Способ создания гравийного фильтра в скважинах и устройство для его осуществления

175488 союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 Е 21 В 43/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А.П.Таран, В,И.Лукьянов, И.Я.Вальдман, А.Д.Башкатов и В,Л,Сушанский(56) Авторское свидетельство СССРМ 1184928, кл, Е 21 В 43/04, 1985;Патент. СШАМ 4711302, кл. Е 21 В 43/04, 1987,Авторское свидетельство СССРЬ 909132, кл, Е 21 В 43/08, 1980.(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ГРАВИЙНОГОФИЛЬТРА В СКВАЖИНАХ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ . Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для создания гравийного фильтра в скважи не.Известен способ создания гравийного фильтра в скважине, заключающийся в закачке гравия в скважину с помощью жидкости-носителя.Известен также способ создания гравийного фильтра в скважине путем воздействия на гравий гидродинамическими . импульсами,Кроме того, известен способ создания гравийного фильтра в скважине, заключающийся в укладке гравия при воздействии на частицы гравия гидродинамическими импульсами, возникающими при закачке рабочей жидкости по направлению из скважиныв пласт.(57) Йзобретение позволяет производить плотную укладку в зафильтровомпрбстран- стве. Укладку гравия осуществляют гйдравлическими импульсами действующими в зоне укладки. Для этого распределительный узел имеет активное сопло, соединенное сф колонной бурильных труб, и камеру смешения, на выходе которой раэмещей подпружиненный приемный клапан, Выход камеры смешения гидравлическй связан скольцевым каналом, выполненным на участке конического соединейия распределительного и перекрывающего узлов, и с зафильтровым пространством с помощью выпускных отверстий, 2 с.п.ф-лы, 2 ил. Наиболее близко к предлагаемому устройство для осуществления известного способа, содержащее промывочную трубу с гидравлическим пульсатором, установленнйм на нижнем ее койце.: (Л. Однако известное техническое решение ф не обеспечивает плотную укладку гравия, а Ср также промывку кольматажа, так же воздей- Со ствие на частицы гравия гидродинамически- ми импульсами осуществляется в осйовном с интенсивностью по направлению из скважины в пласт. .. аЦель изобретения - повышение плотности укладки гравия с одновременной промывкой кольматажа прифильтровой зоны.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно созданию гравийного фильтра в скважине гидравлические импульсы формируют путем создания импульсов с интенсив 1754883.ностью по направлению из пласта в скважину больше интенсивности из скважины впласт,Устройство для создания гравийногофильтра в скважине, содержащее последовательно установленные фильтровую и эксплуатационную колонны, соединенныемежду собой переходником с внутреннимиотверстиями, перекрывающий узел, выполненный в виде зафиксированной внутри перехода втулки с отверстиями,размещенными против выпускных отверстий, колонну бурильных труб, распределительный узел с радиальными ипродольными каналами и упорное кольцо, 15размещенное в нижней части переходника,снабжено активным соплом, соединенным скамерой смешения, и подпружиненнымприемным клапаном, а продольные каналыраспределительного узла имеют нагнетательные клапаны, на участке коническогосоединения распределительного и перекрьгвающего узлов выполнен кольцевой канал, при этом активное сопла соединено сколонной труб, на входе камеры смешения 25размещен подпружийенный приемнйй кла-:пан, э выход камеры смешения гидравличе-ски связан с кольцевым каналом.П р и м е р. Устройство для осуществления способа создания гравийного фильтра 30в скважине на колонне бурильных труб опускают в эксплуатационную колоннудиаметром 200 мм на глубину 60 м от поверхностиземли. Закачку гравийной пульпы в скважину производят с поверхности земли то колонне бурильных труб насосом марки НБ с подачей 10 л/с, Производительностьструйного аппарата устройства по подсасывэнию внешней среды составляет 10 л/с,Объем клапанной полостй струйного аппарата составляетдм . Абсолютное давле 3ние в струйном аппарате, при которомоткрывается приемный клапан, принимают Лразным 0,2 кгс/см . Диаметр входного отверстия приемного клапана равен 50 мм, 45Определяют усилие Р 1, действующее наприемный клапан снаружи;Р 1=(Р, - Р) В,50где Рн - абсолютное дгавление на приемныйклапан снизу, кгс/см ;Р - абсолютное давление в клапаннойполости струйного аппарата, кгс/см;ю - . площадь живого сечения входного 55отверстия приемного клапана, см .Р 1 = ,Рн Рв) 4 =(7 - 0,2)йб 3,1452Х4 -- 133,3 кгс,Принимают жесткость пружины приемного клапана 21 равной 10 кгс/мм. Тогда перемещение приемного клапанаЕ 13 ф 3 мм Р 1 133 3 а 1 10Гидродинамическое давление Ьр в фильтровой колонне после резкого закрытия приемного клапана определяют по формулеЛр =ар (ч - чг),где а - Скорость распространения звука в жидкости; для воды а = 1425 м/с;р - плотность воды;Ч 1 и Ч 2 - скорость движения воды в фильтровой колонне соответственно в момент открытия и после закрытия клапана,Чг =О.Скорость Ч 1 определяют по формулеЧ 1 = -0СОгде 0 - производительность струйного аппарата по подсасывэнию внешней среды, м /с;в- площадь живого сечения фильтровой колонны, мг.Ч 1 - =- 0,318 м/с,0 001Гидродинамическое давлениер =арч 1 =1425 102 0,318 =4,6 кгс/смг,Время 1 одного цикла (открытие и закрытие) работы приемного клапана определяют по формулеЧЧ Рн О он - Рв где ЧЧ- объем клапанной полости, мз;К - коэффициент запаса, учитывающий возможность проникновения некоторого количества жидкости через неплотность прилегания приемного клапана к посадочной поверхности, К = 1,05 - 1,1.ваго насоса (не показан) производят закачкуЮРн О,ОО 1 7 1,1 гравийной пульпы по колонне 1 бурильныхОГР,:Рву 0;ОТ 7:72.труб в скважину, ПулЬпа по подводлщвмуканалу 6 поступает к,активному соплу 7 и5 далее с большой скоростьюв камеру 8 смеЧастота гидравлических ударов при шения. При этом давление в камере 8 смеэтом составляет 1,0,11 = 9,0 уд/с. шения снижается и становится меньшеКак видно из рассмотренного примера, атмосферного. Под действием руаэйости укладку гравия предлагается производить в внешнего и внутреннего давлений ириемсопровождении гидравлических ударов 10 ный клапан 14 поднймаентся, упругий элесравнительно небольшой величины счасто- мент 15 деформируется, а клапан 20 той 9 уд,/с. Это позволяет создать более закрывается. В образовавшийся зазормежплотный гравийный фильтр и предотвратить ду приемным клапаном 14 и основанием 16 пескование скважин, а следовательно, и в камеру 8 смешения из фильтровой колонзначительнойродлитьсрок службы погруж ны 4 поступает жидкость, заполняющая ного а ртезианского электронасоса, скважину и пласт с" коэффициентом эжекцииНа фиг,1 показана схема укладки гравия больше единицы. Давления на входе в каме- в зафильтровое пространство с помощью ру 8 смешения и в фильтровой колодине 4 при предлагаемого устройства; на фиг.2 - сече- этом сравниваются, ипод действием упруние А - А на фиг,1. 20 гого элемента 15 приемный клапан 14 резкоУстройство для создания гравийного закрывает входное отверстие,затемдавле- фильтра в скважине содержит колонну 1 бу- ние ниже распределительного узла 5 повырильных труб; эксплуатационную колонну 2, шается и открывается клапан 20. Движение, переходник 3, фильтровую колонну 4, рас- жидкостивфильтровойколонне 4 резкоторпределительный узел 5. В распределитель мозится, и возникает гидравлический удар, ном узле 5 выполнен подводящий канал 6, действйе которого распространяется по соединяющий колонну 1 бурильных труб с всему объему, зайятпотмужйдкостьЮ. При заактивным соплом 7. Соосно с активным со- крытии входного отверстия йриемньтмклаплом 7 расположена камера 8 смешения, паном давлениена входе в приемную выход которой сообщен с каналом 9 распре камеру,8 смешения вновь снижается и цикл делительного узла 5. а также с кольцевымпо формированию гйдравлйческих ударов каналом 10 и через выпускные отверстия 11 повторяется. Под действием гидравличес зафильтровым пространством, К переход- ских ударов происходит ртавномерная поданику 3 спомощьюсрезныхштифтов 12 при- ча и укладка гравия в зафильтровое креплена втулка 13, соединяющаяся с 35 пространство без закупорки проходных караспределительным узлом герметично бла- налов и образования сводов, По окончании годаря коническим посадочным поверхно- закачивания гравия вскважину на колонну стям. В нижней части распределительного 1 бурильных труб воздействуют осевой сиузла 5 на входе камеры 8 смешения выпуол- лой, йод действием котокрой срезные штифнена проточка, в которой установлен прием- .40 ты 12 срезаются; втулка 13 перемещается ный клапан 14. Этот клапан 14 с помощью вниз до упорйогсо кольца 18 и выпускные .упругого элемента 15 плотно прижат к осно-. отверстия 11 при этом перекрываются. Кованию 16. В распределительном узле 5 вы-лонна 1 бурильных труб вместе сраспреде- .Фполнены каналы 17, с помощью которых лительным узлом 5 поднимается на полости фильтровой колонны 4 и эксплуата поверхность, скважина готовак эксплуатационной колонны 2 сообщпются одна с дру- ции.гой. На некотором расстоу нии от нижнего . Использование предлагаемого способа торца втулки 13 в переходнике 3 неподвиж-создания гравийного фильтра в скважинУ нозакрепленоупорное кольцо 18.Устройст- позволяет по сравненлюс известным резко во для создания гравийного фильтра 50 снизитьэнергозатраты. Поизвестномуспоразмещено в скважине, закрепленной об- сабу закачку гравия ведут при высоком давсадной колонной 19, Продольные каналы 17 лении (30 кгс/см и более), чтобы продавить распределительного узла 5 снабжейы на- закупорку каналов; Предлагаемый способ гревательными клапанами 20, . обеспечивает плотную укладку гравия в заПосле установки фильтровой 4 и эксплу фильтровое пространство при более низком атационной 2 колонн, соединенных пере- давлении(10 - 15 кгс/см ), т.е. энергетиче-. ходником 3, в них на колонне 1 бурильных ские затраты при этом снижаются в 2 раза, труб опускают распределительный узел 5 до Кроме этого, известный способ не обеспечипосадки его во втулку 13. с помощью буро- вает плотной укладки гравия в зафильтровое пространство. При эксплуатации такойскважины через пустоты в гравийном фильтре в скважину вместе с водой поступает песок, в результате чего погружной центробежный йасос, установленный в скважине для подьема воды, преждевременно выхо дит из строя из-за износа трущихся поверхностей. За время эксплуатации такой скважины производят 10 - 15 замен погружных насосов. Предлагаемый способ обеспечивает плотную укладку гравия и исключает 10 пескованйе скважины. Формула изобретения1. Способ создания гравийного фильтра 15 в скважинах, включающий закачку и укладку гравия при воздействии на частицы гравия гидравлическими импульсами, о т л и ч а ющ и л с я тем, что, с целью повышения плотность укладки гравия с одновременной 20 промывкой, кольматажэ прифильтровой зоны, гидравлические импульсы формируют путем создания импульсов с интенсивностью по направлению изпласта в скважину больше интенсивности из скважины в пласт. 252. Устройство для создания гравийного фильтра в скважине, содержащее последовательно установленные фильтровую л эксплуатационные колонны, соединенные между собой переходником с внутренними отверстиями, перекрывающий узел, выполненный в виде зафиксированной внутри переходника втулки с отверстиями, размещенными против выпускных отверстий, колонку бурильных труб с размещенным в ней распределительным узлом с радиальными и продольными каналами и упорное кольцо, размещенное в нижней части переходника, отл ича ю щее с ятем, что, с целью повышения плотности укладки гравия с одновременной промывкой от кольматажа прифильтровой эоны, оно снабжено активным соплом, соединенным с камерой смешения, и подпружиненным приемным клапаном, а продольные каналы распределительного узла имеют нагнетательные клапаны, на участке конического соединения распределительного и перекрывающего узлов выполнен кольцевой канал, при этом активное сопло соединено с колонной бурильных труб, на входе камеры смещения размещен подпружиненный клапан, а выход камеры смещения гидравлически связан с кольцевым каналом.1754883 оста вител ь И. Кар бачинскаяехред М.Моргентал Корректор ско едакто Подписноениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 2874 Тираж В НИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, о изобр35. Рауш У й