RU2141028C1

RU2141028C1 - Well strainer with alternative ways of flow

Info

Publication number: RU2141028C1
Application number: RU97115764A
Authority: RU
Inventors: Гарнер Джоунс Ллойд
Original assignee: Мобил Ойл Корпорейшн
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-11-10
Also published as: GB2317630A; DE19742363A1; AR009495A1; NO974420D0; NO974420L; GB9717772D0; NL1007108C2; CA2210087A1; NL1007108A1

Abstract

FIELD: well strainers with alternative ways of flow. SUBSTANCE: well strainer includes lengthened body accommodating permeable section, at least, one alternative way of flow is installed on body and running along body. Body is enclosed with shell closing, at least, one alternative way of flow in course of installation and operation of filter. According to the second version, shell is made cylindrical with many radial holes in its wall. Shell is installed concentrically on body and connected at each end with body to close alternative way of flow in course of installation and operation of filter. EFFECT: protected alternative ways of flow on filter in course of installation and operation. 8 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к скважинному фильтру с альтернативными путями потока, имеющему на нем защитную оболочку, и в одном из аспектов настоящее изобретение относится к скважинному фильтру с альтернативными путями потока, типа используемого во вскрытом промежутке с гравийной набивкой ствола скважины, который содержит на нем внешнюю оболочку для защиты альтернативных путей потока, во время установки и/или удаления фильтра. The invention relates to a downhole filter with alternative flow paths having a protective shell thereon, and in one aspect, the present invention relates to a downhole filter with alternative flow paths, such as used in an open gap with gravel packing of a wellbore that contains an outer shell for protecting alternative flow paths during installation and / or removal of the filter.

В процессе добычи углеводородного сырья или ему подобного сырья из сыпучих или неконсолидированных и/или гидравлически разорванных формаций, поступление в больших количествах обломочного материала вместе с жидкостями из формации не является необычным. Как хорошо известно специалистам, эти частицы обычно вызывают различные проблемы и должны контролироваться для того, чтобы добыча была экономичной. Возможно, наиболее популярный прием, использованный для контролирования добычи измельченных материалов / например, песка/ из скважины, является тем, который обычно называется как "гравийная набивка". In the process of extracting hydrocarbon feedstocks or similar feedstocks from bulk or unconsolidated and / or hydraulically fractured formations, the receipt of large amounts of detrital material along with liquids from the formation is not unusual. As is well known to those skilled in the art, these particles typically cause various problems and must be controlled so that production is economical. Perhaps the most popular technique used to control the production of crushed materials (for example, sand) from a well is one that is commonly referred to as “gravel packing”.

В типичном вскрытом промежутке с гравийной набивкой фильтр опускается в ствол скважины на рабочей колонне и располагается вблизи подземной формации, которая осваивается, например, продуктивной формацией. Измельченный материал, на который обычно ссылаются как на "гравий", и несущую жидкость затем закачивают в виде суспензии вниз рабочей колонны, где она проходит через "переходник" в затрубное пространство скважины, образованное между фильтром и обсадной колонной или открытым стволом, случай, который может иметь место. Несущая жидкость в суспензии обычно протекает в формацию и/или через фильтр, сам по себе, который в свою очередь делают такого размера, чтобы предотвратить поток гравия через него. В результате гравий, который осаждается или "экранируется" в затрубном пространстве скважины, собирается с образованием гравийной набивки вокруг фильтра. Гравий, в свою очередь, подбирают по размеру таким образом, чтобы он образовывал проницаемую массу, которая позволяет протекать жидкости из продуктивного пласта через фильтр и в фильтр, в то же время блокируя поток измельченных частиц, доставленных жидкостью из продуктивного пласта. In a typical open gap with gravel packing, the filter is lowered into the wellbore on the work string and is located near the underground formation, which is being developed, for example, by the productive formation. The crushed material, which is usually referred to as “gravel,” and the carrier fluid are then pumped as a slurry down the work string, where it passes through the “adapter” into the annulus of the well formed between the filter and the casing or open hole, a case that may take place. The carrier fluid in the suspension usually flows into the formation and / or through the filter, by itself, which in turn is made so large as to prevent the flow of gravel through it. As a result, gravel that settles or is “shielded” in the annulus of the well is collected to form gravel packing around the filter. Gravel, in turn, is selected in size so that it forms a permeable mass that allows fluid to flow from the reservoir through the filter and into the filter, while blocking the flow of crushed particles delivered by the fluid from the reservoir.

Одна из больших проблем, связанных с гравийной набивкой, особенно там, где вскрываются длинные или отклоненные промежутки, возникает из трудности в распределении гравия по всему вскрытому промежутку, т.е. полной набивки всей длины затрубного пространства скважины вокруг фильтра. Это плохое распределение гравия /т. е. неполная набивка интервала/ часто называется несущей жидкостью в гравийной суспензии, которая теряется в более проницаемых частях формации, которая, в свою очередь, заставляет гравий образовывать "песчаные перегородки" в затрубном пространстве до того, как весь гравий будет помещен на место. Такие перегородки блокируют дальнейший поток суспензии через затрубное пространство /а/ ниже перегородки в операциях набивки сверху-вниз или б/ выше перегородки в операциях набивки сверху-вниз. One of the big problems associated with gravel packing, especially where long or deviated gaps are opened, arises from the difficulty in distributing gravel over the entire opened gap, i.e. full stuffing of the entire length of the annulus of the well around the filter. This is a poor distribution of gravel / t. e. Incomplete interval packing / is often called a carrier fluid in a gravel slurry that is lost in the more permeable parts of the formation, which in turn causes the gravel to form “sand walls” in the annulus before all gravel is put back into place. Such partitions block the further flow of the suspension through the annulus / a / below the septum in top-down stuffing operations or / / above the septum in top-down stuffing operations.

Для облегчения этой проблемы были разработаны скважинные фильтры "с использованием альтернативного пути потока", которые обеспечивали хорошее распределение, даже если образовались песчаные перегородки до того, как весь гравий был помещен на место. Примеры таких фильтров раскрыты в патентах США 4945991; 5082052; 5417284; 5113935 и 5419394. В этих скважинных фильтрах альтернативные пути /например, перфорированные шунты или обходные трубопроводы/ простираются вдоль длины фильтра и связываются жидкостным потоком с гравийной суспензией, когда суспензия входит в затрубное пространство вокруг фильтра. Если в затрубном пространстве образовалась песчаная перегородка, суспензия еще свободно протекает через обходной трубопровод и вытекает в затрубное пространство через перфорации в обходных трубопроводах с заканчиванием заполнения затрубного пространства выше и/или ниже песчаной перегородки. To alleviate this problem, “alternative flow path” downhole filters have been developed that provide good distribution even if sand walls are formed before all gravel has been put in place. Examples of such filters are disclosed in US patent 4945991; 5082052; 5,417,284; 5113935 and 5419394. In these downhole filters, alternative paths (for example, perforated shunts or bypass lines) extend along the length of the filter and are connected by fluid flow to the gravel slurry when the slurry enters the annulus around the filter. If a sand wall has formed in the annulus, the suspension still flows freely through the bypass pipe and flows into the annulus through perforations in the bypass pipelines with completion of filling the annulus above and / or below the sand wall.

Вследствие относительно небольшого размера альтернативных путей жизненноважным является, чтобы они не скручивались или повреждались иным образом в процессе установки фильтра. Одно из предложений для защиты этих обходных трубопроводов состоит в помещении их внутри внешней поверхности фильтра: смотри патенты США 5476143 и 5515015. Due to the relatively small size of the alternative paths, it is vital that they are not twisted or otherwise damaged during the installation of the filter. One suggestion for protecting these bypass pipelines is to place them inside the outer surface of the filter: see US Patents 5,476,143 and 5,515,015.

Однако конструкция этого типа может, по существу, увеличить стоимость этого фильтра, по сравнению со стоимостью фильтров, которые являются коммерчески доступными в настоящее время. Таким образом, очевидно, более желательна, по крайней мере, с экономической точки зрения, установка и обеспечение обходных трубопроводов во внешней поверхности некоторых из многих обычно существующих коммерчески доступных скважинных фильтров. Однако это, конечно, будет подвергать трубопроводы повреждению в процессе установки фильтра. However, a design of this type can substantially increase the cost of this filter compared to the cost of filters that are currently commercially available. Thus, it is obviously more desirable, at least from an economic point of view, to install and provide bypass pipelines in the outer surface of some of the many commercially available wellbore filters that are commonly available. However, this, of course, will expose the pipelines to damage during the installation of the filter.

Настоящее изобретение обеспечивает скважинный фильтр с использованием альтернативных путей потока, который включает оболочку, которая защищает альтернативные пути на фильтре в процессе установки и эксплуатации. Более конкретно фильтр настоящего изобретения включает удлиненный цилиндрический корпус, который содержит в нем проницаемую секцию /например, фильтрующую секцию/. По крайней мере, один из альтернативных путей /например, множество отводных трубопроводов/ устанавливают на указанном корпусе и простирают вдоль всей его длины. Каждый из указанных отводных трубопроводов имеет множество отверстий, расположенных вдоль всей его длины, через которые гравийная суспензия может высвобождаться к различным уровням в пределах затрубного пространства скважины вокруг фильтра, когда фильтр находится в рабочем положении внутри ствола скважины. The present invention provides a downhole filter using alternative flow paths that includes a sheath that protects the alternative paths on the filter during installation and operation. More specifically, the filter of the present invention includes an elongated cylindrical housing, which contains a permeable section therein (for example, a filter section). At least one of the alternative paths / for example, a plurality of branch piping / is installed on said housing and extends along its entire length. Each of these outlet pipelines has many openings located along its entire length through which the gravel slurry can be released to various levels within the annulus of the well around the filter when the filter is in the working position inside the well bore.

Цилиндрическая оболочка, имеющая множество отверстий в ее стенках, располагается концентрически на ее корпусе и соединяется с каждым из ее концов, тем самым создавая покрытие и защищая альтернативные пути в процессе установки и эксплуатации. A cylindrical shell having many holes in its walls is concentrically located on its body and connects to each of its ends, thereby creating a coating and protecting alternative paths during installation and operation.

Конструкция, действие и очевидные преимущества настоящего изобретения будут более понятны со ссылкой на чертежи, в которых подобные цифры идентифицируют подобные части и в которых:
фиг. 1 представляет вертикальный разрез частично в сечении скважинного фильтра, содержащего альтернативный путь потока, имеющего защитную оболочку в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 2 представляет вид поперечного сечения скважинного фильтра фиг. 1, рассмотренный вдоль линии 2-2 фиг. 1.The design, operation and obvious advantages of the present invention will be better understood with reference to the drawings, in which like numbers identify like parts and in which:
FIG. 1 is a vertical sectional view, partially in cross-section, of a downhole filter containing an alternative flow path having a containment in accordance with the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view of the downhole filter of FIG. 1 viewed along line 2-2 of FIG. 1.

Ссылаясь более конкретно на чертежи, фиг. 1 иллюстрирует нижнюю часть добывающей и/или нагнетающей скважины 10. Скважина 10 имеет ствол скважины 11, который простирается от поверхности /не показано/ через неконсолидированный и/или гидравлически разорванный добывающий пласт и/или нагнетаемую формацию 10. Как показано, ствол скважины 11, обсаженной обсадной колонной 13 и надежно укрепленный путем цементирования 14, который имеет перфорации 15, тем самым устанавливает связь жидкости между формацией 12 и внутренней частью обсадной трубы 13. В то время как скважина 10 устанавливается, по существу, как вертикальная обсаженная скважина, должно быть понятно, что настоящее изобретение в равной степени является пригодным для скважин с открытым стволом и/или освоенных скважин с расширенным стволом, а также для стволов скважин с горизонтальным или отклоненным положением. Referring more specifically to the drawings, FIG. 1 illustrates the lower portion of a production and / or injection well 10. Well 10 has a borehole 11 that extends from the surface (not shown) through an unconsolidated and / or hydraulically fractured production formation and / or injection formation 10. As shown, wellbore 11, cased casing 13 and securely cemented 14, which has perforations 15, thereby establishing a fluid connection between the formation 12 and the inner part of the casing 13. While the well 10 is established, essentially y, as a vertical cased well, it should be understood that the present invention is equally suitable for open hole wells and / or extended hole wells, as well as for horizontal or deviated well shafts.

Альтернативный путь скважинного фильтра 20 настоящего изобретения показывают расположенным внутри ствола скважины 11 вблизи вскрытого интервала формации 12 и образующим затрубное пространство 19 между фильтром и обсадной колонной 13. Как проиллюстрировано, скважинный фильтр 20 включает удлиненный цилиндрический корпус 21, который включает проницаемую "фильтрующую" секцию 22. Термин "фильтрующую", как он используется здесь обычно, обозначает включение всех типов этих структур, обычно используемых промышленностью в операциях гравийной набивки, которые позволяют протекать жидкости, в то же время блокируя тем самым поток измельченных частиц /например, коммерчески доступные фильтры, щелевые трубы, предварительно оборудованные фильтры и/или хвостовики или их комбинации/. Фильтр 20 может быть непрерывной длины или может состоять из секции /например, секций 30 трубных башмаков/, соединенных втулками или фланцами, как это будет понятно специалисту в этой области. An alternative way of the downhole filter 20 of the present invention is shown located inside the borehole 11 near the open interval of the formation 12 and forming an annulus 19 between the filter and the casing 13. As illustrated, the downhole filter 20 includes an elongated cylindrical housing 21, which includes a permeable "filtering" section 22 The term "filtering", as it is commonly used here, means the inclusion of all types of these structures commonly used by industry in gravel packing operations. Which allow fluid to flow, at the same time, thereby blocking the flow of crushed particles / for example, commercially available filters, slotted pipes, previously equipped with a filter and / or liners, or combinations thereof /. The filter 20 may be of continuous length or may consist of a section (for example, sections of pipe shoes 30) connected by bushings or flanges, as will be understood by a person skilled in the art.

Альтернативные пути /например, устройство ответвленных труб/ располагают на внешней поверхности фильтра 20. Как показано на фиг. 1 и 2, устройство ответвленной трубы включает, по крайней мере, один /показаны четыре/ перфорированный трубопровод 25, который простирается продольно вдоль внешней поверхности фильтра 20. Каждый трубопровод 25 имеет множество отверстий 26, расположенных вдоль его длины и открытых с одного или обоих концов для приема гравийной суспензии, или все трубопроводы могут быть много раз соединены вместе /не показано/ и за счет потока жидкости присоединяться к выходным отверстиям 28 в переходнике 22 а для приема гравийной суспензии в процессе операции гравийной набивки. Конструкция фильтра в этой точке является, в основном, такой же, как конструкция хорошо известных фильтров с альтернативными путями потока. К сожалению, однако, расположением обходного трубопровода 25 по внешней части фильтра 20 трубопроводы становятся уязвимыми для повреждения, когда фильтр устанавливается в ствол скважины 11. Alternative paths (for example, branch pipe arrangement) are located on the outer surface of filter 20. As shown in FIG. 1 and 2, the branch pipe device includes at least one / four / perforated conduit 25 is shown, which extends longitudinally along the outer surface of the filter 20. Each conduit 25 has a plurality of holes 26 located along its length and open at one or both ends for receiving gravel slurry, or all pipelines can be connected together many times / not shown / and due to the flow of liquid to be connected to outlet openings 28 in adapter 22, and for receiving gravel slurry during operation, gra iynoy packing. The design of the filter at this point is basically the same as the design of well-known filters with alternative flow paths. Unfortunately, however, by positioning the bypass pipe 25 on the outside of the filter 20, the pipelines become vulnerable to damage when the filter is installed in the wellbore 11.

В соответствии с настоящим изобретением защитную оболочку 30 устанавливают на фильтр 20 вокруг трубопроводов 25. Защитная оболочка 30 включает цилиндр, изготовленный из прочного материала, способного к продолжительной эксплуатации, например, стали, который защищает верхние и нижние концы корпуса фильтра сваркой или каким-либо подобным образом. Оболочка 30 содержит множество отверстий 31 /только некоторые из которых пронумерованы на рисунках/ в их стенках. Путем установки жесткой оболочки вокруг трубопроводов 26, трубопроводы защищаются от случайных ударов или им подобных явлений и процессе сборки и установки фильтра, которые могут тем не менее сильно повредить или разрушить трубопроводы при их целевом использовании. In accordance with the present invention, the protective shell 30 is mounted on the filter 20 around the pipelines 25. The protective shell 30 includes a cylinder made of a durable material capable of continuous operation, for example, steel, which protects the upper and lower ends of the filter housing by welding or the like. way. The shell 30 contains many holes 31 / only some of which are numbered in the drawings / in their walls. By installing a rigid shell around the pipelines 26, the pipelines are protected from accidental impact or the like and the assembly and installation of the filter, which can nevertheless severely damage or destroy the pipelines when they are used for their intended purpose.

При работе фильтр 20 с альтернативными путями потока с защитной оболочкой 30 устанавливают в нижнюю часть ствола скважины 11 и располагают вблизи формации 12. Устанавливается пакет 29, как будет понятно специалисту. Затем закачивают гравийную суспензию вниз рабочей колонны и через выводные порты 28 в переходник 22а в затрубное пространство 19. Когда суспензия теряет жидкость в формации и/или через фильтр 20, гравий из суспензии осаждается в затрубном пространстве с образованием гравийной набивки вокруг фильтра, как будет понятно специалисту в этой области. In operation, the filter 20 with alternative flow paths with a containment shell 30 is installed in the lower part of the wellbore 11 and is located near the formation 12. A package 29 is installed, as will be understood by a person skilled in the art. Then, the gravel slurry is pumped down the working column and through the outlet ports 28 to the adapter 22a into the annulus 19. When the slurry loses fluid in the formation and / or through the filter 20, gravel from the slurry is deposited in the annulus with the formation of gravel packing around the filter, as will be understood specialist in this field.

Когда избыточная жидкость теряется из суспензии до того, как затрубное пространство заполнится гравием, вероятно, образуется песчаная перегородка /пунктирные линии 32 на фиг. 1/, которая будет блокировать дальнейшее протекание гравия через затрубное пространство и предотвращать дальнейшее заполнение затрубного пространства ниже перегородки. Если когда это и происходит, гравийная суспензия еще свободно протекает через трубопроводы 25 и из отверстий 26 в них и затем выходит через отверстия 31 в оболочке 30 в затрубное пространство 19 по ответвленной перегородке 19 и заканчивает заполнение затрубного пространства. Вновь оболочка 30 защищает трубопроводы 25 в процессе установки фильтра 20 и заполнения гравийной набивки вокруг фильтра. When excess fluid is lost from the slurry before the annulus is filled with gravel, a sand barrier / dashed lines 32 in FIG. 1 /, which will block the further flow of gravel through the annulus and prevent further filling of the annulus below the septum. If this happens, the gravel slurry still flows freely through the pipelines 25 and from the openings 26 in them and then exits through the openings 31 in the shell 30 into the annulus 19 along the branch wall 19 and finishes filling the annulus. Again, the sheath 30 protects the pipelines 25 during the installation of the filter 20 and filling the gravel pack around the filter.

Claims

1. A well filter with alternative flow paths, comprising an elongated housing containing a permeable section therein, at least one alternative flow path mounted on the housing and extending along the housing, characterized in that it is provided with a shell surrounding the housing and covering at least one alternative flow path during installation and operation of the filter.

2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the shell is made in the form of a cylinder connected to the housing located concentrically around the housing and at least one alternative flow path.

3. The downhole filter according to claim 2, characterized in that the cylinder is made with many holes in its wall.

4. The downhole filter according to claim 1, characterized in that at least one alternative flow path includes a pipeline made with many holes along its entire length.

5. The downhole filter according to claim 1, characterized in that at least one alternative flow path includes a plurality of pipelines, wherein each of the pipelines is made with a plurality of holes located along its entire length.

6. A well filter with alternative flow paths, comprising an elongated housing containing a permeable section therein, at least one alternative flow path mounted on the housing and extending along the housing, characterized in that it is provided with a cylindrical shell made with a plurality of radial holes in its wall, while the shell is mounted concentrically on the housing and connected at each end to the housing, thereby closing an alternative flow path during installation and operation of the filter.

7. The downhole filter according to claim 6, characterized in that at least one alternative flow path includes a pipeline made with many holes along it.

8. The downhole filter according to claim 6, characterized in that at least one alternative flow path includes many pipelines, each of which is made with many holes located along it.