Способ вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами и устройство для его осуществления Российский патент 2018 года по МПК E21B43/117 

Изобретение относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ проведения прострелочно-взрывных работ в нефтяных и газовых скважинах и устройство для его осуществления, включающие спуск в скважину несущей конструкции с кумулятивными зарядами, последующее срабатывание кумулятивных зарядов и образование в обсадной колонне скважины и горной породе каналов для притока флюида. Указанные каналы в обсадной колонне и в горной породе образовывают попарно [RU 2370639 С1, МПК⁸ Е21В 43/117, опубл. 2009].

Недостатком указанного способа является ограничение перфорационного канала по глубине и объему пробивной способностью одного кумулятивного заряда. При этом не всегда пробивными способностями одного кумулятивного заряда обеспечивается надежная гидродинамическая связь скважины с продуктивным пластом. Возникает необходимость углубить перфорационный канал, но при указанном способе это не возможно.

Наиболее близким по сути можно выделить способ кумулятивного бурения и устройство для его реализации, включающие создание скважины с помощью кумуляции, при котором поочередно в скважину подают заряды взрывчатых веществ и взрывают заряды, при этом заряды взрывчатых веществ выполнены с кумулятивными выемками. Предварительно на оси выемки заряда с выемкой сзади заряда устанавливают либо снаряд, либо ракету, либо торпеду, содержащие взрывчатку, затем в направлении перед выемкой вдоль оси выемки подают заряд с выемкой и взрывают заряд с выемкой, а затем в том же направлении подают либо снаряд, либо ракету, либо торпеду и взрывают дальше места взрыва заряда с выемкой, при этом снаряд, ракета или торпеда содержит взрывчатку. Устройство содержит разделяющиеся боеголовки и при этом заряды с кумулятивными выемками выполнены в головных частях боеголовок, а в хвостовых частях боеголовок выполнены либо снаряды, либо ракеты, либо торпеды. Изобретение позволяет обеспечить увеличение скорости бурения [RU 2491402 С1, МПК Е21В 7/00, опубл. 2013].

Указанный способ кумулятивного бурения может подходить как один из этапов строительства новых скважин. Для повторного бурения в построенной скважине (например, бурения дополнительных боковых стволов), обсаженной колонной труб и закрепленной цементным раствором, это способ не подходит, так как предполагает для разрушения породы поочередное использование двух типов зарядов - кумулятивного (направленного) и фугасного (снаряд, ракета или торпеда), при этом использование фугасного заряда (снаряда, ракеты или торпеды) приведет к деформации обсадной колонны труб и разрушению цементного кольца за обсадной колонной в ПЗП. По этой же причине технические элементы и устройство для реализации указанного способа не подходят для получения перфорационного канала большой глубины и объема в глубине продуктивного пласта. Так же способ не предусматривает возможность завода устройства в глубь пласта и придания ему направления при осуществлении завода. Кроме того, применение в фугасного снаряда сопряжено с дроблением горной породы на различные крупные и мелкие фракции и, как следствие, с закупоркой канала обломками горной породы, в результате чего возникает необходимость осуществления постоянной промывки ствола скважины промывочной жидкостью перед каждым срабатыванием заряда, иначе устройство не продвинуть.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка способа вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами, обеспечивающего глубокое проникновение перфорационного канала в глубь продуктивного пласта и качественную гидродинамическую связь скважины с пластом, а также разработка устройства для вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами, с возможностью заводить в пласт устройство с кумулятивными зарядами, задавать ему направление, задавать, контролировать, регулировать глубину и объем перфорационного канала по глубине продуктивного пласта, а также существенно снизить негативное воздействие продуктов взрыва на обсадную колонну и цементное кольцо скважины.

При осуществлении изобретения поставленная техническая проблема решается за счет достижения технического результата, который заключается в получении качественных перфорационных каналов большой глубины и объема в глубине продуктивного пласта в требуемом направлении и создавать перфорационные каналы требуемой глубины объема в продуктивном пласте, с возможностью существенного снижения воздействия продуктов взрыва на скважину.

Указанный технический результат по объекту способ достигается тем, что в способе вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами, включающем доставку в интервал перфорации продуктивного пласта несущей конструкции с кумулятивными зарядами, срабатывание кумулятивных зарядов и образование в продуктивном пласте скважины перфорационного канала, особенностью является то, что перед доставкой в интервал пласта кумулятивные заряды устанавливают друг за другом на несущую конструкцию вдоль нее, после доставки в интервал пласта производят последовательный отстрел кумулятивных зарядов с образованием перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами с продвижением несущей конструкции с кумулятивными зарядами в глубь пласта, причем отстрел каждого последующего кумулятивного заряда увеличивает объем перфорационного канала, полученного отстрелом предыдущего кумулятивного заряда.

При этом:

Получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, обеспечивается срабатыванием одного заряда с комбинированной геометрией кумулятивной выемки.

Получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, обеспечивается срабатыванием группы зарядов от двух с различными параметрами пробития.

Получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, обеспечивается срабатыванием группы зарядов, в которой имеются заряды, установленные со смещением направления кумулятивного заряда.

Под направлением кумулятивного заряда следует понимать направление образования перфорационного канала или вектор работы кумулятивной выемки в заряде или направление работы кумулятивного заряда или ось кумулятивного заряда.

Продвижение несущей конструкции с кумулятивными зарядами в глубь пласта возможно благодаря получаемым размерам перфорационного канала, достаточным для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, и гибкости несущей конструкции, способной изгибаться при заводе ее в перфорационный канал. Площадь перфорационного канала в его поперечном сечении или его диаметр, если перфорационный канал круглый, превышает площадь поперечного сечения кумулятивного заряда и несущей конструкции или габаритный размер.

При отстреле каждого кумулятивного заряда его оболочка и та часть несущей конструкции или составная часть несущей конструкции, к которой он прикреплен, разрушается в момент его отстрела для обеспечения продвижения последующего кумулятивного заряда в глубь пласта. При этом после отстрела одного заряда последующие заряды и несущая конструкция, к которой они прикреплены, остаются целыми. В одном из вариантов при установке кумулятивных зарядов на несущую конструкцию возможно использование выдвижной разрушаемой кассеты (далее кассеты), непосредственно к которой крепят кумулятивные заряды, при срабатывании кумулятивных зарядов разрушаются оболочки зарядов и кассета, а сама несущая конструкция может оставаться целой, но в этом случае кассету можно рассматривать как составную часть несущей конструкции, а значит, при срабатывания каждого кумулятивного заряда она частично разрушается.

Возможен спуск скважину нескольких несущих конструкций с кумулятивными зарядами для образования нескольких перфорационных каналов в любом направлении.

Спускаемые в скважину на несущей конструкции кумулятивные заряды могут иметь различные параметры пробития горной породы и размеры, могут чередоваться. Для подачи и продвижения несущей конструкции с кумулятивными зарядами по перфорационному каналу параметры пробития кумулятивного заряда должны обеспечивать это продвижение, т.е. площадь перфорационного канала в его поперечном сечении или его диаметр, если перфорационный канал круглый, должна превышать площадь поперечного сечения кумулятивного заряда и несущей конструкции (их габаритный размер в перечном сечении). Но сопутствующим последствием увеличения диаметра пробиваемого канала является снижение его глубины. Поэтому в рамках заявляемого способа возможно чередование в применении кумулятивных зарядов с разными параметрами пробития. Получение перфорационного канала, позволяющего заводить и продвигать по нему несущую конструкцию, может обеспечиваться применением кумулятивных зарядов:

с комбинированной геометрией кумулятивной выемки, когда срабатывание одного кумулятивного заряда обеспечивает получение перфорационного канала, достаточного для завода и продвижения следующих зарядов по перфоканалу;

обеспечивается срабатыванием группы зарядов от двух, с различными параметрами пробития при этом после срабатывания группы зарядов образуется перфорационный канал, достаточный для завода в него и продвижения по нему следующей группы зарядов. Причем срабатывание зарядов в группе в зависимости от количества зарядов в группе может быть как последовательным, так и одновременным (например, группа состоит из двух зарядов, первый заряд кольцевого действия, второй заряд за ним осевого действия, глубина пробития заряда кольцевого действия существенно ниже глубины пробития зарядом осевого действия, в этом случае целесообразно одновременное срабатывание всей группы зарядов, после чего в перфоканал заводят и продвигают следующую группу зарядов);

обеспечивается срабатыванием группы зарядов, в которой имеются заряды, установленные со смещением их направления относительно несущей конструкции, обычные стандартные кумулятивные заряды осевого действия (пробивающие перфоканалы диаметром меньше диаметра самого заряда) путем смещения осей кумулятивных выемок обеспечивают увеличение диметра перфоканала.

Изгиб несущей конструкции с кумулятивным зарядом в направлении пласта и ее последующий завод в перфоканал, образованный первым зарядом или группой зарядов, возможен благодаря искусственному или естественному забою, или точнее - упору. Несущая конструкция после контакта с упором начинает изгибаться под действием веса самой конструкции или принудительно в направлении продуктивного пласта. После образования перфорационного канала, достаточного для прохождения несущей конструкции, ее заводят в перфоканал, продвигая по упору. Роль упора может исполнять пакер, клин, сыпучий материал и многое другое.

На несущей конструкции кумулятивные заряды расположены друг за другом в одном направлении вдоль несущей конструкции. При этом под термином «одно направление» следует понимать полусферу, так как применение кумулятивных зарядов с различными параметрами пробития может требовать смещения направления кумулятивного заряда от оси несущей конструкции в одной полусфере (или ось кумулятивной выемки каждого заряда находятся в одной полусфере с продольной осью несущей конструкции).

В предлагаемом способе вскрытия, фугасное воздействие продуктов взрыва на обсадную колонну скважины, на ее цементное кольцо, ниже, чем в известных традиционных способах вскрытия кумулятивными перфораторами, так как одновременно срабатывает либо один кумулятивный заряд или группа зарядов в направлении одного перфорационного канала, тогда как в традиционных перфораторах срабатывают одновременно все заряды в перфораторе и пробивают они сразу большое количество неглубоких перфорационных каналов в разных направлениях, что негативно влияет на целостность цементного кольца и приводит к раннему обводнению скважины. При кумулятивном вскрытии пласта большую эффективность можно получить от одного большого по глубине и объему перфоканала, чем от нескольких малого объема.

Указанный технический результат по объекту устройство достигается тем, что в устройство для реализации способа вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами, содержащее несущую конструкцию, на/в которой установлены кумулятивные заряды, особенностью является то, кумулятивные заряды установлены друг за другом вдоль несущей конструкции с возможностью последовательного срабатывания кумулятивных зарядов, причем несущая конструкция для осуществления ее изгиба и продвижения на ней кумулятивных зарядов по перфорационному каналу в глубь пласта выполнена в виде гибкой ленты или трубы или стержней или в виде сегментов перечисленных элементов.

Несущая конструкция и оболочки кумулятивных зарядов выполнены из материалов, обеспечивающих разрушение той части несущей конструкции, к которой закреплен кумулятивный заряд в момент его отстрела и самой оболочки, при этом оболочка последующего кумулятивного заряда и часть несущей конструкции к которой он прикреплен остаются целыми. В качестве материалов разрушаемой части несущей конструкции возможно применение, например, стекла, керамики, чугуна, алюминиевого сплава или другого хрупкого материала, способного выдержать большие напряжения, и разрушающихся на мелкие осколки.

Несущая конструкция позволяет устанавливать кумулятивные заряды с угловым смещением направления кумулятивного заряда относительно несущей конструкции, при этом направление каждого кумулятивного заряда не выходит за пределы полусферы.

Несущая конструкция позволяет устанавливать кумулятивные заряды с линейным смещением оси кумулятивного заряда от продольной оси несущей конструкции, при этом ось кумулятивного заряда расположена параллельно продольной оси несущей конструкции.

Изобретение поясняется иллюстративными материалами.

На фиг. 1-фиг. 6 представлена реализация способа.

На фиг. 1 - в интервал продуктивного пласта скважины 1 к искусственному забою 2 доставляют несущую конструкцию 3 с последовательно установленными на ней кумулятивными зарядами 4, 5, 6 и следующими.

На фиг. 2 - несущую конструкцию 3 загибают (под действием тяжести самой конструкции или принудительным воздействием, например, НКТ) об искусственный забой 2, кумулятивный заряд 4 устанавливается в направлении продуктивного пласта.

На фиг. 3 - производят отстрел кумулятивного заряда 4, в результате чего в обсадной колоне труб скважины 1 и в горной породе образовывается «проходной» перфорационный канал 7 (под термином «проходной» следует понимать, что размеры или диаметр перфорационного канала достаточны для дальнейшего продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами), а несущая конструкция 3 разрушается перед кумулятивным зарядом 5 вместе с оболочкой кумулятивного заряда 4.

На фиг. 4 - несущую конструкцию 3 с кумулятивным зарядом 5 заводят в «проходной» перфорационный канал 7.

На фиг. 5 - производят отстрел кумулятивного заряда 5, в результате в горной породе образовывается перфорационный канал увеличенной глубины 8 (это перфоканал суммарной глубины, т.е. к глубине одного перфоканала или группы перфоканалов добавляется глубина следующего перфоканала или группы перфоканалов), а несущая конструкция 3 разрушается перед кумулятивным зарядом 6 вместе с оболочкой кумулятивного заряда 5.

На фиг. 6 - несущую конструкцию 3 с кумулятивным зарядом 6 заводят перфорационный канал увеличенной глубины 8, например под воздействием НКТ.

Далее продолжают последовательный отстрел кумулятивных зарядов и их завод в перфорационный канал в глубь пласта, до получения требуемых размеров (или глубины) перфорационного канала увеличенной глубины 8. На фиг. 1 - фиг. 6 получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами обеспечивается срабатыванием одного заряда, например с комбинированной геометрией кумулятивной выемки. Т.е. кумулятивный заряд сочетает геометрию выемки традиционного осевого кумулятивного заряда, когда пробивается в породе отверстие по оси кумулятивного заряда диаметром менее диаметра самого заряда, и геометрию выемки кумулятивного заряда кольцевого действия, когда кумулятивная струя формируется в виде кольца.

На фиг. 7 - фиг. 12 представлена реализация способа, при этом получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, обеспечивается срабатыванием группы зарядов от двух с различными параметрами пробития.

На фиг. 7 - в интервал продуктивного пласта скважины 1 к искусственному забою 2 доставляют несущую конструкцию 3 с последовательно установленными на ней кумулятивными зарядами 4, 5, 6 и т.д.

На фиг. 8 - несущую конструкцию 3 загибают (под действием тяжести самой конструкции или принудительным воздействием, например, НКТ) об искусственный забой 2, кумулятивный заряд 4 устанавливается в направлении продуктивного пласта.

На фиг. 9 - производят отстрел кумулятивного заряда 4, в результате чего в обсадной колоне труб скважины 1 и в горной породе образовывается «непроходной» перфорационный канал 9 (под термином «непроходной» следует понимать, что размеры или диаметр перфорационного канала не достаточны для дальнейшего продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами), а несущая конструкция 3 разрушается перед кумулятивным зарядом 5 вместе с оболочкой кумулятивного заряда 4, при этом диаметр «непроходного» перфорационного канала 9 меньше диаметра кумулятивного заряда 4, так как используется традиционный кумулятивный заряд осевого действия.

На фиг. 10 - несущую конструкцию 3 с кумулятивным зарядом 5 подводят к «непроходному» перфорационному каналу 9.

На фиг. 11 - производят отстрел кумулятивного заряда 5, в результате в обсадной колонне и в горной породе образовывается «проходной» перфорационный канал 7, а несущая конструкция 3 разрушается перед кумулятивным зарядом 6 вместе с оболочкой кумулятивного заряда 5; при этом размер или диаметр «проходного» перфорационного канала 7 достаточен для продвижения несущей конструкции 3 с кумулятивными зарядами в перфорационный канал в глубь пласта, так как кумулятивный заряд 5 имеет геометрию выемки кумулятивного заряда кольцевого действия, когда кумулятивная струя формируется в виде кольца. Сочетание кумулятивных зарядов осевого и кольцевого действия позволяет получить «проходной» перфорационный канал 7, а в последующем перфорационный канал увеличенной глубины 8 (фиг. 5, фиг. 6).

На фиг. 12 - несущую конструкцию 3 с кумулятивным зарядом 6 заводят в «проходной» перфорационный канал 7.

Далее продолжают последовательный отстрел кумулятивных зарядов и их завод в перфорационный канал в глубь пласта, до получения требуемых размеров перфорационного канала увеличенной глубины 8 (по фиг. 5). Суммарная или конечная глубина и объем перфорационного канала увеличенной глубины 8 задается перед выполнением работ и определяется количеством установленных кумулятивных зарядов на несущей конструкции 3.

На фиг. 13 представлена несущая конструкция 3 в виде ленты с размещенными на ней кумулятивными зарядами, а на фиг. 14 - в виде стержней. Показано:

4 - кумулятивный заряд установлен вдоль несущей конструкции 3 без углового смещения

5 - кумулятивный заряд установлен вдоль несущей конструкции 3 с угловым смещением вверх

6 - кумулятивный заряд установлен вдоль несущей конструкции 3 с угловым смещением в низ

10 - кумулятивный заряд установлен вдоль несущей конструкции 3 с угловым смещением влево

11 - кумулятивный заряд установлен вдоль несущей конструкции 3 с угловым смещением вправо

12- элемент несущей конструкции 3 обеспечивающий угловое смещение.

13 - кумулятивная выемка

14 - область допустимого углового смещения направления кумулятивного заряда относительно несущей конструкции (полусфера).

Смещение зарядов может быть как угловым, так и линейным, угол α может иметь разные значения, несущая конструкция может иметь любую форму достаточную для доставки кумулятивных зарядов в интервал пласта и завода зарядом в перфорационный канал.

На фиг. 15 - фиг. 19 представлена реализация способа, при этом получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, обеспечивается срабатыванием группы зарядов, в которой имеются заряды, установленные со смещением оси кумулятивного заряда относительно несущей конструкции.

На фиг. 15 - в интервал продуктивного пласта скважины 1 к искусственному забою 2 доставляют несущую конструкцию 3, в частности, с последовательно установленными на ней кумулятивными зарядами 4, 5, 6, 10 и 11. Заряды установлены со смещением (на фиг. 13).

На фиг. 16 - несущую конструкцию 3 загибают об искусственный забой 2, кумулятивный заряд 4 устанавливается в направлении продуктивного пласта.

На фиг. 17 - производят отстрел кумулятивного заряда 4, в результате чего в обсадной колоне труб скважины 1 и в горной породе образовывается «непроходной» перфорационный канал 9, а несущая конструкция 3 разрушается перед кумулятивным зарядом 5 вместе с оболочкой кумулятивного заряда 4; при этом диаметр «непроходного» перфорационного канала 9 меньше диаметра кумулятивного заряда 4, так как используется традиционного кумулятивный заряд осевого действия.

На фиг. 18 - последовательным отстрелом остальных кумулятивных зарядов 5, 6, 10, 11, составляющих одну группу вместе с отстреленным первым зарядом 4, в обсадной колонне скважины 1 и в горной породе образуют «проходной» перфорационный канал 7, достаточный для продвижения несущей конструкции 3 с кумулятивными зарядами в пласт.

На фиг. 19 - в образованный «проходной» перфорационный канал 7 на несущей конструкции 3 продвигают первый заряд следующей группы кумулятивных зарядов 15.

Далее продолжают последовательный отстрел кумулятивных зарядов и их завод в перфорационный канал в глубь пласта, до получения требуемых размеров перфорационного канала увеличенной глубины 8 (фиг. 6). Данная схема реализации способа особенно подходит для применения традиционных кумулятивных зарядов осевого действия, когда диаметр пробиваемого канала меньше диаметра самого заряда.

Общий пример осуществления способа.

Перед применением способа определяют интервал залегания продуктивного пласта, его размер и характеристики. В зависимости от горно-геологических условий определяют требуемый объем перфорационного канала (диаметр и глубину), который нужно получить. Рассчитывают количество кумулятивных зарядов, необходимых для получения перфорационного канала в зависимости от параметров пробития заряда:

Пример 1. Для получения перфорационного канала глубиной 5 метров и диаметром 50 мм подбирают стандартные кумулятивные заряды осевого действия диаметром 40 мм, с параметрами пробития по диаметру 25 мм и глубиной 300 мм, в количестве 102 штуки. Так как диаметр пробиваемого перфорационного канала одним зарядом меньше диаметра требуемого канала, т.е. «непроходной», то для обеспечения диаметра канала в 50 мм потребуется отстрел группы зарядов из шести штук, установленных друг за другом вдоль оси несущей конструкции с угловым смещением. Первый заряд в группе без углового смещения - направление кумулятивного заряда совпадает или расположено параллельно направлению оси несущей конструкции, остальные пять зарядов установлены с угловым смещением направления кумулятивного заряда от направления несущей конструкции в 15° равномерно по полусфере, для обеспечения проходного диаметра канала.

Пример 2. Для получения перфорационного канала глубиной 10 метров и диаметром 50 мм, подбирают кумулятивные заряды диаметром 48 мм с комбинированной геометрией кумулятивной выемки, обеспечивающей параметры пробития по диаметру -50 мм и глубине - 155 мм, в количестве 66 штук. Каждый заряд формирует «проходной» перфорационный канал.

Пример 3. Для получения перфорационного канала глубиной 8 метров и диаметром 50 мм, подбирают кумулятивные заряды наружным диаметром 48 мм с разными параметрами пробития. Традиционный заряд осевого действия, обеспечивающий параметры пробития по диаметру - 30 мм и глубине - 200 мм, в количестве 40 штук и кумулятивный заряд кольцевого действия, обеспечивающий параметры пробития меньший радиус кольца - 30 мм, больший радиус кольца - 50 мм, глубине - 200 мм в количестве 40 штук.

Далее в интервале перфорации устанавливают искусственный забой 2 (например, пакер). Кумулятивные заряды устанавливают на несущую конструкцию 3, производят спуск несущей конструкции с зарядами в скважину в интервал перфорации. После достижения несущей конструкцией искусственного забоя под действием собственного веса и дополнительных механических усилий несущую конструкцию с первым кумулятивным зарядом 4 изгибают в направлении продуктивного пласта. Производят отстрел первого кумулятивного заряда с образованием в обсадной и горной породе перфорационного канала «проходного»7 или «непроходного» 9.

При использовании зарядов по примеру 1 после срабатывания первого заряда 4 с образованием в обсадной колонне скважины 1 и в горной породе «непроходного» перфорационного канала 9 на его место подают и отстреливают еще пять зарядов с угловым смещением для получения «проходного» перфорационного канала 7 диаметром в 50 мм и глубиной 300 мм, далее несущую конструкцию подают в перфоканал 7 и продолжают последовательный отстрел с подачей кумулятивных зарядов на несущей конструкции в глубь пласта с образованием в пласте перфорационного канала увеличенной глубины 8, далее производят отстрел всех кумулятивных зарядов для получения заданной глубины перфорационного канала 8.

При использовании зарядов по примеру 2 после срабатывания первого заряда 4 следующий за ним кумулятивный заряд 5 подают на несущей конструкции 3 в «проходной» перфорационный канал 7 и продолжают последовательный отстрел с подачей кумулятивных зарядов на несущей конструкции в глубь пласта с образованием в пласте перфорационного канала увеличенной глубины 8, далее производят отстрел всех кумулятивных зарядов для получения заданной глубины перфорационного канала 8.

При использовании зарядов по примеру 3 после срабатывания первого заряда 4 (осевого действия) с образованием в обсадной колонне скважины 1 и в горной породе «непроходного» перфорационного канала 9, на его место подают и отстреливают второй заряд 5 (кольцевого действия), при этом получают «проходной» перфорационный канал 7 диаметром 50 мм и глубиной 200 мм, далее несущую конструкцию подают в перфоканал 7 и продолжают последовательный отстрел с подачей кумулятивных зарядов на несущей конструкции в глубь пласта с образованием перфорационного канала увеличенной глубины 8, далее производят отстрел всех кумулятивных зарядов для получения заданной глубины перфорационного канала 8.

После отстрела получения перфоканала 8 требуемого объема остатки несущей конструкции извлекают на поверхность. Производят промывку перфорационного канала, при необходимости удаляют искусственный забой. Промывку перфоканала возможно производить в периоды между отстрелом одного или группы кумулятивных зарядов.

Для очистки перфорационного канала от возможных обломков горной породы, мешающих продвижения несущей конструкции 4 в по перфорационному каналу 7 и 8 в глубь пласта, в скважине залита жидкость вторичного вскрытия пласта (промывочная жидкость), создают репрессию в призабойной зоне пласта или равновесие давлений, производят срабатывание кумулятивных зарядов, для очистки перфорационного канала создают небольшую депрессию на пласт.

Контроль над выполнением операции осуществляют различными методами в зависимости от способа доставки несущей конструкции в интервал. При доставке на гибких трубах (колтюбинг) перед спуском к гибким трубам присоединяют геофизические приборы (с различными датчиками), после проведения отстрела и во время отстрела кумулятивных зарядов геофизические приборы фиксируют изменение параметров и передают их на поверхность. При доставке несущей конструкции на геофизическом кабеле или НКТ для контроля глубины перфоканала используют «щуп», который монтируют выше несущей конструкции 3 с зарядами, по тому, насколько он зашел в перфоканал после отстрела всей несущей конструкции, определяют глубину перфоканала. Кроме этого к «щупу» возможно присоединить различные регистрационные датчики.

Для осуществления возможности ориентировать перфорационный канал в требуемом направлении, к несущей конструкции присоединяют геофизический прибор, контролирующий его положение в пространстве, при этом до спуска в интервал скважины жестко фиксируют положение несущей конструкции относительно прибора, после спуска в интервал, получив информацию о пространственном положении от прибора, производят поворот в нужном направлении, далее производят изгиб несущей конструкции об искусственный забой и отстрел.

Заявляемое изобретение обеспечивает получение многократно превышающих по глубине и по объему перфорационных каналов в продуктивном пласте скважины в сравнении с известными способами кумулятивной перфорации призабойной зоны продуктивного пласта (ПЗП); обеспечивает возможность задавать, контролировать, регулировать глубину и объем перфорационного канала, а так же ориентировать его направление; существенно снижает негативное воздействие продуктов взрыва на обсадную колонну скважины и ее цементное кольцо за счет обеспечения образования каналов по заявляемому способу. Перфорационный канал, полученный предлагаемым способом, создает качественную гидродинамическую связь скважины с пластом. Заявляемое техническое решение обеспечивает наибольшее совершенство вскрытия пласта за счет получения перфоканала увеличенного объема по сравнению с известными методами перфорации, который выполняет функции сообщения пласта со скважиной и оказывает мощное импульсное воздействие на пласт. Площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения заряда, что способствует притоку флюида. Таких каналов можно выполнить несколько в пласте и добиться высокого совершенства вскрытия скважины. Заявляемое решение может применяться как в обсаженной, так и необсаженной скважине, в основном стволе, а также и в боковых. Наибольшая эффективность проявляется в осаженных скважинах, так как оказывается минимальное воздействие на крепь скважины, тем самым предотвращается ранее обводнение скважины, причем фугасное воздействие будет минимальным, так как срабатывание осуществляется в одном направлении и раздельно, а не одновременное всеми зарядами, как в известных технологиях. Заявляемое решение можно применять также и для строительства бокового ствола скважины небольшой глубины и для образования горной выработки. Для осуществления изобретения использует стандартные материалы, средства и технологии.

Группа изобретений относится к прострелочно-взрывным работам в нефтяных и газовых скважинах. Способ вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами заключается в доставке в интервал перфорации продуктивного пласта несущей конструкции с кумулятивными зарядами, последующем срабатывании кумулятивных зарядов и образовании в продуктивном пласте скважины перфорационного канала. Перед доставкой в интервал пласта кумулятивные заряды устанавливают друг за другом на несущую конструкцию вдоль нее. После доставки в интервал пласта производят последовательный отстрел кумулятивных зарядов с образованием перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, с продвижением несущей конструкции с кумулятивными зарядами в глубь пласта. Отстрел каждого последующего кумулятивного заряда увеличивает объем перфорационного канала, полученного отстрелом предыдущего кумулятивного заряда. Обеспечивается образование многократно превышающих по глубине и по объему перфорационных каналов в продуктивном пласте скважины, возможность задавать, контролировать, регулировать глубину и объем перфорационного канала, а также ориентировать его направление; существенно снижается негативное воздействие продуктов взрыва на обсадную колонну скважины и ее цементное кольцо за счет обеспечения качественной гидродинамической связи скважины с пластом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Способ вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами, включающий доставку в интервал перфорации продуктивного пласта несущей конструкции с кумулятивными зарядами, последующее срабатывание кумулятивных зарядов и образование в продуктивном пласте скважины перфорационного канала, отличающийся тем, что перед доставкой в интервал пласта кумулятивные заряды устанавливают друг за другом на несущую конструкцию вдоль нее, после доставки в интервал пласта производят последовательный отстрел кумулятивных зарядов с образованием перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, с продвижением несущей конструкции с кумулятивными зарядами в глубь пласта, при этом отстрел каждого последующего кумулятивного заряда увеличивает объем перфорационного канала, полученного отстрелом предыдущего кумулятивного заряда.

2. Способ вскрытия продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, обеспечивается срабатыванием одного заряда с комбинированной геометрией кумулятивной выемки.

3. Способ вскрытия продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, осуществляют срабатыванием группы зарядов от двух с различными параметрами пробития.

4. Способ вскрытия продуктивного пласта по п. 1, отличающийся тем, что получение перфорационного канала размерами, достаточными для продвижения в него несущей конструкции или ее части с кумулятивными зарядами, осуществляют срабатыванием группы зарядов, в которой имеются заряды, установленные со смещением их направления относительно несущей конструкции.

5. Устройство для вскрытия продуктивного пласта скважины кумулятивными зарядами, содержащее несущую конструкцию, на или в которой установлены кумулятивные заряды, отличающееся тем, что кумулятивные заряды установлены друг за другом вдоль несущей конструкции с возможностью последовательного срабатывания кумулятивных зарядов, причем несущая конструкция для осуществления ее изгиба и продвижения на ней кумулятивных зарядов по перфорационному каналу в глубь пласта выполнена в виде гибкой ленты, или трубы, или стержней или в виде сегментов перечисленных элементов.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что несущая конструкция и оболочки кумулятивных зарядов выполнены из материалов, обеспечивающих разрушение той части несущей конструкции, к которой закреплен кумулятивный заряд в момент его отстрела и самой оболочки, при этом оболочка последующего кумулятивного заряда и часть несущей конструкции, к которой он прикреплен, остаются целыми.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в несущей конструкции кумулятивные заряды установлены с угловым смещением направления кумулятивного заряда относительно несущей конструкции, при этом направление каждого кумулятивного заряда не выходит за пределы полусферы.

8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в несущей конструкции кумулятивные заряды установлены с линейным смещением оси кумулятивного заряда от продольной оси несущей конструкции, при этом ось кумулятивного заряда расположена параллельно продольной оси несущей конструкции.