CC BY
22
бо ДОБЫЧА
УДК 622.276
Разработка оборудования для нефтегазодобывающей промышленности
О.А. Голиков
заместитель директора института по развитию бизнес-направлений1
Б.С. Пантюхин
заместитель директора завода1
А.Н. Зеленов
начальник подразделения1
м.Л. Соколов
начальник отдела1
1ФГУП РФЯЦ-ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина, Снежинск, Россия
маркетинговые исследования показали, что на рынке ПВА ощущается недостаток качественной аппаратуры и поэтому в РФЯЦ-ВНИИТФ в рамках конверсионного проекта были реализованы разработка и серийное производство перфораторной продукции.
Рис. 1 — Перфораторы ПМИ90 и ПМИ54 на демонстрационном стенде
Российский Федеральный Ядерный Центр — Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики (РФЯЦ-ВНИИТФ) — один из самых крупных научно-исследовательских центров Российской Федерации, имеющий богатый опыт в разработке различных изделий и технологий, проведении исследовательских работ и испытаний материалов, отработки методов контроля изготавливаемых изделий. С момента его создания трудом научных сотрудников, инженеров, конструкторов и рабочих накоплен научный и практический потенциал, позволяющий решать на высоком техническом уровне задачи различной степени сложности, в том числе и для народного хозяйства.
Институт обладает уникальными возможностями, поскольку представляет собой комплекс с полным циклом производства — от разработки и испытаний до серийного изготовления.
В 90-х годах для сохранения своего научно-технического и кадрового потенциала РФЯЦ-ВНИИТФ начал конверсионные работы, в том числе и разработку прострелоч-но-взрывной аппаратуры (ПВА) для предприятий нефтегазодобывающей отрасли. С 1998 года малыми партиями институт начал производить перфораторные заряды ЗП-К105М для перфоратора ПК105 и перфораторы модульные извлекаемые ПМИ48.
Конец 90-х годов совпал с активным внедрением в российский рынок ПВА зарубежных компаний. Для успешной конкуренции с этими компаниями за счет собственных средств РФЯЦ-ВНИИТФ для изготовления вновь разработанных перфораторов адаптировал действующее производство.
В последнее время получила распространение технология гидроразрыва пласта, позволяющая эффективно восстанавливать дебит старых эксплуатационных скважин. Важным параметром при проведении прострелочно-взрывных работ перед гидроразрывом является диаметр отверстия перфорации в колонне. Для выполнения работ по гидроразрыву пласта в институте разработаны и производятся специальные кумулятивные заряды ЗПК105М «Big hole» к многоразовому перфоратору ПК105, которые по своим техническим характеристикам превосходит заряды-аналоги фирмы «Schlumberger», конструкция заряда ЗПК105М защищена тремя патентами.
С 2000 года РФЯЦ-ВНИИТФ разработал и начал поставлять потребителям перфораторы модульные извлекаемые ПМИ54 и ПМИ90, отвечающие современным требованиям, предъявляемым к кумулятивным перфораторам, и защищенные 12 патентами.
Модульные перфораторы предназначены для вторичного вскрытия продуктивных пластов в обсаженных разведочных и эксплуатационных скважинах на нефть и газ, как через насосно-компрессорные
трубы (НКТ) на депрессии, так и в открытом стволе.
Модульные перфораторы применяют в скважинах, заполненных жидкостью (нефтью, водой, промывочной жидкостью, поверхностно-активными веществами и слабокислыми растворами с концентрацией соляной кислоты до 25% и плавиковой кислоты до 8%), при давлении жидкости или газа от 0,1 до 120 МПа (от 1 до 1200 кгс/ см2) и температуре до 2000С. Модульные перфораторы инициируются от стандартных взрывных герметичных патронов при спуске на геофизическом кабеле и на гибкой трубе (колтюбинге) или от головок с ударным механизмом ГС89, ВГМ73, ИГ1 при спуске на НКТ.
Уникальный способ соединения модулей позволяет собирать модули перфораторов в гирлянду длиной от 1 до 680 м для обработки заданного интервала перфорации скважины. Это невозможно осуществить с помощью других перфораторов, как отечественного, так и зарубежного производства.
Длинные сборки секций перфораторов особенно важны и необходимы в настоящее время, когда развивается технология бурения и освоения горизонтальных скважин, и нет средств доставки оборудования в скважину, кроме НКТ, на которых можно спускать модульные перфораторы в такие скважины.
Модульные перфораторы являются перфораторами однократного применения, с извлекаемыми из скважины после отстрела отработанными модулями, что практически исключает засоряемость скважины и позволяет отслеживать срабатывание каждого заряда.
Основным отличием и преимуществом перфоратора модульного извлекаемого от других перфораторов трубных и корпусных является то, что он представляет собой отдельные герметичные модули полной заводской сборки с установленными кумулятивными зарядами, детонационной цепью и узлами приема и передачи детонации между модулями. Модульные перфораторы обладают существенными преимуществами по сравнению с отечественными и зарубежными трубными и корпусными перфораторами:
• возможностью перфорации пласта толщиной от 1 до 640 м за один спуск;
• высокой эргономичностью за счет шарнирного способа соединения модулей;
• высокой надежностью передачи детонации от модуля к модулю;
• высокой гибкостью сборки модулей перфоратора за счет уникального узла соединения модулей;
• высокой прочностью узла соединения, позволяющей доставлять в интервал перфорации и извлекать гирлянду отработавших модулей из горизонтальной скважины;
• адаптацией к современным и новым
Наименование параметра ПМИ54 ПМИ90 ПМИ90-02 ПМИ ПМИ ПМИ ПМИ ПМИ ПМИ
90-03 90-04 90-05 90-06 90-07 90-08
Поперечный размер 50 92-94 92-94 92-94 92-94 92-94 92-94 92-94 92-94
перфоратора, мм
Длина одной секции перфоратора, мм 623 843 843 843 1403
Количество зарядов в одном модуле 6 9 9 9 21 18 21 18
Масса взрывчатого вещества (ВВ) заряда, г 5,3 22 35 Заряд «deep penetrating» 35 Заряд «big hole» 30 35 35 22 35
Глубина пробиваемого канала при отстреле на воздухе по комбинированной мишени (сталь 10 мм+ цементно-песчаный камень ош=35МПа), мм 400 310 800-900 180-220 180-200 800-900 180-220 300 800-900 180-220 Чередование зарядов «deep penetra-ting/ big hole»
Диаметр входного отверстия в стальной мишени, мм 8 17-18 15-17 23-25 20-23 15-17 23-25 17-18 15-17 23-25
Плотность перфорации, отв./м 12 15 15 15 18,5 15 15 18,5 15
Фазировка зарядов в секции перфоратора, град 60
Максимально допустимая температура применения, 0С 200 - 4 часа, 180 - 12 часов, 150 - 2 суток, 130 - 6 суток
Минимально/максимально допустимое гидростатическое давление, тт 0,1 на воздухе тт 0,1
МПа тах 120
Максимальный диаметр корпуса перфоратора после отстрела в скважине, мм 54 100 105
Наибольшая длина одновременно простреливаемого интервала, м 100 680
Таб. 1 — Технические характеристики перфораторов ПМИ
технологиям вскрытия пластов (вскрытие пластов на депрессии, в условиях агрессивных сред, в наклонных и горизонтальных скважинах, спуск как на кабеле, так и на НКТ с любой взрывной головкой).
Технология работ с перфораторами ПМИ исключает влияние субъективного (человеческого) фактора на качество простре-лочно-взрывных работ при использовании перфораторов в суровых климатических условиях и морских платформах.
Модули полностью извлекаются из скважины после отстрела, не оставляя осколков в скважине, что позволяет проводить работы при отсутствии зумпфа.
Перфораторы ПМИ54 допускается использовать в сухих газовых скважинах при
атмосферном давлении.
Основной критерий модульных перфораторов ПМИ — качество, надежность и безопасность, которые обеспечиваются комплексом мероприятий производственных условий и гарантируются службой технического контроля качества.
При применении модульных перфораторов сокращается время освоения скважин (12 дней), снижаются ударно-динамические нагрузки на обсадную колонну (20 МПа), и снижается пескопроявление и обводненность по сравнению с другими перфораторами. Продуктивность пластов, вскрытых модульными перфораторами, значительно превышает продуктивность пластов, вскрытых другими типами ПВА.
Модульные перфораторы поставляются в районы Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов. Основными потребителями являются такие компании, как ОАО «Газпром», ОАО «Томскнефть», ОАО «Юганскнефтегаз», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАК «Лукойл» ОАО «Роснефть». Перфораторы, выпускаемые в РФЯЦ-ВНИИТФ, получили высокую оценку потребителей, среди которых находятся такие известные компании, как «Лукойл», «Уренгойгазпром», « Краснодар нефте геофизика», «О ре нбургнефте геофизика», «Пурнефтегеофизика».
Технические характеристики перфораторов ПМИ производства РФЯЦ-ВНИИТФ приведены в таблице.
456770, Челябинская область, г. Снежинск, а\я 245.
РФЯЦ-ВНИИТФ Тел.: +7 (35146) 5-26-25, 5-43-67
Факс: +7 (35146) 5-22-33,5-55-66
www.vniitf.ru
