УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПЕСКА В ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 1994 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к нефтедобыче пескующих скважин, а именно к технике фильтрации нефти продуктивного пласта.

Известны проволочные фильтры, состоящие из перфориpованной трубы, обмотанной проволокой [1].

Однако они не предназначены для эксплуатации пластов большой мощности из-за небольшой длины и не предупреждают попадания песка в скважину.

Известны многосекционные гравийные фильтры, секция которых представляет собой кольцевое пространство, заполненное гравием, образованное изнутри фильтрованной трубой, имеющей узкие прямоугольные щели и наружную металлическую сетку.

Известен проволочный фильтр, где перфорированную трубу обматывают проволокой. В скважину фильтры спускают на эксплуатационной колонне труб и устанавливают напротив продуктивного пласта [2].

Недостатком указанных фильтров является быстрая закупорка их гидравлических каналов, что приводит к снижению притока пластового флюида в скважину, прихвата их из-за невозможности промывки фильтров и закачки химреагентов в пласт без подъема фильтров из скважины. Это еще больше осложняется на скважинах, вскрывающих пласты большой мощности, приуроченные к антиклинарным структурам месторождений, в которых очистка перфорированного участка возможна только на небольшом ограниченном участке ввиду отсутствия концентрированности потока промывочной жидкости не по всей высоте, а последовательно на отдельных участках.

Устройство состоит из щелевидного проволочного фильтра, взаимодействующего перфорированным патрубком, смонтированном на колонне труб снизу, с противоположно направленными друг к другу манжетными уплотнениями, выполненными с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенными на расстоянии друг от друга, кратным высоте щели фильтра. Последний выполнен в виде отдельных секций с пакерующими элементами из легкоплавкого материала, размещенными по концам фильтра, и металлическими уплотнительными кольцами. Последние имеют возможность увеличения своего диаметра под действием тепла до внутреннего диаметра обсадной колонны и установлены в зоне пластического течения материала пакерующих элементов, которые могут быть выполнены из битума или в виде биметаллических колец. Таким образом предусматривается концентрированная промывка каждой секции или группы их.

На фиг. 1 представлен разрез эксплуатационной скважины с установкой в ней щелевидного проволочного фильтра, причем штрихпунктиром в верхней части слева показана внутренняя труболовка типа ТВОК 1-114х168 (самоосвобождающаяся), на которой фильтр спускается в скважину, справа-нагреватель, спущенный на колонне труб, в нижней части слева - установка на нижней секции фильтра манжетного наконечника, спускаемого на колонне труб или приеме насоса, справа - то же, на верхней секции фильтра; на фиг.2 - скважина с щелевидным проволочным фильтром; на фиг.3 - узел I на фиг.2; на фиг. 4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - соединение манжетной головки с трубами, подвешенными на крюке талевой системы; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.5; на фиг.7 - вариант, когда двуслойное кольцо уплотнения выполнено в виде одного кольцевого слоя из материала, обладающего памятью формы, а внутри его расположено кольцо из олова: положение, когда наружное кольцо расширилось, а олово внутри расплавилось и после затвердения уплотнило зазор.

Устройство для отделения песка в эксплуатационной скважине включает эксплуатационную скважину 1, обсаженную колонной 2 и залитую цементом 3 с перфорированными отверстиями 4. На самоосвобождающейся труболовке 5 в скважину спущен секционный щелевидный фильтр 6 с проволочной обмоткой до забоя 7. На труболовке 5 имеется муфта 8, взаимодействующая с верхним торцом фильтра 6 при опускании корпуса 9 труболовки внутрь муфты 8, к которой прикреплены клинья 10 с помощью тяги 11. На колонне труб 12 имеется электронагреватель 13. На фильтре 6 - уплотнительные пакерующие элементы 14. На приеме штангового вставного насоса или ЭЦН в нижней части колонны 12 расположена манжетная головка 15. Продуктивный пласт показан позицией 16. Фильтр 6 состоит из трубы 17, имеющий продольные прорези 18, одна секция обмотана одним рядом проволоки 19 по всей высоте прорезей 18, общей длиной, например, при толщине продуктивного пласта Н=870-851=19 м. В расточках по концам трубы 17 расположены уплотнительные пакерующие элементы 14, например, из легкоплавкого кольцевого материала, которым может быть олово с температурой плавления 232^оС, битум или любой другой, реагирующий на температуру выше температуры пластического течения для данной глубины скважины. В боковых расточках по отношению к элементам 14 расположены биметаллические уплотнения 20 из двух колец 21 биметалла и 22, например олова, нагрев которых до температуры, например, меньшей 232^оС, ведет к увеличению диаметра уплотнения до внутреннего диаметра обсадной колонны 2 D_экс. Возможно применение в качестве уплотнителей 20 металла, обладающего памятью формы. Секции фильтра 6 также разделены уплотнениями 23, которые могут быть также выполнены аналогичными кольцевым элементам 14.

Самоосвобождающаяся труболовка 5 имеет пружины (не показаны), за которые цепляется муфта 8 после поднятия ее и клиньев 10 в верхнее положение для фиксации их с целью не допущения захвата ими внутренней поверхности фильтра 6 при его освобождении.

Манжетный наконечник включает отверстия 24, заглушенный снизу патрубок 25, на котором по длине секции фильтра 6 расположены два манжетных уплотнения 26, противоположно направленные друг к другу, выполненные с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенные друг от друга на расстоянии, кратном высоте щели фильтра.

На фиг. 5 показаны вертлюг 27, элеватор 28, штроп 29, крюк 30, промывочный шланг 31, гайка 32, ЭЦН или штанговый насос 33.

После того как фильтр 6 установили на забое 7 и опусканием самотормозящейся труболовки ее освободили и подняли на дневную поверхность, в скважину 1 в колонну 2 спускают электронагреватель 13 до нижнего уплотнительного элемента 14, а также биметаллическое уплотнение 20. Так как критическая температура Т_кр, при которой кольцо 21 занимает раздвинутое положение, меньше температуры плавления олова Т_{пл.олова}=232^оС, то кольцо 21 при нагреве до Т_кр обхватывает внутреннюю поверхность колонны 2, уплотняя межтрубный зазор между колонной 2 и трубой 17. При дальнейшем нагреве до Т_{пл.олова} и выше кольцо 22 плавится и заполняет пространство между внутренней поверхностью кольца 21 и боковой расточкой трубы 17 под уплотнительные элементы 14. После подъема электронагревателя 13 на вышележащие уплотнения и снижения температуры на нижнем до Т_кр олово затвердевает, не давая возможность сжаться кольцу 21, оставляя его в прижатом к внутренней стенке колонны 2 положении после остывания деталей до нормальной температуры (фиг. 7).

При эксплуатации скважины частицы песка задерживаются на поверхности фильтра. Для ее очистки периодически промывают фильтр нагнетанием в скважину ПАВ, предварительно при этом опустив манжетный наконечник в фильтр 6.

С применением изобретения становится возможным очистить от песка отверстия перфорации и поры призабойной зоны любого участка или целиком пласта скважины большой мощности по высоте без подъема колонны труб и недопустить загрязнения вокруг скважины промытым песком скважины.

Использование: при нефтедобыче пескующих скважин. Обеспечивает повышение эффективности работы устройства. Сущность изобретения: устройство включает щелевидный проволочный фильтр и снабжено колонной труб, в нижней части которой помещен перфорированный патрубок, заглушенный снизу. Этот патрубок имеет манжетные уплотнения, направленные в противоположные стороны выполненные с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенные на расстоянии друг от друга, кратном высоте щели фильтра. Сам фильтр состоит из отдельных секций. Пакетирующие элементы выполнены из легкоплавкого материала. Металлические уплотнительные кольца фильтра выполнены с возможностью увеличения своего диаметра под действием тепла и установлены в зоне пластического течения материала пакерующих элементов. Кроме того, пакерующие элементы выполнены из битума, а также уплотнительные кольца - биметаллическими. 7 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПЕСКА В ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СКВАЖИНЕ, включающее щелевидный проволочный фильтр, отличающееся тем, что оно снабжено колонной труб и помещенным в ее нижней части заглушенным снизу перфорированным патрубком с противоположно направленными манжетными уплотнениями, выполненными с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенными на расстоянии друг от друга, кратном высоте щели фильтра, а последний выполнен в виде отдельных секций с пакерующими элементами из легкоплавного материала, размещенными по концам фильтра, и металлическими уплотнительными кольцами, выполненными с возможностью увеличения своего диаметра под действием тепла до внутреннего диаметра обсадной колонны и установленными в зоне пластического течения материала пакерующих элементов. 2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что пакерующие элементы выполнены из битума. 3.Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнительные кольца выполнены биметаллическими.