При кульової перфорації в свердловину на електричному кабелі спускається стріляє кульової апарат з 8-10 камер-стовбурів, заряджених кулями діаметром 12.5 мм. Камори заряджаються вибуховою речовиною (ВВ) і детонатором. При подачі електричного імпульсу відбувається залп. Кулі пробивають колону, цемент і впроваджуються в породу. Існує 2 види кульових перфораторів: 1) перфоратори з горизонтальними стовбурами. У цьому випадку довжина стволів мала і обмежена радіальними габаритами перфоратора. 2) Перфоратори з вертикальними стволами з отклонітелямі куль на кінцях для додання польоту кулі напрямки, близького до перпендикулярному по відношенню до осі свердловини.
Кульової перфоратор ПП-80. збирається з декількох секцій. Уздовж секції просвердлений 2 або 4 вертикальних каналу, які перетинають камори з ВВ, стовбури яких заряджені кулями і закриті герметизирующими прокладками. Верхня секція - запальний має 2 запальних пристрою. При подачі по кабелю струму спрацьовує перший запальний пристрій і детонація поширюється по вертикальному каналу в усі камори, що перетинаються цим каналом. В результаті миттєвого згоряння ВВ тиск газів в комори досягає 2 тисяч Мпа, під дією яких куля викидається. Відбувається майже одночасний постріл з половини усіх стволів. При необхідності подвоїти число прострілів по другій жили кабелю подається другий імпульс і спрацьовує друга половина стовбурів від другого запального пристрою. У Цьому перфораторі маса ВВ однієї камори мала і становить 4-5 м Довжина перфораційних каналів становить 65-145 мм в залежності від міцності породи і типу перфоратора. Діаметр каналу 12мм.
має більший обсяг камер і довжину стовбурів. Одна камора віддає енергію вибуху відразу двом стовбурах, маса ВВ в одній каморі досягає 90 м Тиск газів в каморах тут нижче і становить 0.6-0.8 тисяч Мпа, але дія їх більш тривалий. Це дозволяє збільшити початкову швидкість вильоту кулі і пробивну здатність перфоратора. Довжина перфораційних (отворів) каналів в породі виходить 146-350 мм при діаметрі 20 мм. У кожній секції перфоратор є чотири вертикальних ствола, на кінцях якого зроблені плавні жолобки-отклонітеля. Кулі, виготовлені з легованої сталі, для зменшення тертя в отклонітеля покриваються міддю або свинцем. У кожній секції 2 стовбура спрямовані вгору і 2 вниз. Це дозволяє компенсувати реактивні сили, що діють на перфоратор.
Торпедная перфорація здійснюється апаратів, що спускаються на кабелі і стріляють розривними снарядами діаметром 22 мм. Внутрішній заряд ВВ одного снаряда дорівнює 5 м Апарат складається з секцій, в кожній з яких є по 2 горизонтальних стовбура. Снаряд оснащений детонатором накального типу. При зупинці снаряда відбувається вибух внутрішнього заряду і розтріскування навколишнього гірської породи. Маса ВВ однієї камори 27 м Глибина каналів за результатами випробувань складаємо 100-160 мм, діаметр каналу 22 мм. На 1 метр довжини фільтра зазвичай робиться не більше чотирьох отворів, тому що при торпедної перфорації часті випадки руйнування обсадних колон.
Кумулятивна перфорація здійснюється перфораторами не мають куль і снарядів. Простріл породи досягається за рахунок сфокусованого вибуху. Така фокусування обумовлена конічною формою внутрішньої поверхні заряду ВВ обумовленої тонким металевим покриттям (листова мед товщиною 0,6 мм) енергія вибуху у вигляді тонкого пучка газів - продуктів облицювання пробиває канал. Кумулятивний струмінь набуває швидкість в головній частині до 6-8 км / с і створює тиск на перешкоду 150-300 тис. МПа. При пострілі кумулятивним зарядом в перешкоді утворюється вузький перфораційний канал глибиною до 350 мм і діаметром 8 14 мм. Розміри каналів залежать від міцності породи і типу перфораторів.
Всі мають горизонтально розташовані заряди і поділяються на корпусні і безкорпусні (одноразової дії). Перфоратори спускаються на кабель, а також перфоратори спускаються на НКТ. В останньому випадку ініціювання вибуху проводиться не електричним імпульсом, а скиданням в НКТ гумової кулі, що діє як поршень на вибуховий пристрій. Маса одного кумулятивного заряду вибухової речовини становить 25-50 м
Максимальна потужність розкритої інтервалу кумулятивним перфоратором досягає 30 м, торпедним - 1 м, кульовим - до 25 м. Це є однією з причин широкого застосування кумулятивних перфораторів.
У свою чергу кумулятивні корпусні перфоратори дозволяють прострілювати інтервал до 3.5м за 1 спуск, корпусні одноразової дії - до 10 м і безкорпусні або стрічкові - до 30 м. Стрічкові перфоратори набагато легше корпусних, однак їх застосування обмежене величинами тиску і температури на забої свердловини, тому їх вибуховий патрон і детонує шнур знаходяться в безпосередньому контакті зі свердловини рідиною. У стрічковому перфораторі заряди змонтовані в скляних герметичних чашках, які розміщені в отворах довгою сталевої стрічки з вантажем на кінці. Вся гірлянда спускається на кабелі. Зазвичай при пострілі стрічка повністю не руйнується, але для повторного використання не застосовуються. Головка, вантаж, стрічка після відстрілу витягуються на поверхню разом з кабелем. Недоліки: неможливість контролювання числа відмов, тоді як в корпусних такий контроль можливий при огляді витягнутого з свердловини корпусу.
Піскоструминна перфорація. Певним кроком вперед було здійснення піскоструминної перфорації, яка дозволяє отримати досить чисті і глибокі перфораційні канали в породі. При гідропіскоструминної перфорації (ДПП) руйнування породи відбувається в результаті використання абразивного і гідромоніторного ефектів високошвидкісних піщано-рідинних струменів, що вилітають з насадок ДПП, прикріпленого до нижнього кінця НКТ. Піщано-рідинна суміш закачується в НКТ агрегатами високого тиску і піднімаються зі свердловини по кільцевому простору. Це порівняно новий метод розтину пласта. Їм обробляється понад 1500 свердловин щорічно, крім того він знайшов застосування при капітальних ремонтах, вирізки колони і інших методах впливу. При ДПП створення отворів в колоні, цементному кільці і породі досягається доданням піщано-рідинної струмені швидкості в кілька сотень м / с, при тиску в 15-30 МПа. У породі вимивається каверна грушеобазной форми, зверненої вузьким конусом до отвору в колоні. Розміри каверни залежать від міцності гірських порід, тривалості та потужності піщано-рідинної струменя і досягають глибини до 0,5 м.
Перфорація проводиться піскоструминними апаратом АП-6М, що спускаються на НКТ. АП-6М має 6 бічних отворів, в які вгвинчуються 6 насадок для одночасного створення шести каналів. Насадки в сталевій оправі виготовляються з твердих сплавів трьох стандартних діаметрів 3, 4.5 і 6 мм. насадка діаметром 3 мм застосовується для вирізки взятих труб в обсаджена свердловині, коли глибина різання д.б.н. мінімальної. Насадка діаметром 4.5 мм використовується для перфорації обсадних колон і ін. Роботах, коли витрата рідини обмежений. Насадки з діаметром 6 мм застосовують для отримання максимальної глибини каналів.
Повільно обертаючи піскоструминний апарат або вертикально його переміщаючи, можна отримати вертикальні або горизонтальні надрізи і канали. У цьому випадку опір зворотного потоку зменшиться і канали виходять в 2,5 рази глибше.
У піскоструминному апараті передбачені 2 кульових клапана, що скидаються з поверхні. Діаметр нижнього клапана менше, ніж сідло верхнього клапана, тому нижній шар вільно проходить через сідло верхнього клапана.
Після спуску апарату, обв'язки гирла свердловини і приєднання до нього насосних агрегатів система опресовивается тиском рівним 1,5 робочого тиску. Перед опресовки НКТ скидається куля діаметром 50 мм від верхнього клапана для герметизації системи. Після опресовки зворотним промиванням верхній шар виноситься на поверхню і витягується. Потім в НКТ скидається малий куля і при його посадці рідина отримує вихід тільки через насадки. Концентрація піску в рідині становить 80-100кг / м 3.
Зусилля в муфтових з'єднань НКТ у верхньому перетині від ваги колони НКТ і тиску рідини не повинні перевищувати страгивает навантаження в різьбовому з'єднанні верхньої муфти.
де - 1.3-1.5 - коефіцієнт запасу, - площа перетину внутрішнього каналу НКТ, - коефіцієнт полегшення труб в рідини, - робочий тиск на гирлі свердловини, - вага 1п.м. НКТ з урахуванням муфт в повітрі, - глибина спуску НКТ.
Вирішуючи рівність (1) щодо знайдемо граничну глибину спуску НКТ при заданому.
Вирішуючи відносно. отримаємо гранично допустимий тиск а гирло свердловини.
Процес можна здійснювати, якщо обидві умови (2) і (3) виконуються. В іншому випадку повинна бути використана ступінчаста колона НКТ.
- довжина другої колони, - площа внутрішнього каналу другого ступеня НКТ, - вага 1п.м. другого ступеня НКТ.
Так як гідростатичні тиску рідини в НКТ і кільцевому просторі встановлені, то тиск нагнітання на гирлі буде:
Де - втрати тиску на тертя в НКТ при русі піщано-рідинної суміші від гирла до ДПП, - втрати тиску в насадках, що визначаються за графіками, - втрати на тертя висхідного потоку рідини в затрубному просторі, - протитиск на гирлі свердловини в затрубному просторі.
Де коефіцієнт тертя визначається як зазвичай через число Re. але збільшується на 15-20% через присутність піску, - внутрішній діаметр НКТ, - лінійна швидкість потоку в трубах, - щільність піщано-рідинної суміші, Величина також визначається за формулою трубної гідравліки
Де - внутрішній діаметр обсадної колони, - зовнішній діаметр НКТ.
- Лінійна швидкість висхідного потоку рідини в кільцевому просторі, яка не повинна бути менше 0,5 м / с для повного виносу піску. Після спуску колони НКТ в неї спускають на кабелі малогабаритний геофізичний прилад - індикатор, що реагує на потовщення металу: тобто визначає положення перфоратора по відношенню до розрізу продуктивного пласта. Однак, при цьому необхідно враховувати додаткове подовження НКТ при створенні тиску.
Де E - модуль Юнга - 2 * 10 5, Мпа; f- площа перетину металу труб, м 2; z- коефіцієнт, що враховує тертя труб об стінки обсадної колони (1,5-2,0)
При гідропіскоструминної перфорації застосовується те ж обладнання, що і при гідророзриві пласта.
Устя свердловини обладнується арматурою типу 1АУ-700. Для прокачування піщано-рідинної суміші використовується насосні агрегати на базі а / машини КрА3-257 2АН-500 або 4АН-700, розвиваючі максимальний тиск 50 і 70 МПа відповідно. При менших тисках застосовують цементувальні головки (ЦА-320). Число агрегатів n визначається як частка від ділення загальної необхідної гідравлічної потужності на гідравлічну потужність одного агрегату плюс 1 агрегат:
Для ланцюгів ДПП використовують воду, 5-6% розчин ингибированной соляної кислоти, дегазована нафту, пластову воду. Обсяг робочої рідини приймається рівним 1,3-1,5 обсягу свердловини при роботі про замкнутому циклу. При роботі зі скиданням рідини обсяг визначають за співвідношенням
Де - витрата рідини через одну насадку; n - число одночасно діючих насадок; t - тривалість перфорації одного інтервалу (15-20 хв): N - число перфораційних інтервалів, кількість піску приймається з розрахунку 50-100кг піску на 1м 3 рідини.
Піскоструминна перфорація на відміну від кульової або кумулятивної дозволяє отримати канали з чистою проникною поверхнею. Недоліки: громіздкість операції, задалжіваніе потужних технічних засобів і великого числа обслуговується персоналу визначає високу вартість цього способу в порівнянні з кумулятивною.