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.

Бег

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Рис. 8.25. Сооружение гравийного фильтра в скважине с установленной впотай

Фильтровой колонной:

1 - верхний торец УГФ-П; 2 - пробка; 3 - герметизирующая втулка; 4 - направ­ляющая втулка; 5 - опорные патрубки; 6 - пакер; 7 - выпускные отверстия; 8 - конус; 9 - седло; 10 - переходник; 11 - вспомогательная труба; 12 - хомут; 13 - центраторы; 14 - фильтровая колонна; 15 - отстойник с обратным клапаном;

16 - бурильная колонна; 17 - замковое соединение; 18 - надфильтровая труба

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


ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Рис. 8.26. Сооружение гравийного фильтра в скважине с выведенной на по­верхность фильтровой колонной:

А — инструмент для сооружения гравийного фильтра в скважине УГФ; б - спуск распределительного узла; в — фиксация распределительного узла внутри муфты УГФ в фильтровой колонне и намыв гравия при комбинированной циркуляции; Г — извлечение распределительного узла; 1 — переходник для соединения с бу­рильной колонной; 2 - муфта УГФ; 3 - водоподъемные каналы; 4 — распреде­лительный узел УГФ; 5 — опорные штыри; 6 — направляющая втулка; 7 — саль­ники; 8 — закачные каналы; 9 - выпускные отверстия; 10 — герметизирующая втулка; 11 — переходник для соединения со вспомогательной колонной; 12 - пружина; 13 — переходник для соединения с надфильтровой трубой; 14 — бу­рильные трубы; 15 - вспомогательная колонна; 16 — сваб; 17 — надфильтровая труба; 18 - фильтровая колонна; 19 - герметизатор; 20 — отстойник с обрат­ным клапаном; 21 — гравийный фильтр

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

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Рис. 8.27. Сооружение многосекционных гравийных фильтров в скважине:

А - инструмент для сооружения многосекционных гравийных фильтров в сква­жине УГФ-М; б - спуск распределительного узла, промывка и выдвижение опорных штырей; в - фиксация распределительного узла внутри муфты УГФ-М в фильтровой колонне и намыв гравия в интервал формирования и обсыпки; г - извлечение распределительного узла; 1 - переходник для соединения с буриль­ной колонной; 2 - распределительный узел УГФ-М; 3 - подвижной шток; 4 - Муфта УГФ-М; 5 - опорные штыри; 6 - направляющая втулка; 7 - закачные каналы; 8 - выпускные отверстия; 9 - сальники; 10 - подпружинная пробка; 11 - пружина; 12 - стопорное кольцо; 13 - герметизатор; 14 - фильтровая ко­лонна; 15 - бурильная колонна; 16 - вспомогательная колонна; 17 - сваб; 18 - Отстойник с обратным клапаном

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

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Рис. 8.28. Схема (а) и общий вид (б) клапана распределительного:

1 - нагнетательная колонна; 2 - кольцо; 3 - шпонки (пластмассовые); 4 - отвер­стия; 5 - перемычка стеклянная; 6 - упоры; 7 - окна

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


ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Рис. 8.30. Схема засыпки гравия с помощью эжектора и дополни­тельной емкости с водогравийной смесью:

1 - емкость с гравием; 2 - дозатор; 3 - емкость для приготовления водогравийной смеси; 4 - устрой­ство для герметизации; 5 - ротор; 6 - циркуляционный клапан; 7 - фильтр; 8 - гравийная обсыпка; 9 - хомут; 10 - эжекторное устройство

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Рис. 8.29. Компоновка низа ко­лонны:

1 - направляющий фонарь (цен­тратор); 2 - бурильная труба; 3 - ударная муфта; 4 - бурильная тру­ба (нижняя часть); 5 - отража­тель резиновый

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

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Рис. 8.31. Схема конструкции обратного клапана:

1 - переходник; 2 - крышка; 3 - шарик; 4 - седло; 5 - пружина; 6 - гайка; 7 - корпус; 8 - труба диа­метром 108 мм; 9 - насадка

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.

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

469

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

Прогрессивные технологии сооружения скважин

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА ПРИ УРАВНОВЕШЕННОМ ДАВЛЕНИИ

При сооружении гравийного фильтра необходимо поддержи­вать репрессию на пласт, при которой обеспечивается устойчи­вость стенок скважины и исключается поступление в обсыпку инородных примесей. С другой стороны, при намыве гравия в жидкостях-носителях, …

ИЗОЛЯЦИЯ ПЛАСТОВ

В процессе сооружения высокодебитных скважин различного назначения повышаются требования к изоляции пластов. Прони­цаемые пласты сложены обычно трещиноватыми или обломоч­ными породами, песками, цементирование которых традицион­ными методами затруднительно. В процессе бурения ствол …

ОПЕРАТИВНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕБИТА СКВАЖИН

В процессе сооружения, опробования или ремонта скважин часто необходимо оперативно определить дебит скважины, оце­нить гидродинамическое состояние околоскважинной зоны пла­ста, обсыпки и фильтра. Традиционно такие данные можно по­лучить при откачке, которая …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.