Способ сооружения гравийного фильтра в скважине Советский патент 1988 года по МПК E21B43/04 

о

4;:

ю

ел со

о

ел

Изобретение относится к горной промыш- лЬнности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при сооружении гравийного фильтра.

Целью изобретения является повышение качества гравийного фильтра.

На чертеже представлена с.хема закачки эавия в скважину.

Способ осуи.1ествляют следующим обазом.

1

В скважину 1 спускают фильтровую 2 и эксплуатационную 3 колонны труб. Внутрь фильтровой 2 колонны снускают вспомогательную 4 и водоподъемную 5 колонны и распределительный узел 6, их фиксируют внутри фильтровой колонны. Распределительный узел 6 фиксируется над каркасом 7 ильтра.

Поверхностная обвязка собирается сле- |ую1цим образом. От бурового насоса 8 на- нетательная магистраль 9 соединяется с онлом 10 эжекторного смесителя 11, от диффузора 12 которого гибкие щланги ирисоеди- яются к вспомогательной 4 колонне. Гер- стизацию кольцевого пространства 13 сква- ины 1 между эксплуатационной колонной 3

кондуктором 14 осуществляют элемеп- ом 15, на нижнем торце которого устапав- 1ивается датчик 16 давления, а на верхнем - лапометр 17. Скважину 1 промывают при | омбинированпой циркуляции жидкостью, 1налогичной 10 свойствам пластовой. Из (этстойника 18 жидкость поступает во вса- ;1з1ваюпи1Й патрубок 19 бурового насоса 8. От бурового насоса 8 жидкость через эжек- горный смеситель 11 и гибкие шланги но- во вспомогательную колонну 4 труб И далее через распределите;1ьпый узел 6 в интервал формирования гравийного фильтра 20. Жидкость-носитель фильтруется через каркас 7 фильтра и по водоподъемной колонне 5 через распределительный узел 6 п кольпевое пространство между вспомогательной 4 и эксплуатационной 3 колоннами поднимается к устью и юступает в отстойник 18. В процессе промывки с целью обеспечения необходимой репрессии на пласт на устье в кольцевом пространстве скважины 13 под герметизируюшим элементом 15 поддерживают расчетное избыточное давление, величина которого регистрируется показаниями манометра 17. Установка избыточного давления на устье осуществляется регулированием расхода жидкости-носителя, посту 1с|юп,ей от бурового пасоса 8 к эжек- торному смесителю 1 1. В процессе промывки расход жидкости-носителя устанавлиают равным;

Р|.Л+ЛР

лЫПv «l;

L.+

- расход жидкости-носителя через эжекторпый смеситель 11, обеспечивающий поддержание расчетной репрессии АР на пласт; О) - площадь сечения сопла 10 эжекторного смесителя 11;

р - плотность жидкости-носителя;

Я„, Я,- коэффициенты местных и линейных сонротивлений циркуляции;

т, п - количество участков местных и линейных сопротивлений и циркуляции;

Давление в нагнетательной магистрали 9 определяется скоростью истечения струи HS сопла 10 эжекторного смесителя 11, т. е. только гидродинамической составляющей. г с увеличением расхода давление в нагнетательной магистрали 9, а следовательно, и в кольцевом пространстве 13 скважины 1 н а устье и репрессия на пласт увеличиваются пропорционально квадрату расхода, и наоборот. Регулировка расхода жидкости осу- 0 ществляется на буровом насосе 8 изменением количества жидкости-носителя, поступающей через сливную магистраль 21 в отстойник 18. С уменьщением расхода жидкости-носителя через сливную магистраль 21 давление в нагнетательной магистрали увеличивается, и наоборот.

После установления требуемой репрессии на пласт, которая фиксируется показаниями манометра 17, измеряющего избыточное давление в кольцевом пространстве 13 под Q герметизирующим элементом 15, в бункер 22 эжекторного смесителя 11 подается гравий 23.

В процессе сооружения гравийного фильтра 20 увеличивается сопротивление циркуг ляционному потоку в скважине, приводящее к увеличению потерь напора и соответственно к увеличению репрессии на пласт. По мере увеличения величины репрессии на пласт давление в нагнетательной магистрали 9 уменьщают на величину, комплексирующую

0 потери напора в нагнетательной магистрали 9, уменьшают расход жидкости-носителя, поступающей от бурового насоса 8 к эжек- торному смесителю 11, а расход жидкости, поступающей от насоса 8 в сливную магист,. раль. 21 и отстойник 18, увеличивают. С уменьщением расхода жидкости-носителя, циркулирующей в скважине 1, уменьщаются общие потери напора, пропорциональные квадрату расхода. Увеличение высоты гравийного фильтра 20 в процесс е закачки при50 водит к увеличению потерь напора в гравийном фильтре 20 на величину, также пропорциональную квадрату расхода. В этой связи для поддержания требуемой репрессии на пласт в процессе закачки гравийной смеси в единицу времени осуществляют регулиров55 ку давления в нагнетательной магистрали путем уменьщения расхода жидкости-носителя, проходящей через сопло 10 эжекторного смесителя 11, на величину

Q-+i

кЯ

7.+ Г . + 1.

вычислим коэффпциеты местных и линей ных сопротив.лений нрп цирку.чяции:

Un

(1Я,+ ЕЯ„

26,56- 10 кг/м .

Изобретение относится к горной промети и позволяет повысить качество гравийного фильтра. Способ включает установку фильтровой колонны (К) 2, герметизацию кольцевого пространства скважины 1 на устье элементом 15. Внутрь К 2 спускают распределительный узел 6, вспомогательную 4 и водоподъемную 5 К и фиксируют их внутри К 2. Далее осуществляют промывку скважины 1 при комбинированной циркуляции жидкостью-носителем (ЖН), аналогичной по свойствам пластовой. При этом подачу ЖН осуществляют через эжекторный смеситель (ЭС) 11 от бурового насоса 8. В процессе промывки устанавливается расход ЖН, определяемый по расчетной формуле. После установления требуемой репрессии на пласт осуществляют закачку гравийной смеси в бункер 22 ЭС-11. Для поддержания требуемой репрессии на пласт в процессе закачки гравийной смеси пропзводят регулировку давления в пагнетательной магистрали путем уменьшения расхода ЖН, про- ходяпдей через ЭС 11 в единицу времени на величину, определяемую по расчетной формуле. 1 ил.i (Л

где Q,; Q,,-i - расход жидкости-носителя через эжекторный смеситель в г и z-|-1 моменты времени; Я - коэффициент турбулентной

фильтрации гравия; 7/ - высота гравийного фильтра, намываемого в единицу времени между ( и г+1 моментами.

По мере увеличения высоты гравийного фильтра расход жидкости-носителя постепенно уменьшают до величины Q,,

QX

%t.+s +i: -.

где S - расчетная высота гравийного фильтра, через который фильтруется нисходящий ноток жидкости-носителя.

При использовании насосов с нлавной регулировкой расхода и программным управлением по значениям Q/+I, полученным в начальный период закачки гравия по экспериментальным данным или расчетным путем, процесс закачки автоматизируется.

Об окончании закачки гравия свидетельствует резкое повышение давления в нагнетательной магистрали, происходящее при перекрытии верхней поверхностью 24 гравийного фильтра 20 выпускных отверстий 25 над каркасом 7 фильтра. Давление в нагнетательной магистрали 9 регистрируется манометром 26.

Пример. Водоносный пласт сложен мелкозернистыми песками с коэффициентом фильтрации 1 м/сут и напором Рил 0,36 МПа. В процессе сооружения разведочных скважин установлено, что при репрессии на пласт 0,05 МПа удается избежать обрушения стенок скважины и минимизировать поглощение жидкости-носителя. В скважину устанавливают фильтровую колонну, внутри которой фиксируют распределительный узел, вспомогательную и водоподъемную колонны. Кольцевое пространство скважины между кондуктором и эксплуатационной колонной .герметизируют элементом, на нижнем торце которого установлен датчик давления, а на верхнем - манометр, сообщающийся с датчиком давления посредством канала связи. В процессе промывки скважины насосным блоком при расходе 0,08 потери напора составляют 0,17 МПа. Используя зависимость давления нагнетания Р от расхода Qn промывки

Р„ ( + )Qn,

В поверхностной обвязке в нагнетательную магиетраль нодсоеднняют эжекторный смеситель. Расход жндкости-ноеителя. нро- ходящей через эжекторный смеситель, выбирают, исходя из необходимости юддержания -В процессе закачки репрессии на пласт ЛР 0,05 МП а: ,

Q,,

+ ЛР

/ о1 1l-tn

У: V Ц IV и

Г--Т - пп-г - Лх 2ш 1)

0,09 м /с.

Величину репрессии на нласт контролируют показапиями манометра, устаповлен- ного на герметизируюихем элементе па устье и фиксируюп1его избыточное давление в кольцевом пространстве скважины. При расходе Q.,0,09 M Vc показания манометра фиксируют величину репрессии на пласт ЛР 0,05 МПа. В бункер эжекториого смесителя начинают подавать гравий. Закачку

ведут при концентрациях смееп 3-5%. В течение 5 мин с начала закачки репрессия на нласт поддерживается постоянной при постоянном расходе, что свидетельствует о засыпке интервала отстойника. Впоследствии репрессия на пласт начинает увеличиваться. С целью поддержания постоянной репрессии на пласт постепенно уменьшают расход смесп на величину 0,002 м /е за 1 мин. Время закачки 12,0 мин. поеле чего давление в нагнетательной магистра,1И резко возрастает, что свидетельствует о перекрытии выпуекных отверстий в фильтровой колонне над фильтром-каркасом. Расход смеси в конечный момент закачки:

QK

,056

40

/1 +

kS

у-j+ Н„ + 2 Нп

При расходе Qx 0,056 в конечный мо5 мент закачки обеспечивается постоянная

репрессия на пласт 0,05 МПа. Потери напора

в гравийном фильтре ири максимальной

высоте составляют 0,26 .

При сооружении гравийных фильтров по предлагае.мой технологии получают фильт- 0 ры с высокими гидравлическими характеристиками. Удается иредотвратить иоглопхе- ние жидкости-носителя и кольматацию и,час- та и фильтра. Время освоения скважины уменьшается более чем в два раза, а удельные дебиты возрастают на 25-30% по срав- 5 нению со скважинами, пробуренными в аналогичных условиях и оборудованными . гравийными фильтрами но технологии известного способа.

Формула изобретения

Способ сооружения гравийного фильтра в скважине, включающий устанрвку фильтровой колониы, герметизацию кольцевого пространства скважины, спуск внутрь фильт- . колонны распределительного узла, вс{номогателыюй и водоподъемной колонны, их| фиксацию внутри фильтровой колонны, прЬмывку скважипы и закачку гравия при ко мби11ировапной циркуляции, огличающий- CfA тем, что, с целью повышения качества гр авийпого фильтра, герметизацию кольце- Bd;ro пространства осуществляют на устье, в :качестве жидкости-носителя используют ж|1дкость, аналогичную по свойствам плас- , подают ее через эжекторный смеси- , в процессе промывки устанавливают ре|сход жидкости-посителя I/ Р-.л+ЛР

.

I fii- Иurn

I f-i+(i:w, + ,:/Ум)

IZ.W

rzije ЛР - репрессия па 1ласт, обеспечиваю- jщая поддержание стенок скважи;ны в устойчивом положении и минимизацию гюглоплении жидкости- :носителя, устанавливаемая в за висимости от условий проведения

:работ;

()плотность жидкости-посителн;

Я,,., Н„

0

5

-площадь сечения сопла эжектор- ного, смесителя;

-пластовое давление;

-коэффициент местных сопротивлений циркуляции;

//я - коэффициент линейных сопротивлепий циркуляции;

т - количество местных сопротивлений циркуляции; п - количество линейных участков

сопротивлений циркуляции, а в процессе закачки гравийной смеси осуществляют регулировку давления в нагнетательной магистрали путем уменьщения расхода через эжекторный смеситель в единицу времени на величину

Q/

Q-+i

f,

+

Кн

0

()/2oj SV +ТН

/

5

где Q,-+i; Q, - расход жидкости-носителя через эжекторный. смеситель в (+1 и i моменты времени; ( - коэффициент турбулентной

фильтрации гравия; Н - высота гравийного фильтра, намываемого в единицу времени между i и г-|-1 моментами.