Способ сооружения гравийного фильтра в скважине

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (g)) 4 Е 21 В 43/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l, t

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Мв ;„(-,, .,Ц (54 ) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ГРАВИЙНОГО

ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ (57) Изобретение относится к области горной и нефтегазодобывающей пром"ти.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса сооружения гравий(21) 4170007/22-03 (22) 26.11.86 (46) 30.06.88. Бюл. Р 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (72) А.Д.Башкатов, M.È.Фазлуллин, Е.Н.Дрягалин, Ю.П.Давыдов, П.Е .Оже" рельев, А.M.Áàðñêèé, В.И.Тарабукин, А.И.Албаров и Д.В.Касаткин (53) 622.245.524 (088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР

Ф 269871, кл. Е 21 В 43/08, 1976.

Патент США У 4044832, кл. 166-278, опублик. 19?7. ного фильтра. В скважине устанавливают фильтровую колонну. Герметиэируют кольцевое пространство скважины между фильтровой и обсадной колоннами.

Распределительный узел и водоподъем" ную колонну спускают внутрь фильтровой колонны и фиксируют относительно нее. В скважину эакачивают 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 уведичению 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.

1406348 (Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при сооружении гравийного фильтра в скважине, Цель изобретения - повышение эффективности процесса сооружения гравийного фильтра.

На чертеже представлена схема закачки гравия в скважину.

Способ осуществляют следующим образом..

В скважину 1 устанавливают фильтровую колонну 2 с каркасом 3 фильт- 15 ра, контрольным фильтром 4, отстойником 5 и выпускными отверстиями 6.

Герметизируют кольцевое пространство

7 скважины 1 между фильтровой 2 и обсадной 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- 30 вой колонны 2 и сваб 17 в фиксированном положении распределительного узла

15 герметизирует кольцевое простран . ство между фильтровой 2 и водоподъемной 16 колоннами в интервале между ( каркасом 3 фильтра и контрольным фильтром 4. 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 всасывающий 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 распределительный узел 15 — в интервал формирования гравийного фильтра, где движет" ся в нисходящем потоке. Через контрольный фильтр 4 жидкость фильтруется 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 промывки расход жидкости в нагнетатель-. ной магистрали, контролируемый расходомером 28, устанавливается таким образом, чтобы репрессия на пласт, фиксируемая датчиком 11 и регистрируемая манометром 12, соответствовала расчетной.

С увеличением расхода репрессия при промывке, регистрируемая маномет. ром 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.

i=n =!!!

Рн = (A + — В п

I-! !=n где P †. давление в нагнетательной

Н магистрали;

" подача жидкости — носителя

A при промывке;

А — коэффициент линейных сопротивлений;

 — коэффициент местных сопротивлений;

n — " количество линейных участков циркуляционной системы: поверхностная обвязка скважина; ш — количество местных сопротивлений циркуляционной системы: поверхностная обвяэкаскважина.

После установления расчетной репрессии на пласт давление в нагнетательной магистрали Рн регистрируют манометром 31, а расход „ — расходо" мером 28 и начинают закачку гравия )8.

Из бункера 32 с помощью транспор" тера 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 осаждается на забое, 348 4 расход гравийной смеси, обеспечивающий снижение потерь напора на величину дополнительных потерь напора в гравийном фильтре 34. Изменение расхода смеси, обеспечивающего постоянное давление в нагнетательной магистрали 24, определяется выражением

Qi

Q;„ (4) V

W (6) времени;

К вЂ” коэффициенты турбулентной фильтрации.

В целях поддерживания постоянной 40 репрессии на пласт с увеличением высоты гравийного фильтра уменьшают l 1 1

w (н я L

Рн1 + К" 1 оп

P HW Ktl 1+ Q il (8) Q к

3,-1 406 жидкость — носитель фильтруется через слой гравийного фильтра 34, уплотняет его и через контрольный фильтр 4, водоподъемную колонну 16, распределительный узел 15 кольцевое

5 пространство и сливную магистраль

25 поступает в блок 19 отстойников.

В процессе закачки измеряют потери напора в гравийном фильтре, оценивают его сопротивление и осуществляют регулировку давления в нагие" тательной магистрали уменьшением сопротивления движению смеси в по" верхностной обвязке на величину, со- 15 ответствующую увеличению потерь напора в гравийном фильтре.

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

i=@ 1= in

Р, = (A+ .Е В+ — — )Q,; (2)

t=n 1=м

Kh j+<

Pí (A + — - В + <" )Q i+1 у

1=1 1=1 (3) где Ц,;; Q;+1 - подача гравийной сме- 30 си в i-тый и i+1-ый моменты времени;

w — - площадь поперечного сечения гравийного фильтра;

h;; h;,1 — высота гравийного фильтра 35 в i--тый и i+1-ый моменты

Уравнение (7) устанавливает связь между величиной уменьшения расхода смеси в процессе сооружения фильтра

34 от объемов эакаченного в скважину

1 гравия. В этом случае высота гравийного фильтра 34 в (7) выражается через объем закаченного объема гравия 18 V и площадь поперечного сечения гравийного фильтра 34w.

Об окончании гравийной засыпки свидетельствует резкое повышение давления в нагнетательной магистрали 24, Сумма коэффициентов линейных и местных сопротивлений в циркуляционной

1=П 1= Н1 системе Е А + с. — В манжет быть вы1=1 i=1 ражена согласно формуле (1) через расход смеси в процессе промывки Ц,„ и давления в нагнетательной магистрали 24 Р„

1 Ь I =ì

А+ Е В= — -,Рн (5).

1а1 п

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 и i+1 где Ч вЂ” объем, закаченного гравия с момента i по момент i+I.

Учитывая (4), (5) и (6), получим выражения для определения величины абсолютного изменения расхода смеси в единицу времени с i по .+1 момент вызванное перекрытием выпускных отверстий 6 фильтровой колонны 2 по-. верхностью гравийного фильтра 34. Эа . время закачки расход смеси уменьша" ется по сравнению с начальным согласно выражению где k — средний коэффициент турбулентной фильтрации обсыпки;

Ц вЂ” подача при промывке;

1406348 (Ц - подача в момент окончания закачки;

Н - высота гравийного фильтра.

Пример. При бурении разведочь и скважин с целью поддержания уст ойчивости стенок скважин необходим о поддерживать репрессию на пласт

),1 МПа. При таких репрессиях поглоение жидкости незначительно. 10

В скважину установили фильтровую олонну, а кольцевое пространство ежду кондуктором и эксплуатационной

) олонной загерметизировали элементом, а нижнем торце которого имелся дат- )б ик давления, соединенный посредст: ом канала связи с манометром, уста: овленным на верхнем торце упомянутоо элемента. Внутрь фильтровой колоны спустили на бурильных трубах расп- 20 еделительный узел с водоподъемной олонной, причем распределительный зел зафиксировали на расчетной высое от верхних отверстий каркаса осювного фильтра, соответствующем 2 м, 25 кважину промыли при комбинированной ркуляции. Расчетная репрессия на

Р = 1,1 МПа, фиксируемая манометром а герметизирующем э ементе, устаноилась при расходе И = 0,01 м /с и

5 авлении нагнетания P, = 1,9 МПа

1 i=n i Ф (A + . - В)ц,п

1 (Рр Р ) + ЛР.

35 (Учитывая, что пластовое давление продуктивного пласта составляло Р„

0,9 МПа по (Ф5), рассчитали сумму коэффициентов местных и линейных соп40 ротивлений циркуляции

Ря 1 9 10

Л A+.2 B

2. ц 0 012

1= i 1=1 и

У

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 Я,„ = 0,0003-0,0005 мЗ/с.

Смесь закачивали при объемных концентрациях 3-5%, В течение 9 мин,с начала закачки репрессия на пласт не увеличивалась, что соответствовало засыпке интерва" ла 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 м мин

DQ = 3,39 10

Время закачки составляло 59 мин.

При снижении расхода 8Q = 0,39 х

3 м мин х 10 — — -- удалось поддерживать

С репрессию на пласт 1,1 МПа постоянной в процессе сооружения фильтра.

Расход смеси, при котором репрессия на пласт поддерживалась равной

1,1 NIIa, в конечныи момент закачки составил 0,007 м /с, а сумма коэффициентов линейных и местных сопротивлений пиркуляции

i""- h 1-- tn

У Л +,С. В + "- — = 2,7 10 rcr/ì

kH u

1=1 1=1 ЪТ

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, о т л и— ч а ю шийся 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.

1406348

Составитель Е.Молчанова

Техред М.Ходанич КорректоР М.Васильева

Редактор А.Долинич

Заказ 3173/32

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4