Способ оборудования фильтровой скважины
Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при оборудовании водозаборных , гидрогеологических, нефтяных , газовых и др. скважин в интервале продуктивного пласта, сложенного слабосцементированными породами. Цель изобретения - снижение потерь напора и повышение удельного дебита и суффозионной устойчивости. Сущность изобретения в регулировании направления движения фильтрационного потока в околоскважинной зоне. Рекомендуется обеспечивать совпадение направлений движения фильтрационного потока с направлением градиента давления по длине фильтра и перпендикулярно поверхности постоянного давления (ППД) в околоскважинной зоне под углом к оси скважины a arctg A R/I, где AR- - величина приращения радиуса прифильтровой зоны, на которую удаляется ППД от оси скважины на участке фильтра длиной I. Предварительно определяют свойства пород продуктивного пласта, режим фильтрации флюида в околоскважинной зоне, подбор фильтра. При этом ППД м.б. найдена различными способами, например методом гидродинамического, математического или физического моделирования. После оценки режима фильтрации (направление градиента давления, скорость фильтрации ) определяют режим: ламинарный или турбулентный, подбирают фильтр и оборудуют им скважину. В результате снижается гидравлическое сопротивление фильтра и как следствие повышение удельных дебитов. 4 ил., 2 табл. сл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 43/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4731640/03 (22) 25,08.89 (46) 30.11.91, Бюл. ¹ 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геоЛОГИИ, (72) А.Д.Башкатов (53) 622,245,543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1470937, кл. 1/9, 28,01.88.
Гаврилко В.М, и др. Фильтры буровых скважин. М.: Недра, 1985, с,56. (54) СПОСОБ ОБОРУДОВАНИЯ ФИЛЬТРОВОЙ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при оборудовании водозаборных, гидрогеологических, нефтяных, газовых и др. скважин в интервале продуктивного пласта, сложенного слабосцементировэнными породами. Цель изобретения — снижение потерь напора и повышение удельного дебита и суффозионной устойчивости. Сущность изобретения в регулировании направления движения фильтрэционного потока в околоскважинИзобретение относится к горному делу и может быть использовано при оборудовании водозаборных, гидрогеологических, нефтяных, газовых и др. скважин в интервале продуктивного пласта, сложенного слабоцементированными породами.
Цель изобретения — снижение потерь напора и повышение удельного дебита и суффозионной устойчивости.
На фиг.1 представлена характерная эпюра входных скоростей по длине фильтра для ламинарного и турбулентного режима
„„SU „„1694866А1 ной зоне, Рекомендуется обеспечивать совпадение направлений движения фильтрэционного потока с направлением градиента давления по длине фильтра и перпендикулярно поверхности постоянного давления (ППД) в околоскважинной зоне под углом к оси скважины а гстц Л R/1, где Л Я величина приращения радиуса прифильтровой зоны, на которую удаляется ППД от оси скважины нэ участке фильтра длиной 1.
Предварительно определяют свойства пород продуктивного пласта, режим фильтрации флюида в околоскважинной зоне, . подбор фильтра. При этом ППД м.б, найдена различными способами, например методом гидродинамического, математического или физического моделирования, После оценки режима фильтрации (направление градиента давления, скорость фильтрации) определяют режим; ламинарный или турбулентный, подбирают фильтр и оборудуют им скважину, В результате снижается гидравлическое сопротивление фильтра и как следствие повышение удельных дебитов, 4 ил., 2 табл, фильтрации; на фиг.2 — характерная эпюра перепада давления на поверхности фильтра по его длине для ламинарного и турбулентного режима фильтрации с указанием направления градиента фильтрации и скорости фильтрации; на фиг.3 — поверхность постоянного давления в околосквэжинной зоне с указанием направления градиента фильтрации; на фиг.4 — график зависимости угла наклона градиента и скорости фильтрации на поверхности фильтра к поверхности перпендикулярной оси сквэ1694866
h= !и — +
TQ R
2 ПЕпi r
TQ 1 1
4+„ ùã (г R) Лг а = arctg—
М Рх а = arctg — = —, Л I Р„ жины для.ламинарного и турбулентного режимов.
Сущность способа заключается в следующем, Сначала определяют свойства пород продуктивного пласта, режим фильтрации флюида в окопоскважинной зоне, и подбирают соответствующий фильтр. После этого определяют поверхность постоянного давпения в околоскважинной зоне, направление градиента давления фильтра и скорости фильтрации по длине фильтра. Оборудуют скважину фильтром.
Поверхность постоянного давления может быть найдена различными способами, например, методом гидродинамического, математического и физического моделирования или непосредственным расчетом.
Характер изменения давления с расстоянием от скважины определяется выражением где t — вязкость флюида; к, к — коэффициент ламинарной и тур1 булентной фильтрации соответственно;
m — мощность пласта;
R — радиус влияния скважины;
r — расстояние от оси скважины, на котором получено значение давления h.
Оценивают режим фильтрации (направление градиента давления, скорость фильтрации).
В случае ламинарной фильтрации давление в пласте по мере удаления от оси скважины определяется первым членом управления (1), а при турбулентной — вторым.
Оборудуют скважину фильтром, После чего фильтрацию осуществляют в направлении, совпадающем с направлением градиента давления по длине фильтра и перпендикулярном поверхности постоянного давления в околоскважинной зоне под углом к оси скважины где Рх, Ру — давление в направлении оси скважины и перпендикулярном оси скважины;
Л R — величина приращения радиуса прифильтровой зоны, на которую удаляется
35 поверхность постоянного давления от оси скважины на участке фильтра длиной Л 1, Пример, Скважина вскрыла водоносный пласт мощностью 5 м, сложенный тонкозернистыми песками с коэффициентом фильтрации 1 м/сут. Расчеты показали, что при данной конструкции скважины при расходе Q= 1 л/с наблюдается ламинарный режим фильтрации в околоскважинной зоне, а при Q=2 л/с — турбулентный. При откачке с дебитом Q =08 л/с получим характер изменения скоростей фильтрации и перепадов давления на фильтре согласно данным табл.1, Рассмотрим участок фильтра в интервале от 0,85 до 1,45 м от.нижних отверстий, . Расчеты позволили определить распределение зоны постоянного давления по длине рассматриваемого интервала. Результаты расчетов представлены в табл.1 в графе 6, Графа 5 характеризует перепад давления - между различными сечениями фильтра. Так перепад давления между отверстиями на уровне 0,85 м и 0,95 M составляет 0,001 мм вод.ст. В графе 6 показана величина приращения радиуса прифильтровой зоны, на которую удаляется поверхность постоянного давления от скважины. так на интервале фильтра 0,85 — 0,95 м радиус зоны постоянного давления увеличился с 0,089 м до .0,0925, т.е, приращение радиуса h. r составило 0,0035 м, Угол наклона градиента давления и скорости фильтрации поверхности, перпендикулярной оси скважины и фильтра составляет.
Подставляя в (3) значение из табл,1 (графы 2 и 7), получим угол наклона градиента и скорости фильтрации к оси симметрии пласта а. Как показали расчеты, вектор скорости и градиента фильтрации на интервале фильтра 0,85 — 1,45 м изменяет угол наклона поверхности, перпендикулярной оси скважины и фильтра от 2 до 8, В этой связи целесообразно изменять направление отверстий фильтра по длине фильтра нэ участке от 0,85 до 1,45 м. На участке фильтра 0,85 — 0,95 м рациональный наклон отверстий к поверхности, перпендикулярной оси скважины и фильтра составил
2О, на участке 1,15 — 1 25 м — бо, а на участке
1,35 — 1,45 — 8;
Изготовили фильтр, в котором ось симметрии отверстий наклонена к поверхности, перпендикулярной оси скважины под рас1694866 четным углом а. Оборудовали скважину новой конструкцией фильтра.
Рассмотрим турбулентный приток к фильтру на участке 0,85 — 0,45 м. При расходе 2,04 л/с в околоскважинной зоне наблюдалась турбулентная фильтрация. Характер распределения входных скоростей в фильтр и перепадов давления на отверстиях представлены в табл.2.
Для удобства расчета второй член уравнения (1) преобразовали.
ЛЬ =9,7 10 — — — ); — з 1 1 . го — — — = 103,02 hh
1 1 го (4) — = — — 103,02 Л h;
1 1 г lo г= (— — 103,02ЛЙ) (0)
i ro
Результаты расчетов по (5) представлены в табл.2 в графах 6 и 7, Угол наклона градиента и скорости фильтрации в околоскважинной зоне определяют по формуле (3). Результаты расчетов по(3) представлены в графе 8.
На участке фильтра 0,85 — 1,5 м рациональный наклон отверстий фильтра к поверхности, перпендикулярной его продольной оси изменяется от 0,2 до 64О. Изготовили .фильтр с углом наклона отверстий на участке 0,85 — t,45 м, соответствующим значениям а в табл.2. Изготовленным фильтром оборудовали скважину.
Сопоставляя ламинарный и турбулентный режим фильтраЦии флюида в скважине становится очевидным, что при ламинарном режиме вектор градиента и скорости фильт5 рации, а также и радионального направления выполнения отверстий фильтра более плавно изменяет свое пространственное положение по длине фильтра, чем при турбулентном режиме, 10
Формула изобретения
Способ оборудования фильтровой скважины, заключающийся в определении свойств пород продуктивного пласта, режи15 ма фильтрации флюида в околоскважинной зоне, подборе фильтра и оборудовании скважины фильтром, отличающийся тем, что,.с целью снижения потерь напора и повышения удельного дебита и суффозион20 ной устойчивости, определяют поверхность постоянного давления в околоскважинной зоне, направление градиента давления и скорости фильтрации по длине фильтра, а после оборудования скважины фильтром
25 фильтрацию осуществляют в направлении, совпадающим с направлением градиента давления по длине фильтра и перпендикулярном поверхности постоянного давления в околоскважинной зоне под yr30 лом а к оси скважины
AR а = arctg
35 где Л R — величина приращения радиуса прифильтровой зоны, на которую удаляется поверхность постоянного давления от оси скважины на участке фильтра длиной Л 1.
Таблица 1
1694866
Таблица 2
1694866
ANIJf47j9hkФ )РЯЯ
1д _#_дЮ40 Ю Ы о(, Ф v
Составитель Е.Молчанова
Редактор И.Сегляник Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор A.Îcàóëåíêî
Заказ 4141 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
