Прогрессивные технологии сооружения скважин

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

При сооружении гравийных фильтров в скважинах глубиной более 50 м основная сложность заключается в обеспечении на­дежной доставки гравия с поверхности на забой и его компакт­ной и равномерной укладки вокруг каркаса фильтра. В преды­дущем параграфе были обоснованы режимы транспортировки смеси в скважине, исключающие возможность пробкообразова­ния и сводящиеся к необходимости создания высоких скоростей движения потока при турбулентном режиме и критерии подобия

459

G > 3,0 • 10. Заданные режимы транспортировки гравийной сме­си на всех этапах от устья до забоя обеспечиваются при ком­бинированной циркуляции в скважине. Над каркасом фильтра устанавливают распределительный узел, соединенный верхним торцом с колонной бурильных труб, выведенной на поверхность, а нижним — со вспомогательной колонной, башмак которой рас­полагают под нижними отверстиями каркаса фильтра.

Гравийную смесь подают через бурильные трубы к распреде­лительному узлу и в затрубное пространство скважины непо­средственно над интервалом формирования фильтра. За счет вы­соких скоростей движения смеси в бурильных трубах пробкооб - разование исключается и обеспечивается надежная доставка гра­вия в заданную зону. После прохождения распределительного узла смесь поступает в кольцевое пространство скважины, рас­ширенное в интервале установки фильтра до расчетного диа­метра. За счет высокой площади сечения кольцевого простран­ства в расширенном стволе скважины и высоких скоростей нис­ходящего потока в интервале формирования фильтра наблюда­ется компактная и плотная укладка зерен гравия, обеспечиваю­щая высокое качество оборудования скважины.

Гравий укладывается в каверне, в жидкость-носитель фильт­руется через каркас фильтра и по вспомогательной колонне через распределительный узел, кольцевое пространство между фильт­ровой, бурильной и обсадной колоннами поднимается на поверх­ность. При намыве фильтра мелкие примеси и кольматант вы­мываются из обсыпки, обеспечивая тем самым ее высокое каче­ство. Для повышения надежности работы фильтра создают запас гравия над верхними отверстиями каркаса фильтра высотой 5— 10 м с учетом его проседания и возможного уплотнения при экс­плуатации. В этой связи распределительный узел устанавливают, как правило, на высоте не менее 5 м над верхними отверстиями каркаса фильтра.

Для осуществления технологии намыва гравийных фильтров в различных горно-геологических условиях «Интер-Аква» и Рус - бурмаш разработаны три модификации скважинного инструмента.

При установке фильтровой колонны впотай следует приме­нять устройство для сооружения гравийного фильтра в скважине УГФ модификации П, при сооружении многосекционного гра­вийного фильтра — модификации М. Если конструкцией сква­жины предусмотрено сооружение односекционного гравийного фильтра, при выводе фильтровой колонны на поверхность ис­пользуют инструмент УГФ.

Сооружение односекционного гравийного фильтра в сква­жине, оборудованной фильтровой колонной, установленной впо - 460 Тай с помощью инструмента УГФ-П (рис. 8.25). В скважину спускают отстойник с обратным клапаном секции фильтровой колонны и надфильтровую трубу расчетной длины. Инструмент фиксируют на устье с помощью хомута. На нижний торец УГФ-П наворачивают бурильные трубы длиной, соответ­ствующей длине надфильтровой трубы и секций фильтровой ко­лонны. Внутрь фильтровой колонны спускают бурильные трубы и УГФ-П, которые соединяют с верхним торцом надфильтро­вой трубы (см. рис. 8.25, а). Верхний торец УГФ-П соединяют с бурильными трубами на которых инструмент плавно спускают в скважину. При задержках инструмента его проворачивают клю­чом. При достижении инструментом расчетной глубины отстой­ник встает на забой и на пакер УГФ-П передается разжимающее усилие, равное весу колонны бурильных труб. Пакер разжима­ется и герметизирует кольцевое пространство скважины между фильтровой и обсадной колоннами. Одновременно с распакеров - кой герметизируется кольцевое пространство между фильтровой и вспомогательной колоннами ниже закачных отверстий устрой­ства (см. рис. 8.25, б).

Скважину промывают; в бурильные трубы на поверхности по­дают промывочную жидкость. По бурильным трубам жидкость в нисходящем потоке движется к УГФ-П, поступает в кольцевое пространство между фильтровой и вспомогательной колоннам, и через выпускные отверстия УГФ-П выходит в кольцевое про­странство скважины между фильтровой и обсадной колоннами. При прохождении промывочной жидкости через интервал водо­носного пласта она начинает фильтроваться через фильтр, из внутреннего пространства которого в восходящем потоке через вспомогательную колонну, опорные патрубки УГФ-П и кольце­вое пространство скважины между бурильной и обсадной колон­нами выше пакера УГФ-П поднимается на поверхность.

Итак, скважину промывают при комбинированной циркуля­ции (см. рис. 8.25, в). После промывки на поверхности в нагнета­тельную магистраль подают гравий, который закачивается в ин­тервал формирования фильтра. Гравий откладывается в зафильт - ровом пространстве, а жидкость-носитель фильтруется через фильтр и по вспомогательной колонне через патрубки УГФ-П и кольцевое пространство между бурильными и обсадными тру­бами выше пакера УГФ-П поднимается к устью. Частично или полностью жидкость-носитель может поглощаться водоносным пластом.

При поглощении в качестве жидкости-носителя недопустимо использовать специальные растворы, приводящие к ухудшению фильтрационных свойств пласта. В этом случае необходимо

461

Транспортировать гравий в воде, очищенной от инородных при­месей. О заполнении гравием расчетного объема полости за фильтр свидетельствует резкое повышение давления в нагнета­тельной магистрали при перекрытии выпускных отверстий УГФ-П.

Инструмент взвешивают и проворачивают на 45—60°. При провороте опорные патрубки УГФ-П выходят из замкового со­единения и инструмент поднимают на поверхность (см. рис. 8.26, г). При подъеме инструмента специальная втулка УГФ-П пере­крывает выпускные отверстия УГФ-П, что обеспечивает требуе­мую герметизацию фильтровой колонны.

Сооружение односекционного гравийного фильтра в сква­жине, оборудованной фильтровой колонной, выведенной на по - 462
Верхность с помощью инструмента УГФ показано на рис. 8.26. В скважину спускают отстойник с обратным клапаном 20, Секции фильтровой колонны и надфильтровую трубу рас­четной длины 17. Инструмент фиксируют на устье с помощью хомута. На надфильтровой трубе устанавливают муфту УГФ 2, после чего продолжают спуск фильтровой колонны 18, уком­плектованной центраторами. Кольцевое пространство скважины между фильтровой колонной и кондуктором на устье герметизи­руют.

Внутрь фильтровой колонны спускают бурильные трубы об­щей длиной, соответствующей длине секций фильтра и над­фильтровой трубы. Бурильные трубы фиксируют на устье с по­мощью хомута или подкладной вилки. На бурильные трубы на­ворачивают распределительный узел УГФ. Распределительный узел УГФ 4 с присоединенной к его нижнему торцу вспомога­тельной колонной, представленной бурильными трубами, спус­кают внутрь фильтровой колонны на бурильных трубах 14. Спуск осуществляют плавно (см. рис. 8.26, а). При достижении распределительным узлом глубины установки муфты УГФ про­исходит фиксация инструмента, при которой закачные отверстия муфты УГФ открываются и совмещаются с закачными каналами распределительного узла.

Скважину промывают при комбинированной циркуляции. В бурильные трубы подают промывочную жидкость. По бурильным трубам жидкость в нисходящем потоке движется к распредели­тельному узлу, через закачные каналы которого и закачные от­верстия муфты УГФ поступает в кольцевое пространство сква­жины между фильтровой и обсадной колоннами. При прохожде­нии нисходящего потока промывочной жидкости через интервал водоносного пласта она начинает фильтроваться через фильтр, из внутреннего пространства которого в восходящем потоке через вспомогательную колонну, распределительный узел УГФ и коль­цевое пространство между фильтровой колонной и бурильными трубами поднимается к устью скважины.

В нагнетательную магистраль на поверхности подают гравий, который потоком жидкости-носителя транспортируется в интер­вал формирования обсыпки (см. рис. 8.26, б). Закачку гравия осуществляют при комбинированной циркуляции. В процессе сооружения фильтра жидкость-носитель может частично или полностью поглощаться водоносным пластом. При поглощении с целью минимизации кольматации недопустимо в качестве жид­кости-носителя использовать полимерные и другие растворы и рекомендуется применять чистую воду. О заполнении интервала формирования обсыпки гравием свидетельствует резкое повыше-

463

Ние давления в нагнетательной магистрали — следствие перекры­тия закачных отверстий муфты УГФ гравием.

Из скважины извлекают бурильные трубы, распределитель­ный узел и вспомогательную колонну. При подъеме инструмента закачные отверстия муфты УГФ перекрываются специальной подпружиненной втулкой, что обеспечивает надежную гермети­зацию фильтровой колонны (рис. 8.27, е). Допускается совместно 464

С фильтровой колонной спускать распределительный узел УГФ со вспомогательной колонной. Для этого распределительный узел и вспомогательную колонну фиксируют внутри закачной муфты УГФ на поверхности. После спуска фильтровой колонны внутрь ее спускают бурильные трубы, которые при достижении

465

Глубины фиксации распределительного узла соединяют с ним вращением. В дальнейшем технологические операции по соору­жению фильтра повторяют.

Сооружение многосекционных гравийных фильтров в сква­жине с помощью инструмента УГФ-М (рис. 8.27). Над каждой секцией фильтра при плавном спуске фильтровой колонны уста­навливают закачные муфты УГФ-М. Фильтровая колонна снабжается центраторами. Кольцевое пространство скважины между фильтровой и обсадной колонной герметизируют под го­ловой фильтровой колонны. Внутрь фильтровой колонны спус­кают на бурильных трубах распределительный узел УГФ-М, на нижнем торце которого предварительно закрепляется вспо­могательная колонна длиной, соответствующей сумме длин надфильтровой трубы и наиболее короткой секции фильтра. Распределительный узел спускают к нижнему интервалу форми­рования обсыпки и фиксируют на высоте 1—3 м выше закачной муфты УГФ-М, установленной над нижней секцией фильтра.

Включают промывку. От бурового насоса жидкость поступает в бурильные трубы и распределительный узел УГФ-М, из выпу­скных каналов которого через кольцевое пространство между фильтровой колонной и бурильными трубами в восходящем по­токе она поднимается к устью. При промывке подвижная втулка УГФ-М опускается и выдвигаются из корпуса распределитель­ного узла опорные штыри (см. рис. 8.27, б). Продолжают спуск распределительного узла с промывкой. При достижении распре­делительным узлом глубины установки закачной муфты УГФ-М опорные штыри распределительного узла взаимодействуют с на­правляющей втулкой закачной муфты, закачные отверстия муф­ты открываются и совмещаются с закачными каналами рас­пределительного узла. Происходит фиксация распределительного узла внутри закачной муфты УГФ-М, о чем свидетельствует ска­чок давления в нагнетательной магистрали.

Промывают нижний интервал формирования гравийного фильтра при комбинированной циркуляции. В бурильные трубы на поверхности с помощью бурового насоса подают промывоч­ную жидкость. Из распределительного узла через закачные ка­налы и отверстия муфты УГФ-М промывочная жидкость посту­пает в интервал формирования фильтра, где движется в нисхо­дящем потоке. Из интервала формирования обсыпки жидкость фильтруется через фильтр и поступает внутрь фильтровой ко­лонны, откуда через вспомогательную колонну, распределитель­ный узел и кольцевое пространство между фильтровой и обсад­ной колоннами в восходящем потоке поднимается на поверх­ность. 466

На поверхности в нагнетательную магистраль подают гравий, который в нисходящем потоке транспортируется в интервал формирования фильтра. В процессе закачки частично или даже полностью жидкость-носитель может поглощаться водоносным пластом. При наличии поглощения в качестве жидкости-носи­теля используют воду. О заполнении расчетного интервала сви­детельствует резкое повышение давления в нагнетательной ли­нии магистрали, обусловленное перекрытием закачных отверстий муфты УГФ-М гравием (см. рис. 8.27, в).

Закачку гравия и промывку прекращают. Инструмент подни­мают и фиксируют над второй от забоя закачной муфтой УГФ-М. При подъеме инструмента опорные штыри под воздействием

467

Пружины убираются в корпус УГФ-М и перекрываются специ­альной втулкой. Второй и последующие от забоя интервалы формирования фильтра оборудуют гравием по аналогии с пер - 468

Вым. После оборудования всех интерва­лов распределительный узел со вспомога­тельной колонной и бурильные трубы извлекают из скважины (см. рис. 8.27, г).

Сотрудниками ЗАО «Русбурмаш» раз­работана специальная конструкция рас­пределительного клапана для оборудова­ния гравийными фильтрами скважин подземного выщелачивания. Последова­тельность технологических операций при намыве гравийных фильтров в скважинах ПВ аналогична описанной выше тех­нологии намыва при комбинированной циркуляции. Особенностью условий про­ведения работ является необходимость изоляции кольцевого пространства сква­жины выше обсыпки гельцементным со­ставом и наличия в скважине эксплуата­ционной колонны ПВХ, устойчивой к агрессивным средам. Конструкция клапа­на проста и показана на рис. 8.28.

Засыпку гравия осуществляют через клапан и спущенную внутрь эксплуата­ционной колонны ПВХ НКТ, оборудо­ванную в нижней части специальным приспособлением для фиксации и намыва смеси (рис. 8.29).

Схема засыпки гравия с помощью эжектора и дополнительной емкости по­казана на рис. 8.30. После заполнения гравием проектной полости давление в нагнетательной магистра­ли увеличивается, и через инструмент подают гельцементный раствор, который изолирует кольцевое пространство скважины выше фильтра. После окончания работ скважину осваивают с помощью ходового эрлифта конструкции Д. А. Петросова (ЗАО «Русбурмаш») с расчетным доливом воды в кольцевое простран­ство скважины.

Нижняя часть колонны оборудуется обратным клапаном, представленным на рис. 8.31.