Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка техники и методики геофизических исследований по контролю качества и полноты срабатывания кумулятивных перфораторов

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка техники и методики геофизических исследований по контролю качества и полноты срабатывания кумулятивных перфораторов"

МИНИСТЕРСТВО ГЕСЛОГШ СССР

Научно-производственное объединение СОЮЗПРОМГЕОЗИЗИКА Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки

На правах рукописи

ШАКИРОВ Рустам Анисович

уда.622.245.14

РАЗРАБОТКА ТЕХНИКИ И МЕТОДИКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА И ПОЛНОТЫ СРАБАТЫВАНИЯ КУМУЛЯТИВНЫХ ПЕРФОРАТОРОВ

Специальность 04.00.12 - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Калинин - 1990

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Работа выполнена в ПО Макгашлакнефтегеофизика Миннефте-газпрома СССР и институте ВЯЗЖвзрывгеофизика Мингео СССР.

Научные руководители: доктор геолого-шнералогических

наук, профессор Петросян Леонид Григорьевич, кандидат геолого-минералогических наук Тгокаев Юрий Васильевич доктор технических наук Фионов Алексей Илларионович, кандидат технических наук Замахаев Виктор Сергеевич Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт геологических, геофизических и геохимических информационных систем / ВШИГЕОИШОШСИСТИЛ /.

Защита диссертации состоится 20 сентября 1390 г. в 12 часов на заседании Специализированного совета К.071.18.01 при ШО "Союзпромгеофизика" по адресу: 170000, г. 'Тверь , ул. "Правды , Д. 12 "б".

Ваши отзывы, заверенные печатью, просим высылать на имя ученого секретаря Специализированного совета по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ШО "Союзпромгеофизика".

Автореферат разослан " ЛУ " августа 1990 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

доктор геол;- мин. наук

околов В.Я.

Общая характеристика работы.

Вторичное вскрытие пластов в обсаженных скважинах с щ менением различных типов перфораторов является неотъешгамь составным коми, нтом технологии заканчивания поисковых, I ведочных и экс;, атацаонных скважин, бурящихся на нефть и Основной объем р^бот по вторичному вскрытию пластов /до 95 в настоящее время выполняется с применением кумулятивных в фораторов, спускаемых в скважину на кабеле или насосно-ком сорных трубах. При этом вторичное вскрытие пластов кумулят ными перфоратора®, как производственный процесс, представ ет собой, совокупность технологических операций, связанных снаряжением перфоратора, его спуском в скважину и установи, в заданном интервале разреза, непосредственным проведением перфорации, подъемом его на поверхность и извлечением из сз жины, а при наличии несработавших зарядов - и с разукомпле! вашем соответствующих секций перфоратора.

В существующей практике работ выбор технологии вторич! го вскрытая пластов'кумулятивными перфораторами осуществляв ся преимущественно по данным предшествующих геолого-геофиз* ческих исследований скважин, а качество проведенных при пе! рации технологических операций оценивается при последующих ботах по вызову притоков пластовых флюидов. Вместе с тем до таточно часты случаи, когда оперативное уточнение технологи необходимо при проведении работ, в частности, при ошибках в привязке интервалов перфорации к разрезу, несвоевременных и частичных отстрелах зарядных комплектов, фугасном воздейств отдельных зарядов и т.д. Для принятия таких оперативных реш ний требуется информация о соответствующих технологических рациях в реальном масштабе времени, и в первую очередь геоф ческая информация о качестве и полноте срабатывания кумулят ных перфораторов, геофизические измерения по контролю за .па

нотой срабатывания по существу и дополнительные меры безопасности ведения работ со взрывчатыми материалами, а также документирование их расхода..

Актуальность теш диссертации обусловлена повышением эффективности и безопасности работ с применением кумулятивных перфораторов на основе информационного обеспечения и оперативного управления технологией проведения этих работ в скважинах.

Цель диссертационной работы состоит в обосновании и реализации аппаратурно-методического комплекса, обеспечивающего контроль и документирование качества и полноты срабатывания кумулятивных перфораторов и функционирующего как подсистема геофизических исследований скважин.

Основными задачами исследований по теме диссертации являлись:

- исследование информационных возможностей наземных и скважинкых методов наблюдений для регистрации полей возмущении, вызванных срабатыванием элементов взрывной цепи кумулятивных перфораторов;

- обоснование оптимальных режимов наземных и скважкнных измерений, позволяющих в комплексе со стандартным геофизическим оборудованием получать и регистрировать информацию о качестве и полноте срабатывания кумулятивных перфораторов;

- разработка аппаратуры для контроля факта отстрела, полноты и характера срабатывания кумулятивных перфораторов, спускаемых на геофизическом кабеле или насосно-компрессорных трубах;

- разработка методики проведения и интерпретации результатов геофизических исследований по контролю качества й полноты срабатывания кумулятивных перфораторов..

Методы исследованид включали:

- анализ эффективности применения кумулятивных перфора торов и путей ее повышения на основе контроля качества и да ноты срабатывания кумулятивных перфораторов;

- экспериментальные исследования на натурных образцах сквакинных условиях электромагнитных, акустических, тепловы и других.эффектов, возникающих на устье и в стволе скваяины процессе отстрела кумулятивных перфораторов;

- анализ амплитудно-частотных характеристик помех, осл няювдх выделение соответствующих полезных сигналов;

- разработка схемных решений, макетирование, изготовле ние действующих образцов аппаратуры и ее опробование в сква кишшх условиях.

Научная новизна полученных результатов.

1. Впервые установлено, что в условиях обсаженной сква ны при вскрытии пластов кумулятивными перфораторами:

- амплитудно-временные характеристики электромагнитног возмущения на устье скважины закономерно связаны с количест использованного взрывчатого вещества, передачей детонации п элементам взрывной цепи, а также характером срабатывания зарядов /кумулятивный, фугасный/;

. - кинематические и динамические характеристики акустик кого сигнала на устье скважины, в связи с особенностями егс распостранения в рассматриваемой геометрии обсаженной скваг ны, мало информативны при оценке полноты срабатывания перфс тора и количества взорванного вещества, но позволяет устанс вить факт отстрелаперфоратора;

- нарушения сплошности обсадной колонны в результате в мулятивной перфорации приводят к закономерным изменениям ее электрических потенциалов в интервале вторичного вскрытия пластов.

2. Предложены и реализованы новые модификации наземных методов геофизических исследований в их приложении к контролю за срабатыванием кумулятивных перфораторов, обеспечивающие:

- измерение акустического сигнала в частотных диапазонах 5-15 И 5С0-75С Гц;

- измерение электромагнитного возыущения в модификациях приема сигнала антенной и по центральной жиле кабеля с синхронизацией временного интервала измерений от инициирующего импульса взрывной машинки.

Практическая ценность выполненных исследований состоит в реализации возможностей повышения качества и безопасности работ при вторичном вскрытии пластов кумулятивными перфораторами и связана с оперативным дистанционным управлением спуско-подъемными операциями в скважинах; выделением интервалов вто-. ричного всщштия и оценкой характера срабатывания перфоратора до его извлечения из скважины ; предотвращением аварийных ситуаций из-за частичного срабатывания элементов взрывной цепи или фугасного действия заряда. Разработанные образцы аппаратуры опробованы на месторождениях нефти и газа Западной Сибири, Мангышлака, Украины и Астрахани, опытно-конструкторская ее разработка проводится и частично завершена силами ОКШП /г.Киев/, образцы аппаратуры в макетном исполнении совместно с методиками проведения исследований и интерпретации результатов полученных измерений используются в производственном режиме в ПО Макгышлакнефтегеофизика, ПО Ноябрьскнефтегеофизика, Укргеофизика и др. л

работа

Основные результаты работы по теме диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзном семинаре по передовым методам геологоразведочных работ в скважинах /Йосква, 1987/,

на республиканской научно-технической конференции молодых уче ных и специалистов предприятий нефтяной • и газовой промышленно ти /Шевченко, 1987/, на Всесоюзном совещании "Техника и метод ка прострелочно-взрывных работ в скважинах" ДадыженскД988/, на научной конференции Тюменского СКТБ /Тюмень, 1986/, на сов щанаи ассоциации "Нефтегеофизика" по методам контроля за вторичным вскрытием пластов /Москва, 1990/.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных-работы и 3 научно-технических отчета.

Объем р^отн.

Диссертация содержит 1^6 страниц машинописного текста,

34 рисунка, _таблицу и состоит из шести глав, а тага

введения, заключения и списка литературы из 43 наименовали

Автор приносит искреннюю благодарность научным руководи лям д.г.-м.н., профессору Л.Г.Петроояну и к.г.-м.н. Ю.В.Тюкае

Автор выражает глубокую признательность за активную поме а сотрудничество П.Г.Соловьеву, В.Д.Васюнцову, В.В.Асмолову, С.И.Николаеву, к.ф.-м.н. М.А.Анталычеву, к.т.н. Р.А .Валиуллш Г.А .Павленко и сотрудникам ПО Маигышлакнефтегеофизики и ВШГО взрывгеофизики, оказавшим содействие при проведении опытно-методических и экспериментальных работ.

Автор сердечно благодарит А.А.Мухера, к.г.-м.н. А.Ф.Шаю ва, В.Ф.Позднякова за ценные, критические замечания и советы, способствовавшие завершению работы.

в

Содетаание работу

Во введений обосновывается актуальность теш работы, ее практическая ценность и научная новизна, расшифровываются определения качества и полноты срабатывания кумулятивного перфоратора.

В первой главе рассмотрено состояние информационного обеспечения контроля прострелочно-взрывшх работ, проводимых в скважинах с целью вторичного вскрытия пластов и являющегося частью единого информационного комплекса геофизического сопро-воадения строительства нефтяных и газовых скважин.

Обобщены и проанализированы необходимые элементы контроля кумулятивной перфорации на современном этапе, состоящие из:

- контроля оборудования, кабеля и аппаратуры общего назначения;

- контроля технического состояния стреляющего аппарата до его снаряжения;

- контроля состояния исправности Ш /зарядов, детонирующего шнура, взрывпатрона или электродетонатора/;

- контроля снаряженного аппарата перед спуском его в скважину;

- контроля движения и исправности перфоратора при спуске его в интервал перфорации;

- установки аппарата в интервал перфорации пласта;

- контроля факта срабатывания ПВА;

- контроля качества и полноты срабатывания зарядов кумулятивного перфоратора;

- Енделения интервала вторичного вскрытия;

- комплекса ШС в процессе освоения объекта для контроля вскрытия пласта, оценки гидродинамической связи системы скважина-пласт, технического состояния скважины, а также при необ-

ходимости выбора дальнейших геолого-технических мероприятий Все из перечисленных вопросов, кроме контроля факта, к чества и полноты срабатывания кумулятивного перфоратора, им в различной степени совершенное технико-методическое обеспе ние и используются на производстве.

Рассмотрен существующий аппаратурно-методический комки сопрововдения кумулятивной перфорации, включающий: аппарату контроля перфорации АКП-1, Ш, ЛПО, ДСИ, СГДТ-3, САТ-1, "УЕ "сйга". Основным ограничением этого комплекса является отсу твие прямых измерений, проводимых в процессе отстрела перфс тора и построение методов контроля на косвенных признаках срабатывания кумулятивного перфоратора /фугасное воздейсти на обсадную колонну/. К недостаткам этого комплекса следуем также отнести необходимость дополнительных спусков геофизи1 ких приборов в интервал перфорации, что приводит к задалжи: нию скважинного времени.

На основе выполненного анализа обосновывается необход мость создания техники и методики информационного обеспече в реальном масштабе времени контроля факта, качества и пол ты срабатывания перфоратора до извлечения его из скважины, что позволяет улучшить документирование расхода ВВ.

Бо второй главе описаны особенности вторичного. вскрыт пластов в различных геолого-технических условиях. Чаще всего после крепления ствола сква"зпш продуктивные ш ты вскрываются кумулятивными перфораторами /£5 % объема/ I поэтому рассмотрены устройство, принцип действия, исходны« характеристики и типы применяемых кумулятивных перфоратор< Выбор методики и технологии вскрытия пласта перфоращ определяется типом и характеристиками коллекторов, геолог) кими условиями месторождения, стадией его разработки, при;

id

но-климатическими условиями местности, назначешем, техническим состоянием и характеристиками скважины, технологией бурения, порядком опробования, испытания и освоения скважины. Прежде вс.;-го определяется приемлемый метод вскрытия пласта, затем выбирают типоразмер перфоратора и технологию производства работ.

Различают два основных метода вскрытия коллекторов:

-, вскрытие пласта на репрессии, когда перепад давления направлен из скважины в пласт /9С % объема работ/;

- вскрытие пласта при депрессии, когда перепад давления направлен из пласта в скважину /1С % объема работ/.

В ряде случаев вскрытие пласта проектируется при равновесии давлений, но учитывая неточности при определении пластовых давлений, плотности промывочной жидкости и соответственно гидростатического давления, в качсдом конкретном случае практически имеет место депрессия или репрессия, но с небольшим перепадом давления.

На выбор типоразмера перфоратора и характеристик его боекомплекта определяющее значение имеют геолого-технические условия и другие обстоятельства проведения прострелочно-взрывных работ. При этом могут быть выбраны следующие технологические приемы:

- вскрытие пластов перфораторами, спускаемыми на кабеле в эксплуатационной колонне ;

- вскрытие пластов перфораторами, спускаемыми на насосио-компрессорных трубах ;

- вскрытие пластов малогабаритными перфораторами, спускаемыми на кабеле через насосно-компрессорные трубы' на скважинах с АЗВД, в том, числе с учетом специфики морских скважин;

- вскрытие пластов перфораторами в. условиях заполнения скважины кислотами и специальными растворами для интенсификации;

- вскрытие пластов перфораторами с одновременной интенси-

фикацией пороховыми генераторами давления;

- вскрытие пластов-перфораторами, спускаемыми на НКТ совместно с пахером в эксплуатационных скважинах;

- вскрытие пластов перфораторами, спускаемыми на НКТ совместно с пакером и испытательным устройством в раз* -: .очных скважинах; ■

- вскрытие пластов перфораторами в условиях создания многократных депрессий с помощью струйных насосов или других устройств.

По опыту (Ж, где объем перфорации на депрессии составляет около 6С % от общего объема работ по вторичному вскрытию пластов, выяснено, что вскрытие на репрессии в среднем реализует около 50 % от максимально возможной продуктивности скважины, а при депресии - 80 %.

Продуктивность скважины напрямую зависит от эффективности вскрытия пласта перфорацией, характеризующейся коэффициентом гидродинамического совершенства скважины. Как показали многочисленные исследования других авторов и опыт работ, пропускная способность реальных перфорационных каналов зависит не только от их размеров и плотности перфорации, но и от состояния канала и породы вокруг него, типа коллектора, характера физико-химического взаимодействия'насыщающего его флюида с породой, размеров и степени загрязнения прискважинной зоны пласта при'бурении и цементировании, условий вскрытия пласта и последующего освоения скважины.

Поэтому, выделяя кумулятивную перфорацию как важную часть заключительного этапа строительства скважин, можно рассматривать • обеспечение ее достоверной информацией как инструмент для совершенствования существующих технологий вторичного вскрытия коллекторов и ближайший резерв повышения нефтеотдачи пластов.

В третьей главе рассмотрены' условия возникновения возмущений

физических полей, приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов,сопровождающих взрывы зарядов кумулятивных перфораторов. При этом в соответствующих разделах главы последовательно даны результаты исследований возмущений' акустического, электромагнитного, теплового и геохимического падей в момент и после взрыва боекомплекта.

В первом разделе главы рассмотрены возьтущения акустических полей возникающих при отстреле перфоратора. При этом отдельно рассмотрены как источники возбуждения ударных волн единичные заряды, корпусные и бескорпусные перфораторы. От места взрыва энергия ударных волн,, распостраняясь по скважине и ее ближней зоне, переносится на устье, где регистрируется датчиками закрепленными на фланце обсадной колонны, т.е. линией связи является скважина.

Приведены результаты спектрального анализа сигналов от взрывов перфораторов и шумов, возникающих при работе технологического оборудования при проведении перфорации на НКТ, и выделены информационные окна в спектрах с частотой 5-15 я 5С0-75С Гц, которые присутствовали при срабатывании всех типов кумулятивных перфораторов^ применяемых на производстве, и в которых соотношение сигнал/шум имеет максимальную величину. Одновременно изучалась зависимость количество ВВ - сигнал на устье скважины для определения полноты срабатывания кумулятивного перфоратора.

. Рассматривая перфоратор как асточник возбуждения и допуская при этом некоторые упрощения, сделано предположение, что поток сейсмической энергии^ выделяемый подземным взрывом, зависит только от количества зарядов перфоратора при прочих равных условиях.

Хотя взрыв перфоратора только в пером приближении можно рассматривать как единый процесс, на самом деле это растянутый во времени групповой взрыв. Формирование псая напряжений, вызванного ра!

ботой перфоратора^ начинается с момента инициирование взрывш на, дадее детонирующего шнура, продолжается-в процессе взрш зарядов и разлета продуктов детонации. Образование кумуляиа . струй и нарушение сплошности среды приводят к перераспредели пола напряжений. Под действием поля напряжений возникают трс ны в цементном камне и породе, что также трансформирует пол« напряжений в. перераспределяет его. распространение акустичес энергии йри срабатывании перфоратора характеризуется также i . ническим состоянием колонны /сплошность, акустический контаз цементным камйем/ и затрубного пространства. Учитывая сложн< всей картины и многообразие факторов, влияющих на выделение i тичеокого оигкала d на устье скважины, нам представляется ч5о факт и полнота срабатывания перфоратора характеризуется дующей, эмпирической, зависимостью: .

J -/ (М}К,Ь,Н,С,1)?

где соответственно ДО, If, 6, И, С ,Т выражают: количе! и Оризаигность Ш, коэффициент измерительной установки, уср нецнущ акустическую характеристику среда, глубину интервала Перфорации, «акструк-пшне особенности перфоратора и время -0атрвания боекомплекта.

Для более глубокого изучений процессов формирования во щаэдй акустических долей бшхи измерены щксимальные давлени зоне действия перфораторов с параллельной регистрацией сигн на устье скважины.

В результате экспериментальных ра<5от с разными типами :

■ \

фораторов и количество« Зарядов было вдавлено:

- скважина может передать из очага взрыва гидрошпульс деленной величины. Энергия йзрыва, превращая пропускную с

ность скважины, рассеивается в зоне взрыва, вызывая разруше

1

\

■ \

\ ■

цементного кольца и обсадной колонны;

- амплитуда гидроимпульса в очаге взрыва зависит от количества взорванного ВВ, типа перфоратора и наличия гидродинамического сообщения с пластом;

- скважина искажает форму и длительность сигнала возмущения ^ зарегистрированного на устье, причем это зависит от конструктивных особенностей скважины.

В результате проведенных исследований были сделаны выгоды о информативности акустических полей, сопровождающих ототрел кумулятивных перфораторов;

1. Регистрация возмущений акустических полей в процессе вторичного вскрытия пластов позволяет установить факт срабатывания кумулятивного перфораторами уничтожение узла его инициирования.

2. Определение полноты срабатывания перфоратора возможно на одной скважине в последовательной серии залпов только для корпусных перфораторов с поганостью Ю-25 %. ■

3. Изменение формы сигналов в последовательной серии залпоь в скваядне /увеличение амплитуды и уменьшение длительности/, а также регистрация сейсмических волн со скоростями., характерными для данного разреза} является признаком вскрытия интервала и наличия гидродинамического сообщения в системе пласт-скважина.

В следующем разделе главы рассмотрены электромагнитные возыушения, сопровождающие взраш конденсированных ВВ.' При де-. тонации ВВ возможны различные механизмы генераиди электромагнитных процессов. Электрические явления в зоне детонационного фронта могут быть обусловлены ударной поляризацией, диффузией электронов о фронта ДВ, пьезоэффектом, разрушением кристаллов ВВ, адиабатическим скатном газовых включений, но единой концепции и. анализа приоритетных факторов в настоящее время пока не су-щесгвуйт. Очевидно, что детонационной волне, продуктам детонации \ ' - • •

и ударной волне присущи разные механизмы ионизации среды и из- ' лучения электромалзтюй энергия.

Система уравнении электромагнитной газодинамики с учетом изучения представляет собой сложную систему из восьми уравнений: закона сохранения массы; закона сохранения количества дви~, метая; закона сохранения энергии; уравнения Максвелла; уравнения- сохранения электрического заряда; уравнения электрического тока; уравнения переноса излучения и уравнения состояния вещества. Полное решение задач динамики низкотемпературной плазмы должно состоять в одновременном исследовании газодинамического и электромагнитных полей, поэтому получить достаточно достоверные теоретические оценки' параметров электромагнитного излучения при взрыве в настоящее время не представляется возможным. Остается путь экспериментов и на основе полученных данных создание эмпирических соотношений.

Из анализа опубликованных работ существующие методы и средства регистрации импульсных электромагнитных потенциалов /ЗШ/ и электромагнитного излучения /ЭМИ/ могут быть разделены на четыре группы:

- регистрация.напряженности импульсных магнитных полей;

- регистрация напряженности импульсных электрических полей; . - регистрация полей радиотехнического диапазона;

- регистрация полей теплового излучения.

Установлено, что положение внешних полей не меняет характер регистрируемого сигнала и причиной возмущений являются внутренние процессы, сопровождающие взрыв. Оценка времени и масштаба явлений показала, что наблюдаемые поля являются квазистати- . ческими, и поэтому магнитную и электрическую составляющие 2f.il можно рассматривать независимо.

Для решения поставленных задач по контролю качества и полно-

ты срабатывания кумулятивных перфораторов более всего подходят электромагнитные возмущения в виде электрического потенциала и электромагнитных полей радиотехнического диапазона.

Экспериментальные исследования возмущений электромагнитных полей начались достаточно давно, но составить из общедоступных источников полную и достоверную информацию с количественными характеристиками пока не удается. На основе эксперимен-. тов, нал представляется, что количество возмущений Z U электромагнитного поля, зарегистрированных на устье при отстреле перфоратора в скважине, в общем виде определяется следующей эмпирической зависимостью:

где соответственно

м, а/, к, ß , м , с ,Т , Л выражают:

массу и бризантность единичного заряда, количество зарядов, коэффициент измерительной установки, усредненную электромагнитную характеристику среды, глубину интервала перфорации, конструктивные особенности перфоратора, время и вероятность задержки срабатывания единичного заряда.

Анализ результатов экспериментальных работ на стенде, полигоне и. в условиях реальной скважины по регистрации электромагнитных возмущений на различные типы антенн, позволяет сделать следующие вывода:

1. Амплитуда и длительность возмущений. ЗИ непосредственно связана с количеством и временем детонации ВВ. Следовательно, существует принципиальная возможность по амплитуде сигнала определять срабатывание отдельных элементов взрывной непи, а по количеству возмущений число продетонировавших зарядов.

2. Временной интервал между сигналами от взрывов зарядов зависит не только от момента передачи детонации от шнура зарядам,

но и от индивидуальной восприимчивости этого импульса заряд, и имеет переменную величину. Поэтому существует вероятность одновременного срабатывания нескольких последовательно инищ ванных зарядов, которые на информационном сигнале могут быт выделены как один импульс.

3. Время- срабатывания алектродетонаторов после подачи i циирущего импульса в боевую линию имеет значительный разбр определяемый от сотен мксек до единиц мсек и характеризуете! величиной импульса, индивидуальными особенностями изготовле) детонаторов и условиями их подрывания.

Следующий раздел главы посвящен изучению тепловых полез сопровождающих отстрел перфоратора. Проведена оценка общего количества тепловыделения, связанного- с количеством взорван; ВВ, и сравнение его с количеством тепла, выделившимся в ckbj не после перфорации, Вносимое в скважину тепло Q/ количес и свойствами Qf взорванного в скважине ВВ^ определяется по

где: M - масса единичного заряда, кг; А/ - количество зарядов, шт;

Q - теплота сгорания единичного заряда, использованн взрывчатого вещества, ккад/кг. Выделившееся в стволе скважины тепло (¿^¿уценивалось по ве. не температурной аномалии измеренной в интервале вскрытия проведения взрывных работ по формуле: .

Q:,no* = с ' ' '

где: С. - удельная теплоемкость пород, ккал/кг °С; Wn - масса пород, кг;

Л Т fei)- Тгкцк (?() ~ Tpovfa)- величина ано -

А - шаг измерения, м;

- интервал оценки тепловыделения.

Определено, и это подтверждается исследованиями Валиуллина P.A., что измеренное количество тепла значительно, иногда в несколько раз, превышает количество тепла,выделившегося от сгорания зарядов и детонирующего шнура перфоратора. Объяснение этого эффекта влияниями адиабатического расширения продуктов взрыва, теплопроводностью и конвективным переносом тепла не увенчались успехом. К тому же возникновение тепловых' аномалий выше и ниже интервала вскрытия по протяженности совпадает с зоной воздействия ударных волн, измеренных крешерными приборами. Исходя из этого следует, что причиной выделения дополнительного тепла является фугасное, воздействие перфоратора в момент срабатывания на обсадную колонну и ближнюю зону скважины, в которой тепло выделяется в результате дилатансии пород. В нашем представлении оценка общего количества тепловыделения, сопровождающая отстрел кумулятивного перфоратора, может характеризоваться следующей зависимостью:

Q О С>

где соответственно К , //,# выражают:

массу, количество и теплоту сгорания единичного заряда, коэффициент измерительной установки, глубину интервала вскрытия и конструктивные особенности перфоратора.

В результате проведенных исследований было определено:

1. Образование температурной аномалии в зоне вскрытия, после отстрела перфоратора свидетельствует о факте его срабатывания.

2. Определение по величине температурной аномалии количества взорванного вещества имеет большую погрешность.

3. Движение, тепловой аномалии по стволу скважины или искажение ее формы, выявленное последующими измерениями, является

следствием качественного срабатывания кумулятивного перфоратора и создания гидродинамического сообщения в системе пласт-скважина

Последний раздел этой главы посвящен исследованию аномалий геохимических полей, возникающих в интервале перфорации. ,

Скважина рассмотрена как сложная геохимическая система, в которой основными являются окислительно-восстановительные процессы обсадной колонны. В любом водном растворе имеются положительные и отрицательные коны, движущиеся в беспорядке. Если в такой раствор погрузить пластину из металла /колонну/, то образуется граница раздела фаз-колонна-водный раствор. Среди явлени$ происходящих на границе раздела, южно .выделить два наиболее характерных: адсорбцию и образование двойного электрического слоя. Система колонна-раствор находится в квазистатическом состоянии равновесия, характерном для данного участка колонны. Любое вмешательство в систему приводит к перераспределению молекулярных сил, что в свою очередь вызовет изменение потенциала колонны.

В результате проведенных экспериментальных исследований на стендовой и эксплуатационных скважинах установлено, что изменение потенциалов связано с нарушениями целостности обсадной колонны и может быть хорошим индикатором полноты и качества сраба тывания кумулятивного перфоратора. При измерениях двумя электро даш, разнесенными на расстояние, соизмеримое с расположением зарядов перфоратора, выделяется каждое отверстие пробитое в

колонне. геохтическои при

Нам представляется, что электрический потенцйагГилй-его. градиент в интервале перфорации выражается общей эмпирической зависимостью: . / ~ .;. , ,, I

/А - /(£> л> ь>

где соответственно Е , К , <5 , М характеризуют:

геохимическую обстановку в интервале вскрития, .коэффициент измерительной установки, общую площадь нарушений обсадкой колонны, шаг и интервал исследований.

Проведенные автором исследования привели к следующим ■ выводам:

1. Возникновение аномалий потенциалов в интервале вскрития после; отстрела перфоратора однозначно характеризует нарушение сплошности обсадной колонны и наличие в ней перфорационных отверстий.

2. Возникновение аномалий потенциалов колонны после отстрела перфоратора в неперфорированном интервале, вероятнее всего, связано с нарушениями колонны в результате фугасного воздействия перфоратора.

3. Наличие аномалии после отстрела перфоратора характеризует качество,а протяженность аномалии - полноту срабатывания кумулятивных зарядов перфоратора.

В четвертой главе на основании результатов исследований, изложенных в предыдущих главах, описаны ярошвд действии и конструктивные особенности разработанной контрольно-из:*:ер1:тель-кой техники. Аппаратурное обеспечение контроля за качеством и полнотой срабатывания куцулятизшас перфораторов состоит кз:

- акустического индикатора;

- регистратора электромагнитных возцущекнй, основой которого является регистратор быстротекущих процессов;

- усовершенствованного перфораторного мкокочтяка. соп-р.у.а и;его измерительный электрод.

Сигнал акустического индикатора, снзшсшй с блока д&ти: ков7закрепленного на устье скважины, в реальном масштабе времени. регистрируется на каротажный фоторегистратор. При регистрации. электомагнитных возмущений антенна закрепляется на

устье скважины или в качестве антенны используется жила кабеля./■ .Идя регистрации электромагнитных сигналов без искажений, применен принцип переноса во времени: квантование их со скоростью 2 МГц, а воспроизведение записанных сигналов из блока твердотельной памяти со скоростью 10-30 Гц. Запускается система регистрации принудительно сигналом или инициирующим импульсом взрывмашинкй и после заполнения памяти блокируется. При переходе на другой режим, сигнал,занесенный в пямять,извлекается из нее на другой скорости и обрабатывается. Толчком для разработки этой схемы послужил реверсивный счетчик на твердотельной памяти, разработанный в ПО Ноябрьскнефтегеофизика /Г.А.Павленко и др./. По величине электромагнитного сигнала оценивается срабатывание каждого элемента взрывной цепи: детонатора, шнура и зарядов. В зависимости от типа перфоратора, способа инициирования и глубины . вскрктия предусматривается объем памяти каналов, исходя из следующих положений(кБЛЙт): / €+ / I

где: Ьд - время необходимое для срабатывания детонатора;

14

Р - частота квантования;

К - коэффициент надежности.

Проведение перфорации на 3-х жильном кабеле позволяет непосредственно,- а на 1-кильном-через разработанное устройство, производить отстрел перфоратора и измерение потенциалов колонны за один спуск.

В пятой главе описан методико-аппаратурный комплекс, разработанный для контроля кумулятивной перфорации в скважинах. При его использовании выполняются следующие задачи: . ,

14 - скорость детонаций шнура;

9 ' • длина шнура;

Перфораторы на кабеле:

- определение факта срабатывания кумулятивного перфоратора в скважине;

- осуществление контроля качества и полноты срабатывания ' кумулятивных перфораторов,

- выделение интервалов нарушения сплошности обсадной колок-■ нц,наличия перфорационных отверстий в ней ;

- контроль движения и установки ПВА;

- документирование расхода ВВ на скважине;

- обеспечение безопасных условий работы для персонала геофизических партий.

Перфораторы на ККТ:

- определение факта срабатывания кумулятивного перфоратора

I в скважине;

- обеспечение безопасных условий работы для персонала геофизических партий.

Контроль качества и полноты срабатывания кумулятивного перфоратора на И\Т, если позволяет его конструкция, осуществляется дополнительным спуском прибора в корпус перфоратора и измерение!.: его потенциалов. Наличие аномалии потенциалов корпуса характеризует качество, а протяженность - полноту срабатывания перфоратора. Определение полноты срабатывания перфоратора по количеству электромагнитных возмущений в принципе осуществимо, ко в настоящее время это вызывает определенные сложности.

' В шестой главе представлены результаты опробования и внедрения разработанной методики и технических средств. Приводятся результаты сравнительных испытаний разработанных методов I! вхо-.дящего в комплекс ШС метода магнитных меток, в результате которых было установлено, что, аналогов факта и полноты срабатывания кумулятивных перфораторов нет, а метод измерения потенциалов

колонки гораздо точнее и объективнее выделяет интервалы перфорации, которые подтверждаются промысловыми данными.

Методы внедрены в ПО Мангышлакнефтегеогризика и проведены ^ опробования в производственных условиях на месторождения* Украины, Западной Сибири, Урало-Поволжы? и Астрахани.

Экономический эффект от внедрения разработанного комплекса складывается из:

- повышения производительности труда и снижения количества спуско-подъемшх операций при проведении геофизического контроля перфорации в скважине; 1

- повышения безопасности работ персонала перфораторных партий и предотвращения'аварий .'.роведения ПВР в скважинах

- повышения .эффективности всего комплекса геологоразведочных работ, что особенно важно на стадии разведки месторождения, при освоении и пробной эксплуатации разведочных скватан;

- повышения эффективности использования существующего фонда скважин;

- улучшения экологической ситуации-и сохранности недр;

- предотвращения возможности бесконтрольного использования взрывчатых материалов и средств инициирования и предотвращения возможного экономического ущерба, вызванного этим бесконтрольным применением ВВ.

Подтвержденный экономический эффект только за счет повышения производительности труда геофизической партии во время выделения интервала перфорации , составил 1X8 руб. на одну операцию, а расчетный эффект при 50 % внедрения этого метода только на предприятиях Миннефтегазпрома составит около 2 млн. руб. 6 ГОА-

ЗШШЕШЕ

В результате выполненных исследований получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ применяющихся методов и технических средств информационного обеспечения вторичного вскрытия пластов прострелочно-взрывной аппаратурой и обоснована необходимость создания аппаратурно- методического комплекса, обеспечивающего в реальном масштабе времени контроль качества и полноты срабатывания кумулятивных перфораторов.

В этих целях:

- исследованы возмущения физических полей, сопровождающие

в скважине взрывы зарядов из конденсированных взрывчатых веществ;

- разработан комплекс и контрольно- измерительная аппаратура для контроля качества и полноты срабатывания кумулятизкцх перфораторов;

-разработана методика по проведению работ контроля вторичного вскрытия пластов кумулятивными перфораторами.

г. Разработан аппаратурно-методаческий комплекс, в сравые-нии с существующими методами ГКС обладает следующими основным: преимуществами:

- возможностью контроля с акта, полноты и качества сребатк--вания кумулятивного перфоратора до извлечения его из скзааины;

-возможностью изучения детонационных процессов, происходящих при взрывах конденсированных ВВ;

- высокой информативностью и достоверность-о информации о нарушении сплошности колонны и наличия в ней перфораыюшщх отверстий;

- документированием расхода ВВ и средств инициирования, в том числе для предотвращения возможности их бесконтрольного

использования.

3. Результаты разработок опробованы в стендовых и скважин-1шх условиях, внедрены в ПО МНГФ и проходят опробование на месторождениях Украины, Западной Сибири, Урало-Поволжья.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Определение момента срабатывания перфоратора на ISKT. "Нефтяное-хозяйство" , Jí 4, 1388.

2. Поверхностный индикатор срабатывания, перфоратора : Теяисн докладов республиканской научно-технической конференции молопюс ученых и специалистов'предприятий нефтяной и газовой промышленности / Шакиров P.A., Соловьев П.Г. - Шевченко, 1287/.

3. Аппоратура для определили момента взрыва, при перфорации сгзолин .перфораторами на ЖТ. ВНИИОЭКГ № 1С47, 1987,

/ Гипшров P.A., Вася вдов В.Д./.