способ и инструмент для сооружения фильтровой скважины

Формула изобретения

1. Способ сооружения фильтровой скважины, заключающийся в установке инструмента с фильтровой колонной в ствол скважины, засыпке и промывке гравийной набивки, отличающийся тем, что подачу промывочной жидкости осуществляют поинтервально через струйное устройство с направлением струй под углом к оси фильтровой колонны, соответствующим углу естественного откоса гравийной набивки в пластовой жидкости.

2. Инструмент для сооружения фильтровой скважины, включающий фильтровую колонну с гравийной набивкой и отстойником, в котором закреплен обратный клапан, промывочную трубу с блокирующими средствами и обратным клапаном, закрепленную к отстойнику с возможностью разъединения, отличающийся тем, что он снабжен струйным устройством, установленным между блокирующими средствами, установленными на корпусе, закрепленном к промывочной трубе верхней частью и выполненном с радиальными каналами.

3. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что корпус блокирующих средств снабжен подпружиненным радиальным клапаном, связанным шарнирно верхней частью с обратным клапаном промывочной трубы, и соединен нижней частью с отстойником через переводник с возможностью разъединения, выполненный с толкателем.

4. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что струйное устройство выполнено в виде комплекта кольцевых сопел, образованных коническими кольцами с углом конусности, соответствующим углу естественного откоса гравийной набивки в пластовой жидкости, снабженными цилиндрическими опорными участками, верхние из которых выполнены с радиальными каналами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела, в частности к способам и устройствам для сооружения скважин для добычи воды и другой текучей среды, и может быть использовано при заканчивании скважин в процессе бурения или проведения ремонта скважин для борьбы с выносом песка из слабосцементированных и несцементированных продуктивных пластов.

Известен способ сооружения фильтровой скважины с гравийной набивкой [1], заключающийся в установке фильтровой колонны, засыпке и промывке гравийной набивки. Известный способ обеспечивает оборудование скважин гравийно-обсыпными фильтрами в восходящем потоке промывочной жидкости в условиях с низким пластовым давлением продуктивных горизонтов и поглощением промывочной жидкости малоэффективно в связи с невозможностью полной очистки скважины от бурового шлама, выноса пластового песка и формирования гравийного фильтра.

Известен также способ для гравийной набивки интервала внутри ствола скважины, включающий операции по спуску трубопровода с основной секцией фильтра и верхним обходным фильтром [2]. Наличие обходного фильтра несколько выравнивает скорости намыва гравия и обеспечения фракционирования частиц.

Однако проблема недостаточной очистки от бурового шлама и пластового песка, также не решается, особенно при превышении давлений промывочной жидкости над пластовым.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ сооружения фильтровой скважины по изобретению [3], включающий операции установки инструмента с основным и дополнительными фильтрами, промывочной трубой со средствами блокирования потока промывочной жидкости, засыпку и промывку гравийной набивки.

Недостатком способа является его недостаточная эффективность особенно при использовании в продуктивных пластах с низким пластовым давлением и поглощением промывочной жидкости.

В соответствии с настоящим изобретением предусмотрено создание способа сооружения фильтровой скважины, который обеспечивает оптимальное распределение гравия по всей прифильтровой зоне и надежную полную очистку от бурового шлама и пластового песка и обеспечивает формирование естественного фильтра.

Указанная задача решается тем, что способ сооружения фильтровой скважины, заключающийся в установке инструмента с фильтровой колонной в стволе скважины, засыпке и промывке гравийной набивки согласно изобретению подачу промывочной жидкости осуществляют поинтервально через струйное устройство с направлением струй под углом к оси фильтровой колонны, соответствующим углу естественного откоса гравийной набивки в пластовой жидкости.

Известен инструмент для сооружения фильтровой скважины с гравийной набивкой [1], включающий трубопровод с фильтром и герметизирующим оголовком, опускаемый на бурильных трубах, съемно соединенных с обратным клапаном, закрепленным в отстойнике фильтра.

Известный инструмент обеспечивает оборудование скважин гравийно-обсыпными фильтрами в восходящем потоке промывочной жидкости в условиях с низким пластовым давлением продуктивных горизонтов и поглощением промывочной жидкости малоэффективно в связи с невозможностью полной очистки скважины от бурового шлама, выноса пластового песка и формирования гравийного фильтра.

Известен также скважинный инструмент для гравийной набивки интервала внутри ствола скважины, включающий трубопровод с основной секцией фильтра и верхним обходным фильтром [2]. Наличие обходного фильтра несколько выравнивает скорости намыва гравия и обеспечения фракционирования частиц.

Однако проблема недостаточной очистки от бурового шлама и пластового песка также не решается, особенно при превышении давлений промывочной жидкости над пластовым.

Наиболее близким аналогом изобретения является инструмент для сооружения фильтровой скважины [3], включающий трубопровод с основным и дополнительными фильтрами, промывочную трубу со средствами блокирования потока промывочной жидкости.

Недостатком инструмента является его малая эффективность особенно при использовании в продуктивных пластах с низким пластовым давлением и поглощением промывочной жидкости.

В связи с тем, что снабжение инструмента промывочной трубой с блокирующими средствами и наличие обходного фильтра дают возможность управления потоком промывочной жидкости для хорошей набивки кольцевой полости фильтра, но не обеспечивают полную очистку фильтра от выбуренного шлама, пластового песка.

В соответствии с настоящим изобретением предусмотрено создание инструмента для сооружения фильтровой скважины, который обеспечивает оптимальное распределение гравия по всей прифильтровой зоне и надежную полную очистку от бурового шлама и пластового песка и обеспечивает формирование естественного фильтра.

Указанная задача решается тем, что инструмент для сооружения фильтровой скважины, включающий фильтровую колонну с гравийной набивкой, отстойник, в котором закреплен обратный клапан, промывочную трубу с блокирующими средствами и обратным клапаном, закрепленную к отстойнику с возможностью разъединения, согласно настоящему изобретению снабжен струйным устройством, установленным между блокирующими средствами, установленными на корпусе, закрепленном к промывочной трубе верхней частью и выполненном с радиальными каналами.

Кроме того, корпус блокирующих средств снабжен подпружиненным радиальным клапаном, связанным шарнирно в верхней части с обратным клапаном промывочной трубы и соединен нижней частью с отстойником через переводник с возможностью разъединения, выполненный с толкателем.

Также струйное устройство выполнено в виде комплекта кольцевых сопел, образованных коническими кольцами с углом конусности, соответствующим углу естественного откоса гравийной набивки в пластовой жидкости, снабженными цилиндрическими опорными участками, верхние из которых выполнены радиальными каналами.

Сущность изобретения пояснена чертежами. На фиг.1 дано сечение инструмента в начальном положении; на фиг.2 - при проведении промывки.

В ствол скважины 1 опускают фильтровую колонну 2 с отстойником 3, в котором закреплен обратный клапан 4 и переводник 5, соединенный с корпусом 6 блокирующих средств 7, 8. Верхняя часть корпуса 6 закреплена к промывочной трубе 9. Корпус 6 выполнен с радиальными клапанами, перекрытыми радиальным клапаном 10, к которому, в верхней части, шарнирно соединен обратный клапан 11 промывочной трубы 9.

Между блокирующими средствами 7, 8 установлено струйное устройство, расстояние между блокирующими средствами 7, 8 регулируются дистанционной втулкой 12. Переводник 5 выполнен с толкателем 13.

Струйное устройство выполнено в виде комплекта кольцевых сопел, образованных коническими кольцами 14, снабженными цилиндрическими опорными участками, верхние из которых выполнены с радиальными каналами 15.

Угол конусности конических колец соответствует углу естественного откоса гравийной набивки в пластовой жидкости.

Сооружение гравийного фильтра в соответствии с настоящим изобретением заключается в следующем.

Скважинный инструмент на промывочной трубе 9 спускают в ствол скважины 1.

Для полной посадки фильтровой колонны 2 на забой включают подачи промывочной жидкости для призабойной промывки, при которой промывочная жидкость проходит через промывочную трубу 9, обратный клапан 4 в кольцевое пространство между отстойником 3 и стволом скважины 1. При этом буровой шлам и песок вымывается из скважины и осуществляется спуск фильтровой колонны на забой скважины. Вымытые шлам и песок через фильтровую колонну перетекают во внутреннюю полость. После посадки фильтровой колонны на забой прямую призабойную промывку выключают и производят порционную засыпку. Количество гравийной набивки на одну порцию берут из расчета, чтобы перекрыть кольцевое пространство между блокирующими средствами 7, 8.

После засыпки первой порции гравийной набивки разъединяют корпус 6 блокирующих средств 7, 8 от переводника 5, приподнимают инструмент над отстойником 3 и включают прямую промывку (см. фиг.2).

При этом обратный клапан 11 промывочной трубы 9 становится в гнездо, выполненное в верхней части радиального клапана 10 и радиальный клапан 10 перемещается в нижнее положение, открывая радиальные каналы корпуса 6 блокирующих средств 7, 8.

Промывочная жидкость через радиальные каналы 15, выполненные в цилиндрических участках верхних конических колец, проникает в кольцевые сопла струйного устройства.

Во время промывки наряду с вымыванием бурового шлама и песка осуществляется оптимальная укладка фракций гравийной набивки, соответствующая укладке в естественных условиях. Части бурового шлама и вымываемый песок с мелкими фракциями гравийной набивки транспортируются через фильтровую колонну на поверхность.

Дальнейшие операции по засыпке и промывке гравийной набивки производятся аналогично.

После промывки производится откачка скважины с обратной промывкой.

Технический результат.

1. Сооружение фильтровой скважины с оптимальным распределением гравия по всей прифильтровой зоне.

2. Надежная и полная очистка скважины от бурового шлама и пластового песка.

3. Обеспечение формирования естественного фильтра.

Пример осуществления способа.

Ремонту и реконструкции подлежит вышедшая из строя в связи с длительной эксплуатацией скважина № 10290/15 каширского водоносного горизонта водозабора “Луковский лес”, г.Рязань.

Скважина бесфильтровая, глубина 105 м, обсажена на глубину 50 м от устья обсадной колонной 426 мм до выхода из строя эксплуатировалась с применением насосов типа ЭЦВ 10-63-110.

Конкретные причины прекращения эксплуатации скважины: повышенная мутность откачиваемой воды.

Для ремонта скважины производят следующие операции:

1. Очистку ствола скважины и расширение прифильтровой зоны 50-104 м до 450 мм.

2. Спуск обсадной колонны 273 мм с фильтром в нижней части длиной 45 м на инструменте для сооружения фильтровой скважины.

3. Промывка скважины с одновременной засыпкой гравия с крупностью фракций от 0,5 до 10 мм до уровня 57,5 м от устья скважины и подсыпка по мере выноса мелких фракций и песка и образования естественного фильтра.

4. Замер динамического уровня, для данной скважины он составляет 55 м от устья скважины.

5. Окончательная промывка скважины с обратной промывкой.

6. Проведение строительной откачки скважины.

7. Отбор проб откачиваемой воды и химический анализ.

Источники информации:

1. Оноприенко М.Г. Бурение и оборудование гидрогеологических скважин, М.: Недра, 1978. - с.90.

2. Патент РФ № 2169254, МПК 7 Е 21 В 43/04, 20.06.2001.

3. Патент РФ № 2209943, МПК 7 Е 21 В 43/04, 10.08.2003.