Прострелочно-взрывные работы в поисково-разведочных скважинах
Физические основы прострелочно-взрывных работ
• Проведение ПВР в скважинах связано с применениемспециальных зарядонесущих конструкций, взрывчатых веществ (ВВ), загружаемых в скважину без применения специальных средств доставки ВВ в скважину, взрывчатых веществ на основе пропана с кислородом, корпусных и бескорпусных пулевых перфораторов и торпед;
• Вскрытие пласта с помощью пулевого перфоратора осуществляется за счет выделяющейся при сгорании пороха энергии, сообщаемой пуле, которая находится в стволе перфоратора. Проникающая (пробивная) способность пули зависит от массы и характеристик сжигаемого пороха, массы самой пули, ее сечения, длины канала ствола, конструкции скважины (числа колонн, толщины цементного кольца и др.);• В результате удается разогнать пулю до скорости 900м/с.
Виды прострелочно-взрывных работ (ПВР):
• Стреляющие и сверлящие грунтоносы
• Пороховые генераторы и аккумуляторы давления
• При кумулятивной перфорации формируется высокотемпературный поток газа и металла давлением около 200-300 МПа, перемещающийся со скоростью 6000-8000 м/с. • На рис. 1 показаны фазы образования кумулятивной среды при взрыве заряда с облицованной выемкой. Формирующаяся при взрыве струя содержит 10 % массы облицовочного материала кумулятивного заряда. Остальные 90 % массы облицовки обжимаются под действием ударной волны, приобретая сигарообразную форму, и образуют так называемый пест. Головная часть струи перемещается со скоростью 6000 м/с, хвостовая – 2000 м/с, а скорость перемещения песта составляет 1000м/с. При встрече с преградой (колонной, цементным кольцом) кумулятивная струя прожигает в ней канал с полусферическим углублением.
• Присутствие в кумулятивной струе песта снижает эффективность перфорации, поскольку твердые фрагменты, входящие в ее состав, оседают на стенках канала и на дне, уменьшая его просвет.
• Принцип действия пулевого перфоратора основан на использовании энергии выделяющихся при сгорании пороха газов, которые сообщаются пуле значительную кинематическую энергию. Кинематическая энергия перфораторов с вертикально-горизонтальными стволами (около 900 м/с) превышает энергию в перфораторах с горизонтальными стволами (
500-750 м/с). Вокруг пробитого пулей отверстия внутри обсадной колонны образуются массивные заусеницы, мешающие последующему прохождению различных скважинных приборов и пакеров.
— К числу недостатков относят сложность установки зарядов и большая масса ( из-за массы пуль) Наиболее положительных результатов можно достичь при комплексировании кумулятивной и пулевой в перфорации в определенных условиях.
• Сверлящую перфорацию проводят при вторичном вскрытии тонкослоистого разреза, представленного чередующимися продуктивными и непроницаемыми пропластками, тонких нефтенасыщенных пластов, расположенных рядом с водоносными пластами, нефтяных оторочек, а также при капитальном ремонте скважин с многоколонной конструкцией.• Еще одной областью применения сверлящих перфораторов являются наклонно направленные и горизонтальные скважины, в которых применение пулевых и кумулятивных перфораторов сопряжено с риском провоцирования аварийных ситуаций.
Стреляющие и сверлящие грунтоносы
а) Боковые стреляющие грунтоносы:
• Позволяют отбирать образцы горных пород из стенок скважины с помощью пустотелых бойков, внедряющихся в стенку скважины под действием энергии газа, образующегося при сгорании порохового заряда.
• По сравнению с пулевыми перфораторами стреляющие грунтоносы имеют меньшее соотношение объемов канала ствола и пороховой камеры. (Дульная скорость бойка грунтоноса в 3-4 раза меньше скорости пули у стреляющего перфоратора)
• При внедрении бойка в породу его полость заполняется находящейся в скважине промывочной жидкостью, затрудняющей заполнение бойка породой. Для исключения влияния этого эффекта на отбор породы в стенке бойка просверливают специальные отверстия для эвакуации ПЖ из полости бойка.
• При отборе образцов породы с помощью стреляющих грунтоносов внутри бойка происходят деформационные процессы (растрескивание, сдавливание и др.), приводящие к изменению первичной структуры и текстуры отобранной породы. Поэтому по таким деформированным образцам можно лишь определить остаточную нефтенасыщенность, содержание битумов и литологическое строение.
• ПВР, проводимые с помощью скважинных торпед, предназначены для ликвидации возникающих при бурении аварий путем отвинчивания заклинившихся в скважине бурильных труб, раскачивания или их отрыва, разрушения металла на забое, повышения скорости проходки за счет разрушения валунов или других высокопрочных пород, очистки поверхности обсадных труб и фильтров, разрезания прихваченных труб с целью их последующего извлечения из скважины. В ряде случаев применение торпед позволяет повысить проницаемость прискваженной зоны пласта.
Пороховые генераторы и аккумуляторы давления
• Воздействие с помощью пороховых генераторов и аккумуляторов давления (ПГД и ПАД) на прискваженную зону продуктивного пласта или на пласт-коллектор при заводнении обеспечивает увеличение нефтеотдачи или приемистости пласта.
• Пороховые генераторы улучшают фильтрационно-емкостные свойства пласта в результате теплового, механического и физико-химического воздействия на него при помощи пороховых газов.
• При сжигании заряда в скважине формируется газовый пузырь, который под воздействием осциллирующего давления и температуры очищает прискваженную часть пласта от мелких механических частиц, расплавляющегося парафина, растворяющегося карбонатного цемента и карбонатных зерен на стенках трещин
— Механическое воздействие продуктов горения пороха на пласт заключается в проникновении в пласт под высоким давлением газожидкостной смеси. Последняя, перемещаясь по естественным трещинам и перфорационным каналам в глубь пласта, действует как клин на породу.
• Тепловое воздействие заключается в переходе их твердого в расплавленное состояние парафинов, смол и битумов, оседающих в порах коллектора в процессе эксплуатации скважины.
• Физико-химическое воздействие высокотемпературных продуктов горения, состоящих из азота, углекислого газа и паров соляной кислоты, проявляется в растворении известняков, доломитов и карбонатного цемента коллекторов, снижении вязкости нефти и ее поверхности натяжения.
• Основное назначение взрывных пакеров связано с необходимостью разобщения пластов (разведочных, эксплуатационных, нагнетательных скважин).
• Действие взрывных пакеров основано на использовании энергии образующихся пороховых газов для пластического деформирования и расширения корпуса пакера до плотного сцепления с внутренней стенкой обсадной колонны и
образования надежного разобщающего моста.• Создаваемые с помощью взрывных пакеров разобщающие мосты должны обеспечивать герметичность изолированного участка колонны, возможность разбуривания моста.
• Взрывной пакер спускают в скважину на кабеле, к которому он подсоединен с помощью переходника и кабельного наконечника. Переходник снабжен автоматическим отстоединителем.
Источник
Пвр при ремонте скважин
5.1.До начала работ отряда скважина и территория (площадка) буровой должна быть подготовлена «Заказчиком» согласно действующим техническим условиям на подготовку скважины для производства ПВР в скважинах.
5.2.Отряд может приступать к производству ПВР в скважине только после получения от представителя заказчика акта о подготовленности скважины к этим работам и проверки готовности скважины непосредственным осмотром. Подписанный начальником отряда акт хранится у него и сдается вместе с геофизическим материалом и актом на выполнение работ.
При проведении прострелочно-взрывных работ с наступлением темного времени суток, отряд может приступить к работе только после обеспечения заказчиком достаточного освещения места работы и выдачи «Акта готовности скважины для проведения ПВР с наступлением темного времени суток», подписанного кроме бурового мастера лицом, ответственными за электрохозяйство. (приложение 2)
5.3.Перед проведением ПВР скважина должна быть тщательно промыта для удаления из нее твердых частиц, препятствующих спуску аппарата и способствующих его заклиниванию, кислот, и щелочей, если наличие их в скважине не предусмотрено методикой ПВР.
5.4.В случае применения бескорпусных разрушающихся перфораторов, в скважине должен быть предусмотрен зумпф, (для осаждающихся осколков от перфоратора) глубиной не менее 3м.
5.5.Перед ПВР скважина заполняется до устья промывочной жидкостью с параметрами, соответствующими условиям вскрытия пласта для данной скважины. Во время перфорации должно быть установлено наблюдение за уровнем жидкости на устье скважины. Его снижение не допускается.
5.6.Устье скважины перед проведением ПВР оборудуется противовыбросовой задвижкой, установленной на крестовине колонной головки, которая закрепляется на все шпильки, тщательно проверяется и опрессовывается на давление, не превышающее допустимого для данной эксплуатационной колонны. Результаты испытаний должны быть оформлены актом. Штурвал противовыбросовой задвижки должен быть выведен в сторону от выкидных линий, располагаться на расстоянии не менее 10м от скважины и ограждаться щитом с навесом. На щите у штурвала должны быть указатели «Открыто», «Закрыто» с указанием числа оборотов штурвала для полного закрытия задвижки.
5.7.Подготовленность буровой для ПВР должна быть проверена непосредственным осмотром. Особое внимание должно быть обращено на подготовленность площадки для установки подъемника, наличию свободных проходов к устью скважины, на качество очистки мостков и пола буровой от грязи, льда, на отсутствие посторонних предметов на мостках, наличию легости (с крюком), задвижки со штурвалом, водяного или парового (зимой) шланга, достаточного освещения (для ночных работ), соответствие сопротивления заземления требованию ПТЭ и ПТБ и другие.
5.8. При невозможности выполнить полностью технические требования на подготовку скважины к ПВР, работы на ней могут производиться лишь по согласованному решению технического руководства “Заказчика” и “Подрядчика” о чем делается отметка в акте о готовности скважины к ПВР. В необходимых случаях решение согласуется с местными органами Госгортехнадзора.
VI .ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ, ПРИБОРОВ НА СКВАЖИНЕ
6.1.Основным работам в скважине предшествует комплекс подготовительных работ, который должен обеспечивать качественное производительное и безаварийное проведение ПВР.
В комплекс подготовительных работ на скважине входят уточнения задания на ПВР, установка и проверка спускоподъемного оборудования, приборов и устройств, инструктаж буровой бригады.
6.2.Подьемник должен быть установлен так, чтобы лебедчик хорошо видел устье скважины, движущийся кабель и направляющие ролики. Барабан лебедки необходимо располагать в горизонтальном положении, а его ось перпендикулярно к линии, проходящей через устье скважины. На площадке подъемник должен удерживаться тормозами и специальными упорами. Подъемник устанавливается на рабочей площадке на расстоянии 25-30м от устья.
6.3. ЛПС устанавливается на расстоянии не ближе 20 м от устья скважины.
6.4.После установки ЛПС и подъемника на рабочей площадке их необходимо заземлить на контур буровой. Общее сопротивление заземляющих устройств ЛПС, подъемника и буровой должно быть не больше 10 Ом.
6.5. Предпочтительно применять подвесной блок-баланс с направляющим роликом, являющийся более удобным и менее опасным в работе, особенно при спуске длинных перфораторов и торпед. Подвесной блок-баланс подвешивается к подъемному крюку, а направляющий ролик крепится к полу буровой или ротору. Плоскость направляющего ролика блок баланса должна быть вертикальна (по отвесу) и перпендикулярна к оси барабана лебедки.
Кабель, сходящий с ролика, должен проходить по центру трубы. После установки блок баланса его датчик (глубин, скорости, натяжения) соединяют с контрольной панелью подъемника.
VII . ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ
7.2.Прострелочно-взрывные работы в скважине должны проводиться только работниками перфораторного отряда или каротажно-перфораторного отряда под руководством руководителя взрывных работ при обязательном присутствии ответственного представителя “Заказчика” (геолога, мастера) имеющего допуск в опасную зону. При подготовительно-заключительных работах (монтаж, демонтаж устьевого оборудования) может привлекаться рабочая вахта буровой бригады.
7.3.Перед спуском ПВА в скважину для проверки проходимости скважины необходимо провести пробный спуск кабеля с контрольным шаблоном. При этом целесообразно одновременно произвести необходимые операции: отбивку муфтовых соединений, при необходимости уточнить глубину забоя, а также произвести промер кабеля, проверку механизмов и приборов подъемника , замер температуры и гидростатического давления в интервале ПВР.
При проведении перфорации ч\з колонну НКТ и торпедировании контрольное шаблонирование обязательно перед каждым боевым спуском. Спуск контрольного шаблона на кабеле и его промер на скважине проводят при обязательном присутствии представителя заказчика.
7.4.Диаметр шаблона, длина и вес его для корпусных ПВА должны быть не менее диаметра, длины и веса спускаемого в скважину прострелочно-взрывного аппарата, для гибких бескорпусных ленточных и разрушающихся перфораторов соответствие веса и длины не обязательны.
7.5. У места присоединения кабеля к шаблону, прострелочно-взрывному аппарату, должно быть сечение, ослабленное на 1/3 разрывного усилия кабеля.
7.6.До спуска шаблона в устье скважины определяют цену первой метки, проверяют наличие и исправность контрольной и предупредительной метки на кабеле, устанавливают точку отсчета или отметку глубин. Первую метку на кабеле совмещают с точкой отсчета глубин, на счетчике контрольной панели устанавливают нуль или число соответствующее цене первой метки.
7.8.Скорость спуска или подъема кабеля с шаблоном устанавливают в зависимости от технического состояния ствола скважины, типа шаблона, удельной массы и вязкости бурового раствора, способа измерения кабеля и таблица скоростей проведения СПО приведены в таблице 3.
7.9.Во время спусков и подъемов кабеля, особенно на высокой скорости не следует резко тормозить барабан лебедки во избежание деформации верхней оплетки или обрыва жил кабеля. Спуск и торможение должны осуществляется плавно.
В случаях остановки шаблона и перепуска кабеля, спуск надо прекратить и провести контрольный подъем шаблона до восстановления нормального (соответствующего глубине) натяжения кабеля.
При возникновении затруднений в спуске шаблона или аппарата, вызванным наличием пробки (сальника, уступа) ЗАПРЕЩАЕТСЯ пробивать препятствия шаблоном или ПВА.
В случае не прохождения шаблона или ПВА работы должны быть прекращены до устранения препятствий, спуском инструмента и промывкой скважины.
7.10.Подготовку ПВА для спуска в скважину следует начать после того, как спуск контрольного шаблона до забоя выявит (установит) удовлетворительное состояние ствола скважины.
7.11.Перед тем как приступить к заряжению ПВА необходимо:
а) определить границы опасной зоны, проверить наличие знаков (красных флажков, аншлагов) и постов охраны на границе опасной зоны,
б) удалить с территории опасной зоны всех людей, транспорт, прекратить все работы, не связанные с ПВР.
в) обесточить электрооборудование буровой. С момента обесточивания до спуска аппарата на глубину 50 м., не допускается проведение электросварочных работ в радиусе 400 м. При невозможности выполнения этого требования (производство ПВР на кустах скважин, нахождения скважины вблизи от населенного пункта и т.п.) обязательно применение устройств блокировки электровзрывной цепи или электродетонаторов и взрывпатронов, защищенных от токов промышленной частоты.
7.12.Вокруг скважины на все время прострелочных работ (с момента подвоза к ней ВМ и до окончания работ) перфораторного отряда устанавливается опасная зона в радиусе 50 м от места хранения ВМ и сборки ПВА. Радиус опасной зоны может быть сокращен до 10 м. после спуска ПВА в скважину на глубину более 50 м.
7.13. Подвезенные к скважине ВМ, должны храниться в специально оборудованных для этих целей контейнерах КЦМ-5, которые устанавливаются в специально отведенном месте, но не ближе 200м от устья скважины и жилых балков, а также в ЛПС на расстоянии не менее 20 м от устья. Контейнер с размещением в нем ВМ должен закрываться на замок. Ключи от замка контейнера или ЛПС должны находиться у взрывника. Контейнер с ВМ или ЛПС охраняется работниками отряда.
7.14..Снаряжение торпед, зарядка и сборка прострелочных аппаратов на скважине производится в соответствии с инструкцией по их применению, в лаборатории перфораторной станции (ЛПС), на мостках буровой или открытой площадке вблизи скважины, подготовленной в соответствии с погодными условиями, в приспособленных помещениях (будках, сараях и т.п.) расположенных не ближе 20 м. от устья скважины и 50 м от мест постоянного пребывания людей , кроме работ по снаряжению торпед при которых и то и другое расстояние не менее 50метров.
7.15..Перед выполнением ПВР и выгрузкой ВМ из ЛПС или взятии ВМ из контейнера или спецплощадки для монтажа ПВР взрывник подает первый сигнал «Предупредительный» (один продолжительный звуковой сигнал свистка, рожка, сирены, отличной от других звуков в этом районе) По этому сигналу все люди, кроме персонала отряда, должны удалиться за пределы опасной зоны.
7.15..После сборки перфоратора, вдоль гирлянды или внутри корпуса перфоратора пропускается электрический провод в изоляции, соответствующей термостойкости для последующего подключения взрывпатрона.
7.16 Собранный перфоратор переносится к устью скважины только персоналом перфораторного отряда. Переносить перфоратор массой более 10 кг. необходимо с применением приспособлений, исключающих их падение. ЗАПРЕЩАЕТСЯ, доставка к устью скважины, комплекта ПВА и зарядов, более чем необходимо для снаряжения очередной сборки.
7.17. Установка взрывпатрона, электродетонатора в ПВА производится у устья скважины непосредственно перед спуском его в скважину. Установку СИ в аппарат и подсоединение ПВА к кабелю производит взрывник под руководством руководителя ВР.
7.18.В перфораторы ПКС, ПКСУЛ, ПРК, Strip взрывпатрон устанавливается в верхней части сборки после ее спуска в устье скважины до уровня верхнего заряда т.е до предохранительной неснаряженной ленты. Подсоединение контакта взрывпатрона производится после спуска сборки в скважину на длину предохранительной ленты.
В перфораторы ПК, ПКО, ПР, TCP взрывпатроны устанавливаются в нижней части, а торпедах ТШ, ТШТ, ТКО в верхней части.
7.19.Перед присоединением провода к центральной жиле кабеля ЦЖК, последний обязательно должен быть проверен прибором на отсутствие в нем токов утечки электрооборудования или емкостного (электрического) тока, могущих вызвать непроизвольный выстрел или взрыв аппарата. Продолжительность этой проверки должна быть не менее 1 мин.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ проверять на поверхности действие приборов, проводимость и сопротивление запальной цепи ПВА и магистрали после присоединения аппарата к кабелю.
7.20.Убедившись в отсутствии тока во взрывной электромагистрали, взрывник соединяет второй конец электропровода с ЦЖК, место соединения тщательно изолируется. После этого по команде начальника отряда производится дальнейший спуск перфоратора в скважину.
7.21.При спуске многозарядных аппаратов(длиной более 2м), а также аппаратов с массой 40кг и более, обязательно применение подъемных средств и подвесного блока. При этом нельзя допускать ударов аппарата о металлические предметы, падения на пол, трения об острые края труб и т.п. После спуска ПВА (кроме торпед) на глубину не менее 50 м проверяют сопротивление и проводимость тока взрывной электромагистрали (кабеля) приборами, допущенными к работе Госгортехнадзором РФ и дающими максимальный ток не более 50 мА.
7.22.Спуск ПВА контролируется по специальным меткам на кабеле , по промеру кабеля по показаниям счетчика глубин и по натяжению кабеля (при применении блокирующих устройств типа ЛТМ по локатору муфт). Скорость спуска и подъема ПВА обуславливается его типом, состоянием и проходимостью скважины и не должна превышать предельных скоростей, указанных в таблице 3. Пробивать пробки в скважине, спускаемыми торпедами или ПВА — ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
7.23.Установка аппарата в заданный интервал производится снизу вверх после отбивки забоя. Зумпф должен быть не менее 3х метров. После установки аппарата на заданной глубине измеряют сопротивление запальной (взрывной) электромагистрали и только после этого подсоединяют взрывную машинку к кабелю.
7.24..Для надежного срабатывания средств воспламенения и взрывания применяемых в ПВА, необходимо обеспечить подачу на запал СВ, переменного тока величиной 1,5А или постоянного тока 1А. Требуемое для этого напряжение источников тока определяют исходя из указаний нормативной силы тока на 1 шт. СВ и сопротивления магистрали, учитывая возможность появления в электромагистрали дополнительного сопротивления (переходного волнового и индуктивного и др.)и утечек, целесообразно увеличивать расчетное напряжение до 1,5 раз.
7.25.После подготовки взрывной электромагистрали, наземного оборудования и аппаратуры, взрывник подает, второй сигнал, «Боевой» (два продолжительных звуковых сигнала свистком, сиреной, рожком ) По этому сигналу все удаляются от устья скважины, и каротажник перфораторщик (взрывник) включает ток в магистральную линию. Приведение в действие осуществляется включением в запальную магистраль требуемого тока путем нажатия на кнопку «Огонь». В перфораторной панели на кнопку «Взрыв» или включатель во взрывной машинке.
7.26.Отстрел или взрыв аппаратов в скважине следует наблюдать по приборам наземных панелей, выбросу жидкости, вздрагиванию (подбрасыванию) кабеля, звуку из скважины.
7.27.После производства выстрела или взрыва в скважине взрывная магистраль (кабель) должна быть немедленно отсоединена от источника тока. Ключ от взрывной машинки должен находиться у руководителя ВР. Подходить к устью скважины разрешается только руководителю взрывных работ, и не ранее чем через 5 минут после взрыва. До подъема аппарата из скважины и без разрешения руководителя работ, подход к скважине другим лицам ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
7.28..Подьем кабеля с отстрелянным аппаратом или наконечником и грузом начинают с малой скоростью и лишь, убедившись в отсутствии прихвата, переходят на допустимую скорость. Во время подъема кабеля необходимо внимательно следить за его натяжением, за показанием счетчика глубины и меткам на кабеле, чтобы своевременно снижать скорость подъема при прохождении аппарата или наконечника с грузом через места, опасные в отношении их прихвата (башмака, воронки, переходников, сужений и т.д.).
В случае резкого возрастания натяжения кабеля подъем немедленно должен быть прекращен, а кабель спущен в скважину до восстановления его нормального натяжения.
Подъем производится только после освобождения прихваченного кабеля или аппарата. В случае невозможности освобождения, работы приостанавливаются, дальнейшие работы производятся по плану согласованному техническими руководителями “Заказчика” и “Подрядчика”
7.29.При приближении аппарата к устью скважины на расстоянии 100м, скорость подъема должна быть, снижена после появления из скважины первой предупредительной метки (или звонка авто сигнализатора ) переходят на скорость не более 250 м/час.
До извлечения аппарата на поверхность, его необходимо подержать несколько минут в устье скважины в воздушной среде, чтобы температура и давление оставшихся в них газов и жидкостей снизилась до безопасного уровня. При извлечении ПВА из скважины на устье присутствуют только руководитель ВР и взрывник.
7.30.После того, как аппарат извлечен из скважины на поверхность, его немедленно отсоединяют от кабеля и проверяют на полноту срабатывания. Аппарат с отказавшим зарядом уносят на разряжение.
7.31.После извлечения последней сборки взрывник подает третий сигнал «Отбой» -три коротких звуковых сигнала, свистком, рожком, сиреной и т.д., после которого работники отряда приступают к заключительным работам на скважине.
Источник