Введение к работе
Актуальность работы. Получение достоверной геологической информации при испытании сквакин, эксплуатация сквааин в оптимальном режима,решение проблей охрани недр и экологии при бурении и эксплуатации сквааин - все эти вакные проблемы напрямую связаны с состоянием работ по разобщения пластов.
Задачей любого разобщения является предотвращение возможных перетоков аидкосги иди газа из одного пласта в другой иле к устью скважины. В природных условиях пласты изолированы друг от друга непроницаемыми перемычками,которые нарушаются в процессе бурения сквакивд. На атом наиболее важном этапе восстановление разобщения пластов обеспечивают спуском в сквааину обсадной колонны и последующа! цементированием заколонного пространства, в дальнейшем достигнутое разобцение неоднократно нарушается в силу горяогеологических.техшческих а прочих причин. J$>oue того, скванина.как слонное инженерно-техническое сооружение,в процессе эксплуатации нуждается в производстве периодических ремонтно--изоляционных работ,в ходе которых изолируют водопритоки,устраняются- дефекта в негермет ично'ст и колонны и т.д. В связи с непрерывным старением фонда действующих сквааин проблема ремоктно-- изоляционных работ непрерывно обостряется.
К началу выполнения данной работы разобщение пластов сводилось в основном к цемзнгнш заливкам и использованию механических, гидравлических и гидромеханических пакеров.фи всей своей доступности и универсальности метод разобщения.пластов цементными заливками обладает рядом конкретных недостатков,снижающих его эффектиЕность.Например.при установке разобщающих цементных мостов такими, недостатками являются :необходимость задалкива-ния дорогостоящего.оборудования (насосных агрегатов,насосно-комп-реесорных труб л т.д.),необходимость простоя сквашшы на период
ОЗЦ.словность установки качественного разобщающего моста в скважинах газируицкх в интервалах с перетоками кидкости.мекду пластами, близко отстоящими друг от друга.Использование соот -зетстзушцего пакерного оборудования.способно кардинатько пов -леяїь на качество работ по'разобщении пластов.Поэтому разработка такого оборудования,удовлетворягщет о возрастающим потребностям геологоразведочных и нефтегазодебцваодих работ,является актуальной задачей, представляет собой кру.пиув научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение.
Цель работы состоит в повышении эффективности разобщения пластов путем создания взрывных средств разобщения -взрывных пакеров, обладающих перед пакерами известных типов рядом преимуществу числа которых :
оперативность в проведении раб от,благодаря спуску в евва-яшу б; кабеле.Обладая таким преимуществом все типы внутриколої них взрывных пакеров могут быть такае спущены з скважину и на насосно-компрессорных трубах ;
постоянное,независимое от глубины установки, усилие посадки пакера.При этой,в случае необходимое? и, это усилие,определяемое энергией БВ,моеєт быть значительно больше механического или гидравлического усилия,передаваемого с поверхности по трубам ; .,
возможность создания оригинальных конструкций, обладающих, новыми качестваии.Таковыми являются заколонше взрывныз пакеры, не имеощие в отличии от гидравлических каких-либо отверстий в ко~энне для приведений в действие .Такие отверстия,как потенциальные дефекты,в отдельных случаях недопустимы,как,например,в сквакиках с высоким содержанием сероводорода и углекислого газа.
Задачи работы включают.
-
Анализ работ по разобщению пластов в скзаяинах.Определения системы взрывных пакеров.их типоразмеров и требований к конструкциям.
-
исследование особенностей действия взрыва в условиях сква-кины применительно к созданию взрывных средств разобщения пластов.
-
Исследование и обоснование общей схемы взрывных паївров,
разработка конструктивных элементов.
-
Проведение стендовых и СЕвакинных испытаний разработанных конструкций и схемных решений,анализ Полуниных результатов.
-
Разработка взрывных пакеров различного назначения и организация их серийного выпуска.
-
Внедрение взрывных средств разобщения пластов в различных тефтегазояосных районах.Определение путей дальнейшего развития.
Методы исследования включают расчет и эксперимент как на ыо-(ельных.так и на натурных образцах,в том числе в сосуде высокого ;авленш с регистрацией Оыстропрогекагщих взрывных процессов мно-оканальнкм осциллографом и скоростяьы фотсрегистратором.
Научная и техническая новизна.
-
На основе обобщения ранее выполненных работ и собствен -их исследований автора сформулирована концепция разобщения плас-'ов взрывными пакерами,начиная с бурения г строительства скваяи-ы и кончая её эксплуатацией и ремонтом.
-
Развито представление о процессах,сопровождающих действие зрыва з глубоких скваншнах. Применительно к взрывным средствам азобщения пласта выявлено влияние на действие взрыва гидроста-ического давления, о трааащей способности стенок скважины и её ИЕыегра.
-
Hay ю обоснована и экспериментально подтверждена возмок-
кость создашя взрывных средств разобщения,в той чясле ; . - в виде металлического'герметичного стакана .стенка которого необратимо деформируется энергией взрыва до плотного прикатил к.стенкам обсадной колонны ;
выполненных по схеме- "отдельный силовой привод -отдельная пакерущая часть " ._;
использующих деформируемые металлические уплотнения ;
заколонкых взрывных средств разобщения.
-
Разработаны научно-технические "решения применительно к взрывным пахераа различного-назначения,? т.ч.. дла установки разобщающих мозгов и изолирующих патрубков,дла закодонного и меж-колонного разобщения,ряда перспективных конструкций.
-
Предлоаены технологические приемы с использованием взрыв ных пакеров,среди которых изоляция подошвенных вод в эксплуатационных сквакинах без загрязнения призабойной зоны,разобщение пластав близко отстоящих друг от друга без подъема НКТ и без глушения скважины, оснащение скважин с АВІЩ внутрисквакинным оборудованием без дорогостоящих буровых раствор о в, герметизация мекколонного пространства с возиокностью последующего извлечения незацеменгированиой части внутренней обсадной ходонны.ра -зобщение испытанных объектов в" разведочных сквакинах не сплошными мостами,а изолирувцими патрубками.
j Основные защищаемые положения.
-
Концепция разобщения пластов взрывными пакерами, начиная с бурения и строительства сквахинн и кончая периодом её экепду гтации и ремонта.
-
Научное и расчетное обоснование конструкции взрывного пакера в виде герметичного металлического стакана с гороховый зарядом,стенки которого необратим' деформируются под действием давления пороховых газов до прочного сцепления со стенками об-
садной колонны.Указанное обоснование подтверждено эксперимен -гально и реализовано практически,что позволило обеспечить геофизические организация страны нощи массовый дешевым и удобный средством установки разобщающих мостов.
3. Компоновочная схема взрывного средства разобщения плас -тов,включающая отдельный привод- пороховую камеру с зарядом и соединенную с ней разрывным элементом отдельную пакерующую часть. фи этом пороховая кацзра после установки пакера в схвааивэ изв-некаетса на поверхность и используется многократно.такое решение эбеспечило создание гашы взрывных пакеров различного назначения заиболее дешевым и быстрым способом.
4.. Метод я конструкция для изоляции вскрытых перфорацией гатервалов трубчатым патрубком, изготавливаемым из труб нефтяного сортамента,снабгенных деформируемыми металлическими окоччани-' ши с уплотнителышми элементами.Высокая герметизирующая способ-!Ость такого патрубка в сочетании с достаточный'для большинства іксплуатационннх скважин проходным каналом позволяет эффективно ієшеть проблему изоляции верхних объектов при эксплуатации ни -сеэежаадх.
. 5. Научное и расчетное обоснование конструкции закодонногб ізривного пакера с оптимизированной индукционной системой воз -укдения воспламенения заряда. Конструкция не имеет аналога в іарубенной практике. На базе указанного обоснования предложен яд перспективных устройств,способных повысить качество заколон-го цементирования,сохранить коллекторехие свойства пласта.
6. Технологические приемы с использованием взрывных паке -ов по изоляции подоивекищ вод в эксплуатационных скважинах ез загрязнения призабойкой зоны.разобщению пластов в первую чередь близко отстоящих друг от друга без подъема НКГ и без лушеная схванины, оснащению скважин с АВДД внутрискванинннм борудоватем беь использования дорогостоящих буровых расгво -
. б
ров на основе бромидов цинка и кальция, разобщению испытанны! объектов в разведочных скважинах не сплошными мостами,а изолиру хщтаи патрубками,герметизации мєекоіонного пространства с аоз -моеносгьв последующего извлечения не зацементированного участка внутренней трубы.
Практическое значение работы заключается в создании и внед реннн научно обоснованной системы взрывных пахеров знутрикодон ного и заколонного разобщения пластов для решения .широкого круг задач при строительстве,исиытаник,эксшуатации и рецоксе сквааи
Внедрение резтльтатов работы.
Взрывные пакеры ВИ С шесть типоразмеров) размещены на трех заводах : краснодарской "Нефтеыашреыонт", Оренбургской бурового оборудования и Бакинской геофизического приборостроения.Серий -ннй выпуск БП осуществляется с 1971 г.в объеме 3 -3,8 тыс .штук в год с экономическим эффектом ( го данным ЦМЭГЭИ ) 2,3 -2,6 млн.руб.в год С в ценах декабря 1991 г ).
Кроме того на Краснодарском заводе " Нефтемавр емонт " была разцещена конструкторская документация и осуществлялся серийный выпуск взрывных пакеров ВПШ С с 1977 г) в объеме ЮО -2"0О от в год с экономическим, эффектом 64 -128 тыс.руб.в год,взрывных пакеров ПВЦ С с IS79г.) - 100 -200га .в год с экономическим эффектом 250-500 »гыс.руб.а год,- КВБ С с 1577г.) - 50 -100 шт в год с экономическим эффектом 75 -150 тыс.руб.в год .
На Бакинском опытно-экспериментальном заводе геофизических приборов изготавяг тлись такке четыре типоразмера взрывных паке ров ПЮ С с 1585 г) - 50 -100 от.в год с экономическим эффектом ПО -220 тыс.руб.в год и взрнвкиз пакеры ПНР 48 ( с 1981 г.) --50 -100 шт в год с экономическим э^ектом 40-80 тыс.руб.в год.
Взрывные пакеры КБП 2 С три типо*,азаера ) прошли приемочные испытания в Г39і г.,а в ISS2 г.- взрывные пакеры ПВР 2 -48 и за
солоннкй взрывной пакер ПВ5 -175. В настоящее время осуществля-ітся их опытно-шоыниенное ПРОИЗВОДСТВО.
Взршные пакеры ВП,КЗП,ПВЦ,1ЮЭ'и ПЕР 43 поставлялись на Субу , Афганистан ,Сириэ и Алжир.
Апробация работа. Основные полокения работы отражены в 50 іубликацкях,изобретениях и докладах ( на УП Всесоюзной научно- тех ни ческой геофизической конференций,Львов, 3972, на ПЬоле пе->едового опыта, 1983 г.,на Всесоюзном совещании г.Хадыкинск, 568 г.,на Всесоюзном семинаре п.Д2угба,1990 г О
Взрывные пакеры экспонировались на ВДНХ СССР и отмечены ,вуш золотыми и четырьмя серебряяными педалями.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав и эакшченяя,содер-ит 238 ст.равкц текста, 36. таблиц, 85 рисунков.Библиографяя ключает 123 наименований .
В диссертации представлены результаты работ,выполненных второй в период с 1567г. по 1992г. в ШИПИвзрынтеофиЗЕка ране.е Раыенское отделение ВНИИгеофизики).