Устройство для сооружения гравийного фильтра в скважине Советский патент 1985 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к области горной промьшшенности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для создания гравийного фильтра.

Цель изобретения - повьшение надежности работы при сооружении многосекционного фильтра.

На фиг.1 показана схема устройства для сооружения многосекционного гравийного фильтра в скважине, разрез; на фиг. 2 - переходник в аксонометрической проекции; на фиг.З - устройство для сооружения гравийного фильтра, оцущенное в скважину перед запуском насоса, разрез; на фиг.4 - устройство для сооружения многосекционного гравийного фильтра после засыпки гравия, разрез; на фиг.5 - двойная водоподъемная труба со специальным башмаком, разрез.

Устройство для сооружения многосекционного гравийного фильтра содержит эксплуатационную 1, фильтровую 2 и водоподъемную 3 колонны, выпускные отверстия 4 и распределительньЙ узел 5 с выпускными 6 и водоподъемными 7 каналами. Между фильтровой 2 и эксплуатационной 1 колоннами установлен переходник 8, внутри которого имеется опорное кольцо 9 с наклонной нижней гранью 10, а выше на заклепках 11 закреплена втулка 12с утолщением 13 в нижней части, верхний торец 14 которого имеет синусообразную форму поверхности. Распределительный узел 5 снабжен подвижным поршнем 16 с конусо.иДальной поверхностью 17, пружиной 1 ограничительным болтом 18, вьщвижным штырями 19 со скошенными торцами 20, закрепленными на шпонках 21, пружинами 22, двойной водоподъемной колонной 23 со специальным башмаком 24, причем между эксплуатационной колонной 1 и распределительным узлом 5 имеются гибкие уплотняющие кольца 25 В верхнем торце распределительного узла 5 имеется конусообразная резьба 26 для соединения с бурильными трубами 27.

При спуске в скважину 28 эксплуатационной 1 и фильтровой 2 колонн на расстоянии К от фильтровой колонны 2 устанавливают переходник 8.

Расстояние Ь можно вычислить по формуле

вк- Д1

tiH.SL

где 1,3 - коэффициент разрыхления

гравия;

В и L, - диаметр и длина водоприемной каверны;

Бф - внешний диаметр фильтровой колонны;

DOS - внутренний диаметр обсадной колонны;

внешний диаметр эксплуатационной колонны. Устройство работает следующим образом.

После установки фильтровой 2 и эксплуатационной 1 колонны в посленюю на бурильных трубах 27 спускаю распределительный узел 5. При достжении специальным башмаком 24 водоподъемной колонны 23 глубины установки переходника 8 над кровлей самого глубокого продуктивного горизонта на поверхности включают буровой насос. Вода подается в бурильные трубы, на подвижный поршень 16 с конусообразной поверхностью начинает действовать гидродинамическое давление Р , вычисляемое по формуле

РГ pfv2. где р - плотность воды;

- площадь поверхности поршня V - скорость течения воды в бурильных трубах.

В результате действия силы гидрдинамического давления пружина 15 сжимается, поршень 16 опускается и на вьщвижные штыри 19 со скошенными торцами 20 передается усилие, равное в начальный момент закачки:

0,2SPp (cosoi+ c CDSut)

РШ.

sin 061- f cosoi

где d - угол между образующей конуса 17 поршня 16 и вертикалью;

TQ - коэффициент трения скольжения между конической по верхностью 17 поршня 16 и скошенными торцами 20 вьщвижных штырей 19. В процессе закачки поршень 16

опускается и на вьщвижные штыри

действует сила гидродинамического

давления, равная: 0,25-(2P,-F)(coso f;cosot) шг . sines.+f cosoi где F - сила сопротивления пружины F - КХ, где К - жесткость пружины 15; X - величина сжатия пружины 15. Усилие .J. удерживает вьщвижные штыри 19 в раскрытом положении. Распределительный узел 5 продолж ют опускать, пока вьщвижные штыри 19 не опустятся на верхний торец 14 утолщения 13 втулки 12, установленной внутри переходника 8 на заклепках 11. Специальный башмак 24 водоподъемной колонны 23 позволяет беспрепятственно опускать распределительный узел 5 до упора вьщвижных штырей 19 со скошенными торцами 20. После упора вьщвижных штырей 19 со скошенными торцами 20 на торец 14 утолщения 13,втулки 12 за счет веса бурильных труб 27 и синусообразной формы поверхности торца 14 происходит проворот снаряда (максимальный угол провррота 45), выпускные каналы 6 распределительного узла 5 совмещаются с выпускными отверстиями 4, выполненными соосно в переход нике и в фигурной втулке. После это го на поверхности подают в струю жидкости гравий, происходит закачка После заполнения гравием расчетного объема V давление в нагнетательной магистрали возрастает и подача гравия прекращается. Расчетньй объем заполняемой гравием полости находит ся по формуле V-0,.8F(D,.4)L.(D,, где i.. - длина продуктивного интерв Через бурильные трубы 27 на.вьщвижные штыри 19 со скошенными торца ми 20 на втулку передается дополнительное осевое усилие вьиисляе мое по формуле:. с ., где |} - коэффициент, зависящий от типа соединений бурильных труб (для муфтово-замковых соединений 1 ,1 О J; с - вес единицы длины бурильных труб; Н - длина бурильных .труб; 34 т- - удельный вес жидкости, за-, полняющей скважину - удельный вес материала бурильных труб; - запас прочности заклепочного соединения. Заклепки 11 срезаются, вьтускные отверстия 4 перекрьтаются поверхностью фигурной втулки 12, опускающейся до опорного кольца 9. После этого буровой насос на поверхности выключается, сила гидродинамического давления снижается до нуля, поршень 16 с конусоидальной поверхностью 17 поднимается под действием пружины 15. Усилие, передаваемое на вьщвижные штыри Р снижает ся до нуля, и распределительный узел 5 поднимают до переходника 8, установленного над следующим продуктивным горизонтом. Между распределительным узлом 5 и переходником 8 имеются гибкие кольцеобразные уплотнения 25, которые предохра- няют внутрифильтровое пространство от попадания в него гравийных частиц и- тем самым предотвращают возможность прихвата распределительного узла 5 при подъеме. При подъеме скошенные торцы 20 вступают в соприкосновение с наклонной гранью 10 опорного кольца 9 и выдвижные штыри. 1 9 .убираю.тся в корпус распределительного узла 5 за счет передачи усилия подъема распределительного узла, что обеспечивает его свободный подъем через переходник 8. Распределительный узел 5 приподнимают над переходником 8 на длину двойной водоподъемной колонны 3. Длина последней выбирается по длине продуктивного горизонта наименьшей мощности. Для обеспечения обратной циркуляции во- оподъемная труба двойная, что позволяет увеличить скорости восходящего потока и уменьшить давление внутри нее за счет чего наблюдается эффект подсоса, если длина водоподъемной колонны значительно меньше мощности продуктивного интервала. Затем технологические операции повторяют . Устройство обеспечивает стабильную доставку гравийного материала в зону каждого продуктивного горизонта и равномерное его распредеение по поверхности фильтра за

счет закачки через колонну бурильных труб (что исключает образование пробок между эксплуатационной и , обсадной колонной и между эксплуатационной колонной и стенками продуктивной каверны) и наличия четырех вьтускных каналов распределительного узла, совмещаемых по очереди снизу вверх с вьтускными отверстиями в переходниках При использовании этого устройства для сооружения многосекционного гравийного фильтра исключается кольматаци гравийного фильтра за счет размыва гилинистых пропластков водой при засыпке интервалов установки фильтров значительной протяженности.

Герметизация вьтускных отверстий в переходнике после окончания за.качки на каждый продуктивный интервал обеспечивает надежную эксплуатацию скважины и полностью устраняет возможность пескования скважины через выпускные отверстия.Совмещени

выпускных каналов распределительного узла с выпускными отверстиями-в переходнике обеспечивает равномерную засыпку гравия по поверхности фильчра, а кольцеобразные уплотнения обеспечивают изоляцию внутрифильтрового Пространства от попадания в него гравийных частиц, что исключает снижение дебита скважины за счет заполнения фильтрового пространства гравием и предотвращает возможные прихваты при подъеме, распределительного узла.

Совмещение выпускных каналов распределительного узла с выпускными каналами в переходнике происходит за счет действия веса колонны бурильнь1х труб в заполненной жидкостью скважине на внутренний торец втулки, имеющий синусообразную форму поверхности. Такое совмещение исключает отрьшы бурильных труб при передаче крутящего момента с поверхности.

Фие t

Фиг. Z

Фиг. Ъ

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА в скважине, содержащее последовательно установленные эксплуатационную и фильтровые колонны, соединенные между собой переходником и выпускными отверстиями с перекрывающим узлом, водоподъемную колонну, распределительный узел с выпускными каналами между кольцеобразными уплотнениями на внешней стороне и упорное кольцо, размещенное в нижней части переходника, отличающееся тем, что,с целью повьшения надежности работы, при сооружении многосекционного фильтра распределительный узел снабжен вьщвижными подпружиненными штырями со скошенными вверх торцами, закрепленными на шпонках и установленными над выпускными каналами и конусоидальным поршнем с пружиной и ограничительным болтом в нижней части, причем поршень установлен с возможностью взаимодействия боковыми поверхностями со скошенными торцами подпружиненных штырей, а упорное кольцо выполнено с наклонной нижней гранью, при этом перекрывающий узел выполнен в виде зафиксированной внутри переходника втулки с выпускньми .отверстиями, размещенными против выпускных отверстий в переходнике, установленной вьше опорного кольца i с возможностью осевого перемещение (Л и посадки на указанное кольцо после расфиксации втулки, нижняя часть на внутренней поверхности упомянутой втулки выполнена с утолщением, верхт. НИИ торец которого имеет синусоидальную форму поверхности со впадинами, расположенными против отверстий :о .во втулке и переходнике,а распределительный узел установлен внутри СП втулки с возможностью взаимодействия вьщвижных подпружиненных штыО) рей с синусоидальной поверхностью 00 утолщения в тухлей. 2.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, с целью обеспечения обратной циркуляции, водоподъемная колонна выполнена КЗ двух коаксиально расположенных труб с бащмаком в нижней части.

Фие. 5