины. За исключением нескольких специфических пластов, перфорированное заканчивание скважины является наиболее распространенным, экономичным и эффективным методом заканчивания скважины.
Геологические условия, применимые к перфорированному заканчиванию скважин
① Пласты со сложными геологическими условиями, такими как газовые шапки, придонные воды, водоносные или легко обрушающиеся межпласты, требующие сегментации.
② Пласты с различиями в давлении, литологии и т. д. между пластами, требующие сегментированного тестирования, сегментированной добычи нефти, сегментированной закачки воды и сегментированной обработки.
③ Низкопроницаемые пласты, требующие крупномасштабных операций гидроразрыва пласта.
④ Песчаниковые и трещиноватые карбонатные пласты
III. Препятствия, которые необходимо преодолеть при перфорации пласта. При использовании традиционных методов перфорации энергия, необходимая для перфорации, должна преодолеть слой жидкости в стволе скважины, стальную обсадную трубу и цементный слой, проникая на значительную глубину через породу (загрязненную зону) для образования перфорационного канала. В настоящее время максимальная глубина обычной перфорации составляет 0,8 м, но обычно она составляет около 0,4 м.
1. Жидкостный слой. Жидкостный слой в скважине представляет собой перфорирующую жидкость. Толщина жидкостного слоя, который должен преодолеть перфоратор или кумулятивный газовый поток во время перфорации, обычно составляет от 20 до 80 мм. Преодоление жидкостного препятствия относительно легко и требует меньше энергии. Однако жидкость в скважине оказывает значительное влияние на формирование и качество перфорационного канала. Причины: жидкость попадает в перфорационный канал вместе с высокоскоростным движением перфоратора или газового потока, препятствуя удалению перфорационных остатков, а также проникая в поры породы, загрязняя нефтяное месторождение.
2. Обсадная труба: толщина обсадной трубы составляет 16-18 мм, а толщина соединительной муфты обсадной трубы колеблется от 15 до 30 мм. Значительная часть энергии, затрачиваемой во время перфорации, уходит на преодоление стального барьера.
3. Цементная оболочка: Цементная оболочка, герметизирующая обсадную трубу, обычно имеет толщину 30-80 мм. Цемент обладает прочностью на сжатие в диапазоне десятков мегапаскалей. Цементный камень имеет низкую проницаемость и является хрупким, легко растрескивается при сильных ударах, что вредно для перфорации.
4. Загрязненная порода (зона залегания): Перфорация предполагает создание канала в породе-коллекторе. Толщина зоны залегания во время бурения может превышать один метр, а зоны сильного загрязнения достигают 300-500 мм.
Конструктивные особенности перфорационной пушки пушечного типа следующие: Многоразовая пушка имеет толстостенный цилиндрический ствол. Перфорационные картриджи крепятся к стволу с помощью запорного крана. Картриджи располагаются под определенным углом по окружности ствола для достижения желаемого фазового угла во время перфорации. Они также располагаются с определенной плотностью вдоль продольного направления для достижения требуемой плотности перфорации. Орудие опускается в скважину с помощью троса, а перфорация осуществляется с поверхности с помощью электрического разряда для запуска патронов.
Одноразовое орудие имеет более тонкие стенки. Патроны фиксируются держателем патронов, что является простым и недорогим методом. Одноразовое орудие может быть выброшено на дно скважины после перфорации.
Функции ствола орудия:
1. Перенос перфорационных патронов, выдерживание гидравлического давления в стволе скважины, защита патронов от повреждений, обеспечение успешного выстрела и поглощение взрывной силы патронов во время перфорации.
2. Предотвращение контакта перфорационных патронов с жидкостью в стволе скважины, тем самым защита их от коррозии.
Безорудийное перфорационное устройство
Разрушаемое перфорационное устройство: Использует соединенный между собой цепной высокопрочный алюминиевый кожух для перфорационных патронов. Оно не имеет держателя патронов или корпуса орудия; после перфорации цепь и кожух патронов выбрасываются на дно скважины.
Неразрушаемый перфорационный патрон без использования орудия: для удержания перфорационного патрона используется проволочный каркас.
Особенности: подается на дно скважины по кабелю; перфорационный патрон срабатывает от электрического разряда. Перфорационные устройства с проволочным каркасом могут быть очень длинными, что подходит для перфорации длинных участков скважины. Держатель патрона удерживает перфорационный патрон, не будучи ограничен корпусом орудия, что позволяет использовать мощные патроны большего диаметра. Проволочный каркас обладает некоторой гибкостью, легко преодолевая изгибы и деформации обсадной трубы. После перфорации его можно извлечь.
