Скважинный фильтр с альтернативными путями потока (варианты)

 

Изобретение относится к скважинному фильтру с альтернативными путями потока. Технический результат: защита альтернативных путей потока на фильтре в процессе установки и эксплуатации. Скважинный фильтр с альтернативными путями потока включает удлиненный корпус, содержащий в нем проницаемую секцию, по крайней мере один альтернативный путь потока, установленный на корпусе и проходящий вдоль корпуса. Корпус окружен оболочкой, закрывающей по крайней мере один альтернативный путь потока в процессе установки и эксплуатации фильтра. По второму варианту оболочка выполнена цилиндрической с множеством радиальных отверстий в ее стенке. Оболочка установлена концентрически на корпусе и соединена на каждом конце с корпусом, тем самым закрывая альтернативный путь потока в процессе установки и эксплуатации фильтра 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к скважинному фильтру с альтернативными путями потока, имеющему на нем защитную оболочку, и в одном из аспектов настоящее изобретение относится к скважинному фильтру с альтернативными путями потока, типа используемого во вскрытом промежутке с гравийной набивкой ствола скважины, который содержит на нем внешнюю оболочку для защиты альтернативных путей потока, во время установки и/или удаления фильтра.

В процессе добычи углеводородного сырья или ему подобного сырья из сыпучих или неконсолидированных и/или гидравлически разорванных формаций, поступление в больших количествах обломочного материала вместе с жидкостями из формации не является необычным. Как хорошо известно специалистам, эти частицы обычно вызывают различные проблемы и должны контролироваться для того, чтобы добыча была экономичной. Возможно, наиболее популярный прием, использованный для контролирования добычи измельченных материалов / например, песка/ из скважины, является тем, который обычно называется как "гравийная набивка".

В типичном вскрытом промежутке с гравийной набивкой фильтр опускается в ствол скважины на рабочей колонне и располагается вблизи подземной формации, которая осваивается, например, продуктивной формацией. Измельченный материал, на который обычно ссылаются как на "гравий", и несущую жидкость затем закачивают в виде суспензии вниз рабочей колонны, где она проходит через "переходник" в затрубное пространство скважины, образованное между фильтром и обсадной колонной или открытым стволом, случай, который может иметь место. Несущая жидкость в суспензии обычно протекает в формацию и/или через фильтр, сам по себе, который в свою очередь делают такого размера, чтобы предотвратить поток гравия через него. В результате гравий, который осаждается или "экранируется" в затрубном пространстве скважины, собирается с образованием гравийной набивки вокруг фильтра. Гравий, в свою очередь, подбирают по размеру таким образом, чтобы он образовывал проницаемую массу, которая позволяет протекать жидкости из продуктивного пласта через фильтр и в фильтр, в то же время блокируя поток измельченных частиц, доставленных жидкостью из продуктивного пласта.

Одна из больших проблем, связанных с гравийной набивкой, особенно там, где вскрываются длинные или отклоненные промежутки, возникает из трудности в распределении гравия по всему вскрытому промежутку, т.е. полной набивки всей длины затрубного пространства скважины вокруг фильтра. Это плохое распределение гравия /т. е. неполная набивка интервала/ часто называется несущей жидкостью в гравийной суспензии, которая теряется в более проницаемых частях формации, которая, в свою очередь, заставляет гравий образовывать "песчаные перегородки" в затрубном пространстве до того, как весь гравий будет помещен на место. Такие перегородки блокируют дальнейший поток суспензии через затрубное пространство /а/ ниже перегородки в операциях набивки сверху-вниз или б/ выше перегородки в операциях набивки сверху-вниз.

Для облегчения этой проблемы были разработаны скважинные фильтры "с использованием альтернативного пути потока", которые обеспечивали хорошее распределение, даже если образовались песчаные перегородки до того, как весь гравий был помещен на место. Примеры таких фильтров раскрыты в патентах США 4945991; 5082052; 5417284; 5113935 и 5419394. В этих скважинных фильтрах альтернативные пути /например, перфорированные шунты или обходные трубопроводы/ простираются вдоль длины фильтра и связываются жидкостным потоком с гравийной суспензией, когда суспензия входит в затрубное пространство вокруг фильтра. Если в затрубном пространстве образовалась песчаная перегородка, суспензия еще свободно протекает через обходной трубопровод и вытекает в затрубное пространство через перфорации в обходных трубопроводах с заканчиванием заполнения затрубного пространства выше и/или ниже песчаной перегородки.

Вследствие относительно небольшого размера альтернативных путей жизненноважным является, чтобы они не скручивались или повреждались иным образом в процессе установки фильтра. Одно из предложений для защиты этих обходных трубопроводов состоит в помещении их внутри внешней поверхности фильтра: смотри патенты США 5476143 и 5515015.

Однако конструкция этого типа может, по существу, увеличить стоимость этого фильтра, по сравнению со стоимостью фильтров, которые являются коммерчески доступными в настоящее время. Таким образом, очевидно, более желательна, по крайней мере, с экономической точки зрения, установка и обеспечение обходных трубопроводов во внешней поверхности некоторых из многих обычно существующих коммерчески доступных скважинных фильтров. Однако это, конечно, будет подвергать трубопроводы повреждению в процессе установки фильтра.

Настоящее изобретение обеспечивает скважинный фильтр с использованием альтернативных путей потока, который включает оболочку, которая защищает альтернативные пути на фильтре в процессе установки и эксплуатации. Более конкретно фильтр настоящего изобретения включает удлиненный цилиндрический корпус, который содержит в нем проницаемую секцию /например, фильтрующую секцию/. По крайней мере, один из альтернативных путей /например, множество отводных трубопроводов/ устанавливают на указанном корпусе и простирают вдоль всей его длины. Каждый из указанных отводных трубопроводов имеет множество отверстий, расположенных вдоль всей его длины, через которые гравийная суспензия может высвобождаться к различным уровням в пределах затрубного пространства скважины вокруг фильтра, когда фильтр находится в рабочем положении внутри ствола скважины.

Цилиндрическая оболочка, имеющая множество отверстий в ее стенках, располагается концентрически на ее корпусе и соединяется с каждым из ее концов, тем самым создавая покрытие и защищая альтернативные пути в процессе установки и эксплуатации.

Конструкция, действие и очевидные преимущества настоящего изобретения будут более понятны со ссылкой на чертежи, в которых подобные цифры идентифицируют подобные части и в которых: фиг. 1 представляет вертикальный разрез частично в сечении скважинного фильтра, содержащего альтернативный путь потока, имеющего защитную оболочку в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 представляет вид поперечного сечения скважинного фильтра фиг. 1, рассмотренный вдоль линии 2-2 фиг. 1.

Ссылаясь более конкретно на чертежи, фиг. 1 иллюстрирует нижнюю часть добывающей и/или нагнетающей скважины 10. Скважина 10 имеет ствол скважины 11, который простирается от поверхности /не показано/ через неконсолидированный и/или гидравлически разорванный добывающий пласт и/или нагнетаемую формацию 10. Как показано, ствол скважины 11, обсаженной обсадной колонной 13 и надежно укрепленный путем цементирования 14, который имеет перфорации 15, тем самым устанавливает связь жидкости между формацией 12 и внутренней частью обсадной трубы 13. В то время как скважина 10 устанавливается, по существу, как вертикальная обсаженная скважина, должно быть понятно, что настоящее изобретение в равной степени является пригодным для скважин с открытым стволом и/или освоенных скважин с расширенным стволом, а также для стволов скважин с горизонтальным или отклоненным положением.

Альтернативный путь скважинного фильтра 20 настоящего изобретения показывают расположенным внутри ствола скважины 11 вблизи вскрытого интервала формации 12 и образующим затрубное пространство 19 между фильтром и обсадной колонной 13. Как проиллюстрировано, скважинный фильтр 20 включает удлиненный цилиндрический корпус 21, который включает проницаемую "фильтрующую" секцию 22. Термин "фильтрующую", как он используется здесь обычно, обозначает включение всех типов этих структур, обычно используемых промышленностью в операциях гравийной набивки, которые позволяют протекать жидкости, в то же время блокируя тем самым поток измельченных частиц /например, коммерчески доступные фильтры, щелевые трубы, предварительно оборудованные фильтры и/или хвостовики или их комбинации/. Фильтр 20 может быть непрерывной длины или может состоять из секции /например, секций 30 трубных башмаков/, соединенных втулками или фланцами, как это будет понятно специалисту в этой области.

Альтернативные пути /например, устройство ответвленных труб/ располагают на внешней поверхности фильтра 20. Как показано на фиг. 1 и 2, устройство ответвленной трубы включает, по крайней мере, один /показаны четыре/ перфорированный трубопровод 25, который простирается продольно вдоль внешней поверхности фильтра 20. Каждый трубопровод 25 имеет множество отверстий 26, расположенных вдоль его длины и открытых с одного или обоих концов для приема гравийной суспензии, или все трубопроводы могут быть много раз соединены вместе /не показано/ и за счет потока жидкости присоединяться к выходным отверстиям 28 в переходнике 22 а для приема гравийной суспензии в процессе операции гравийной набивки. Конструкция фильтра в этой точке является, в основном, такой же, как конструкция хорошо известных фильтров с альтернативными путями потока. К сожалению, однако, расположением обходного трубопровода 25 по внешней части фильтра 20 трубопроводы становятся уязвимыми для повреждения, когда фильтр устанавливается в ствол скважины 11.

В соответствии с настоящим изобретением защитную оболочку 30 устанавливают на фильтр 20 вокруг трубопроводов 25. Защитная оболочка 30 включает цилиндр, изготовленный из прочного материала, способного к продолжительной эксплуатации, например, стали, который защищает верхние и нижние концы корпуса фильтра сваркой или каким-либо подобным образом. Оболочка 30 содержит множество отверстий 31 /только некоторые из которых пронумерованы на рисунках/ в их стенках. Путем установки жесткой оболочки вокруг трубопроводов 26, трубопроводы защищаются от случайных ударов или им подобных явлений и процессе сборки и установки фильтра, которые могут тем не менее сильно повредить или разрушить трубопроводы при их целевом использовании.

При работе фильтр 20 с альтернативными путями потока с защитной оболочкой 30 устанавливают в нижнюю часть ствола скважины 11 и располагают вблизи формации 12. Устанавливается пакет 29, как будет понятно специалисту. Затем закачивают гравийную суспензию вниз рабочей колонны и через выводные порты 28 в переходник 22а в затрубное пространство 19. Когда суспензия теряет жидкость в формации и/или через фильтр 20, гравий из суспензии осаждается в затрубном пространстве с образованием гравийной набивки вокруг фильтра, как будет понятно специалисту в этой области.

Когда избыточная жидкость теряется из суспензии до того, как затрубное пространство заполнится гравием, вероятно, образуется песчаная перегородка /пунктирные линии 32 на фиг. 1/, которая будет блокировать дальнейшее протекание гравия через затрубное пространство и предотвращать дальнейшее заполнение затрубного пространства ниже перегородки. Если когда это и происходит, гравийная суспензия еще свободно протекает через трубопроводы 25 и из отверстий 26 в них и затем выходит через отверстия 31 в оболочке 30 в затрубное пространство 19 по ответвленной перегородке 19 и заканчивает заполнение затрубного пространства. Вновь оболочка 30 защищает трубопроводы 25 в процессе установки фильтра 20 и заполнения гравийной набивки вокруг фильтра.

Формула изобретения

1. Скважинный фильтр с альтернативными путями потока, включающий удлиненный корпус, содержащий в нем проницаемую секцию, по крайней мере один альтернативный путь потока, установленный на корпусе и проходящий вдоль корпуса, отличающийся тем, что он снабжен окружающей корпус оболочкой, закрывающей по крайней мере один альтернативный путь потока в процессе установки и эксплуатации фильтра.

2. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена в виде соединенного с корпусом цилиндра, расположенного концентрически вокруг корпуса и по крайней мере одного альтернативного пути потока.

3. Скважинный фильтр по п.2, отличающийся тем, что цилиндр выполнен с множеством отверстий в его стенке.

4. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один альтернативный путь потока включает трубопровод, выполненный с множеством отверстий, расположенных вдоль всей его длины.

5. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один альтернативный путь потока включает множество трубопроводов, при этом каждый из трубопроводов выполнен с множеством отверстий, расположенных вдоль всей его длины.

6. Скважинный фильтр с альтернативными путями потока, включающий удлиненный корпус, содержащий в нем проницаемую секцию, по крайней мере один альтернативный путь потока, установленный на корпусе и проходящий вдоль корпуса, отличающийся тем, что он снабжен цилиндрической оболочкой, выполненной с множеством радиальных отверстий в ее стенке, при этом оболочка установлена концентрически на корпусе и соединена на каждом конце с корпусом, тем самым закрывая альтернативный путь потока в процессе установки и эксплуатации фильтра.

7. Скважинный фильтр по п.6, отличающийся тем, что по крайней мере один альтернативный путь потока включает трубопровод, выполненный с множеством отверстий, расположенных вдоль него.

8. Скважинный фильтр по п.6, отличающийся тем, что по крайней мере один альтернативный путь потока включает множество трубопроводов, каждый из которых выполнен с множеством отверстий, расположенных вдоль него.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2