Способ сооружения гравийного фильтра в скважине Советский патент 1988 года по МПК E21B43/08 

(21)4170007/22-03

(22)26.11.86

(46) 30.06„88. Бюло № 24

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии

(72)А.Д.Башкатов, МоИоФазлуллин, Е.Н.Дрягалин,Ю„П.Давыдов, П.Е.Оже- рельев, АоМ.Барский, ВоИ.Тарабукин, А.ИоАлбаров и Д.В.Касаткин

(53)622.245.524 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 269871, кл. Е 21 В 43/08, 1976.

Патент США № 4044832, кл. 166-278, опублик. 1977.

(54)СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ

(57)Изобретение относится к области горной и нефтегазодобывающей пром-ти. Цель изобретения - повышение эффективности процесса сооружения гравийного фильтра. В скважине устанавливают фильтровую колонну. Герметизируют кольцевое пространство скважины между фильтровой и обсадной колоннами. Распределительный узел и водоподъемную колонну спускают внутрь фильтровой колонны и фиксируют относительно нее. В скважину закачивают гравий при комбинированной циркуляции и в процессе закачки измеряют потери напора в гравийном фильтре. Оценивают сопротивление напора и регулируют давление в нагнетательной магистрали уменьшением сопротивления движению смеси в поверхностной обвязке на величину, соответствующую увеличению потерь напора в гравийном фильтре. Данный способ позволяет предотвратить поглощение жидкости-носителя, обрушение стенок скважины, перемешивание песка с гравием и предотвращает кольматацию пласта и обсыпку. 1 ил.

i

сл

Од

со

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при сооружении гравийного фильтра в скважине„

Цель изобретения - повьшение эффективности процесса сооружения гравийного фильтра.

На чертеже представлена схема за- качки гравия в скважину.

Способ осуществляют следующим образом. .

В скважину 1 устанавливают фильт- ровую колонну 2с каркасом 3 фильт- ра, контрольным фильтром 4, отстойником 5 и выпускными отверстиями 6„ Герметизируют кольцевое пространство 7 скважины 1 между фильтровой 2 и об садной 8 колоннами элементом 9, на нижнем 10 торце.которого имеется датчик 11 давления, соединенный с установленным на устье манометром 12 посредством канала 13 связи

Внутрь фильтровой колонны 2 на вспомогательной колонне 14 спускают распределительный узел 15 и водоподъемную колонну 16 с установленным на ней свабом 17. Распределительный узел 15 фиксируется внутри фильтро- вой колонны 2 и сваб 17 в фиксированном положении распределительного узла 15 герметизирует кольцевое пространство мезкду фильтровой 2 и водоподъемной 16 колоннами в интервале между каркасом 3 фильтра и контрольным фильтром 4 о Манометр 12 фиксирует пластовое давление под герметизирующим элементом 9.

Перед закачкой гравия 18 осущест- вляют промывку скважины 1 при комбинированной циркуляции, в качестве жидкости-носителя используют жидкость аналогичную по свойствам пластовой. Из блока отстойников 19 через всасы- вающий шланг 20 жидкость забирается центробежным насосом 21 и подается в смеситель 22. Блоком 23 насосов жидкость через нагнетательную магистраль 24 подается во вспомогательную колонну 14 и далее через рас преде тельный узел 15 - в интервал формирования гравийного фильтра, где движется в нисходящем потоке. Через контрольный фильтр 4 жидкость фильтрует- ся и по водоподъемной колонне 16 через распределительный узел 15 и кольцевое пространство в восходящем потоке поднимается к устью, откуда через

сливную магистраль 25 поступает в блок 19 отстойников, где очищается на фильтрах 26 и 27. В процессе про- мьшки расход жидкости в нагнетательной магистрали, контролируемый расходомером 28, устанавливается таким образом, чтобы репрессия на пласт, фиксируемая датчиком 1I и регистрируемая манометром 12, соответствовала расчетной.

С увеличением расхода репрессия при промывке, регистрируемая манометром 12, равна разнице показаний манометра 12 при промывке и до нее.

Регулировка расхода в нагнетательной магистрали 24 осуществляется изменением подачи насосов блока 23, а также трехходового крана 29, от которого часть жидкости через сброс 30 поступает в блок 19 отстойников. Давление в нагнетательной магистрали, равное потерям напора при циркуляции, контролируется манометром 31.

А +

i t

B)Q;.

(1)

где Рц - давление в нагнетательной

магистрали; Q - подача жидко.сти - носителя

при промывке;

А - коэффициент линейных сопротивлений;

В - коэффициент местных сопротивлений;

п - количество линейных участков циркуляционной системы: поверхностная обвязка - скважина;

m - количество местных сопротивлений циркуляционной системы: поверхностная обвязка - скважина«

После установления расчетной репрессии на пласт давление в нагнетательной магистрали Р регистрируют манометром 31, а расход Qn - расходомером 28 и начинают закачку гравия 18

Из бункера 32 с помощью транспортера 33 гравий 18 поступает в смеситель 22. Приготовленная в смесителе 22 гравийная смесь расчетной концентрации блоком 23 насосов закачивается в интервал формирования фильтра 34 через вспомогательную колонну 14, распределительный узел 15 и выпускные отверстия 6 в фильтровой колонне 2. Гравий 18 осаж,цается на забое.

расход гравийной смеси, обеспечивающий сиижение потерь напора на величину дополнительных потерь напора в гравийном фильтре 34. Изменение расхода смеси, обеспечивающего постоянное давление в нагнетательной магистрали 24, определяется выражением

л.Г B.it..

QL

1 1

wi

1 + 1

1(

z:A-b

i«i

(4)

жидкость - носитель фильтруется через слой гравийного фильтра 34, уплотняет его и через контрольный фильтр 4, водоподъемную колонну 16, распределительный узел 15 кольцевое пространство и сливную магистраль 25 поступает в блок 19 отстойников,

В процессе закачки измеряют потери напора в гравийном фильтре, оце- п нивают его сопротивление и осуществляют регулировку давления в нагнетательной магистрали уменьшением . -,, ,-., сопротивления движению смеси в поверхностной обвязке на величину, со- J5 Сумма коэффициентов линейных и мест- ответствующую увеличению потерь напора в гравийном фильтре„

В процессе намыва гравийного фильтра 34 увеличивается сопротивление циркуляционному потоку, растут 20 потери напора и увеличивается репрес-- сия на пласт

р., (IlA + И - -

В i

W

ных сопротивлений в циркуляционной

Uw

системе

В мпжет быть вы1 1

В + -. )Q.% (2)

25

1гП

НА

(1

ражена согласно формуле (l) через расход смеси в процессе промьшки Q и давления в нагнетательной магистрали 24 РН

i :niim

Z:A + Z В -ll- ,(5).

1 hi

+

В +

Khi

w

i+ Т

)Ql.i, (3)

где - подача гравийной сме- си в i-тьш и i+1-ьш моменты времени; W - площадь поперечного сечения гравийного фильтра; h;4i- BfiicoTa гравийного фильтра в i-тый и i+1-ый моменты времени;

К - коэффициенты турбулентной фильтрахщио

В целях поддерживания постоянной репрессии на пласт с увеличением высоты гравийного фильтра уменьшают

Q

1-И

.JQ- - w(ii) . (7)

1 nn л ..„ „

PX + KhiQn

PH

+ Kh

1+1

Qn

Уравнение () устанавливает связь между величиной уменьшения расхода смеси в процессе сооружения фильтра 34 от объемов закаченного в скважину 1.гравия о В этом случае высота гравийного фильтра 34 в (7) выражается через объем закаченного объема гравия 18 V и площадь поперечного сечения гравийного фильтра 34wo

Об окончании гравийной засыпки свидетельствует резкое повьшение давления в нагнетательной магистрали 24,

расход гравийной смеси, обеспечивающий сиижение потерь напора на величину дополнительных потерь напора в гравийном фильтре 34. Изменение расхода смеси, обеспечивающего постоянное давление в нагнетательной магистрали 24, определяется выражением

л.Г B.it..

QL

1 1

wi

1 + 1

1(

z:A-b

i«i

(4)

. -,, ,-., Сумма коэффициентов линейных и мест-

В i

W

п . -,, ,-., J5 Сумма коэффициентов линейных и мест- 0

ных сопротивлений в циркуляционной

Uw

системе

В мпжет быть вы5

g

1гП

НА

(1

ражена согласно формуле (l) через расход смеси в процессе промьшки Q и давления в нагнетательной магистрали 24 РН

i :niim

Z:A + Z В -ll- ,(5).

1

Высота гравийного фильтра, намываемого за время t между i+1 и i-тым интервалом, может быть выражена через объем закачанного в скважину гравия в единицу времени между интервалом i и i+1

li ,

w

(6)

где V - объем .закаченного гравия с

момента i по момент i+1. Учитьшая (4), (5) и (б), получим выражения для определения величины абсолютного изменения расхода смеси в единицу времени с i по i+1 момент

.„ „

Kh

1+1

Qn

0

вызванное перекрытием выпускных отверстий 6 фильтровой колонны 2 по-, веохностью гоавийного фильтра 34, За время закачки расход смеси уменьшается по сравнению с начальным согласно выражению

Qn

Q I C8)

fT

PKW

где k - средний коэффициент турбулентной фильтрации обсыпки; QH - подача при промывке;

Qj, - подача в момент окончания закачки;

Н - высота гравийного фильтра П р и м е РО При бурении разведочных скважин с целью поддержания устойчивости стенок скважин необходимо поддерживать репрессию на пласт

,1 МПа При таких репрессиях погло- Е(ение жидкости незначительно

В скважину установили фильтровую 1:олонну, а кольцевое пространство иежду кондуктором и эксплуатаи;ионнай колонной загерметизировали элементомj на нижнем торце которого имелся датчик давления, соединенный посредст- канала связи с манометром, установленным на верхнем торце упомянуто- о элемента Внутрь фильтровой колОн- 1Ы спустили на бурильных трубах расп- эеделительный узел с водоподъемной юлонной, причем распределительный |Гзел зафиксировали на расчетной высо ге от верхних отверстий каркаса ос- гювного фильтра, соответствующем 2 м Скважину промыли при комбинированной циркуляции. Расчетная репрессия на .Р 1,1 I ffla, фиксируемая манометром на герметизирующем элементе, установилась при расходе Q,, 0,01 м /с и давлении нагнетания Р f, 1 ,9 МПа i-h к

Н

А +

B)Q

(Р.

- Рл

f л PC

(л - - А

Учитывая, что пластовое давление продуктивного пласта составляло Р

ггл

0,9 МПа по (Ф5), рассчитали сумму коэффициентов местных и линейных соротивлений циркуляции

-. z:

i i

FH

1,910

... -г i

яГ о7о1

1,9-10 , кг/м

После установления требуемой репрессии на пласт начали закачку гравия в скважину, для чего в смесительный бункер начали подавать гравий с расходом Q J. 0,0003-0,0005 Смесь закачивали при объемных концент раиинях 3-5% 5

В течение 9 мин,с начала закачки репрессия на пласт не увеличивалась,

5

0

что соответствовало засьшке интервала скважины от забоя до контрольного фильтра На 18 мин репрессия на пласт стала увеличиваться, Для стабилизации репрессии на пласт 1,1 МПа расход смеси стали уменьшать за 1 мин на величину

dQ 3,39 10

.f

Время закачки составляло 59 миНо При снижении расхода /3Q 0,39 х

,5-

X 10 -- удалось поддерживать

d

репрессию на пласт 1,1 МПа постоянной в процессе сооружения фильтра. Расход смеси, при котором репрессия на пласт поддерживалась равной 1,1 МПа, в конечньм момент закачки составил 0,007 , а сумма коэффициентов линейных и местных сопротивлений циркуляции

5

г

A

-bZlB bi

-kH

rt /. 5 /

TT Z,

V

1 I

10 КГ/М

30

Таким образом, удалось предотвра- |тить поглощение жидкости - носителя, обрушение стенок скважины, перемешивание песка с гравием и кольматацию пласта и обсыпку.

Формула изобретения

Способ сооружения гравийного фильтра в скважине, заключающийся в установке фильтровой колонны, герметизации кольцевого пространства скважины, спуске внутрь фильтровой колонны распределительного узла и водоподъемной колонны, их фиксации внутри фильтровой колонны и закачке гравия при комбинированной циркуляции, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сооружения гравийного фильтра, в процессе закачки измеряют потери напора в гравийном фильтре, оценивают его сопротивление и осуществляют регулировку давления в нагнетательной магистрали уменьшением сопротивления движению смеси в поверхностной обвязке на величину, соответствующую увеличению потерь напора в гравийном фильтре.

7ZJ/

17