Устройство для создания скважинного гравийного фильтра

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для создания гравийного фильтра в скважине, устраняющего вынос механических примесей из пласта. Обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет создания условий для проведения геофизических исследований приборами, спускаемыми до башмака; повышение качества работы скважины с загерметизированным межтрубным пространством за счет исключения распакеровки; продление межремонтного периода эксплуатации скважин за счет повышения надежности создания гравийной набивки; сокращение трудоемких работ за счет исключения дополнительных спуско-подъемных операций. Сущность изобретения: устройство содержит фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой. Корпус пакера имеет опоры для уплотнительного элемента и соединен с фильтром через резьбовую муфту. Устройство дополнительно содержит цилиндрическую, конусную и цанговую втулки. Они размещены последовательно и установлены на наружной поверхности корпуса пакера. Конусная втулка основанием направлена вверх, а нижней конусной частью входит под верхнюю часть цанговой втулки. Цанговая втулка расположена в нижней части корпуса пакера так, что выполняет роль нижней опоры для уплотнительного элемента. На корпусе пакера выполнены продольные пазы, в которых расположены оси, одним концом соединенные резьбой с нижней частью цилиндрической втулки. В верхней части цилиндрической втулки выполнены фигурные прорези. Цилиндрическая втулка закреплена относительно корпуса пакера тремя осями, равноудаленными друг от друга. Цанговая втулка зафиксирована установочным винтом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтедобывающей, и может быть использовано для создания гравийного фильтра в скважине, устраняющего вынос механических примесей из пласта.

Известно ″Устройство для создания скважинного гравийного фильтра″ (см. А.с. СССР №1710706, МПК 5 Е 21 В 43/04, 1992), включающее корпус, установленный в нем перепускной узел с боковыми отверстиями и пакером под ними, связанную с корпусом надфильтровую трубу с фильтром, узел перекрестного потока, размещенный под пакером, и размещенную соосно с перепускным узлом перепускную трубу, гидравлически связывающую полость за фильтром с надпакерной зоной. Устройство снабжено дифференциальной втулкой, установленной на наружной поверхности перепускного узла с возможностью перекрытия боковых отверстий в нерабочем положении, при этом боковые отверстия перепускного узла выполнены под углом 75-80° к оси корпуса по ходу восходящего потока жидкости.

Недостатками аналога являются:

- ограниченность его использования из-за отсутствия приспособления для его извлечения на поверхность с целью ревизии, повторного использования в другой скважине;

- низкая эффективность фильтрующей поверхности в связи со срывом и подъемом пакера на поверхность;

- невозможность использования в скважинах с аномально высокими давлениями из-за необходимости применения дополнительных технических средств.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является "Устройство для создания скважинного гравийного фильтра" (А.с. СССР №1776770, МПК 5 Е 21 В 43/04, 1992), включающее фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, связанные с последним верхнюю и нижнюю опоры, установленный между ними уплотнительный элемент, заключенную в корпус и связанную с ним втулку с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки с резьбовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия своей резьбовой поверхностью с резьбой втулки. Устройство снабжено патрубком, установленным концентрично внутренней поверхности втулки и связанным в нижней части с фильтром, при этом втулка зафиксирована в верхней части срезным элементом относительно корпуса, патрубок зафиксирован в нижней части срезным элементом относительно втулки, а плашки выполнены из алюминия и их резьбовая поверхность упрочнена. Упрочнение резьбовой поверхности фиксирующих плашек выполнено электрохимической обработкой.

Недостатками прототипа являются:

- необходимость срыва и подъема пакера на поверхность после создания гравийного фильтра, что приводит к дополнительным трудоемким работам;

- дальнейшая эксплуатация скважины с открытым межтрубным пространством приводит к интенсивному выносу гравийной набивки и механических примесей из межтрубного пространства, что сокращает межремонтный период эксплуатации скважины и снижает качество работы скважины;

- сложность устройства и ограниченность его использования за счет невозможности проведения геофизических исследований, так как нет сквозного канала для спуска геофизических приборов.

Техническими задачами предлагаемого устройства для создания скважинного гравийного фильтра являются: расширение его функциональных возможностей за счет создания условий для проведения геофизических исследований приборами, спускаемыми до башмака; повышение качества работы скважины с загерметизированным межтрубным пространством за счет исключения распакеровки; продление межремонтного периода эксплуатации скважин за счет повышения надежности созданием гравийной набивки; сокращение трудоемких работ за счет исключения дополнительных спуско-подъемных операций; появление возможности многократного использования за счет единства компоновки устройства.

Поставленная техническая задача решается предлагаемым устройством для создания скважинного гравийного фильтра, содержащим фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, имеющий опоры для уплотнительного элемента и соединенный с фильтром через резьбовую муфту, установленную концентрично наружной поверхности корпуса пакера, и центратор.

Новым является то, что устройство дополнительно содержит цилиндрическую, конусную и цанговую втулки, размещенные последовательно, установленные на наружной поверхности корпуса пакера, при этом конусная втулка основанием направлена вверх, а нижней конусной частью входит под верхнюю часть цанговой втулки, при этом цанговая втулка расположена в нижней части корпуса пакера, так что выполняет роль нижней опоры для уплотнительного элемента, а на корпусе пакера выполнены продольные пазы, в которых расположены оси, одним концом соединенные резьбой с нижней частью цилиндрической втулки, причем в верхней части цилиндрической втулки выполнены фигурные прорези. Цилиндрическая втулка закреплена относительно корпуса пакера тремя осями, равноудаленными друг от друга, а цанговая втулка зафиксирована установочным винтом.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критерию изобретения ″изобретательский уровень″.

На чертеже изображено устройство для создания скважинного гравийного фильтра. Устройство содержит: насосно-компрессорные трубы (НКТ) 1, разъединительный патрубок 2, переводную муфту 3, соединяющую НКТ 1 с разъединительным патрубком 2, центратор 4, установленный в верхней части разъединительного патрубка 2, нижняя часть которого оснащена центрирующей головкой 5, имеющей уплотнительную манжету, служащую для герметизации трубного и затрубного пространства при проведении опрессовки; нажимной пакер 6 с корпусом 7, в верхней части которого расположена цилиндрическая втулка 8, закрепленная относительно его тремя осями 9, входящими в равноудаленные друг от друга на корпусе 7, продольные пазы 10, благодаря чему цилиндрическая втулка 8 перемещается вдоль корпуса 7, при этом в верхней части цилиндрической втулки 8 выполнены фигурные прорези 11, необходимые при распакеровке и подъеме устройства на поверхность; ниже цилиндрической втулки 8 посредством резьбы установлена конусная втулка 12, основанием направленная вверх, нижней конусной частью, входящая под верхнюю часть цанговой втулки 13, расположенной на нижней части корпуса 7 пакера 6 и являющейся нижней опорой для установленного на ней уплотнительного элемента 14, выполненного, например, из резины,и зафиксирована установочным винтом относительно корпуса 7 (не показано), причем нажимной пакер 6 с корпусом 7 соединен сверху с разъединительным патрубком 2 срезной шпилькой 15, а к нижней части корпуса 7 пакера 6 присоединен проволочный фильтр 16 с помощью резьбовой муфты 17; к проволочному фильтру 16 последовательно присоединены труба-отстойник 18 и башмак 19.

Устройство для создания гравийного фильтра работает следующим образом.

Из заглушенной скважины, работавшей с большим выносом механических примесей, поднимают подземное оборудование. Скважину промывают и шаблонируют спуском шаблона по всей длине, затем в интервале установки пакерующего устройства проводят скреперование - очистку ствола скважины.

На основе анализа механических примесей подбирают гранулометрический состав гравийной набивки, ширину щелей и диаметр проволоки проволочного фильтра. Далее по колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) проводят закачку гравийной набивки определенного гранулометрического состава в жидкости-носителе в интервал перфорации. Закачку ведут до повышения давления, но не выше давления опрессовки эксплуатационной колонны.

После нормализации текущего забоя в скважину на колонне НКТ 1 спускают устройство для создания скважинного гравийного фильтра. Колонна НКТ 1 соединена с разъединительным патрубком 2 переводной муфтой 3. Устанавливают устройство на забой и нагружают осевым усилием, обеспечивающим срезание срезной шпильки 15, воздействуя центратором 4, выполненным в виде диска, на верхний конец цилиндрической втулки 8. Осевое усилие перемещает цилиндрическую втулку 8 и сопряженную с ней конусную втулку 12 вдоль корпуса 7. Конусная втулка 12 заходит между корпусом 7 и цанговой втулкой 13. При этом уплотнительный элемент 14, расположенный поверх цанговой втулки 13, растягивается в поперечном направлении, его радиальные размеры увеличиваются, и он герметизирует кольцевой зазор между устройством и эксплуатационной колонной скважины.

Далее проводят опрессовку установленного пакерного устройства, повышая давление жидкости в кольцевом пространстве между колонной НКТ 1 и эксплуатационной колонной. Уплотнительные манжеты центрирующей головки 5 служат для предотвращения перетоков между внутренней поверхностью устройства и НКТ 1. По окончании опрессовочных работ поднимают колонну НКТ 1 с разъединительным патрубком 2.

Формирование гравийного фильтра между эксплуатационной колонной скважины и подпакерным пространством происходит при освоении скважины свабированием. Пластовая жидкость, поступая в скважину вместе с закаченным гравием, фильтруется через проволочный фильтр 16, создавая плотную гравийную набивку между проволочным фильтром 16 и эксплуатационной колонной скважины. Проволочный фильтр 16 соединен с пакером 6 резьбовой муфтой 17. Сформировавшийся гравийный слой является фильтром для более мелких фракций породы, поступающей из нефтяного коллектора в процессе эксплуатации скважины.

Свабирование проводят с отбором проб жидкости для определения количества механических примесей. Свабирование прекращают при нормативном содержании механических примесей в добываемой скважиной жидкости. Далее скважину промывают от мелких фракций гравийной набивки, попавших в отстойник 18 при формировании гравийного фильтра, спуском ″пера″ на колонне НКТ 1 с заходом в проволочный фильтр 16 до башмака 19, и вводят скважину в эксплуатацию.

При подъеме устройства используются фигурные прорези 11, расположенные в верхней части цилиндрической втулки 8, как захватные устройства. При движении цилиндрической втулки 8 вверх оси 9 также перемещаются вверх по пазам 10, расположенным в корпусе 7 пакера 6. Цанговая муфта 13, поднимаясь вверх одновременно с цилиндрической муфтой 8, снимает радиальное усилие на уплотнительный элемент 14, который приобретает первоначальную форму и распакеровывает межтрубное пространство.

Устройство для создания скважинного гравийного фильтра позволяет расширить его функциональные возможности за счет создания условий для проведения геофизических исследований приборами, спускаемыми до башмака; повысить качество работы скважины с загерметизированным межтрубным пространством за счет исключения распакеровки; продлить межремонтный период эксплуатации скважин за счет повышения надежности созданием гравийной набивки; сократить трудоемкие работы за счет исключения дополнительных спуско-подъемных операций; многократно применять в скважинах за счет единства компоновки устройства.

1. Устройство для создания скважинного гравийного фильтра, содержащее фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, имеющий опоры для уплотнительного элемента и соединенный с фильтром через резьбовую муфту, центратор, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит цилиндрическую, конусную и цанговую втулки, размещенные последовательно, установленные на наружной поверхности корпуса пакера, при этом конусная втулка основанием направлена вверх, а нижней конусной частью входит под верхнюю часть цанговой втулки, при этом цанговая втулка расположена в нижней части корпуса пакера так, что выполняет роль нижней опоры для уплотнительного элемента, а на корпусе пакера выполнены продольные пазы, в которых расположены оси, одним концом соединенные резьбой с нижней частью цилиндрической втулки, причем в верхней части цилиндрической втулки выполнены фигурные прорези.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрическая втулка закреплена относительно корпуса пакера тремя осями, равноудаленными друг от друга.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цанговая втулка зафиксирована установочным винтом.