способ удаления песчаной пробки с забоя и намыва гравийного фильтра и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ удаления песчаной пробки с забоя, включающий спуск противопесочного фильтра (ППФ) и пакера на колонне труб в скважину и вынос взвеси песка промывочной жидкостью под гидравлическим давлением на поверхность, отличающийся тем, что оборудуют ППФ приспособлением для создания высоконапорной струи промывочной жидкости, включающим хвостовик съемной части пакера, сальниковую коробку и обратный клапан со штуцерной диафрагмой, при этом над ППФ размещают распределительное устройство с внутренней и наружной подпружиненными втулками, после размыва и удаления песчаной пробки, а также выноса взвеси песка устанавливают ППФ в заданный интервал, опускают внутреннюю и наружную подпружиненные втулки вбрасыванием шара в трубы и по трубам производят намыв гравийного фильтра под давлением в зафильтровое пространство между ППФ и прифильтровой зоной пласта с нагнетанием в затрубное пространство рабочей жидкости для предотвращения подъема гравия выше фильтра, после чего подачу жидкости с гравием прекращают и выполняют продавку гравия в пласт из труб, приподнимают хвостовик съемной части пакера выше сальниковой коробки и созданием обратной циркуляции вымывают шар на поверхность, затем производят пакеровку пакера.

2. Устройство для намыва гравийного фильтра, содержащее установленные на колонне труб противопесочный фильтр (ППФ) и расположенный над ним узел для подачи гравия, отличающееся тем, что для обеспечения возможности удаления песчаной пробки с забоя оно дополнительно содержит пакер с верхней съемной частью, оборудованной хвостовиком, сальниковую коробку и обратный клапан, оборудованный штуцерной диафрагмой, при этом обратный клапан расположен под сальниковой коробкой, а узел подачи гравия представляет собой распределительное устройство с внутренней и наружной подпружиненными втулками, причем внутренняя подпружиненная втулка имеет седло под вбрасываемый шар.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что хвостовик представляет собой лифтовую трубу диаметром 33-48 мм и длиной, подобранной таким образом, что расстояние между ее низом и обратным клапаном позволяет выполнить пакеровку пакера.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что распределительное устройство с внутренней и наружной подпружиненными втулками включает корпус, систему внутренних и наружных окон, верхний и нижний переводники, а его внутренняя и наружная подпружиненные втулки имеют уплотнения, обеспечивающие герметичность между корпусом и втулкой в верхнем положении.

5. Устройство по одному из пп.2-4, отличающееся тем, что штуцерная диафрагма расположена в башмаке обратного клапана и имеет отверстие 12-15 мм.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к технологиям добычи продукта из нефтяных, водяных и газовых скважин, а именно к способам размыва и выноса песка из забоя скважин, намыву гравийных фильтров на забое и устройствам для осуществления этих способов.

Известен способ выноса песка при эксплуатации скважинного фильтра, включающий спуск фильтра на насосно-компрессорных (далее Н/К) трубах в заданный интервал скважины и вынос взвеси песка промывочной жидкостью под гидравлическим давлением (Булатов А.И. и др. Справочник по промывке скважин. - М.: Недра, 1984, с.59-60).

Недостатком известного способа является то, что недостаточная периодичность промывки создает условия образования песчаных пробок с перекрытием продуктивного пласта, что влечет за собой прихват, а следовательно, и обрыв Н/К труб при их подъеме и дополнительные аварийные ловильные работы, сокращается межремонтный период.

Наиболее близким по технической сущности является способ выноса песка при эксплуатации скважинного фильтра, включающий в себя спуск фильтра на Н/К или других трубах и вынос взвеси промывочной жидкостью под гидравлическим давлением, а на Н/К (или других трубах) размещают самоуплотняющуюся манжету, между фильтром и самоуплотняющейся манжетой помещают циркуляционный клапан. В момент выноса взвеси песка самоуплотняющуюся манжету фиксируют выше продуктивного пласта (патент РФ №2110671, Способ выноса песка при эксплуатации скважинного фильтра, дата публ. 1998.05.10).

Недостатком прототипа является то, что указанный способ все-таки не исключает образования песчаной пробки и перекрытия продуктивного пласта со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями. Образование песчаной пробки (порой до 50 м высотой) происходит из-за отсутствия пакера над скважинным фильтром, а самоуплотняющаяся манжета является препятствием при размыве пробки для выноса ее на поверхность.

Известен также способ сооружения гравийного фильтра, в котором на колонне Н/К труб в скважину спускают фильтр с установленным над ним узлом для подачи гравия. Последний подают в зафильтровую зону в рабочем агенте. Узел для подачи гравия содержит корпус с боковыми отверстиями и упором, толкатель, подвижную относительно корпуса втулку с центральным цилиндрическим каналом. Втулка имеет боковые отверстия, размещенные против боковых отверстий корпуса (А.с. СССР №1184928, кл. Е 21 В 43/08, 1984 г.).

Недостатком известных способов и устройств является то, что они могут работать только при условии, если ствол скважины и забой чисты (т.е. на забое нет песчаной пробки) и спуск скважинного противопесочного фильтра (далее ППФ) до интервала перфорации обеспечен. В случае спуска ППФ при наличии песчаной пробки на забое подача промывочного агента внутрь ППФ приводит к циркуляции, при которой поток из фильтра идет не к забою, а выходит из боковых поверхностей ППФ, что не дает возможности вымывать песчаную пробку. Поэтому ствол скважины перед спуском на забой ППФ требует переподготовки и часто неоднократной, что удлиняет срок ремонта скважины и требует несколько спуско-подъемных операций. Только после размыва и отсутствия песчаной пробки на забое идет операция установки фильтра и намыва (сооружения) гравийного фильтра.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение срока межремонтного периода и уменьшение срока ремонта скважины за счет уменьшения числа спуско-подъемных операций и осуществление за одну спуско-подъемную операцию:

- размыва песчаной пробки на забое и выноса песка на поверхность;

- установки ППФ в заданный интервал;

- намыва гравийного фильтра в зафильтровое пространство (т.е. в пространство между ППФ и прифильтровой зоной продуктивного пласта).

Поставленная задача достигается тем, что в способе удаления песчаной пробки с забоя, включающем спуск противопесочного фильтра (ППФ) и пакера на колонне труб в скважину и вынос взвеси песка промывочной жидкостью под гидравлическим давлением на поверхность, оборудуют ППФ приспособлением для создания высоконапорной струи промывочной жидкости, включающим хвостовик съемной части пакера, сальниковую коробку и обратный клапан со штуцерной диафрагмой, при этом над ППФ размещают распределительное устройство с внутренней и наружной подпружиненными втулками, после размыва и удаления песчаной пробки, а также выноса взвеси песка, устанавливают ППФ в заданный интервал, опускают внутреннюю и наружную подпружиненные втулки вбрасыванием шара в трубы и по трубам производят намыв гравийного фильтра под давлением в зафильтровое пространство между ППФ и прифильтровой зоной пласта с нагнетанием в затрубное пространство рабочей жидкости для предотвращения подъема гравия выше фильтра, после чего подачу жидкости с гравием прекращают и выполняют продавку гравия в пласт из труб, приподнимают хвостовик съемной части пакера выше сальниковой коробки и созданием обратной циркуляции вымывают шар на поверхность, затем производят пакеровку пакера.

Поставленная задача достигается также тем, что устройство для намыва гравийного фильтра, содержащее установленные на колонне труб противопесочный фильтр (ППФ) и расположенный над ним узел для подачи гравия, для обеспечения возможности удаления песчаной пробки с забоя дополнительно содержит пакер с верхней съемной частью, оборудованной хвостовиком, сальниковую коробку и обратный клапан, оборудованный штуцерной диафрагмой, при этом обратный клапан расположен под сальниковой коробкой, а узел подачи гравия представляет собой распределительное устройство с внутренней и наружной подпружиненными втулками, причем внутренняя подпружиненная втулка имеет седло под вбрасываемый шар.

Хвостовик съемной части пакера концентрично расположен в ППФ и представляет собой лифтовую трубу диаметром 33-48 мм и длиной, подобранной таким образом, что расстояние между ее низом и обратным клапаном позволяет выполнить пакеровку пакера.

Распределительное устройство с внутренней и наружной подпружиненными втулками включает корпус, систему внутренних и наружных окон, верхний и нижний переводники, а его внутренняя и наружная подпружиненные втулки имеют уплотнения, обеспечивающие герметичность между корпусом и втулкой в верхнем положении.

Сальниковую коробку располагают непосредственно под ППФ и перекрывают кольцевое пространство между лифтовой трубой и ППФ. Обратный клапан располагают под ППФ и сальниковой коробкой и оборудуют штуцерной диафрагмой, расположенной в башмаке обратного клапана и имеющей отверстие 12-15 мм.

Приспособление для создания высоконапорной струи, включающее хвостовик съемной части пакера (лифтовую трубу), сальниковую коробку и обратный клапан со штуцерной диафрагмой, позволяет создать высоконапорную струю промывочной жидкости под башмаком обратного клапана, позволяющую размывать песчаную пробку на забое скважины, т.е. выполнять прямую циркуляцию и исключить обратную циркуляцию и попадание песка в фильтр через обратный клапан при эксплуатации скважины.

Сальниковая коробка изолирует кольцевое пространство между лифтовой трубой и ППФ от струи жидкости, выходящей из лифтовой трубы, и позволяет направить весь поток промывочной жидкости непосредственно через обратный клапан и башмак, оборудованный штуцерной диафрагмой, к забою.

Штуцерная диафрагма служит для создания высокой скорости выходящей из лифтовой трубы струи промывочной жидкости.

Распределительное устройство для намыва гравийного фильтра устанавливают между пакером и фильтром (ППФ) и по трубам производят намыв гравийного фильтра под давлением в зафильтровое пространство между ППФ и прифильтровой зоной пласта с нагнетанием в затрубное пространство рабочей жидкости для предотвращения подъема гравия выше фильтра. Плотность укладки песка гравийного фильтра, намытого с помощью распределительного устройства, выше плотности укладки песка, вынесенного при спокойном истечении (т.е. намытого известным способом), т.к. под давлением распределение частиц гравия (песка) приобретает гексогональную сферу. Кроме того, намыв гравийного фильтра через распределительное устройство проводят при установленном в заданном интервале ППФ без дополнительной проверки чистоты ствола скважины и забоя, вследствие чего экономится одна спуско-подъемная операция.

Совокупность применения вышеизложенных технологических операций и конструктивных элементов позволяет увеличить срок межремонтного периода, повысить качество и уменьшить срок ремонта скважины за счет уменьшения числа спуско-подъемных операций и осуществления за одну операцию по спуску компоновки:

- размыва песчаной пробки на забое и выноса песка на поверхность;

- установки ППФ в заданном интервале;

- намыва гравийного фильтра в зафильтровое пространство (т.е. в пространство между ППФ и прифильтровой зоной продуктивного пласта).

Все это обеспечивает реализацию поставленной задачи.

На фиг.1 представлена схема компоновки оборудования для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - распределительное устройство для намыва гравийного фильтра.

Схема компоновки включает пакер 1, имеющий съемную верхнюю часть 2, распределительное устройство для намыва гравийного фильтра 3, противопесочный фильтр (ППФ) 4, сальниковую коробку 5, обратный клапан 6 со штуцерной диафрагмой 7 в башмаке клапана. Съемная верхняя часть пакера 2 снабжена хвостовиком, представляющим собой лифтовую трубу 8, расположенную концентрично в ППФ, имеющую диаметр 33-48 мм. Длину ее подбирают таким образом, чтобы расстоянием между низом трубы и обратным клапаном 6 позволяло выполнение пакеровки пакера. Сальниковая коробка 5 и обратный клапан 6 со штуцерной диафрагмой 7 выполнены из известных элементов в виде устройства, смонтированного ниже ППФ.

Распределительное устройство 3 включает корпус 9, внутреннюю 10 и наружную 11 подпружиненные втулки с уплотнениями, обеспечивающими герметичность между корпусом и втулкой в верхнем положении, систему окон (внутренние 12 и наружные 13), верхний 14 и нижний 15 переводники.

Способ осуществляют и устройство работает следующим образом.

Осуществляют спуск в скважину фильтра (ППФ) 4 на колонне Н/К труб с установленными под ним сальниковой коробкой 5, обратным клапаном 6 со штуцерной диафрагмой 7 и расположенными над ним распределительным устройством 3 и пакером 1 с верхней съемной частью 2, оборудованной хвостовиком - лифтовой трубой 8, проходящей внутри фильтра и сальниковой коробки. Начинают размыв песчаной пробки, образовавшейся на забое скважины. Через лифтовую трубу 8, опущенную ниже фильтра, подают струю промывочной жидкости на циркуляцию. При этом струя, проходящая по Н/К трубам и лифтовой трубе 8, изолированной от внутренней полости фильтра 4 сальниковой коробкой 5 (сальниковая коробка 5 препятствует проникновению промывочной жидкости в фильтр, изолируя кольцевое пространство между фильтром и лифтовой трубой), в полном объеме проходит через обратный клапан 6, башмак и штуцерную диафрагму 7 на размыв песчаной пробки.

Скорость струи, выходящей после штуцерной диафрагмы, настолько высока, что способна размывать даже плотные пробки. После вымыва пробки продолжают промывку скважины до полной очистки ее от мехпримесей. После размыва и удаления песчаной пробки и выноса взвеси песка устанавливают ППФ 4 в заданный интервал, опускают внутреннюю 10 и наружную 11 подпружиненные втулки вбрасыванием шара в Н/К трубы (для посадки в седло внутренней втулки 10).

После посадки шара под действием давления потока жидкости из Н/К труб опускают внутреннюю подпружиненную втулку 10 вниз для открытия внутреннего окна 12 и затем последовательно под давлением опускают также наружную подпружиненную втулку 11 и открывают наружное окно 13, через которое поток жидкости с гравием направляют в зафильтровое пространство (т.е. в пространство между ППФ 4 и прифильтровой зоной продуктивного пласта) и в пласт, т.е. начинают намыв гравийного фильтра. Для предотвращения подъема гравия выше фильтра в затрубное пространство нагнетают на малой скорости рабочую жидкость. По возрастанию давления в затрубном пространстве определяют момент насыщения пласта гравием. Подачу жидкости с гравием прекращают и выполняют продавку гравия в пласт из Н/К труб.

После выполнения продавки производят отворот съемной верхней части пакера 2 в левой резьбе пакера.

Созданием нагрузки от веса Н/К труб на несъемную часть пакера производят пакеровку. Приподнимают подвеску Н/К труб со съемной частью пакера 2 и хвостовиком (лифтовой трубой 8) на требуемую высоту (лифтовая труба 8 остается в фильтре выше сальниковой коробки), создают обратную циркуляцию и вымывают шар на поверхность.

Намыв гравия под давлением обусловливает формирование структуры намываемого фильтра, имеющей гексогональную сферу, что резко уменьшает проходное сечение между зернами гравия (песка) и позволяет создавать надежный фильтр - барьер прорыву песка в скважину.

После демонтажа ПВО (противовыбросового оборудования) и установки фонтанной арматуры скважина готова к эксплуатации.

Предлагаемый способ удаления песчаной пробки с забоя и намыва гравийного фильтра и устройство для его осуществления были испытаны на скважинах Анастасиевско-Троицкого месторождения, т.к. эти скважины отличается тем, что во время спуско-подъемных операций, даже на репрессии, они подсыпают песчаную пробку на забой скважины. Величина этой пробки может колебаться в широких пределах (0,5-10 м). Промысловые испытания на работоспособность были выполнены на поверхности на скважине №1651 «Троицкая» с положительным результатом и рекомендацией к промышленному применению на других скважинах.

Предлагаемое изобретение повышает межремонтный период, качество ремонта и обеспечивает более надежную работу скважины. Кроме того, срок ремонта скважины сокращается на 2,5 суток за счет:

- спуска ППФ на забой скважины с песчаной пробкой без переподготовки ствола скважины - 1,5 суток;

- одновременного намыва песка по окончании спуска ППФ, не требующего отдельной подготовки скважины - 1 сутки. Учитывая, что за месяц выполняется до 5 операций, годовая экономия составит: 2,5×5×12=150 суток. Если принять стоимость 1 бригадочаса равной 918 руб/час, ориентировочный годовой экономический эффект составит: 918×150×24=3304,8 тыс. рублей.