12.1.4. Обробка привибійних зон свердловин твердити вибуховими речовинами

Прострілювальні та вибухові роботи у свердловинах прово­дять з метою перфорації обсадних колон і цементу для розкриття нафтога­зоносних і водоносних пластів. Крім того, вибухові роботи застосовують і для зрізування у свердловині колон і труб для їх підняття на поверхню, від­бору зразків гірських порід у незакріплених свердловинах боковими ґрун­тоносами.

Як інтенсифікацію видобутку нафти і газу вибухові роботи проводять для підвищення продуктивності експлуатаційних свердловин способом очистки вибійних фільтрів: поліпшення або встановлення гідродинамічного зв'язку між свердловиною і пластом.

Розкриття пластів виконують за допомогою спеціальних апаратів — пер­фораторів. Для перфорації свердловин використовують кумулятивні, кульові, гідропіскоструменеві й торпедні перфоратори. Тип перфоратора і кількість перфораційних отворів на одиницю довжини свердловини визначають за конструкцією останньої і літологією колектору. Кумулятивний заряд скла­дається з вибухівки, детонатора, металевої лійки і захисного корпусу. Під час вибуху детонатора в корпусі хвиля детонації, переміщуючись вздовж осі за­ряду, досягає основи кумулятивної виїмки. Продукти вибуху стискують ме­талеву лійку із формуванням рідинного струменя вздовж її осі. Швидкість струменя досягає 6—8 км/с, що зумовлює тиск до 104 МПа. Струмінь гли­боко проникає в породу і утворює канал значної довжини, глибина якого за­лежить від густини і механічних властивостей матеріалу та обсадної колони, гірського і пластового тисків, температури в пласті та інших факторів.

Кумулятивні перфоратори поділяють на дві групи: корпусні й некор-пусні. До корпусних належать перфоратори багато- і одноразової дії. У та­ких перфораторах заряди, детонувальний шнур і вибуховий патрон вмонто-

вані у сталевий герметичний корпус, здатний витримувати гідростатичний тиск і дію ударної хвилі під час вибуху. Кумулятивні перфоратори багато­разової дії — ПНКТ — витримують від 10 до 50 залпів. (їх спускають на НКТ, тому вони і мають абревіатуру ПНКТ.)

Некорпусні кумулятивні перфоратори виготовляють у вигляді скляної гірлянди, вони складаються з окремих зарядів, кожен з яких є герметизу-вальним і сприймає зовнішній тиск у свердловині. Під час вибуху корпус заряду руйнується. Прикладом є перфоратор типу ПКС (перфоратор куму­лятивний скляний). Перфоратори ПКС складаються із скляних головок з розташованими в них герметичними кумулятивними зарядами, детонуваль-ного шнура в алюмінієвій оболонці, вибухового патрона і чавунного об-важнювача.

Пробивна здатність некорпусних перфораторів типу ПКС вища, ніж корпусних перфораторів багаторазового використання.

Дія кульових перфораторів ґрунтується на викиді куль під дією енергії розширення порохових газів. У цих перфораторах кульовий ствол склада­ється з прямолінійної частини, паралельної осі апарата і викривленої час­тини для спрямування кулі в стінку свердловини, що дає змогу одержува­ти високу швидкість кулі. Потужні великокаліберні кульові перфоратори залпової дії з вертикально-криволінійними стволами забезпечують високу пробивну здатність куль, які через стінку обсадних колон і цементне кіль­це проникають у породу та утворюють у ній глибокий канал і систему тріщин.

Кульові перфоратори, які використовують на нафтогазопромислах Ук­раїни рідко, мають сталевий корпус, у якому розташовані порохові камери, ствол із зарядами і кулями, та запалювальні пристрої. За послідовністю ви­стрілювання куль їх поділяють на апарати залпової (всі кулі вистрілюють одночасно) і селективної дії (кулі вистрілюють почергово через різні про­міжки часу).

Перфоратори опускають у свердловину на одножильному броньовано­му кабелі за допомогою спеціального підйомника. Для запалювання поро­хових зарядів і підривання детонаторів застосовують електрозапали і піро-патрони різних типів. Для ініціювання підривання зарядів бризантних ви­бухових речовин застосовують капсули-детонатори, електродетонатори, підривні та детонувальні шнури.

У конструкції гідропіскоструменевих перфораторів немає вибухових речовин. Для пробивання каналів застосовують струмінь рідини з піском, який під дією великого тиску вилітає із сопла з великою швидкістю. Такий струмінь утворює в колоні, цементному кільці та породі канал для сполу­чення пласта зі свердловиною. Гідропіскоструменевим перфоратором мож­на створювати канал у вигляді щілини, обрізувати колону по периметру з метою виймання її на поверхню, а також руйнувати цементні мости і пред­мети, залишені на вибої. Такий перфоратор являє собою трубу, в яку вста­новлено декілька сопел. Апарат опускають у свердловину на НКТ, через які під високим тиском подають рідину з піском.

Залежно від розмірів насадки, перепаду тиску й інших факторів витра­чання робочої рідини на один канал становить 1—7 м³, піску — 50—700 кг.

Для виконання вибуху у свердловині використовують і так звані тор­педи. Вони складаються із приладу для підривання, у якому є електрозапал, капсула-детонатор і шашки високобризантної вибухової речовини, що під­силює початковий імпульс детонації.

Розрізняють фугасні та кумулятивні торпеди. Фугасні торпеди поділя­ють на шашкові типу ТШ і шашкові термостійкі — ТШТ. Ці торпеди ма­ють тонкостінний корпус із алюмінію, у якому розміщений заряд із цилінд­ричних шашок вибухової речовини або заряд з герметичною оболонкою, в якій є патрон-підривник. Кумулятивні торпеди характеризуються спрямо­ваним вибухом. Частіше застосовують кумулятивні осьові торпеди типу ТКО і кумулятивні труборізи ТРК.

Основне завдання торпедування при розкритті пласта — утворення у ньому тріщин великої протяжності. Це здійснюється фугасними зарядами. Для максимального збільшення припливу пластового флюїду використову­ють вибухи великих зарядів. Маса вибухівки у таких випадках може досяга­ти декількох тонн. Ці торпеди називають торпедами шашковими великими (ТШВ).

За допомогою вибухових робіт ліквідують ускладнення і навіть аварії, що трапляються в процесі буріння свердловин: прихоплювання бурового інструменту внаслідок обвалу порід зі стінок свердловини, "прилипання" бурильної колони до стінки свердловини; заклинювання долота металеви­ми предметами.

Торпедування свердловин з метою інтенсифікації видобутку нафти і газу здійснюється підриванням торпеди проти пласта. Його рекомендується робити в міцних пісковиках, вапняках і доломітах.

Добрі результати дають вибухи шнуркових торпед, шо являють собою трубки, довжина яких дорівнює товщині пласта. Розвитку тріщинуватості досягають багаторазовими вибухами шнуркових торпед проти того самого інтервалу. Великий ефект досягається застосуванням скляних торпед куму­лятивно-спрямованої дії. Торпеди збирають у гірлянди, довжина яких дорів­нює товщині пласта або заданому інтервалу розкриття пласта. Кожна тор­педа утворює у пласті канал завдовжки до ЗО см. За тонкого перешаруван­ня пісковиків із глинами рекомендується робити канали не горизонталь­ними, а похилими для того, щоб ними були розкриті всі тонкі прошарки пісковиків за колоною.

В останні десятиліття на нафтових промислах на Апшеронському пів­острові Азербайджану, в Кубанській западині Передкавказзя, в Тімано-Пе-чорській нафтогазоносній області (Росія) застосовували ТШВ для торпеду­вання нафтових пластів в експлуатаційних свердловинах, пробурених гори­зонтально і похило-спрямовано. Проте цей спосіб торпедування не одер­жав великого поширення у зв'язку з труднощами його застосування: необ­хідні, по-перше, буріння горизонтальних свердловин по пласту; по-друге, закладання в горизонтальні свердловини достатнього обсягу вибухівки.