СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГЛУБИННЫХ СКВАЖИННЫХ НАСОСОВ ОТ ЗАСОРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИМЕСЯМИ И ПЕРЕСЫПАНИЯ ЗАБОЯ И ИНТЕРВАЛА ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ Российский патент 2021 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к скважинным фильтрам, устанавливаемым автономно в интервал перфорации, для очистки добываемого продукта от механических примесей, и может быть использовано для защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и интервала перфорации скважины в устройствах, предотвращающих поступление пластового песка и пропанта в скважину вместе с добываемой пластовой жидкостью. Обеспечивает повышение эффективности и надежности эксплуатации нефтяных и газовых скважин, оборудованных глубинными насосами, за счет исключения вывода из эксплуатации скважин по причине присыпания автономного фильтра пропантом и механическими примесями в интервале перфорации в процессе эксплуатации и невозможности его извлечения.

Присутствие песка, пропанта в добываемой продукции вызывает износ и заклинивание рабочих колес глубинного насоса, истирание штанг, муфтовых соединений и колонны насосно-компрессорных труб, засорение оборудования системы сбора, подготовки нефти и другие виды осложнений. Кроме того, при вымывании большого объема песка и пропанта из пластов, происходит пересыпание забоя и интервала перфорации скважины, что затрудняет добычу пластовой жидкости. Большинство известных фильтров, устанавливаемых в интевале перфорации пласта выполнены из трудно-разбуриваемых, прочных материалов и при присыпании фильтров пластовым песком и пропантом, не всегда есть возможность извлечения их с целью замены или промывки, что приводит к выводу скважин из эксплуатации. В связи с выше изложенным возникает необходимость решения известной проблемы. Предлагаемый способ позволяет решить эту задачу. Известен скважинный фильтр, (аналог) (1), патент RU 2258131, дата подачи заявки 12.01.2004, опубликовано 10.08.2005. Фильтр содержит перфорированную трубу и фильтрующий элемент, выполненный с уменьшением размера пор в радиальном направлении от наружной поверхности к внутренней и установленный соосно с наружной поверхностью перфорированной трубы. Согласно изобретению фильтрующий элемент выполнен из пенометалла с пространственным ячеистым каркасом, состоящим из многогранных ячеек с проницаемыми гранями, и с возможностью образования внутри пенометалла естественного непрерывного песчаного фильтра из осажденных частиц, механически сцепленных со стохастически ориентированными в пространстве гранями и ребрами ячеистого каркаса. Недостатками является то, что фильтр выполнен из трудно-разбуриваемых прочных материалов и при присыпании фильтра пластовым песком и пропантом, не всегда есть возможность извлечения с целью замены или промывки, что приводит к выводу скважин из эксплуатации.

Известен фильтр для очистки скважинной жидкости, (аналог) (2), патент РФ №2422622, дата подачи заявки 18.09.2009, опубликовано 27.06.2011. Фильтр для очистки скважинной жидкости от примесей содержит перфорированную трубу с механическим фильтром и присоединенный к механическому фильтру гравитационный фильтрующий элемент. Гравитационный фильтрующий элемент состоит из концентрично установленных внутренней и наружной труб, образующих между собой кольцевой зазор. При этом в верхней части наружной трубы выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для входа потока жидкости с возможностью подачи потока жидкости в кольцевой зазор или во внутреннюю трубу. Механический и гравитационный фильтры расположены таким образом, что входящий поток жидкости проходит только через один из фильтров, а сопротивление гравитационного фильтрующего элемента, как минимум, в 1,5 раза больше сопротивления механического фильтра. В нижней части гравитационного фильтрующего элемента закреплен контейнер для сбора отделенных механических примесей. Недостатками является то, что фильтр выполнен из трудно-разбуриваемых прочных материалов и при присыпании фильтра пластовым песком и пропантом, не всегда есть возможность извлечения с целью замены или промывки, что приводит к выводу скважин из эксплуатации.

Известен скважинный фильтр, (аналог) (3), патент РФ №2473787, дата подача заявки 12.09.2011, опубликовано 27.01.2013. Скважинный фильтр содержит перфорированный каркас и концентрично размещенные на нем фильтрующие элементы в виде дисков с центральным отверстием. Диски изготовлены из металлической сетки и образуют между собой щели. Перфорированный каркас выполнен из профильной трубы квадратной или шестигранной формы. Между гранями профильной трубы и дисками имеются продольные каналы с поперечным сечением в форме сегмента. Недостатками является то, что фильтр выполнен из трудно-разбуриваемых прочных материалов и при присыпании фильтра пластовым песком и пропантом, не всегда есть возможность извлечения с целью замены или промывки, что приводит к выводу скважин из эксплуатации.

Известен скважинный фильтр, (прототип) (4), патент РФ №2446274, дата подачи заявки 15.06.2010, опубликовано 27.03.2012. Скважинный фильтр содержит каркас, наружный и внутренний щелевые фильтроэлементы, концентрично установленные на трубчатом каркасе с образованием вертикальных каналов, отстойник, соединенный с вертикальными каналами, верхний патрубок, связанный с приемом насоса. Щелевые фильтроэлементы сформированы из соединенных между собой продольных призматических стержней и навитого призматического профиля. При этом фильтроэлементы размещены снаружи и внутри трубчатого каркаса с опорой на продольные стержни, образуя наружные и внутренние вертикальные каналы между продольными стержнями и трубчатым каркасом и центральную цилиндрическую полость во внутреннем щелевом фильтроэлементе. Причем наружные вертикальные каналы герметично закрыты сверху и соединены с отстойником в нижней части. Внутренние вертикальные каналы герметично закрыты снизу и соединены вверху с верхним патрубком. Центральная цилиндрическая полость отделена от верхнего патрубка клапаном и соединена с отстойником. Недостатками является то, что фильтр выполнен из трудно-разбуриваемых прочных материалов и при присыпании фильтра пластовым песком и пропантом, не всегда есть возможность извлечения с целью замены или промывки, что приводит к выводу скважин из эксплуатации.

Технической задачей решаемой изобретением является исключение вывода из эксплуатации скважин по причине присыпания фильтра, установленного автономно в интервал перфорации, пропантом и механическими примесями в процессе эксплуатации и невозможности его извлечения.

Технический результат, достигаемый изобретением, решается предлагаемым способом защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и интервала перфорации скважины, при котором компоновка с фильтром, установленным автономно в интервале перфорации, любой из известных конструкций выполняется из материалов, которые могут быть одновременно легко-разбуриваемыми и растворимыми в кислотах и или щелочах, например алюминия или алюминиевых сплавов, устанавливаемая в скважинах известными методами и в различных интервалах, с наличием одного и более продуктивных пластов.

Сущность способа защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и интервала перфорации скважины заключается в том, что в скважине, в интервале или интервалах перфорации напротив одного и более продуктивных пластов устанавливают компоновку с фильтром, или фильтрами для очистки добываемого продукта от механических примесей, и пакерами или уплотнительными манжетами сверху и снизу каждого фильтра. Фильтр оборудован предохранительным клапаном, который срабатывает при заполнении фильтра пропантом и механическими примесями, от перепада давления внутри и снаружи фильтра, при этом пластовая жидкость проходит на прием глубинного насоса мимо фильтра, по каналу в предохранительном клапане, открывающемуся от перепада давления. Далее в скважину спускают центробежный, или другого типа, глубинный насос и производят работу по добыче пластовой жидкости по стандартной технологии. Согласно изобретению автономные фильтры а также пакеры или уплотнительные манжеты выполнены из легко-разбуриваемых, растворимых в кислотах и/или щелочах материалов, например алюминия или алюминиевых сплавов. При невозможности извлечения компоновки с целью замены фильтров или промывки забоя осуществляется разбуривание автономного фильтра или фильтров, пакеров или уплотнительных манжет. При возникновении осложнений с разбуриванием, в скважину закачивается кислота или щелочь, в зависимости от выбранного материала автономного фильтра и пакеров или уплотнительных манжет. В обоих случаях пропант, механические примеси, остатки разбуренных частей компоновки, производные химической реакции выпадают в зумпф скважины, откуда извлекаются с помощью известных методов.

Предлагаемый способ защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями обеспечивает повышение эффективности и надежности эксплуатации нефтяных и газовых скважин, оборудованных глубинными насосами, за счет исключения вывода из эксплуатации скважин по причине присыпания автономного фильтра, выполненого из легко-разбуриваемых, растворимых в кислотах и/или щелочах материалов, пропантом и механическими примесями в процессе эксплуатации и невозможности его извлечения.

На чертеже изображена компоновка, поясняющая способ защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и интервала перфорации скважины на примере скважины с двумя зонами перфорации, который заключается в следующем.

Собранную компоновку автономного фильтра 1, выполненную из легко-разбуриваемых, растворимых в кислотах и/или щелочах материалов, спускают и устанавливают на пакерах 3 и 4 в заданный интервал зон перфорации 8 и 9 эксплуатационной колонны 10. Скважинная жидкость приходит в движение за счет снижения динамического уровня глубинным насосом 6 и проходит через радиально расположенные щелевые отверстия автономного фильтра 1. При этом, механические частицы и пропант, выносимые с жидкостью из пласта, имеющие больший размер, чем щели фильтра, либо промежутки между засыпанным в фильтр 1 сыпучим инертным материалом, например кварцевым песком, либо иным наполнителем, например растворимым в кислотах и/или щелочах проволочно-проницаемым материалом, остаются в фильтре 1, либо оседают на установленных ниже легко-разбуриваемых и растворимых в кислотах и/или щелочах пакере или манжетном уплотнении 4. Движению неочищенной жидкости по эксплуатационной колонне 10 мимо фильтра 1 препятствуют пакер 3 и пакер или манжетное уплотнение 4, которые разделяют чистую и грязную области рабочей среды. Скважинная жидкость, проходя через автономный фильтр 1, очищается от оставшихся в нем механических примесей и всасывается в межпакерную трубу 5 с обратным клапаном 11, поднимается вверх выше пакера 3, на прием глубинного насоса 6, который откачивает отфильтрованную скважинную жидкость по колонне насосно-компрессорных труб 7 наверх. Клапан 2 предназначен для внештатной ситуации в случае засорения фильтра 1. В ситуации, когда щелевая решетка, либо фильтрующий элемент автономного фильтра 1, забивается механическими примесями или пропантом, давление внутри фильтра 1 падает. Под действием создавшегося перепада давления внутри фильтра 1 и межтрубном пространстве под пакером 3, клапан 2 открывается и скважинная жидкость проходит на прием глубинного насоса по открытому от перепада давления каналу в клапане 2 мимо фильтра 1. При невозможности извлечения с целью замены фильтра или фильтров 1. или промывки забоя, осуществляется разбуривание верхнего пакера 3, а также фильтра или фильтров 1, нижнего пакера или манжетного уплотнения 4. При возникновении осложнений с разбуриванием, в скважину закачивается кислота или щелочь, в зависимости от выбранного материала фильтра или фильтров 1, верхнего пакера 3, а также, нижнего пакера или манжетного уплотнения 4. В обоих случаях пропант, механические примеси, остатки разбуренных частей компоновки, производные химической реакции выпадают в зумпф скважины, откуда извлекаются с помощью известных методов.

Новым является то, что при предлагаемом способе защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и итервала перфорации скважины, автономный фильтр любой из известных конструкций выполняется из материалов, которые могут быть одновременно легко-разбуриваемыми и растворимыми в кислотах и/или щелочах, например алюминия или алюминиевых сплавов, устанавливаемый в скважинах известными методами и в различных интервалах, с наличием одного и более продуктивных пластов.

Технологический и технический результаты при использовании способа защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и интервала перфорации скважины достигается исключением вывода из эксплуатации скважин, по причине присыпания фильтра для очистки добываемого продукта от механических примесей пропантом и механическими примесями в процессе эксплуатации и невозможности его извлечения, за счет выполнения компоновки с фильтром любой из известных конструкций из материалов, которые могут быть одновременно легко-разбуриваемыми и растворимыми в кислотах и/или щелочах. Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет увеличения наработки на отказ, исключением вывода из эксплуатации скважин, продления срока службы насосной установки и уменьшения времени на проведение дополнительных видов работ.

Использованная литература.

1. Патент RU 2258131, дата подачи заявки 12.01.2004, опубликовано 10.08.2005.

2. Патент РФ №2422622, дата подачи заявки 18.09.2009, опубликовано 27.06.2011.

3. Патент РФ №2473787, дата подача заявки 12.09.2011, опубликовано 27.01.2013.

4. Патент РФ №2446274, дата подачи заявки 15.06.2010, опубликовано 27.03.2012.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к скважинным фильтрам, устанавливаемым автономно в интервал перфорации для очистки добываемого продукта от механических примесей, и может быть использовано для защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и интервала перфорации скважины. Технический результат - повышение эффективности и надежности эксплуатации нефтяных и газовых скважин, оборудованных глубинными насосами, за счет исключения вывода из эксплуатации скважин по причине присыпания автономного фильтра проппантом и механическими примесями в интервале перфорации в процессе эксплуатации и невозможности его извлечения. По способу в интервале или интервалах перфорации напротив одного и более продуктивных пластов устанавливают компоновку с фильтром или фильтрами для очистки добываемого продукта от механических примесей и пакерами или уплотнительными манжетами сверху и снизу каждого фильтра. Фильтр оборудуют предохранительным клапаном, срабатывание которого обеспечивают при заполнении фильтра проппантом и механическими примесями от перепада давления внутри и снаружи фильтра. Пластовую жидкость пропускают на прием глубинного насоса мимо фильтра по каналу в предохранительном клапане, открывающемуся от перепада давления. Далее в скважину спускают центробежный или другого типа глубинный насос и производят работу по добыче пластовой жидкости по штатной технологии. При этом автономные фильтры, а также пакеры или уплотнительные манжеты выполняют из легкоразбуриваемых, растворимых в кислотах и/или щелочах материалов, например алюминия или алюминиевых сплавов. При невозможности извлечения компоновки с для замены фильтров или промывки забоя осуществляется разбуривание автономного фильтра или фильтров, пакеров или уплотнительных манжет. При возникновении осложнений с разбуриванием в скважину закачивают кислоту или щелочь в зависимости от выбранного материала автономного фильтра и пакеров или уплотнительных манжет. В обоих случаях проппант, механические примеси, остатки разбуренных частей компоновки, производные химической реакции помещают в зумпф скважины, откуда их извлекают по штатной технологии. 1 ил.

Способ защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями и пересыпания забоя и интервала перфорации скважины, при котором в скважине, в интервале или интервалах перфорации напротив одного и более продуктивных пластов устанавливают компоновку с фильтром или фильтрами для очистки добываемого продукта от механических примесей и пакерами или уплотнительными манжетами сверху и снизу каждого фильтра, причем фильтр оборудуют предохранительным клапаном, срабатывание которого обеспечивают при заполнении фильтра проппантом и механическими примесями от перепада давления внутри и снаружи фильтра, при этом пластовую жидкость пропускают на прием глубинного насоса мимо фильтра по каналу в предохранительном клапане, открывающемуся от перепада давления, далее в скважину спускают центробежный или другого типа глубинный насос и производят работу по добыче пластовой жидкости, отличающийся тем, что автономные фильтры, а также пакеры или уплотнительные манжеты выполняют из легко разбуриваемых, растворимых в кислотах и/или щелочах материалов, например алюминия или алюминиевых сплавов, и при невозможности извлечения компоновки для замены фильтров или промывки забоя осуществляют разбуривание автономного фильтра или фильтров, пакеров или уплотнительных манжет, а при возникновении осложнений с разбуриванием в скважину закачивают кислоту или щелочь в зависимости от выбранного материала автономного фильтра и пакеров или уплотнительных манжет, в обоих случаях проппант, механические примеси, остатки разбуренных частей компоновки, производные химической реакции помещают в зумпф скважины, откуда их извлекают.