Способ сооружения гравийного фильтра в скважине

СОЮЗ СОВЕТСКСОЦИА ЛИСТИЧРЕСПУБЛИК А 1 119) (11 4 Е 21 В 43/04 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 03 л, В 18аучно-исследоврогеологии и и е зел, в ую кол ССС 976 в ВИИНОГ сход смеси и д й магистрали и равия, Изобрет рушение стенок в вле объ пределяют агнетател акаченног к горно- эффективи эксра, Выбистав граие пре скважи- укладотвращае и обес ивает компактнфильтре 1 ил ку части ля. Устаны,сложобра с другой нием част ованием о рыхлым Фильтре,лов и пу ем скважроны му ц гра крытых ка м пескова ительн ткачке ст ны Ури нижением прони л ости гравииног Исследованиям зано, что пржины в проце кс Н тоичивом стволе ск иринир тель закачки методом комб куляции при предвари скважины и инструмен кости-носителя на по вийный фильтр может инородных примесей, песка продуктивного качки Прпромыв та,верх в ск ра7 и в ные с однои сто ся осложнения, свя роны с обрушением процессе закачки, гравия с песком пр та, резким снижени гравийного фильтра плуатационных хара опа енок скважины имуществен еремешиванием дуктивного пласм проницаемости и ухудшением экстеристик скважиза сч лас ны,иент к в ажэфф кта шелушения стен нижени то приводит к урбулентной ф ия трации ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный нский институт гиднерной геологии(54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ГРАФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ(57) Изобретение относитсяму делу. Цель - повышениености процессов сооруженияплуатации гравийного фильтрают гранулометрический совия типа жидкости - носите Изобретение относится к горнделу и может быть использованосооружении гравийного фильтра в скважине, Цель изо бретения - повышение э ности роцессов сооружения иатапии гравийного Фильтра,чертеже представлена схема загравия в с,;важину,сооружении гравийных фильтровжине наиболее часто встречаютнавливают Фильтровую колонну с основным и контрольным Фильтрами и с отстойником, Герметизируют кольцево пространство между фильтровой и обсадной колоннами, Внутрь Фильтровой колонны спускают распределительный У спомогательную и водоподъемн онны, Промывают скважину. Пе ред закачкой гравия определяют исходные значения коэффициента турбулентной Фильтрации гравия. Гравий закачивают в нисходящем потоке. В процессе закачки определяют текущее значение коэффициента Фильтрации, 1479626фильтре до 57, по отношению к расчетному коэффициенту турбулентной фильтрации гравия, используемого для закачки, При обрушении стенок скважины,связанным с недостаточной репрессиейна пласт в процессе закачки, в гравийный Фильтр попадает большое количество инородных примесей, что приводит к резкому снижению коэффициента турбулентной фильтрации намываемого слоя гравия. 11 ри рыхлом сложении частиц гравия в фильтре жидкостьноситель Фильтруется только по нескольким каналам и пустотам, т,е. в 15областях, где сопротивление фильтрационному потоку минимальное. Установлено, что при фильтрации жидкостиносителя не по всей площади.поперечного сечения Фильтра, связанной с неравномерным по плотности Формированием фильтра, коэффициент турбулентной фильтрации увеличивается и ухудшается качество Фильтра, Равномерноепо плотности сложение частиц в фильтре обеспечивает равномерный нисходящий фильтрационный поток по всей площади поперечного сечения фильтра иподдержание текущих значений коэффициента турбулентной фильтрации намынаемого гравия, соответствующих расчетным значениям, Увеличение текущихзначений коэффициента турбулентнойФильтрации гравия н намываемом фильтре за счет несоосной установки фильтровой колонны в скважине по отношению к расчетным значениям при компактной укладке гравия может достигать57., Учитывая, что допускаемая погрешность при определении параметров в 40процессе закачки составляет 57.,очевидно, что нормальный процесс сооружения гравийного фильтра в скважинеобеспечивается при поддержании текущих значений коэффициента турбулентной Фильтрации гравия намываемогоФильтра в пределах 0,9-1,1 от расчетных значений, Уменьшение коэффициента турбулентной фильтрации до значений меньших 0,9 расчетных значений связано с обрушением стенок скважины при недостаточной репрессии напласт. Для стабилизации процесса сооружения Фильтра необходимо увеличитьрепрессию на пласт, С увеличением репрессии на пласт повышается устойчивость стенок скважины, уменьшается,а затем исключается возможность попадания в Фильтр инородных примесей. Текущие значения коэффициента турбулентной Фильтрации намываемого слоягравийной обсыпки увеличиваются дорасчетных значений. При увеличениикоэффициента турбулентной фильтрациинамываемого слоя гравия более чемв 1,1 расчетных значений уплотняютгравийную обсыпку гидравлическим илимеханическим импульсным воздействием на гравий, а значения текущихзначений коэффициента турбулентной.фильтрации намынаемого слоя гравияпо мере уплотнения уменьшаются дорасчетных значений, В этой связи впроцессе сооружения фильтра обеспечивается возможность оперативногоконтроля за осложнениями и выработкемероприятий по их устранению, Для.прогноза проектной производительности скважины, а также оценки величиныпогрешности при определении параметров пласта важно знать сопротивление Фильтра. Обычно сопротивлениеФильтра определяется н процессе откачки при изучении характера потерьнапора в поперечном сечении гравийного фильтра с помощью пьезометров,Однако такой метод оценки сопротивления Фильтра сложен и требует дополнительных затрат времени и средств,При сооружении гравийного фильтра впредлагаемом способеконтролируетсякоэффициент турбулентной фильтрациигравия в намываемом слое обсыпки ипоявляется возможность определениясопротивления фильтра непосредственно в процессе закачки,Способ осуществляют следующим образом,В процессе бурения и исследования скважины 1 определяют гранулометрический состав песка 2 продуктивного пласта и выбирают гранулометрический состав гравия 3 согласно условию где Э - средний диаметр частиц гравия;Й - средний диаметр частиц песка;коэффициент межслойности, равный 6-10и тип жидкости носителя,В скважину 1 устанавливают фильтровую колонну 4 с основным 5 и дополнительным 6 Фильтрами, остойником 7,Кольцевое пространство 8 скважины 1герметизируют элементы 9, Внутрьфильтровой колонны 2 на нспомога 1479626О 20 25 ЗО 35 45 50 55 40 рактеру вскрытия, эксплуатационныехарактеристики скважины и потрешность при определении параметров пласта,П р и м е р, В процессе исследований в скважине определили гранулометрический состав песка водоносногопласта и интервал Формирования Фильтра, По среднему диаметру песка Ъ=0,1 мм согласно имеющимся рекомендациям выбрали средний диаметр гравия 0=0,6 мм с коэффициентом неоднородности Я=2, Коэффициент турбулентной фильтрации гравийной смеси, найденный экспериментальным путем, составил К =0,05 10 м/кг,В скйажину установили фильтровуюколонну с основным и контрольнымфильтрами, отстойником. Внутрь фильтровой колонны на вспомогательной колонне труб спустили распределительный узел, водоподъемную колонну сосвабом, причем распределительный узелзафиксировали на расчетной высоте отверхних отверстий основного фильтра,равной 3 м, Скважину промыли до осветления выходящего на устье раствора. После промывки иэ пескосмесительного агрегата гравийную смесь с объемной концентрацией гравия 57. начали подавать в цементировочный агрегат, который с расходом 510 м //с.накачивал смесь в зону формированияфильтра, Давление в начальный моментзакачки внагнетательной магистралисоставило 3,06 ИПа.В течение 16 мин с начала закачкигравийной смеси давление н нагнетательной магистрали не увеличивалось,что свидетельствовало о заполнениигравием интервала отстойника, На17-й минуте с начала закачкь давление в нагнетательной магистрали начало увеличиваться. В процессе закачкиконтролировали объем закаченного нскважину гравия, расход смеси и давления н нагнетательной магистрали.При расходе смеси Я=5 1 О м /с собъемной концентрацией гравия 5%,т.е. с расходом гравия 0,2510 м /с,-ззплощади поперечного сечения гравийного фильтра 0,07 и , время, необходимое для сооружения гравийного фильтра высотой 1 см, составило 2,8 с.За время сооружения 1 см гравийногофильтра давление в нагнетательноймагистрали увеличилось на 0,00 МПа,Текущие значения коэффициента турбулентной фильтрации намытого слонгравийного фильтра составили7 Я 0,000252 Я 0005ДРЫ 0,00 10" 0,0734=0,051 10кгСопоставляя текущие значения коэффициента турбулентной фильтрации К, намываемого слоя гравийного фильтра с расчетными исходными значениями, получим, что 0,9 К с К с 1,1 К , т,е, качество намытого слоя гравииного фильтра высотой 1 см за единицу времени, равной 2,8 с,удовлетворительней. В течение 28 мин с момента начала закачки давление н нагнетательной магистрали за 12 с резко унеличилось с 3,24 до 3,28 ИПа, Коэффициент турбулентной фильтрации намытого слоя гравийного фильтра высотой 4 см составил000025 2 0 ОГ 5 - м 4 О, 04 10 О, 07- 5,46 1 Очто свидетельствовало об обрушении стенок скважины и перемешивании гравия с песком,Увеличили подачу гравийной смеси до 0,006 и /с, давление н нагнета 9тельной магистрали увеличилось до 4,92 ЮЧа и соответственно увеличилась репрессия на пласт. В дальнейшем закачку гравия осуществляли при расходе смеси 1=0,006 м /с. Текущий3коэффициент турбулентной Фильтрации слоев намываемого гравийного Фильтра колебался н допустимых пределах от 0,047 10 до 0,052 10 м/кг,что свидетельствовало о нормальном процессе сооружения гравийнбго фильтра, На 41 мин с начала сооружения гравийного фильтра данление в нагнетательной магистрали стало медленнее увеличиваться. Так в течение 15 с давление в нагнетательной магистрали увеличилось на 0,002 МПа вместо 0,00536 МПа расчетных значений, что свидетельствовало о возрастании коэффициента турбулентной фильтрации гравия в намынаемом слое фильтра в 2,68 раза, т,е. до значений К =0,134"410 и /кг. (,опоставляя полученные значения К с расчетными К устат1 новили, что в скважине намыли слой гравия с рыхлым сложением частиц и повышенным коэффициентом турбулент 5 14 тельной колонне 10 спускают распределительный узел 11 и водоподъемнуюколонну 12 внутри фильтровой колонны на расчетной высоте от верхних отверстий основного фильтра 5. До закачки гравия определяют коэффициент турбулентной фильтрации гравия 3 выбранного гранулометрического состава экспериментальным или расчетным путем. Жидкость-носитель должна обеспечивать минимальную кольматацию пласта, обсыпки 13 и иметь высокую несущую способность, При оборудовании гравийных фильтров 13 свойства жидкости-носителя должны быть аналогичны свойствам пластовой жидкости.Скважину 1 промывают при комбинированной циркуляции до осветления выходящей на устье жидкости, После промывки осуществляют закачку гравия 3 в нисходящем потоке и определяют при этом расходе смеси давления в нагнетательной магистрали. Из пескосмесительного агрегата 14 гравийная смесь подается к цементировочным агрегатам 15, которые закачивают ее через поверхностную обвязку 16, вспо,могательную колонну 10, распределительный узел 11 в интервал 17 формирования обсыпки 13, Гравий 3 осаждается на забое 18, а затем уже на слое намытого гравийного Фильтра 13, жидкость-носитель фильтруется через гравий 3, контрольный фильтр 6 и по водоподъемной колонне 5 через распределительный узел 11 и кольцевое пространство 19 поднимается к устью 14 скважины 1 в восходящем потоке. Возможность фильтрации жидкости-носителя через основной Фильтр 5 исключается вследствие герметизации кольцевого пространства между фильтровой 4 и водоподъемной 12 колоннами в интервале между основным 5 и дополнительным 3 фильтрами свабом 20, По мере, сооружения фильтра 13 увеличивается сопротивление циркулирующему в скважине 1 потоку, возрастает давление в нагнетательной магистрали 16. Характер изменения давления в нагнетательной магистрали 16 контролируется манометром 21. В процессе закачки измеряют расход смеси и объем засыпаемого гравия 3. По величинам увеличения давления в нагнетательной магистрали 16 за единицу времени, объему закаченного гравия и расходу смеси определяют текущие зна 79626чения коэффициента турбулентной фильтрации гравия 3 в намываемом за единицу времени слое фильтра 13 по формулеЮКтР 1 тзЗначения К сопоставляют с расчетными значениями коэффициента турбулентной Фильтрации, полученнымипредварительно перед закачкой гравия 3.При К ( 0,9 К , связанным с обрушением стенок скважины 1, увеличивают репрессию на пласт 2 в процессезакачки. Увеличение репрессии напласт 2 обеспечивается при увеличении подачи смеси. Подачу смеси увеличивают до тех пор, пока коэффициент турбулентной фильтрации намываемого последующего слоя гравийногофильтра 13 не возрастет до значений0,9 Кр, Дальнейшую закачку гравий 25 ной смеси осуществляют при повьппенном расходе, обеспечивающим устойчивость стенок скважины и увеличениекоэффициента турбулентной фильтрациигравийного фильтра 13 до допустимыхЗО значений, т,е до 0,9 КПри К1,1 К , связайным с рыхлымсложением частиц гравия 3 в фильтре 13 осуществляют импульсное воздействие на гравийную обсыпку 13,способствующее уплотнению обсыпки3 и повышению ее качества. Импульсное воздействие осуществляют механическим способом с помощью поверхностного вибратора 22, установленного наустье 19 скважины 1, При большойглубине скважины 1 целесообразнееприменять забойные гидроударники иливибраторы, Обсыпка 13 может уплотняться гидравлическим способом при перио 4 дическом изменении давления нагнета 5ния при закачке, Динамическое воздействие на обсыпку 13 осуществляют домомента снижения коэффициента турбулентной фильтрации до допустимых значений, т.е. до 1,1 Кр,После подачи в скважину 1 расчетного объема гравия 3 в процессе закачки определяют сопротивление гравийного Фильтра 13 по формуле558 1 1 1Ьр сКт (2 Н) гр гск 8По полученным значениямоценивают несовершенство скважины 1 по ха1479626 ло 0,36 40 па,ной фильтрации. С целью устранения осложнения осуществляли импульсное воздействие на гравийную обсыпку при помощи вибратора РЛ 1 Ф, установлен" ного на эксплуатационной колонне на устье, Закачку смеси продолжали при включенном вибраторе. Импульсное воздействие продолжали в течение 25 мин, т,е. до момента, когда коэффициент турбулентной фильтрации гравийного фильтра стал соответствовать расчетным значениям 0,9 К( Кг 1,1 КВпоследствии осложнений прй соору - жении гравийного фильтра в скважине не наблюдалось, Средний коэффициент турбулентной Фильтрации гравия в6 4 фильтре соответвовал 0,04810 м,/кг, что свидетельствовало о его высоких гидравлических характеристиках, Время закачки составило 49 мин, Сопротивление гравийного Фильтра состави 1 10,4910 ь (21 О,б) 0,183 кг=4, 610м 7 Го полученным значениям сопротивления Фильтра оценивали несовершенство скважины по характеру вскрытия, определяли погрешность в определении параметров пласта при откачке и эксплуатационные характеристики скважин по известным методикам.При сооружении гравийных Фильтров по предлагаемой технологии получили фильтры с высокими гидравлическими характеристиками, Удалось предотвратить обрушение стенок скважины, перемешивание песка с гравием, кольматацию пласта и обсыпки, обеспечить компактную укладку частиц в фильтре, Время освоения скважин, оборудованных по новой технологии, уменьшилось в 2-3 раза, а удельные дебиты возросли более чем на 207. по сравнению со скважинами, пробуренными в аналогичных условиях и оборудованных гравийными фильтрами по технологии прототиФормула изобретения Способ сооружения гравийного фильтра н скважине, заключающийся в выборе гранулометрического состава гравия, типа жидкости-носителя, установке Фильтровой колонны с основным 5и контрольным Фильтрами, отстойником,герметизации кольцевого пространствамежду фильтровой и обсадной колоннами, спуске внутрь фильтровой колонныраспределительного узла, вспомога тельной и водоподъемной колонн, ихФильтровой колонны, промывке скважины, закачке гравия в нисходящем потоке, определении при этом расходасмеси, давления в нагнетательной ма гистрали и объема закаченного гравия,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения эффективности процессов сооружения и эксплуатациигравийного фильтра, до закачки гра вия определяют исходные значения коэффициента турбулентной фильтрации гравия, а в процессе закачки - его текущие значения по формулеурй25 где К- - текущие значения коэфФицитента фильтрации гравия внамываемом за единицу времени слое обсыпки;глощадь поперечного сечениягравийного фильтра;Ч - объем гравия, закаченногов скважину в единицу време ни;О - расход смеси;ЬР - увеличение давления в нагнетательной магистрали заединицу времени или потеринапора в намываемом за единииу времени слое гравия;сопоставляют текущие значения коэфФициента турбулентной фильтрации ктс исходными значениями Кр, при Кт ( 45 (.0,9 К увеличивают репрессию напласт путем увеличения подачи смеси,а при К ) 1 К производят импульст ф рное воздействие на гравийный фильтрдо стабилизации Кт в пределах 0,9- 50 1 1 К а в конце закачки оцениваютрсопротивление гравийного фильтра Я 1,1 1ър с,К (2 йН) г ггде 1 - сопротивление гравийногофильтра;8 - понижение при откачке илиэксплуатации скважины;12 147962 Ь К - средние значения текущегокоэффициента турбулентнойфильтрадии гравийного фильтра; Составитель Е,МолчановаРедактор Ю,Середа Техред М.Ходанич Корректор М.Васильев Подписноеи открытиям.б., д, 4/5 КНТ ССС обретени Раушская роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгоро агарина,101 Заказ 2514/31В 1 ИИПИ Государстве1 Тираж 515 ного комитета по 035, Москва, Жг - радиус гщ, - радиус высота