Экран скважины (варианты)

 

Использование: в области нефтяных, газовых или водяных скважин, а конкретно к экрану для скважины, который способствует размещению в надлежащем месте скважины фильтрующей среды. Обеспечивает повышение эффективности спуска и подъема устройства в скважине. Сущность изобретения: устройство включает продольные опорные элементы. Они образуют цилиндрическую поверхность с зазорами между опорными элементами. На внешней поверхности опорных элементов намотана проволока с образованием щелей между ее витками. Устройство имеет, по меньшей мере, один канал для подачи гравиесодержащей суспензии. Он выполнен с отверстиями под гравий через заданные интервалы по длине канала. Они сообщают полость канала с внешней средой. Канал размещен с внутренней стороны проволочной навивки. Устройство, кроме того, имеет цилиндрический перфорированный элемент. Он образует с витками проволоки полости по кольцевому пространству между внутренней поверхностью витков проволоки и внешней поверхностью цилиндрического перфорированного элемента. Устройство имеет также уплотняющие узлы. Они установлены по длине экрана в кольцевом пространстве. Уплотняющие узла выполнены с возможностью сообщения полостей кольцевого пространства по длине экрана и образования продольного канала для подачи гравиесодержащей суспензии. Канал имеет отверстия под гравий. Кроме того, устройство содержит фильтрующий кожух. Он выполнен в виде трубы с прорезями. 3 с. и 14 з.п. ф-лы, 22 ил.

Настоящее изобретение относится к области нефтяных, газовых или водяных скважин, а также к скважинному оборудованию для защиты от подземных загрязнений, а точнее к экрану скважины, который обеспечивает размещение в надлежащем месте фильтрующей среды для отфильтровывания песка и нежелательных твердых частиц из жидкостей, газов и токсичных экстрактов в подземных буровых скважинах.

В этой области техники известны различные типы экранов и фильтрующих устройств, которые сконструированы с целью исключения песка и других твердых частиц из жидкостей и газов, производимых из нефтяного газа, воды, а также для защиты скважин от загрязнения без чрезмерного ограничения скорости добычи жидкостей или газов. Эти устройства часто используются с вспомогательными фильтрующими веществами, такими как гравий и/или песок, которые либо введены внутрь устройства, либо размещены отдельно вокруг устройства.

Экраны из свернутой сетки, а также экраны с предварительной сборкой являются примерами устройств, используемых внутри пробуренной скважины. Пробуренная скважина может быть оставлена открытой, либо она может иметь обсадную трубу или облицовку, посаженную на цемент и перфорированную до размещения такого устройства. Отверстия в этих экранах могут быть заданы такими, чтобы они задерживали нежелательные твердые частицы, содержащиеся в жидкостях или газах, или препятствовали им.

Экраны и облицовки скважин часто окружены вспомогательными фильтрующими веществами. Вспомогательные фильтрующие вещества обычно состоят из гравия. При использовании с вспомогательными фильтрующими веществами или с гравием отверстия в экранах или облицовках проектируются таким образом, чтобы задержать или остановить вспомогательное фильтрующее вещество,а само вспомогательное фильтрующее вещество выбирается так, чтобы задержать или остановить нежелательные тверды частицы, содержащиеся в добываемых жидкостях или газах.

Экраны с предварительной сборкой, фильтрующие устройства с пористым материалом и т. п. являются примерами устройств, в которых фильтрующая среда введена в корпус экрана. Эти устройства используются для одной и той же цели, а упомянутые вспомогательные фильтрующие вещества обычно состоят из гравия.

В экранах с многократной оберткой используются две или более концентричные проволочные обертки, которые действуют в качестве множественных фильтров в одном устройстве для предотвращения прохождения нежелательных твердых частиц, и часто используются в буровой скважине с вспомогательными фильтрующими веществами, такими как гравий.

Одна из проблем, которая в целом касается всех этих известных устройств, заключается в том, что они не имеют практических средств для уплотнения гравия в пустотах или неуплотненных зонах наружного гравия, который образуется в кольцевом пространстве между экраном и буровой скважиной. Такие пустоты или неуплотненные зоны образуют канал для нежелательного песка или твердых частиц, поступающих из неотвержденного слоя к буровой скважине, что приводит к коррозии экрана, закупориванию отверстий экрана и/или заполнению внутренней части скважины нежелательным песком или твердыми частицами.

Такие полости или неуплотненные зоны создаются посредством течения к внутренней стороне экрана несущей жидкости, которая транспортирует гравий через кольцевой зазор между экраном и буровой скважиной, когда гравий нагнетается через эти пустоты.

Это приводит к повышению скорости транспортирующей жидкости в пространстве и таким образом создает концентрацию гравия, которую обычно называют дегидратацией гравийной суспензии, а она препятствует распределению гравия по всей длине экрана.

Эта проблема является весьма серьезной для скважин с большим углом наклона, например, наклоненных относительно нормали на 45 90^o, поскольку сила гравитации заставляет гравий с нижней стороны буровой скважины формировать дюны, а эти дюны препятствуют последующему перемещению гравия в кольцевом пространстве между экраном и буровой скважиной. Когда гравий нагромождается, транспортирующая жидкость течет к экрану главным образом с его высокой стороны, которая уменьшает скорость транспортирующей жидкости и, тем самым, уменьшает способность жидкости заталкивать гравий к донному или нижнему концу экрана.

В случае весьма значительной длины (30,48 609,6 м и более) и значительных углах (45 90^o ) при нагнетании гравия происходит его нагромождение на нижней стороне буровой скважины и, когда подача гравия заканчивается, верхняя сторона экрана остается непокрытой гравием, поэтому практически довольно трудно уплотнить гравий в такой длинной скважине. Это приводит к тому, что часть экрана, которая не покрыта гравием, подвергается коррозии под воздействием твердых частиц, содержащихся в получаемых жидкости или газе, а отверстия экрана легко засоряются нежелательными твердыми частицами.

Дегидратация гравийной суспензии должна контролироваться, с тем чтобы достигалась достаточная дегидратация для предотвращения чрезмерных потерь жидкости в грунте или экране, а гравий уплотнялся до такой степени, чтобы каждая крупинка находилась в соприкосновении с другой крупинкой.

В патенте США N 4945991 раскрыт экран с фактически прямоугольными перфорированными отводными трубами, прикрепленными к внешней его стороне продольно по всей длине этого экрана, а также соединенными между всеми секционными участками экранов, прикрепленными друг к другу для обеспечения направления течения жидкости с находящимся в ней гравием, с тем чтобы она втекала в полости и неуплотненные зоны кольцевого пространства между экраном и скважиной и уплотняла их. Это устройство позволяет суспензии из гравия и жидкости входить в большое количество каналов вблизи от экрана или выше него и течь по ним, а после этого течь вниз по кольцевому пространству между экраном и буровой скважиной либо вниз по одной или более из присоединенных перфорированных отводных труб. Дегидратация суспензии в перфорированных отводных трубах подавляется сочетанием ограниченной площади перфорации в трубах и потоком гравийной суспензии вниз по кольцевому пространству между экраном и буровой скважиной. Вероятность дегидратации этой гравийной суспензии в перфорированных отводных трубах весьма мала, однако весьма велика вероятность ее непрерывного течения по отводным трубам до тех пор, пока она не достигнет близости к той части кольцевого пространства между экраном и буровой скважиной, которая не содержит гравия или гравий в которой не полностью уплотнен. После этого гравийная суспензия в перфорированных отводных трубах будет течь в кольцевое пространство с недостаточно уплотненным гравием.

Проблемы, касающиеся экрана, согласно патенту США N4945991, заключаются в том, что достаточно трудно свешивать его в буровую скважину, поскольку этот экран препятствует желательному течению гравийной суспензии в кольцевом пространстве между скважиной и экраном, а также в том, что трудно вытащить его из скважины, когда экран прилипает к скважине и/или когда возникает необходимость в его подъеме. Кроме того, весьма трудно подсоединить соответствующие отводные трубы, прикрепленные к наружной стороне экрана, к отводным трубам, прикрепленным к наружной стороне последующего экрана в течение сборки экрана, и опустить экран в буровую скважину.

Из патента США N 4771829 известен другой экран скважины. Этот экран включает в себя цилиндрический базовый элемент, имеющий отверстия (например, перфорированную трубу), продольные опорные элементы, установленные на внешней боковой поверхности этого базового элемента по окружности через определенные интервалы, и проволоку, навитую на внешней поверхности опорных элементов с образованием между витками щелей заданной ширины, кольцевое пространство, разделенное опорными элементами и проходящее в осевом направлении, образуемое между внутренней поверхностью базового элемента по всей окружности базового элемента. Экран дополнительно включает в себя уплотняющие узлы, установленные с интервалом по длине экрана для изоляции и уплотнения указанного кольцевого пространства. При устранении блокировки экрана или уплотнении гравия жидкость нагнетается радиально наружу с внутренней стороны базового элемента в секцию экрана, соответствующую тому месту, где произошла блокировка экрана или должна быть выполнена набивка гравия, нагнетаемая жидкость, движение которой по вертикали в кольцевом пространстве ограничено уплотняющим узлом, установленным выше и ниже секции экрана, нагнетается в радиальном направлении к скважине через щели проволоки, что желательно для эффективного снятия блокировки экрана и уплотнения гравия.

Проблемой вышеописанного экрана является уплотнение гравия в кольцевом пространстве между экраном и скважиной, так как экран не имеет средств для уплотнения гравия в нежелательных полостях (пустотах), т.е. неуплотненных зонах наружного гравия, который образуется в кольцевом пространстве между экраном и скважиной. Это приводит к коррозии экрана, блокировке отверстий экрана и/или заполнению скважины нежелательным песком или другими твердыми частицами из жидкостей, газов и токсичных экстрактов в подземных буровых скважинах.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание экрана скважины, имеющего несколько каналов для подачи гравиесодержащей суспензии, обеспечивающего его простую сборку на месте скважины, легкое опускание в буровую скважину и подъем из нее, и не препятствующего потоку гравиесодержащей суспензии в кольцевом пространстве между экраном и скважиной.

Этот технический результат достигается тем, что в экране скважины, включающем продольные опорные элементы, образующие цилиндрическую поверхность с зазорами между опорными элементами и проволоку, навитую на внешней поверхности опорных элементов с образованием щелей между витками проволоки, согласно изобретению, имеется, по меньшей мере, один канал для подачи гравиесодержащей суспензии, выполненный с отверстиями под гравий через заданные интервалы по длине канала, сообщающими полость канала с внешней средой и помещенный с внутренней стороны проволочной навивки.

Из вышесказанного ясно, что, согласно изобретению, каналы для подачи гравиесодержащей суспензии выполнены с внутренней стороны проволочной навивки, а также выполнены отверстия для сообщения этих каналов с наружной стороной экрана, причем отсутствуют какие-либо конструкции, выступающие наружу от экрана, такие как отводные трубы, что предотвращает опасность прилипания экрана к буровой скважине, при его опускании в скважину или подъем из нее, при этом опускание и подъем экрана могут достигаться так же легко, как и в случае обычного экрана для скважины. Кроме того, поскольку в данном случае нет опасности препятствия со стороны отводных труб потоку гравийной суспензии в кольцевом пространстве между экраном и буровой скважиной, обеспечивается постоянно равномерный поток гравиесодержащей суспензии.

Вышеуказанный результат достигается также и тем, что в экране скважины, включающем цилиндрический перфорированный базовый элемент, продольные опорные элементы, рассредоточенные по наружной боковой поверхности базового элемента, проволоку, навитую на внешней поверхности опорных элементов с образованием щелей между витками проволоки и полостей по кольцевому пространству между внутренней поверхностью витков проволоки, внешней поверхностью базового элемента и двумя смежными опорными элементами, и уплотняющие узлы кольцевого пространства, установленные с интервалом по длине экрана, согласно изобретению, уплотняющие узлы выполнены с возможностью сообщения полостей кольцевого пространства по длине экрана и образования, по меньшей мере, одного продольного канала для подачи гравиесодержащей суспензии, при этом продольный канал имеет отверстия под гравий, рассредоточенные по длине этого канала и сообщающие с внешней средой.

Согласно этому варианту выполнения изобретения каналы для гравиесодержащей суспензии между внутренней поверхностью проволочной намотки и внешней поверхностью базового элемента, а отверстия для сообщения этих каналов с внешней стороной экрана выполнены в уплотняющем узле. Такое устройство позволяет избежать необходимости сверления отверстий через части экрана с проволочной намоткой, в результате чего предотвращается снижение прочности проволочной сетки.

Кроме того, упомянутый технический результат может быть достигнут в экране скважины, включающем базовый элемент в виде перфорированной трубы, фильтрующий кожух, помещенный на перфорированной трубе и образующий с последней кольцевое пространство, и распорные продольные элементы, помещенные в кольцевом пространстве, согласно изобретению, фильтрующий кожух выполнен в виде трубы с прорезями, а, по меньшей мере, один из распорных элементов выполнен в виде трубы с отверстиями под гравий, сообщающими полости трубы с внешней средой, и образующей канал для подачи гравиесодержащей суспензии.

Ниже варианты осуществления изобретения будут описаны со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых: фиг.1 представляет вид в перспективе варианта осуществления экрана скважины согласно изобретению; фиг.2 представляет поперечное сечение экрана, показанного на фиг.1; фиг.3 представляет увеличенный вид в поперечном сечении трубы для подачи гравиесодержащей суспензии, используемой в экране; фиг. 4 представляет частичный вид в перспективе, показывающий пример выполнения отверстия для подачи суспензии; фиг. 5-9 представляют поперечные сечения экранов согласно другим вариантам осуществления изобретения; фиг. 10 представляет вид в перспективе трубы для подачи гравиесодержащей суспензии согласно другому варианту ее выполнения; фиг. 11 представляет вид в перспективе трубы для подачи гравиесодержащей суспензии согласно третьему варианту ее выполнения; фиг. 12-18 представляют поперечные сечения экранов согласно другим вариантам осуществления изобретения; фиг. 19 представляет частичный вид в сечении экрана, согласно изобретению, выполненного в виде избирательно изолированного экрана;
фиг. 20-22 представляют частичные виды в сечении вариантов соединения двух смежных экранов.

Экран 1, показанный на фиг.1-4, включает в себя трубу 2, образованную с перфорациями 3 для входа жидкости, расположенными через определенные интервалы, продольные опорные элементы, выполненные в виде пластинообразных стержней 4, идущих в осевом направлении экрана 1 и расположенных по внешней боковой цилиндрической поверхности трубы 2 через заданные интервалы, а также проволоку 5, например клиновидную проволоку, навитую на внешней поверхности опорных стержней 4 с образованием щелей 6 заданной ширины между витками проволоки 5. Пластинообразные стержни 4 имеют заданную высоту в радиальном направлении экрана 1, а также имеют фактически треугольное поперечное сечение. Проволока 5 приваривается к опорным стержням 4 в соответствующих точках пересечения между проволокой 5 и опорными стержнями 4. Опорные стержни 4 располагаются в положении, в котором они не препятствуют перфорации 3 трубы 2.

В пространстве, образуемом между проволокой 5 и трубой 2 с внутренней стороны проволоки 5, установлены трубы 7 (в данном варианте их количество равно 8) для подачи гравиесодержащей суспензии, проходящие в осевом направлении экрана 1 на равном расстоянии друг от друга. Эти трубы 7 образуют канал для гравиесодержащей суспензии. Как видно из фиг.3, каждая из труб 7 для подачи суспензии имеет прямоугольное поперечное сечение и на своих концевых частях, обращенных к внутренней периферии проволоки 5, содержит пару выступающих частей 8 для опирания проволоки 5, идущих в продольном направлении трубы 2. Каждая из опорных частей 8 проволоки 5 образована так, что имеет треугольное поперечное сечение в ее концевой части, то есть так же, как и концевая часть опорного стержня 4, для облегчения сварки с проволокой 5.

В части пространства между проволокой 5 и трубой 2, где установлена труба 7 для подачи суспензии, опорный стержень 4 не устанавливается, а труба 7 функционирует как канал для подачи гравиесодержащей суспензии, а также в качестве опорного стержня для опирания проволоки 3 при воздействии на нее давления с внешней стороны. Проволока 5 приваривается к ее опорной части 8 в точке пересечения этой проволоки 5 и ее опорных частей 8. Опорные стержни 4 и трубки 7 для подачи суспензии соответствующим образом жестко подсоединены к соответствующим концевым частям экрана 1, например, посредством сварки.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1-4, трубка 7 для подачи суспензии имеет части 8 для опирания проволоки 5, располагающиеся на двух концевых частях трубы 7. Между частями 8 для опирания проволоки 5 или параллельно им может быть установлена другая часть для опирания проволоки 5. С другой стороны, в центральной части верхней поверхности трубы 7 для подачи суспензии может быть выполнена только одна выступающая часть 8, предназначенная для опирания проволоки.

Поскольку в этом варианте осуществления изобретения две стеночные части 9 и части 8 для опирания проволоки 5 совместно выполняют функцию опорного стержня проволоки 5, за счет образования этой трубы 7 для подачи суспензии может быть сэкономлено определенное количество опорных стержней. Кроме того, поскольку две стеночные части 9 трубы 7 для подачи суспензии соединены друг с другом посредством верхней пластины 10 и нижней пластины 11 (фиг.3), верхняя пластина 11 и нижняя пластина 10 функционируют как усиливающие элементы и выполняют функцию опорного стержня, при этом прочность опоры при воздействии на проволоку 5 внешнего давления повышается.

В верхней пластине 10 труб 7 для подачи суспензии, обращенной к проволоке 5 и соответствующей положению проволоки 5, через заданные интервалы выполнено отверстие 12 для подачи суспензии. Это отверстие 12 может быть образовано, например, путем заполнения уплотнителем 13 (фиг.4) части пространства между частями 9, предназначенными для опирания проволоки 5, выше верхней пластины 10, в которой должно быть образовано отверстие 12 для подачи суспензии, а также соответствующей части щелей 6 проволоки 5, и последующего формирования этого отверстия 12 посредством сверления через проволоку 5, уплотнитель 13 и верхнюю пластину 10 трубы 7 для подачи суспензии. Отверстия 12 для подачи суспензии являются отверстиями для сообщения каналов для подачи суспензии с внешней стороной экрана.

На фиг. 5 представлен другой вариант осуществления изобретения, который по конструкции и функциональному назначению одинаков с выполненным вариантом согласно фиг. 1-4, за исключением того, что экран 14 (фиг.5) не имеет перфорированной трубы 2, а продольные опорные стержни 4 сами образуют цилиндрическую поверхность с зазорами между ними.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.6, экран 15 имеет трубу 2, но не имеет опорных стержней 4, как в вышеописанных вариантах, и только цилиндрические трубы 16 для подачи гравиесодержащей суспензии функционируют в качестве опорных элементов, удерживая проволоку 5 при воздействии на нее внешнего давления. Соответствующие трубы 16 для подачи суспензии у концевых частей жестко подсоединены к экрану 15 посредством сварки или чего-либо подобного.

Вариант выполнения изобретения, показанный на фиг.7, по конструкции и функциональному назначению одинаков с вариантом осуществления согласно фиг. 6, за исключением того, что экран 17 не имеет перфорированной трубы 2.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.8, как и в варианте согласно фиг.6, экран 18 имеет цилиндрические трубы 16 для подачи суспензии, однако в отличие от варианта согласно фиг.6 эти трубы 16 (в том варианте их восемь) установлены через определенные интервалы, а между трубами 16 установлены опорные стержни 4.

Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.9, по конструкции и функциональному назначению соответствует варианту согласно фиг.8, за исключением того, что экран 19 не имеет перфорированной трубы 2.

В описанных выше вариантах осуществления изобретения канал для подачи гравиесодержащей суспензии может быть выполнен в виде трубы 20, как показано на фиг.10, которая имеет щели 21 для впуска жидкости, выполненные через заданные интервалы. С другой стороны, как показано на фиг.11, канал для подачи суспензии может быть сконструирован из небольшого экрана 22, выполненного в виде опорных стержней 23, образующих цилиндрическую полость с зазорами между стержнями 23 и проходящих в осевом направлении экрана, и проволоки 24, навитой на внешней поверхности опорных стержней 23 с образованием щелей 25 между витками проволоки 24, имеющих заданную ширину.

В том случае когда используются труба 20 и экран 22 для подачи гравиесодержащей суспензии, щели 21 и 25 для впуска жидкости должны быть выполнены такого размера, при котором гравий в суспензии не вытекает из них. Труба 20 и экран 22 для подачи суспензии не только подают гравиесодержащую суспензию из отверстий 12, но после завершения подачи суспензии также подводят текучую среду, такую как нефть и газ, к внутренней стороне экрана щели 21 трубы 20 или щели 26 экрана 22, в результате чего обеспечивается увеличение пропускной способности экрана для жидкости.

В варианте выполнения изобретения, показанном на фиг. 12, экран 26 включает в себя трубы 27 для подачи гравиесодержащей суспензии, имеющие прямоугольное поперечное сечение, которые через заданные интервалы вставлены между опорными стержнями 4. В отличие от описанных выше вариантов трубы 27 для подачи суспензии не выполняют функцию опорных элементов, поддерживающих проволоку 5, при воздействии на нее внешнего давления.

Экран 28, показанный на фиг.13, как и экрана 26 в варианте осуществления согласно фиг. 12, имеет трубы 27 для подачи суспензии, которые не выполняют роль опорных элементов. Однако экран 28 не имеет перфорированной трубы 2. Опорные стержни 29 с двух сторон каждой трубы 27 для подачи суспензии изогнуты в форме буквы L в направлении, в котором они приближаются друг к другу для формирования фланцев 30, и тем самым поддерживают трубу 27 для подачи суспензии.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.14, каналы для подачи суспензии в экране 31 образуются посредством каналообразных элементов 32 (в этом варианте восемь элементов), которые располагаются на равном расстоянии друг от друга в окружном направлении и проходят в осевом направлении экрана 31 и пластин или уплотнителя 33, которые закрывают открытые части этих каналообразных элементов 32. Каждый каналообразный элемент 32 образован стенками 34 и соединительной частью 35, которая соединяет стенки 34. Две стенки 34 функционируют в качестве опорных элементов, удерживающих проволоку 5 при воздействии на нее внешнего давления.

Этот вариант осуществления изобретения, как и варианты согласно фиг. 1-4, обладает преимуществом, заключающемся в отсутствии некоторых опорных стержней. Кроме того, соединительная часть 35, соединяющая стенки 34, функционирует в качестве усиливающего элемента, который увеличивает прочность опоры проволоки при воздействии на нее внешнего давления.

Показаный на фиг.15 экран 36 по конструкции и функциональному назначению совпадает с экраном 31 согласно фиг.14, за исключением того, что экран 36 не имеет перфорированной трубы 2.

На фиг.16 представлен вариант осуществления изобретения, в котором канал 37 для подачи суспензии в экране 38 образован двумя смежными пластинообразными стержнями 4, расположенными на внешней боковой поверхности трубы 2 и имеющими поперечное сечение, идущее в радиальном направлении трубы 2, внешней поверхностью трубы 2 между двумя пластинообразными опорными стержнями 4 и перекрывающей пластиной или уплотнением 39, установленными в пространстве между двумя пластинообразными опорными стержнями 4 и примыкающими к внутренней поверхности проволочной навивки.

Поскольку в этом варианте осуществления изобретения внешняя поверхность трубы 2 и опорные стержни 4 используются в качестве части элементов, образующих канал для подачи суспензии, элементом, особенно необходимым для формирования потока суспензии является лишь пластина или уплотнитель 39, что приводит к экономии материала, упрощения конструкции экрана при сохранении минимального веса экрана.

На фиг.17 представлен вариант осуществления изобретения, в котором экран 40 включает в себя кольца 41, установленные через заданные интервалы по длине экрана 40 внутри него вместо перфорированной трубы 2. Канал 42 для подачи суспензии образован двумя смежными пластинообразными стержнями 4, имеющими поперечное сечение, идущее в радиальном направлении, перекрывающей пластиной или уплотнителем 39, установленным в пространство между двумя опорными стержнями 4 и примыкающим к внутренней поверхности проволочной намотки, и пластиной 43, установленной также между опорными стержнями 4 и примыкающей к внешней поверхности колец 41.

В варианте выполнения, показанном на фиг.18, вместо перфорированной трубы 2 экран 44 содержит дополнительный цилиндрический экран 45, размещенный внутри него и включающий в себя дополнительные продольные элементы в виде стержней 46, расположенных по окружности через заданные интервалы, и дополнительную проволоку 47, навитую на внешнюю поверхность опорных стержней 46 с образованием щелей заданной ширины между витками проволоки 47. Основные опорные элементы представляют собой пластинообразные стержни 4, расположенные на наружной поверхности дополнительного экрана 45, а каждый из каналов 48 для подачи суспензии образован двумя смежными пластинообразными опорными стержнями 4 внутренней перекрывающей пластиной 49, установленной между двумя опорными стержнями и прилегающей к внешней поверхности дополнительного экрана 45, и наружной перекрывающей пластиной 39, также установленной между двумя стержнями 4 и примыкающей к внутренней поверхности проволочной навивки.

На фиг. 19 представлен вариант выполнения изобретения, применительный к избирательно изолированному экрану.

Этот экран 50 включает в себя цилиндрический базовый элемент 2, имеющий отверстия 3 (например перфорации ), опорные элементы (на фигуре не показаны), установленные на внешней поверхности этого базового элемента 2 по окружности через определенные интервалы и проходящие в осевом направлении, и проволоку 51, навитую на внешней поверхности опорных элементов с образованием щелей между витками проволоки 51 заданной ширины и полостей по кольцевому пространству между внутренней поверхностью витков проволоки 51, внешней поверхностью базового элемента 2 и двумя смежными опорными элементами. При этом опорные элементы с витками проволоки 51 образуют локальные рубашки 52, рассредоточенные по длине базового элемента 2 и выполненные с концевыми частями, связывающими локальные рубашки 52 с помощью цилиндрических соединительных пластин 53.

Экран 50 содержит также уплотняющие узлы 53, 54, установленные в выбранном месте в осевом направлении экрана для изоляции и уплотнения кольцевого пространства. В данном варианте выполнения эти узлы 54 образованы с помощью сварки концевых частей 54 пластины 53 и концевых частей рубашек 52 с базовым элементом 2 по всей его окружности. Уплотняющие узлы 54 выполнены с возможностью сообщения полостей кольцевого пространства по длине экрана 49, 50 и образования, по меньшей мере, одного продольного канала для подачи гравиесодержащей суспензии, при этом продольный канал имеет отверстия 56 под гравий, рассредоточенные по длине этого канала и сообщающие его с внешней средой. Отверстие 56 для подачи гравиесодержащей суспензии выполнено в соединительной пластине 53.

В том случае, когда настоящее изобретение применяется к избирательно изолированному экрану, базовый элемент не ограничивается перфорированной трубой 2, представленной на фиг. 19, и может быть использована спиральная проволока, идущая в осевом направлении. С другой стороны, могут параллельно использоваться кольца, расположенные через определенные интервалы в осевом направлении, с тем чтобы образовать щели.

В качестве базового элемента может быть использован цилиндрический элемент, изготовленный из стержней, расположенных на его поверхности через заданные интервалы, и спиральная проволока, навитая на внешнюю периферию стержней с заданным шагом, при этом стержни и проволока привариваются друг к другу.

Это изобретение также применимо к экрану с предварительным уплотнением, в котором гравий предварительно уплотняется в кольцевом пространстве, образованном между перфорированной трубкой 2 или внешней поверхностью дополнительного экрана 45 и внутренней поверхностью проволоки 5 в экране, имеющем перфорированную трубку, 2 как и в варианте согласно фиг. 1, 6, 8, 12, 14 или 16, либо в экране, имеющем дополнительный экран 45, как в варианте согласно фиг. 18.

Согласно одному из вариантов выполнения изобретения вместо проволоки 5 экранов, показанных на фиг. 6 или 7, используется фильтрующий кожух, выполненный в виде трубы с образованием в осевом направлении прорезями (на фигурах не показана), размещенный на перфорированной трубе 2 и образующий с ней кольцевое пространство, в котором установлены распорные продольные элементы, например, выполненные в виде цилиндрических труб 16 с отверстиями под гравий, сообщающими полости каждой трубы 16 с внешней средой и образующими каналы для подачи гравиесодержащей суспензии.

В этом случае цилиндрические трубы 16 для подачи гравиесодержащей суспензии не функционируют как стержни для опирания проволоки, а, как указывалось выше, функционируют просто в качестве распорной детали между перфорированной трубой 2 с прорезями. Другие конструктивные элементы и их функциональное назначение те же, что и в вариантах осуществления изобретения, представленных на фиг. 6 и 7. Трубы 16 для подачи суспензии не обязательно должны иметь цилиндрическую форму и могут быть выбраны из труб, имеющих различную форму и конструкцию, например из квадратных или многоугольных труб, либо тех, которые показаны на фиг. 10 и 11. В том случае, когда в экране используется перфорированная труба, гравий может быть уплотнен в кольцевом пространстве между соответствующими трубами 16 для подачи суспензии. Конструкция согласно варианту осуществления также может быть применена к избирательно изолированному экрану.

Ниже будет приведено описание, касающееся способов соединения экранов скважины и установки соединенных экранов в скважину.

Согласно фиг. 20 на соединительных концах 57 труб 2 смежных экранов 1 выполнена резьба и они соединяются друг с другом посредством соединительной детали 58, которая по резьбе заходит на их концы для резьбового зацепления с этими концами 57. Концевые части труб 7 для подачи суспензии экранов 1 привариваются по кольцу к перфорированной трубе 2 для формирования кольцевых уплотняющих участков 59. Трубы 7 для подачи суспензии подсоединены к соединительной трубе 60 посредством соединений 61, при этом две трубы 7 сообщаются друг с другом.

На фиг. 21 представлен другой вариант соединения экранов 1, при котором концевые части 57 труб 2 экранов 1 имеют резьбу и по резьбе соединяются друг с другом, а перфорированные трубы 2 имеют перфорированные поверхности, которые совпадают друг с другом. Концевые части труб 7 для подачи суспензии привариваются по кольцу к перфорированной трубе 2 для формирования кольцеобразных уплотняющих участков 59. Цилиндрическая соединительная пластина 62 выполнена между трубами 7 для подачи суспензии таким образом, чтобы покрыть концевые части труб 7. Концевые части пластины 62 жестко прикреплены к концевыми частями 9 труб 7 для подачи суспензии посредством стальных полос 63. Кольцевое пространство 64 между внутренней поверхностью покрывающей пластины 62 и внешней боковой поверхностью соединенных труб 2 является кольцевым пространством, которое сообщает трубы 7 для подачи суспензии друг с другом.

В данном способе соединения экранов каналы для подачи гравиесодержащей суспензии двух экранов не должны быть соединены непосредственно друг с другом, что облегчает соединение этих экранов на месте установки экрана.

Способ соединения экранов 1, представленный на фиг. 22, аналогичен способу, показанному на фиг. 21, но имеет некоторые отличия. Цилиндрическая соединительная пластина 65 состоит из части 66, которая приварена к одной из труб 7 для подачи суспензии, и части 67, которая приварена к другой трубе 7 для подачи суспензии. Часть 67 соединительной пластины 65 вставляется и телескопически устанавливается с внутренней стороны части 66 этой пластины 65. Соответственно, когда концевые части 57 трубы 2 поворачиваются и соединяются по резьбе друг с другом, внешняя поверхность концевой части 67 пластины 65 с поворотом скользит относительно внутренней поверхности части 66 пластины 65 для формирования пластины 65. Согласно этому способу каждая часть 66, 67, соединительной пластины 65 может быть приварена на предприятии-изготовителе, так что исчезает необходимость проведения сварочных работ на месте установки экрана, что очень выгодно при монтажных работах.

При использовании способа соединения экранов, представленных на фиг. 21 и 22, кольцевое пространство между соответствующими трубами 7 для подачи суспензии также уплотняется посредством сварки материала, что обеспечивает полное уплотнение кольцевого пространства 64 снаружи.

Работа вышеописанного экрана осуществляет следующим образом. Экраны 1, показанные на фиг. 1-4, соединяют в ряд в виде буровой штанги описанным выше способом и опускают в буровую скважину (с обсадной трубой или без нее). Этот вариант осуществления изобретения относится к типу "сверху-вниз", при котором гравий уплотняется с верхней стороны по направлению к нижней стороне, при этом самая нижняя из соединенных труб 7 для подачи гравиесодержащей суспензии закрыта в донной части, а сама верхняя из труб 7 открыта в верхней части и подсоединена к внешнему источнику подачи суспензии (на фигурах не показан).

После установки экрана 1 в буровую скважину от внешнего указанного источника осуществляется подача гривиесодержащей суспензии к подводящим трубам 7, установленным с внутренней стороны экрана 1. Суспензия нагнетается в кольцевое пространство между экраном 2 и скважиной через отверстия 12, выполненные проходящими через трубы 7 и проволоку 5, и гравий, содержащийся в суспензии, осаждается в этом кольцевом пространстве.

Гравий может быть уплотнен в кольцевом пространстве между экраном 1 и буровой скважиной либо через трубы 7 для подачи суспензии и кольцевое пространство, либо только через трубы 7.

Даже в том случае, когда по той или иной причине в кольцевом пространстве между экраном 1 и скважиной образована перемычка и таким образом идущий вниз поток суспензии блокируется, суспензия может обойти эту перемычку и продолжить течение в часть кольцевого пространства между экраном 1 и скважиной ниже перемычки посредством течения через трубы 7 для подачи суспензии, при этом кольцевое пространство между скважиной и экраном 1, наконец, может быть полностью заполнено гравием.

Формула изобретения

1. Экран скважины, включающий продольные опорные элементы, образующие цилиндрическую поверхность с зазорами между опорными элементами, и проволоку, навитую на внешней поверхности опорных элементов с образованием щелей между витками проволоки, отличающийся тем, что он имеет по меньшей мере один канал для подачи гравиесодержащей суспензии, выполненный с отверстиями под гравий через заданные интервалы по длине канала, сообщающими полость канала с внешней средой, и помещенный с внутренней стороны проволочной навивки.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что каналы для подачи гравиесодержащей суспензии сформированы с использованием части смежных опорных элементов.

3. Экран по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отверстия под гравий в каналах для подачи гравиесодержащей суспензии выполнены в виде щелей между витками проволочной навивки.

4. Экран по п.1, отличающийся тем, что канал для подачи гравиесодержащей суспензии выполнен в виде экрана из опорных стержней, образующих цилиндрическую поверхность с зазорами между опорными стержнями, и проволоки, навитой на внешней поверхности опорных стержней с образованием щелей между витками проволоки.

5. Экран по п.1, отличающийся тем, что каналы для подачи гравиесодержащей суспензии выполнены в виде труб, образованных частью смежных опорных элементов и перекрывающими пластинами или уплотнителем, причем отверстия под гравий выполнены в перекрывающих пластинах или уплотнителе.

6. Экран по п.1, отличающийся тем, что каналы для подачи гравиесодержащей суспензии выполнены в виде цилиндрических труб, помещенных между опорными элементами.

7. Экран по п.1, отличающийся тем, что он снабжен перфорированной трубой, размещенной внутри экрана, а опорные элементы выполнены в виде пластинообразных стержней и размещены по внешней боковой поверхности перфорированной трубы, при этом каналы для подачи гравиесодержащей суспензии образованы парами смежных пластинообразных стержней, внешней поверхностью перфорированной трубы и перекрывающими пластинами или уплотнителем, помещенными между пластинообразными стержнями, примыкающими к внутренней поверхности проволочной навивки.

8. Экран по п.1, отличающийся тем, что он снабжен кольцами, помещенными через заданные интервалы по длине экрана внутри последнего, а опорные элементы выполнены в виде пластинообразных стержней, размещенных по внешней боковой поверхности колец, при этом каналы для подачи гравиесодержащей суспензии образованы парами смежных пластинообразных стержней и перекрывающими пластинами, примыкающими с одной стороны к внешней поверхности колец, а с другой стороны к внутренней поверхности проволочной навивки.

9. Экран по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным экраном, помещенным внутри основного экрана и выполненным с дополнительными продольными опорными элементами в виде стержней и дополнительной проволоки, навитой на стержни с образованием щелей между витками проволоки, а основные опорные элементы выполнены в виде пластинообразных стержней, размещенных на наружной поверхности дополнительного экрана, при этом каналы для подачи гравиесодержащей суспензии образованы парами смежных пластинообразных стержней, внутренними перекрывающими пластинами, примыкающими к внешней поверхности дополнительного экрана, и наружными перекрывающими пластинами, примыкающими к внутренней поверхности проволочной навивки.

10. Экран по п.1, отличающийся тем, что он снабжен перфорированной трубой, размещенной внутри экрана и образующей с внутренней поверхностью проволочной навивки кольцевое пространство, которое заполнено гравием.

11. Экран по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным экраном, помещенным внутри основного экрана и выполненным в виде дополнительных продольных опорных элементов в виде стержней и дополнительной проволоки, навитой на стержни с образованием щелей между витками проволоки и кольцевого пространства между наружной поверхностью дополнительного экрана и внутренней поверхностью витков основной проволоки, при этом кольцевое пространство заполнено гравием.

12. Экран по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен соединительными пластинами и перфорированной трубой, помещенной внутри экрана, который вместе с перфорированной трубой образует отдельные секции с концевыми частями на экране, связанными соединительными пластинами, и концевыми частями на перфорированной трубе, связанными между собой.

13. Экран по п.2, отличающийся тем, что каналы для подачи гравиесодержащей суспензии выполнены по меньшей мере с одной выступающей частью в виде опорного элемента под проволочную навивку.

14. Экран скважины, включающий цилиндрический перфорированный базовый элемент, продольные опорные элементы, рассредоточенные по наружной боковой поверхности базового элемента, проволоку, навитую на внешней поверхности опорных элементов с образованием щелей между витками проволоки и полостей по кольцевому пространству между внутренней поверхностью витков проволоки, внешней поверхностью базового элемента и двумя смежными опорными элементами, и уплотняющие узлы кольцевого пространства, установленные с интервалом по длине экрана, отличающийся тем, что уплотняющие узлы выполнены с возможностью сообщения полостей кольцевого пространства по длине экрана и образования по меньшей мере одного продольного канала для подачи гравиесодержащей суспензии, при этом продольный канал имеет отверстия под гравий, рассредоточенные по длине этого канала и сообщающие его с внешней средой.

15. Экран по п.14, отличающийся тем, что он снабжен соединительными пластинами, а опорные элементы с витками проволоки на них образуют локальные рубашки, рассредоточенные по длине базового элемента, при этом локальные рубашки выполнены с концевыми частями, связывающими локальные рубашки с помощью соединительных пластин.

16. Экран скважины, включающий базовый элемент в виде перфорированной трубы, фильтрующий кожух, помещенный на перфорированной трубе и образующий с последней кольцевое пространство, и распорные продольные элементы, помещенные в кольцевом пространстве, отличающийся тем, что фильтрующий кожух выполнен в виде трубы с прорезями, а по меньшей мере один из распорных элементов выполнен в виде трубы с отверстиями под гравий, сообщающими полость трубы с внешней средой, образующей канал для подачи гравиесодержащей суспензии.

17. Экран по п. 16, отличающийся тем, что соединительные пластины выполнены из двух частей, одна из которых жестко связана с одним экраном, а другая жестко связана с другим экраном, при этом свободные части соединительных пластин помещены друг на друге.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22