Лабораторная работа № 7. Для пробивки отверстий в обсадных колоннах и цементном кольце применяют в основном пулевую и беспулевую перфорацию

Для пробивки отверстий в обсадных колоннах и цементном кольце применяют в основном пулевую и беспулевую перфорацию. Перфораторы, соединенные в гирлянды, спускают в скважину на каротажном кабеле.

В камеру перфоратора закладывают заряд пороха и запал, представляющий собой мостик накаливания. При подаче тока по кабелю с поверхности мостик накаливается, порох воспламеняется и пуля с большой скоростью выталкивается из ствола перфоратора. Эффективность перфорации пулевым перфоратором часто бывает недостаточна в связи с быстрой потерей энергии пулями при ударе о трубы.

В настоящее время на промыслах распространен метод беспулевой перфорации.

В основу беспулевых перфораторов заложен принцип осевой кумуляции. Отверстия в колонне создаются не пулями, а фокусированными струями газов, которые возникают при взрыве кумулятивных зарядов.

С появлением беспулевых перфораторов стало возможно создавать отверстия в колонне без повреждения ее цементного кольца. Это имеет большое значение при перфорации колонн в маломощных продуктивных пластах, близ которых залегают обводненные или газовые пласты. Беспулевая перфорация обеспечивает надежное вскрытие пласта и улучшение проницаемости за счет образования более глубоких каналов, чем при пулевой перфорации.

 

Учет несовершенства скважин.

 

Несовершенством скважин обусловлено появление дополнительных сопротивлений, возникающих в призабойной зоне и у стенок скважины в результате отклонения потока жидкости от плоско-параллельного, а также в результате сгущения линий токов у перфорационных отверстий, вызывающих местное повышение скоростей движения жидкости. На этом основании уравнение движения жидкости в несовершенную скважину формально можно написать:

 

(7.1)

 

где С = С₁+С₂ – коэффициент, учитывающий несовершенство скважины по характеру и по степени вскрытия.

 

Величина коэффициента С зависит от числа перфорационных отверстий, их диаметра, характера размещения отверстий на поверхности обсадной колонны, от глубины пулевых каналов в породе и глубины вскрытия пласта.

Отношение дебита несовершенной скважины к дебиту совершенной скважины называют коэффициентом совершенства:

 

(7.2)

Отсюда

 

(7.3)

 

Аналитическое решение задачи притока жидкости в несовершенной скважине приводит к сложным уравнениям, практическое использование которых весьма затруднительно. Поэтому В.И. Щуров определил величину С для различных видов несовершенства скважин экспериментально при помощи электролитических моделей и построил графики зависимости величины С₁ от числа и диаметра отверстий, диаметра скважины, глубины отверстий и степени вскрытия пласта. На рис. 71 приведен один из графиков В.И. Щурова, по которому можно найти величину С₁.

На оси абсцисс отложен безмерный параметр nD, где n - число перфораций на 1 пог.м. фильтра, D - диаметр скважины в метрах (по долоту). Имеющиеся на графике кривые соответствуют различной величине параметра , где d - диаметр отверстий.

 

График на рис. 72. действителен для , где - глубина проникновения пули в породу.

Такие же графики построены и для других величин . Глубину проникновения пуль в породу можно оценить экспериментально.

Для определения величины коэффициента С₂, учитывающего несовершенство скважины по степени вскрытия, В.И. Щуровым построена другая серия графиков (рис. 72).

Дополнительное сопротивление притоку жидкости в скважине, несовершенной по степени вскрытия, зависит от отношения

 

 

Вскрытой (перфорированной) мощности пласта Н к общей его эффективной мощности h и от отношения

 

 

Общей вскрытой мощности пласта h₀ к диаметру скважины D.

По параметрам d и a на графике рис.72 находится величина С₂.

Учет совершенства скважины равнозначен замене несовершенной скважины эквивалентной ей совершенной скважиной, радиус которой значительно меньше. Радиус такой условной совершенной скважины называют приведенным радиусом r_пр. С учетом его уравнение притока жидкости в скважину будет иметь вид:

 

(7.4)

Сравнивая уравнения (1) и (4) получим:

 

 

= (7.5)

 

 

Откуда

 

 

(7.6)

или

 

(7.7)

 

 

Из соотношения (7) по величине С можно найти приведенный радиус совершенной скважины, эквивалентной скважине перфорированной или вообще несовершенной. Для удобства расчетов на рис 73 приведен соответствующий пересчетный график В.И. Щурова.

Пользуясь этим графиком, предварительно определяем по величине С, взятой по горизонтальной оси, значение параметра

 

 

Тогда приведенный радиус легко находится из соотношения: