Способ сооружения гравийного фильтра на забое скважины и устройство для его осуществления

Способ сооружения гравийного фильтра на забое скважины и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалнстнческин

Республик (i i i 909132 (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22)Заявлено 22.04.80 (21) 2917161/22-03 с присоединением заявки ле (53)Nl. Кл.

Е 21 В 43/08

Гоеудерстеенный комнтет

СССР

lI0 делам нзебретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 28. 02. 82 . Бюллетень М 8 (53) УДК 622..245.543 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.82

В. Н. Коршунов, В. А. Кувшинов, С. В. Логвиненко,! В.А. Машков и И.М. Фельдман

Научно-производственное объединение тто-термичеекмм--,. методам добычи нефти Министерства нефтяной промышленности СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА

НА ЗАБОЕ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и, в частности, к технологии и устройствам для,сооружения гравийных фильтров в зоне продуктивного пласта скважины.

Известен способ намыва гравийного фильтра на забое скважины, включающий подачу в расширенную зону скважины гравийной пульпы. Гравий оседа10 ет в расширенной зоне, жидкость-гравиеноситель проходит через щелевой фильтр и возвращается на поверхность. Подача гравийной пульпы ведется до полного заполнения расширенной тз зоны гравием. Заполнение расширенной зоны контролируется по скачку давления на поверхности на нагнетательной линии насоса.

Обратной промывкой осуществляют вымыв излишков гравия из инструмен" та и колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). Качество гравийной набивки зависит от плотности укладки частиц гравия: чем плотнее укладывается гравий, тем выше качество гравийной набивки.

Способ реализуется в устройстве, которое содержит щелевой фильтр, инструмент для намыва с узлом перекрестных потоков и промывочной трубой. Узел перекрестных потоков содержит корпус с расположенным внутри его подводящим патрубком, нижний конец которого выходит на боковую поверхность корпуса между двумя встречными уплотнителями. Корпус у3ла перекрестных потоков своим верхним концом жестко связан с колонной НКТ, а нижним концом соединен с промывочной трубой, проходящей свободно внутри щелевого хвостовика и содержащей на внешней стороне дефлекторные кольца, выполненные, например, из резины и служащие в качестве местных гидравлических сопротивлений, контактирующих с внутренней поверхностью щелевого фильтра.

3 909132

Жидкость-гравиеноситель при встрече с дефлекторным кольцом обтекает его по гравийной набивке, тем самым уплотняя последнюю 51I. . Недостаток данного способа и устройства для его осуществления — невозможность надежного получения гравийной набивки удовлетворительной плотности.

Наиболее близким к предлагаемому te является способ сооружения гравийного фильтра на забое скважины, включающий закачку гравия и воздействие на его частицы путем изменения давления и расхода s потоке жидкости, дви- 15 жущейся через гравийную набивку.Устройство для сооружения гравийного фильтра на забое скважины, включает хвостовик с щелевым фильтром, надфильтровой трубой с циркуляционным щ отверстием, узлом подвески и башмаком, узел переключения с прямой промывки на обратную и промывочную трубу 2) .

Однако известный способ и устрой- 25 ство для его осуществления характеризуются недостаточно высокой плотностью гравийного фильтра, что способствует проникновению внутрь гравийного фильтра пластового песка и тем са- 3а мым снижению проницаемости гравийной набивки и, как следствие, приводит к уменьшению дебита.

Цель изобретения - повышение качества гравийной набивки.

Поставленная цель достигается тем, что воздействие на частицы гравия ведут одновременно с закачкой гравия, причем давление в процессе закачки гравия поддерживают выше плас- «> тового.

Устройство для осуществления предлагаемого способа снабжено гидравли ческим пульсатором, установленным на нижнем конце промывочной трубы. При этом пульсатор выполнен в виде полого корпуса, в верхней части которого установлен подпружиненный клапан с осевым каналом, перекрытым в нижней части штоком, подпружненный клапан и шток образуют с корпусом камеры, сообщающиеся через радиальные каналы корпуса с полостью фильтра.

На фиг. 1 показано устройство для намыва гравийных фильтров в расширенной зоне скважины, общий вид, исходное положение; на фиг. 2 - то же, в положении открытого перетока жидкостигравиеносителя из расширенной зоны в межтрубное пространство над хвостовиком.

Устройство для намыва гравийных фильтров в расширенной зоне скважины содержит корпус 1 с подводящим патрубком 2, нижний конец которого выходит на наружную поверхность корпуса 1 между закрепленными на нем навстречу друг другу уплотнителями 3.

Нижним концом корпус 1 соединительной муфтой 4 жестко связан с промывочной трубой 5. Корпус 1, подводящий патрубок 2 и уплотнители 3 образуют узел переключения с прямой промывки на обратную. Корпус 1 верхним концом жестко соединен с колонной НКТ 6 и выполнен заодно с ниппелем 7 с левой резьбой, которым в исходном положении связан с хвостовиком, состоящим из узла

8 подвески, надфильтровой трубы 9 с циркуляционным отверстием 10, щелевого фильтра ll и башмака 12. Хвостовик с помощью подвески 8 крепится внутри обсадной колонны 13.

В теле ниппеля 7 корпуса 1 узла переключения с прямой промывки на обратную выполнены сливные oTBBpcTlA в исходном положении перекрытые хэостовиком. На нижнем конце промывочной трубы 5 установлен гидравлический пульсатор с разъемным корпусом 15, имеющим сквозное осесимметричное отверстие 16 переменного по длине поперечного сечения. В верхней части корпуса 15 в отверстии 16 установлен подпружиненный клапан 17 со сливным осевым отверстием 18; в нижней части разъемного корпуса 15 установлен с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с подпружиненным клапаном 17 шток 19. В месте разъема корпуса 15 у нижнего рабочего торца клапана 17 имеется цилиндрическая камера 20, связанная радиальным отверстием 21 с внутренней полостью щелевого фильтра 11. В закрытом положении клапан 17 прижимается к седлу 22 корпуса 15. При этом осевое отверстие 18 клапана 17 разобь щается с камерой 20 и отверстием 21 корпуса 15 и внутренней полостью щелевого фильтра 11. В нижней части корпуса 15 размещены гоЛовка 23 штока 19 и пробка 24. Отверстие 16 в нижней части корпуса, где размещен шток 19, соединено с внутренней по5 909132 лостью щелевого фильтра 11 отверстием 25.

Способ осуществляют следующим образом.

В предварительно обработанную скважину на колонне НКТ б, связанной через ниппель 7 с .хвостовиком и корпусом 1 узла переключения с прямой промывки на обратную, опускают хвостовик и расположенный внутри его 1О инструмент для намыва гравийного фильтра.

С помощью узла 8 подвески осуществляют подвеску хвостовика внутри обсадной колонны 13 с одновременным перекрытием кольцевого зазора пакером, входящим в узел 8 подвески (не показан). После подвески хвостовика в обсадной колонне 13 правым вращением колонны НКТ 6 выкручивают ниппель 7 с левой резьбой из хвостовика на 5-8 витков. При этом сливные отверстия 14 выходят иэ хвостовика и соединяют межтрубное пространство над хвостовиком с кольцевой полостью g5 узла переключения и промывочной трубой 5, Выходное отверстие подводящего патрубка 2 располагается на уровне циркуляционного отверстия 10 в надфильтровой трубе 9 хвостовика..

По колонне НКТ 6 подают промывочную жидкость, которая проходит по подводящему патрубку 2 через цирку.ляционное отверстие 10 в расширенную зону скважины к через щелевой фильтр

11, гидравлический пульсатор по промывочной трубе 5 возвращается в межтрубное пространство над хвостовиком и далее на поверхность.

Правильность установки узла перекрестных. потоков относительно циркуляционного отверстия 10 контролируется по наличию циркуляции жидкости.

Затем в расширенную зону скважины по колонне НКТ 6 подают гравийную пуль-,45 пу. Гравий под действием гравитационных сил оседает в расширенной зоне скважины за щелевым фильтром 11.

Подпружиненный клапан 17 гидравлического пульсатора в начальный момент закрыт. Давление в расширенной. зоне скважины и внутри щелевого фильтра 11 растет и действует в направлении снизу вверх на площадь поперечного сечения штока 19. Нток 19 пре- 55 одолевает сопротивление пружин клапанов и перемещается вверх в осевом отверстии 16 разъемного корпуса 15.

Ф

При этом сэоим верхним торцом он взаимодействует с клапаном 17 и перемещает его вверх, отрывая от седла

22. Снизу на кольцевую площадь поперечного сечения клапана 17, заключенную между наружными диаметрами клапана 17 и штока 19, действует давление жидкости-гравиеносителя, под действием которого клапан 17 резко движется вверх в осевом отверстии 16 разъемного корпуса 15, тем самым открывая переток жидкости - гравиеносителя из внутренней полости щелевого фильтра 11 через радиальные отверстия 21, спивное осевое отверстие 18 и осевое отверстие 16 во внутреннюю полость промывочной трубы 5, откуда через кольцевое пространство между патрубком 2 и корпусом 1, оливные отверстия 1ч жидкость направляется в кольцевую полость между НКТ б и обсадной колонной и далее на поверхность. Одновременно с открыванием клапана 17 шток 19 пружиной возвращается в исходное положение. Ход штока 19 вверх ограничен головкой 23, которой он упирается в торцовую поверхность корпуса 15. Расход жидкости-гравиеносителя через клапан 17 превышает производительность назем- . ной насосной установки, поэтому давление жидкости во внутренней полости щелевого фильтра 11 и расширенной зоне скважины падает. Клапан 17 при определенном перепаде давления пружиI ной перемещаются вниз, замыкаясь на седло 22 корпуса 15, т.е. в исходное положение, перекрывая переток жидкости-гравиеносителя из полости щелевого фильтра 11 в межтрубное пространство. Давление в расширенной зоне скважины вновь возрастает и через отверстие 25 передается на площадь поперечного сечения штока 19.

Процесс открыткя и .закрытия клапана 17 гидравлического пульсатора повторяется в течение всего процесса намыва гравийного фильтра в автоматическом режиме. При работе гидравлического пульсатора, т.е. при периодическом открытки и закрытии перетока жидкости-гравиеносителя из внутренней полости щелевого фильтра 11 в межтрубное пространство скважины, направление движения потока гравий" ной пульпы в расширенной зоне скважины периодически изменяется от направления к оси скважины (при открытом

909132 клапане 17 гидравлического пульсатора) на направление к пласту (при закрытом клапане 17). Величина скорости потока в течение каждого периода также изменяется в расчетных пределах. При этом на частицы гравия в потоке, кроме гравитационных сил, действуют переменные гидродинамические силы, совпадающие по направлению с потоком и зависящие по величине от егo скорости, что обеспечивает равномерную и плотную укладку гравия по сечению расширенной зоны.

Аналогично переменные гидродинамические силы воздействуют и на частицы гравия, уже осажденные в виде гравийной набивки» что способствует дополнительному уплотнению последней. Таким образом, при намыве гравийного фильтра по предлагаемому способу, во-первых, на частицы гравия, кроме гравитационных сил, воздействуют гидродинамические силы, переменные не только по величине, но и по направлению, во-вторых, эти силы воздействуют как на уже осажденные частицы гравия, так и на находящиеся в потоке пульпы, причем в равной степени на частицы, находящиеся вблизи щелевого фильтра 11 и на удаленные от него в сторону сте" нок расширенной зоны скважины.

Намыв гравийной набивки ведут до полного заполнения гравием расширенной зоны скважины. Окончание процесса намыва гравийного фильтра фиксируется по скачку давления на нагнетательной .линии насоса. При этом гравий заполняет полностью расширенную зону скважины и кольцевую полость между обсадной колонной 13 и надфильтровой трубой 9 до уровня цирку" пяционного отверстия 10. Обратной промывкой осуществляют вымыв излишков гравия из инструмента и колонны

НКТ 6. Предварительно ниппель 7 правым вращением НКТ 6 полностью выкручивают из хвостовика и приподнимают над ним на 5-10 cM,образую кольцевой зазор между корпусом 1 узла перекрестных потоков и хвостовиком.

Промывочная жидкость проходит через зазор между ниппелем 7 и хвостовиком, отжимает верхний уплотнитель 3 и по подводящему патрубку 2 и колонне

НКТ б возвращается на поверхность, вымывая остатки гравия из инструмента и НКТ 6. Промывку прекращают при отсутствии частиц гравия в потоке.

Затем осуществляют подьем на поверхность инструмента для намыва гравийного фильтра. В скважину опускают

5 оборудование для эксплуатации и вы- . зывают приток пластовой жидкости.

Экономический эффект от использования предлагаемых способа и устройства заключается в более высоком дебите скважин, оборудованных гравийными фильтрами, сокращении количества остановок скважины для удаления песчаных пробок, увеличении срока службы наземного и подземного оборудования.

Формула изобретения

1. Способ сооружения гравийного фильтра на забое скважины, включающий закачку гравия и воздействие на час20 тицы гравия путем изменения давления и расхода в потоке жидкости, движущейся через гравийную набивку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества гравийной

25 набивки, воздействие на частицы гравия ведут одновременно с закачкой гравия, причем давление в процессе закачки гравия поддерживают выше пластового.

2. Устроиство для сооружения rpaвийного фильтра на забое скважины, включающее хвостовик с щелевым фильтром, надфильтровой трубой с циркуляционным отверстием, узлом подвески и башмаком, узел переключения с прямой промывки на обратную и промывочную трубу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено гидравлическим пульсатором, установленным на нижнем конце промывочной трубы.

3. Устройство по и. l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что гидравлический пульсатор выполнен в виде полого корпуса, в верхней части которого установлен подпружиненный клапан

Г с осевым каналом, перекрытым в нижней части подпружиненным штоком, причем подпружиненный клапан и шток образуют с корпусом камеры, сообщающиеся через радиальные каналы в корпусе с полостью фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ф 3637010, кл. 166-51, опублик. 1972.

2. Патент США Ю .3661209, кл. 166-278, опублик. 197 (прототип).

909132

1б

Z2

2D

2Ф

12

Составитель E. Молчанова

Редактор Л. Филь Техред M. Надь Корректор В. Бутяга

Заказ 798/44 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

8

17

18

22 2

19

23 й

13 7

1Ц

2

9

16

17