Устройство для сооружения гравийного фильтра в скважине

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ц91 (г» (504 Е 21 В 43 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3725604/22-03 (22) 24.02.84 (46) 15.11.85. Бюл. Р 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) А.Д.Башкатов, А.И.Алборов, M.È.Ôàçëóëëèí, П.Е.Ожерельев, А.И.Авсюк, В.И. Касаткин>

Е.Н.Дрягалин и А.М.Барский (53) 622.245.54 {088.8 ) (56) Патент США 9 4105069, кл.166-51,, 1981. Квашнин Г.П. и др. Водозаборные скважины с гравийными фильтрами. М.:

Недра,1981, с.160. (54)(57) 1 УстРойство Для сооРУжкния

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, о т л и ч а ю щ. е е с я тем, что,с целью повьппения надежности работы, при сооружении многосекционного фильтра распределительный узел снабжен выдвижными 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 выпускными отверстиями, размещенными против выпускных отверстий в переходнике, установленной вьппе опорного кольца с возможностью осевого перемещения и посадки на указанное кольцо после расфиксации втулки, нижняя часть на внутренней поверхности упомянутой втулки выполнена с утолщением, верх-.. ний торец которого имеет синусоидапьную форму поверхности со впадинами, расположенными против отверстий во втулке и переходнике,а распределительный узел установлен внутри втулки с возможностью взаимодействия выдвижных подпружиненных штырей с синусоидальной поверхностью утолщения втулки.

2.устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения обратной циркуляции, водоподъемная колонна выполнена из двух коаксиально расположенных труб с башмаком в нижней части.

1191563

1 <,1| „

ОЕ зк

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

Цель изобретения — повышение 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.3 — устройство для сооружения гравийного фильтра, опущенное 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, выпускйые отверстия 4 и распредели" тельный узел 5 с выпускными 6 и водоподъемными 7 каналами. Между фильтровой 2 и эксплуатационной 1 колоннами установлен переходник 8, внут" ри которого имеется опорное кольцо 9 с наклонной нижней гранью 10, а выше на заклепках 11 закреплена втулка 12 с утолщением 13 в нижней части, верхний торец 14 которого имеет синусоо азную форму поверхности. Распределительный узел 5 снабжен подвижным поршнем 16 с конусоидальной поверхностью 17; пружиной 15 ограничительным болтом 18, выдвижнымй 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 11 от фильтровой колонны 2 устанавливают переходник 8.

Расстояние 1 можно вычислить по формуле где 1,3 — коэффициент разрыхления гравия;

2 и 4 диаметр и длина воеоприемной каверны;

Зф — внешний диаметр фильтроt0 вой колонны;

Dcg — внутренний диаметр обсадной колонны;

2 — внешний диаметр эксплуаэк тационной колонны.

Устройство работает следующим образом.

После установки фильтровой 2 и эксплуатационной 1 колонны в последнюю на бурильных трубах 27 спускают распределительный узел 5. При достижении 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, вычис30 ляемое по формуле ю

2 где у — плотность воды; — площадь поверхности поршня;

9 — скорость течения воды в

35 бурильных трубах.

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

0,25 Р,. со5 Ы+ f coS о )

1

s>A Q(,+ fс cos8 где Ы вЂ” угол между образующей конуса 17 поршня 16 и вертикалью, 50 — коэффициент трения скольжес ния между конической поверхностью 17 поршня 16 и скошенными торцами 20 выдвижных штырей 19.

В процессе закачки поршень 16 опускается и на выдвижные штыри действует сила гидродинамического давления равная

1191563

55

02Г(ШР— Г) (сового К сьваС) с

Sin Ы. + f CO5 oL где F — - сила сопротивления пружины

KX

У где К вЂ” жесткость пружины 15;

Х вЂ” величина сжатия пружины 15. !

Усилие P удерживает выдвижные штыри 19 в раскрытом положении.

Распределительный узел 5 продолжают опускать, пока выдвижные 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 выдвижных штырей 19- со скошенными торцами 20.

После упора выдвижных 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 происхо- 25 дит проворот снаряда (максимальный угол проворота т = 45 ), выпускные каналы 6 распределительного узла 5 совмещаются с выпускными отверстиями 4, выполненными соосно в переходнике и в фигурной втулке. После этого на поверхности подают в струю жидкости гравий, происходит закачка.

После заполнения гравием расчетного объема Ч давление в нагнетательной магистрали возрастает и подача rpa35 вия прекращается. Расчетный объем заполняемой гравием полости находится по формуле

Ч =o,78 Q -1) g + 1:) 11 40 где L — длина продуктивного интервак ла.

Через бурильные трубы 27 на.выдвижные штыри 19 со скошенными .торцами 20 на втулку передается дополни45 тельное осевое усилие Ро, вычисляемое по формуле: где p — коэффициент, зависящий от типа соединений бурильных труб (для муфтово-замковых соединений = 1,10 ); — вес единицы длины бурильных труб;

Н вЂ” длина бурильных труб;

4 — удельный вес жидкости, за-. полняющей . скважину — удельный вес материала бурилв.1 ных труб;

1,3 — запас прочности заклепочного соединения.

Заклепки 11 срезаются, выпускные отверстия 4 перекрываются 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, передаваеI мое на выдвижные штыри Р, снижает

ШТ 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 предохраняют внутрифильтровое пространство от попадания в него гравийных частиц и. тем самым предотвращают возможность прихвата распределительного узла 5 при подъеме. При подъе- ме скошенные торцы 20 вступают в соприкосновение с наклонной гранью

10 опорного кольца 9 и выдвижные штыри 19 убираются в корпус распределительного узла 5 за счет передачи усилия подъема распределительного узла, что обеспечивает его свободный подъем через переходйик 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 водоподъемная 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 распределение по поверхности фильтра за

1191563 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 выпускных каналов распределительного узла, совмещаемых по очереди снизу вверх с выпускными отверстиями в переходниках,При использовании этого устройства для сооружения многосекционного гравийного фильтра исключается кольматация гравийного фильтра за счет размыва гилинистых пропластков водой при засыпке интервалов установки фильтров значительной протяженности.

Герметизация выпускных отверстий в переходнике после окончания закачки на каждый продуктивный интервал обеспечивает надежную эксплуатацию скважины и полностью устраняет возможность пескования скважины через выпускные отверстия. Совмещение выпускных каналов распределительного узла с выпускными отверстиями:в переходнике обеспечивает равномерную засыпку гравия по поверхности

5 филь ра, а кольцеобразные уплотнения обеспечивают изоляцию внутрифильтрового пространства от попадания в него гравийных частиц, что исключает

ip 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 бурильных труб в заполненной жидкостью скважине на внутренний торец втулки, имеющий синусообразную форму поверхности. Такое совмещение исключает отрывы бурильных труб при передаче крутящего момента с поверхности.

1191563 фиг. 3

1191 563

5

Pf 20

7З

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7130/29 Тираж 539

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент"; r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Е.Молчанова

Редактор О. Колесникова Техред Л Мартяшова