Способ создания гравийного фильтра в скважинах и устройство для его осуществления

Способ создания гравийного фильтра в скважинах и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет производить плотную укладку в зафильтровом пространстве . Укладку гравия осуществляют гидравлическими импульсами, действующими в зоне укладки. Для этого распределительный узел имеет активное сопло, соединенное с° колонной бурильных труб, и камеру смешения , на выходе которой размещен подпружиненный приемный клапан. Выход камеры смешения гидравлически связан с кольцевым каналом, выполненным на участке конического соединения распределительного и перекрывающего узлов, и с зафильтровым пространством с помощью выпускных отверстий . 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з!)5 Е 21 В 43/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4766469/03 (22) 08.12.89 (46) 15.08.92. Бюл. %30 (7 )Вологодский политехнический институт (72) А.П.Таран, В.И.Лукьянов, И.Я.Вальдман, А.Д.башкатов и В,Л,Сушанский (56) Авторское свидетельство СССР

М 1184928, кл, Е 21 В 43/04, 1985;

Патент. США

М 4711302, кл. Е 21 В 43/04, 1987.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 909132, кл. Е 21 В 43/08, 1980. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ГРАВИЙНОГО

ФИЛЬТРА В СКВАЖИНАХ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для создания гравийного фильтра в скважине.

Известен способ создания гравийного фильтра в скважине, заключающийся в закачке гравия в скважину с помощью жидкости-носителя.

Известен также способ создания гравийного фильтра в скважине путем воздействия на гравий гидродинамическими . импульсами, Кроме того, известен способ создания гравийного фильтра в скважине, заключающийся в укладке гравия при воздействии на частицы гравия гидродинамическими импульсами, возникающими при закачке рабочей жидкости по направлению из скважины в пласт.

„„ДЦ„„1754883 А1

2 (57) Йзобретение позволяет производить плотную укладку в зафильтровом простран- стве. Укладку гравия осуществляют гйдравлическими импульсами; действующими в зоне укладки. Для этого распределительный узел имеет активное сопло, соединенное с колонной бурильных труб, и камеру смешения, на выходе которой раэмещей подпружиненный приемный клапан. Выход камеры смешения гидравлическй" связан с кольцевым каналом, выполненным на участке конического соединейия распределительного и перекрывающего узлов, и с зафильтровым пространством с помощью выпускных отверстий, 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для осуществления известного clio соба, содержащее промывочную трубу с гидравлическим пульсатором, установленнйм на нижнем ее койце. . Однако известное техническое решение не обеспечивает плотную укладку гравия, а также промывку кольматажа, так же воздействие на частицы гравия гидродинамически- ми импульсами осуществляется в осйовном с интенсивностью по направлению из скважины в пласт.

Цель изобретения — повыщение плотности укладки гравия с одновременной промывкой кольматажа прифильтровой зоны.

Поставленная цель достигается тем, что согласно созданию гравийного фильтра в скважине гидравлические импульсы-формируют путем создания импульсов с интенсив1?54883.ностью по направлению из пласта в скважину больше интенсивности из скважины в пласт, Устройство для создания гравийного фильтра в скважине, содержащее последо- 5 вательно установленные фильтровую и эксплуатационную колонны, соединенные между собой переходником с внутренними отверстиями, перекрывающий узел, выполненный в виде зафиксированной внутри пе- 10 рехода втулки с отверстиями, размещенными против выпускных отверстий, колонну бурильных труб, распределительный узел с радиальными и продольными каналами и упорное кольцо, 15 размещенное в нижней части переходника, снабжено активным соплом, соединенным с камерой смешения, и подпружиненным приемным клапаном, а продольные каналы распределительного узла имеют нагнета- 20 тельные клапаны, на участке конического соединения распределительного и перекрь|вающего узлов выполнен кольцевой канал, при этом активное сопла соединено с колонной труб, на входе камеры смешения 25 размещен подпружийенный приемнйй кла-: пан, э выход камеры смешения гидравличе-.. ски связан с кольцевым каналом.

Пример. Устройство для осуществления способа создания гравийного фильтра 30 в скважине на колонне бурильных труб опускэ от в эксплуатационную колоннудиаметром 200 мм на глубину 60 м от поверхности земли. Закачку гравийной пульпы в скважину производят с поверхности земли !то ко- 35 лонне бурильных труб насосом марки НБ-50 с подачей 10 л/с. Производительность струйного аппарата устройства по подсасывэ,-ьпо внешней среды составляет 10 л/с, Объем клапанной полостй струйного аппа- 40 рата составляет дм . Абсолютное давле3 ние в струйном аппарате, при котором открь вэется приемный клапан, принимают Л разным 0,2 кгс/см . Диаметр входного отг верстия приемного клапана равен 50 мм, 45

Определяют усилие Р1, действующее на приемный клапан снаружи:

Р>=(Р— Р) со, 50 где Р11 — абсолютное давление на приемный клапан снизу, кгс/см;

Рв — абсолютное давление в клапанной полости струйного аппарата, кгс/см; о — площадь живого сечения входного 55 отверстия приемного клапана, см .

Pq =(Рн — Рв) 4 =(7 — 0,2) < б

3 14 5г

= 133,3 кгс, Принимают жесткость пружины приемного клапана z! равной 10 кгс/мм. Тогда перемещение приемного клапана

F! = — = — =133 мм

Р1 1333

z> 10

Гидродинамическое давление hp a фильтровой колонне после резкого закрытия приемного клапана определяют по формуле

hp =ар (v! — чг), где а — Скорость распространения звука в жидкости; для воды а = 1425 м/с; р — плотность воды;

V1 и Чг — скорость движения воды в фильтровой колонне соответственно в момент открытия и после закрытия клапана, V2 =О.

Скорость Ч! определяют по формуле

V1 =—

N где 0 — производительность струйного аппарата по подсасывэнию внешней среды, м /c; в- площадь живого сечения фильтровой колонны, мг.

V> — = — 1 — 0,318 Mlc .

Q 0,01

З14 02

Гидродинамическое давление р = а р v1 = 1425 ° 102 0,318 = 4,6 кгс/смг, Время t одного цикла (открытие и закрытие) работы приемного клапана определяют по формуле

И Рн

0 ГРк — 8к! где ЧЧ- объем клапанной полости, мз;

К вЂ” коэффициент запаса, учитывающий возможность проникновения некоторого количества жидкости через неплотность прилегания приемного клапана к посадочной поверхности, К = 1,05 — 1,1.

1754883 ваго насоса (не показан) производят закачку

W Рн 0,001 7 1,1 ., гравийной пульпы по колонне 1 бурильных

О Р,:рву 0;ОТ 7:DP . труб в скважину. ПулЬпа по подводлщвму каналу 6 поступает к,активному соплу 7 и

5 далее с большой скоростью в камеру 8 смеЧастота гидравлических ударов при шения. При этом давление в камере 8 смеэтом составляет 1, 0,11 = 9,0 уд/с. шения снижается и становится меньше

Как видно из рассмотренного примера, атмосферного. Под действием руаэйости укладку гравия предлагается производить в внешнего и внутреннего давлений приемсопровождении гидравлических ударов 10 ный клапан 14 поднймаентся, упругий элесравнительно небольшой величины счасто- мент 15 деформируется, а клапан 20 той 9 уд,/с. Это позволяет создать более закрывается. В образовавшийся эазормежплотный гравийный фильтр и предотвратить ду приемным клапаном 14 и основанием 16 пескование скважин, а следовательно, и в камеру 8 смешения из фильтровой колонзначительнойродлитьсрок службы погруж- 15 ны 4 поступает жидкость, заполняющая ного а ртезианского электронасоса, скважину и пласт с" коэффициентом эжекции

На фиг,1 показана схема укладки гравия больше единицы. Давления на входе в камев зафильтровое пространство с помощью ру 8 смешения и в фильтровой колодине 4 при предлагаемого устройства; на фиг.2 — ce«e- этом сравниваются, и под действием упруние А — А на фиг,1. 20 гого элемента 15 приемный клапан 14 резко

Устройство для создания гравийного закрывает входное отверстие, затемт давле фильтра в скважине содержит колонну 1 бу- ние ниже распределительного узла 5 повырильных труб; эксплуатационную колонну 2, шается и открывается клапан 20. Движение, переходник 3, фильтровую колонну 4, рас- жидкостивфильтровойколонне4резкоторпределительный узел 5. В распределитель - 25 мозится, и возникает гидравлический удар, ном узле 5 выполнен подводящий канал 6, действйе которого распространяется по соединяющий колонну 1 бурильных труб с всему объему, зайятпотму жйдкостьЮ. При заактивным соплом 7. Соосно с активным со- крытии входного отверстия приемным клаплом 7 расположена камера 8 смешения, паном давление на входе в "приемную выход которой сообщен с каналом 9 распре- 30 камеру,8 смешения вновь снижается и цикл делительного узла 5. а также с кольцевым по формированию гйдравлйческих ударов каналом 10 и через выпускные отверстия 11 повторяется. Под действием гидравличес зафильтровым пространством, К переход- ских ударов происходит ртавномерная поданику3спомощьюсрезныхштифтов12 при- ча и укладка гравия в зафильтровое креплена втулка 13, соединяющаяся с 35 пространство без закупорки проходных караспределительным узлом герметично бла- налов и образования сводов, По окончании годаря коническим посадочным поверхно- закачивания гравия в скважину на колонну стям. В нижней части распределительного 1 бурильных труб воздействуют осевой сиузла 5 на входе камеры 8 смешения выйол- лой, йод действием которой срезные штифнена проточка, в которой установлен прием- 40 ты 12; втулка 13 перемещается ный клапан 14. Этот клапан 14 с помощью вниз до упорйогсо кольца 18 и выпускные .упругого элемента 15 плотно прижат к оснQ- отверстия 11 при этом перекрываются. Кованию 16. В распределительном узле 5 вы- лонна 1 бурильных труб вместе с распреде- . .. t полнены каналы 17, с помощью которых лительным узлом 5 поднимается на полости фильтровой колонны 4 и зксплуата- 45 поверхность, скважина готова к эксплуатационной колонны 2 сообщ ются одна с дру- ции. гой. На некотором расстоу нии от нижнего Использование предлагаемого способа торца втулки 13 в переходнике 3 неподвиж- создания гравийного фильтра в скважинеу нозакрепленоупорное кольцо 18.Устройст- позволяет по сравнентлю с известным резко во для создания гравийного фильтра 50 снизить энергозатраты. Поизвестномуспоразмещено в скважине, закрепленной об- сабу закачку гравия ведут при высоком дав садной колонной 19, Продольные каналы 17 лении (30 кгс/см и более), чтобы продавить распределительного узла 5 снабжейы на- закупорку каналов; Предлагаемый способ гревательными клапанами 20.. обеспечивает плотную укладку гравия в заПосле установки фильтровой 4 и зксплу- 55 фильтровое пространство при более низком атационной 2 колонн, соединенных пере- давлении (10 — 15 кгс/см ), т.е. энергетичеходником 3, в них на колонне 1 бурильных ские затраты при этом снижаются в 2 раза, труб опускают распределительный узел 5 до . Кроме этого, известный способ не обеспечипосадки его во втулку 13. с помощью буро- вает плотной укладки гравия в зафильтровое пространство. При эксплуатации такой

1754883 скважины через пустоты в гравийном фильтре в скважину вместе с водой поступает песок, в результате чего погружной центробежнь1й йасос, установленный в скважине для подъема воды, преждевременно выхо- 5 дит из строя из-за износа трущихся поверхностей. За время эксплуатации такой скважины производят 10 — 15 замен погружных насосов. Предлагаемый способ обеспечивает плотную укладку гравия и исключает 10 пескованйе скважины.

Ф о р м у л а и з о б р е т е í vi ÿ

1. Способ создания гравийного фильтра 15 в скважинах, включающий закачку и укладку гравия при воздействии на частицы гравия гидравлическими импульсами, о т л и ч а ющ и л с я тем, что, с целью и овышени я плотность укладки гравия с одновременной 20 промывкой, кольматажэ прифильтровой зоны, гидравлические импульсы формируют путем создания импульсов с интенсивностью по направлению из пласта в скважину больше интенсивности из скважины в пласт. 25

2. Устройство для создания гравийного фильтра в скважине, содержащее последовательно установленные фильтровую и эксплуатационные колонны, соединенные между собой переходником с внутренними отверстиями, перекрывающий узел, выполненный в виде зафиксированной внутри переходника втулки с отверстиями, размещенными против выпускных отверстий, колонку бурильных труб с размещенным в ней распределительным узлом с радиальными и продольными каналами и упорное кольцо, размещенное в нижней части переходника, отл ича ю щее с ятем, что, с целью повышения плотности укладки гравия с одновременной промывкой от кольматажа прифильтровой эоны, оно снабжено активным соплом, соединенным с камерой смешения, и подпружиненным приемным клапаном, а продольные каналы распределительного узла имеют нагнетательные клапаны, на участке конического соединения распределительного и перекрывающего узлов выполнен кольцевой канал, при этом активное сопло соединено с колонной бурильных труб, на входе камеры смещения размещен подпружиненный клапан, а выход камеры смещения гидравлически связан с кольцевым каналом.

1754883

Составитель И.Карбачинская

Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Редактор А,Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2874 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5