Устройство для отделения песка в эксплуатационной скважине

 

Использование: при нефтедобыче пескующих скважин. Обеспечивает повышение эффективности работы устройства. Сущность изобретения: устройство включает щелевидный проволочный фильтр и снабжено колонной труб, в нижней части которой помещен перфорированный патрубок, заглушенный снизу. Этот патрубок имеет манжетные уплотнения, направленные в противоположные стороны выполненные с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенные на расстоянии друг от друга, кратном высоте щели фильтра. Сам фильтр состоит из отдельных секций. Пакетирующие элементы выполнены из легкоплавкого материала. Металлические уплотнительные кольца фильтра выполнены с возможностью увеличения своего диаметра под действием тепла и установлены в зоне пластического течения материала пакерующих элементов. Кроме того, пакерующие элементы выполнены из битума, а также уплотнительные кольца - биметаллическими. 7 ил.

Изобретение относится к нефтедобыче пескующих скважин, а именно к технике фильтрации нефти продуктивного пласта.

Известны проволочные фильтры, состоящие из перфориpованной трубы, обмотанной проволокой [1].

Однако они не предназначены для эксплуатации пластов большой мощности из-за небольшой длины и не предупреждают попадания песка в скважину.

Известны многосекционные гравийные фильтры, секция которых представляет собой кольцевое пространство, заполненное гравием, образованное изнутри фильтрованной трубой, имеющей узкие прямоугольные щели и наружную металлическую сетку.

Известен проволочный фильтр, где перфорированную трубу обматывают проволокой. В скважину фильтры спускают на эксплуатационной колонне труб и устанавливают напротив продуктивного пласта [2].

Недостатком указанных фильтров является быстрая закупорка их гидравлических каналов, что приводит к снижению притока пластового флюида в скважину, прихвата их из-за невозможности промывки фильтров и закачки химреагентов в пласт без подъема фильтров из скважины. Это еще больше осложняется на скважинах, вскрывающих пласты большой мощности, приуроченные к антиклинарным структурам месторождений, в которых очистка перфорированного участка возможна только на небольшом ограниченном участке ввиду отсутствия концентрированности потока промывочной жидкости не по всей высоте, а последовательно на отдельных участках.

Устройство состоит из щелевидного проволочного фильтра, взаимодействующего перфорированным патрубком, смонтированном на колонне труб снизу, с противоположно направленными друг к другу манжетными уплотнениями, выполненными с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенными на расстоянии друг от друга, кратным высоте щели фильтра. Последний выполнен в виде отдельных секций с пакерующими элементами из легкоплавкого материала, размещенными по концам фильтра, и металлическими уплотнительными кольцами. Последние имеют возможность увеличения своего диаметра под действием тепла до внутреннего диаметра обсадной колонны и установлены в зоне пластического течения материала пакерующих элементов, которые могут быть выполнены из битума или в виде биметаллических колец. Таким образом предусматривается концентрированная промывка каждой секции или группы их.

На фиг. 1 представлен разрез эксплуатационной скважины с установкой в ней щелевидного проволочного фильтра, причем штрихпунктиром в верхней части слева показана внутренняя труболовка типа ТВОК 1-114х168 (самоосвобождающаяся), на которой фильтр спускается в скважину, справа-нагреватель, спущенный на колонне труб, в нижней части слева - установка на нижней секции фильтра манжетного наконечника, спускаемого на колонне труб или приеме насоса, справа - то же, на верхней секции фильтра; на фиг.2 - скважина с щелевидным проволочным фильтром; на фиг.3 - узел I на фиг.2; на фиг. 4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - соединение манжетной головки с трубами, подвешенными на крюке талевой системы; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.5; на фиг.7 - вариант, когда двуслойное кольцо уплотнения выполнено в виде одного кольцевого слоя из материала, обладающего памятью формы, а внутри его расположено кольцо из олова: положение, когда наружное кольцо расширилось, а олово внутри расплавилось и после затвердения уплотнило зазор.

Устройство для отделения песка в эксплуатационной скважине включает эксплуатационную скважину 1, обсаженную колонной 2 и залитую цементом 3 с перфорированными отверстиями 4. На самоосвобождающейся труболовке 5 в скважину спущен секционный щелевидный фильтр 6 с проволочной обмоткой до забоя 7. На труболовке 5 имеется муфта 8, взаимодействующая с верхним торцом фильтра 6 при опускании корпуса 9 труболовки внутрь муфты 8, к которой прикреплены клинья 10 с помощью тяги 11. На колонне труб 12 имеется электронагреватель 13. На фильтре 6 - уплотнительные пакерующие элементы 14. На приеме штангового вставного насоса или ЭЦН в нижней части колонны 12 расположена манжетная головка 15. Продуктивный пласт показан позицией 16. Фильтр 6 состоит из трубы 17, имеющий продольные прорези 18, одна секция обмотана одним рядом проволоки 19 по всей высоте прорезей 18, общей длиной, например, при толщине продуктивного пласта Н=870-851=19 м. В расточках по концам трубы 17 расположены уплотнительные пакерующие элементы 14, например, из легкоплавкого кольцевого материала, которым может быть олово с температурой плавления 232^оС, битум или любой другой, реагирующий на температуру выше температуры пластического течения для данной глубины скважины. В боковых расточках по отношению к элементам 14 расположены биметаллические уплотнения 20 из двух колец 21 биметалла и 22, например олова, нагрев которых до температуры, например, меньшей 232^оС, ведет к увеличению диаметра уплотнения до внутреннего диаметра обсадной колонны 2 D_экс. Возможно применение в качестве уплотнителей 20 металла, обладающего памятью формы. Секции фильтра 6 также разделены уплотнениями 23, которые могут быть также выполнены аналогичными кольцевым элементам 14.

Самоосвобождающаяся труболовка 5 имеет пружины (не показаны), за которые цепляется муфта 8 после поднятия ее и клиньев 10 в верхнее положение для фиксации их с целью не допущения захвата ими внутренней поверхности фильтра 6 при его освобождении.

Манжетный наконечник включает отверстия 24, заглушенный снизу патрубок 25, на котором по длине секции фильтра 6 расположены два манжетных уплотнения 26, противоположно направленные друг к другу, выполненные с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенные друг от друга на расстоянии, кратном высоте щели фильтра.

На фиг. 5 показаны вертлюг 27, элеватор 28, штроп 29, крюк 30, промывочный шланг 31, гайка 32, ЭЦН или штанговый насос 33.

После того как фильтр 6 установили на забое 7 и опусканием самотормозящейся труболовки ее освободили и подняли на дневную поверхность, в скважину 1 в колонну 2 спускают электронагреватель 13 до нижнего уплотнительного элемента 14, а также биметаллическое уплотнение 20. Так как критическая температура Т_кр, при которой кольцо 21 занимает раздвинутое положение, меньше температуры плавления олова Т_{пл.олова}=232^оС, то кольцо 21 при нагреве до Т_кр обхватывает внутреннюю поверхность колонны 2, уплотняя межтрубный зазор между колонной 2 и трубой 17. При дальнейшем нагреве до Т_{пл.олова} и выше кольцо 22 плавится и заполняет пространство между внутренней поверхностью кольца 21 и боковой расточкой трубы 17 под уплотнительные элементы 14. После подъема электронагревателя 13 на вышележащие уплотнения и снижения температуры на нижнем до Т_кр олово затвердевает, не давая возможность сжаться кольцу 21, оставляя его в прижатом к внутренней стенке колонны 2 положении после остывания деталей до нормальной температуры (фиг. 7).

При эксплуатации скважины частицы песка задерживаются на поверхности фильтра. Для ее очистки периодически промывают фильтр нагнетанием в скважину ПАВ, предварительно при этом опустив манжетный наконечник в фильтр 6.

С применением изобретения становится возможным очистить от песка отверстия перфорации и поры призабойной зоны любого участка или целиком пласта скважины большой мощности по высоте без подъема колонны труб и недопустить загрязнения вокруг скважины промытым песком скважины.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПЕСКА В ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СКВАЖИНЕ, включающее щелевидный проволочный фильтр, отличающееся тем, что оно снабжено колонной труб и помещенным в ее нижней части заглушенным снизу перфорированным патрубком с противоположно направленными манжетными уплотнениями, выполненными с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью фильтра и размещенными на расстоянии друг от друга, кратном высоте щели фильтра, а последний выполнен в виде отдельных секций с пакерующими элементами из легкоплавного материала, размещенными по концам фильтра, и металлическими уплотнительными кольцами, выполненными с возможностью увеличения своего диаметра под действием тепла до внутреннего диаметра обсадной колонны и установленными в зоне пластического течения материала пакерующих элементов.

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что пакерующие элементы выполнены из битума.

3.Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнительные кольца выполнены биметаллическими.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7