RU2459068C1 - Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью - Google Patents
Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459068C1 RU2459068C1 RU2010152124/03A RU2010152124A RU2459068C1 RU 2459068 C1 RU2459068 C1 RU 2459068C1 RU 2010152124/03 A RU2010152124/03 A RU 2010152124/03A RU 2010152124 A RU2010152124 A RU 2010152124A RU 2459068 C1 RU2459068 C1 RU 2459068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fictitious
- filter
- gravel
- well
- interval
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, в частности к способам оборудования забоя вертикальных скважин и скважин с горизонтальными и наклонными стволами сложной архитектуры. В необсаженном продуктивном интервале ствола скважины устанавливают хвостовик с готовыми перфорационными отверстиями, внутри которого размещают гравийный фильтр блочного типа необходимой длины. Внутреннее пространство блоков содержит пористую среду, представляющую собой фиктивный грунт с кубической укладкой. Фиктивный грунт состоит из съемных элементов, представляющих собой сферические шарики одинакового размера. Положение съемных элементов жестко фиксируется внутри блоков и не изменяется в процессе эксплуатации скважин. Непосредственно на месте применения набирают фильтр блочного типа необходимой длины, который спускают на забой скважины. Повышается производительность скважин, снижаются объемы и стоимость буровых работ, увеличивается срок службы и надежность скважинных гравийных фильтров. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, в частности к способам оборудования забоя вертикальных скважин и скважин с горизонтальными и наклонными стволами сложной архитектуры.
В понятие конструкции забоя скважины входит сочетание технических решений по оборудованию забоя скважины, обеспечивающих устойчивость стенок ствола скважины, надежное сообщение ствола скважины с продуктивным пластом, при котором скважина способна работать с максимальным дебитом, длительную эксплуатацию скважины при оптимальном дебите. Если скважина вскрыла открытым стволом пласт, сложенный рыхлыми породами, то для борьбы с проникновением в нее песка забой перекрывают фильтром. Для предотвращения выноса песка в скважину механическим методом используются фильтры следующих конструкций [1, т.5, с.161]: изготовленные из стандартных труб с прорезанными в них отверстиями; с проволочной обмоткой; набивные забойные, заполненные песком или другими материалами на поверхности; гравийные набивки из отсортированного песка, образуемые путем заполнения затрубного пространства в интервале залегания продуктивного пласта. Наиболее простой и дешевой конструкцией гравийного фильтра является фильтр, в котором необсаженный продуктивный интервал ствола скважины заполняют гравийным материалом. В [2] гравийный состав, состоящий из гравия фракцией от 3 до 15 мм, доставляют в горизонтальный или наклонный ствол скважины в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Циркуляцией жидкости вымывают гравийный состав из колонны НКТ в горизонтальный ствол скважины при одновременном подъеме колонны НКТ. Уплотнение гравийного состава производят за счет периодической остановки подъема колонны НКТ при промывании состава и опускания колонны НКТ до упора в образующийся гравийный фильтр.
Установка гравийных фильтров не предотвращает разрушение пород продуктивного пласта. В процессе их использования гравий в фильтре оседает и в скважину начинает поступать песок. Другим важным фактором считается соотношение между размерами зерен гравия и пластового песка [1, т.5, с.166]. Уменьшение размера частиц гравия приводит к резкому возрастанию фильтрационного сопротивления потоку пластовой жидкости. С увеличением отклонения ствола скважины от вертикали существенно возрастает сложность и стоимость ее заканчивания с гравийным фильтром в необсаженном продуктивном пласте. В скважинах с горизонтальным участком ствола, протяженность которого в 10-30 раз превышает толщину продуктивного пласта, затраты на эти работы соизмеримы со стоимостью бурения скважины и не всегда дают ожидаемые результаты [1, т.5, с.162-163].
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому способу, одновременно являющимся базовым, является гравийный фильтр блочного типа, в котором гравийная засыпка связана различными склеивающими и цементирующими веществами [3, с.62-63]. Гравийные фильтры блочного типа изготавливают на поверхности и опускают в скважину в готовом виде.
Лабораторные и полевые исследования выявили основные недостатки гравийных фильтров блочного типа [3, с.63-64].
1. Введение склеивающих веществ в массу гравия приводит к образованию тупиковых пор, в связи с чем в блоках задерживаются мелкие частицы, что резко повышает входные сопротивления в фильтрах и снижает производительность скважин.
2. При кислотных обработках гравийных фильтров с использованием клеящих веществ резко снижается механическая прочность блоков и восстановление производительности скважин.
3. Значительные повреждения при перевозках. В некоторых организациях бой фильтров достигал 40-60%.
Указанные недостатки привели к тому, что производство фильтров блочного типа и их внедрение в практику бурения ограничено [3, с.64].
Целью предлагаемого способа является повышение производительности скважин, снижение объемов и стоимости буровых работ, увеличение срока службы и надежности скважинных гравийных фильтров.
Поставленная цель достигается тем, что в необсаженном продуктивном интервале ствола скважины устанавливают хвостовик с готовыми перфорационными отверстиями, внутри которого размещают гравийный фильтр блочного типа необходимой длины в готовом к применению виде. Внутреннее пространство блоков содержит пористую среду, представляющую собой фиктивный грунт с кубической укладкой. Фиктивный грунт состоит из съемных элементов, представляющих собой спеченные сферические шарики одинакового размера. Положение съемных элементов жестко фиксируется внутри блоков и не изменяется в процессе эксплуатации скважин. Блоки изготавливают в заводских условиях. Непосредственно на месте применения набирают фильтр блочного типа необходимой длины, который спускают на забой скважины.
Именно размещение внутри блоков фиктивной пористой среды с кубической укладкой, состоящей из съемных элементов, положение которых жестко фиксируется внутри блоков и не изменяется в процессе эксплуатации скважин, является сущностью данного изобретения.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».
Конструкция забоя скважины должна обеспечивать: устойчивость стенок ствола скважины, надежное сообщение ствола скважины с продуктивным пластом, а также длительную эксплуатацию скважины при оптимальном дебите. Наиболее надежными считают гравийные фильтры. Наиболее простой и дешевой конструкцией гравийного фильтра может быть фильтр, в котором необсаженный продуктивный интервал ствола скважины заполняют гравийным материалом. В процессе эксплуатации скважины гравий в таком фильтре будет оседать и забиваться песком, т.е. его свойства с течением времени будут ухудшаться. Поэтому пористую среду фильтра с заданными и неизменяющимися в процессе эксплуатации свойствами необходимо формировать на поверхности в заводских условиях. Так как забивание фильтра песком неизбежно, то конструкция фильтра должна предусматривать извлечение его из скважины с целью механической или химической очистки фильтра (регенерацию).
Для гравийных фильтров, представляющих собой гравийную набивку между фильтром-каркасом и стенкой скважины, экспериментально установлено оптимальное соотношение между размерами зерен гравия и пластового песка [1, т.5, с.166]:
dгр=(5-6)·d50,
где dгр - диаметр зерен гравия, d50 - диаметр зерен 50%-ной фракции механического состава пластового песка. При меньшем размере зерен гравия снижается проницаемость гравийной набивки в процессе эксплуатации скважины вследствие закупорки пластовым песком, а превышение оптимального соотношения ухудшает пескоудерживающую способность фильтра. Для реальных коллекторов d50 составляет порядка 0,2 мм. При этом размер зерен гравия должен составлять
dгр=5·d50=5·0,2 мм=1 мм.
Такая методика расчета диаметров шаров для фильтра с искусственной фиктивной пористостью не подходит. Во-первых, фильтр является продолжением ствола скважины и должен обеспечивать продолжительную работу скважины с оптимальным дебитом, а фильтр с диаметром шариков порядка 1 мм быстро забьется песком и выйдет из строя. Во-вторых, при таких малых диаметрах шариков значительно усложняется процесс изготовления фильтра с фиктивной пористостью.
При использовании конструкции забойной части скважины с зацементированной колонной сообщение эксплуатационной колонны с пластом осуществляется при помощи отверстий в колонне, окружающем ее цементном кольце и в породе пласта. Прострел отверстий осуществляют с помощью перфораторов различного типа. Диаметр перфорационных отверстий зависит от типа перфоратора и составляет 10-20 мм, т.е. частицы породы пласта диаметром 10-20 мм могут попасть в эксплуатационную колонну.
Ячейка фиктивного грунта с максимально возможной пористостью представляет собой квадрат со стороной d, равной диаметру шаровых частиц фиктивного грунта. Размер частиц пластового песка, которые могут попасть внутрь такого фильтра, равен
Если предположить, что ограничение размера частиц, которые могут проникать внутрь фильтра, составляет d1=10 мм, то диаметр шаровых частиц фиктивного грунта должен составлять:
Коэффициент пористости m фиктивного грунта определяется формулой Слихтера [4, с.32]:
где θ - угол упаковки шаров, который изменяется в пределах от 60 до 90°. При наименее плотной упаковке шаров (кубическая укладка) θ=90° пористость фиктивного грунта составляет
Пористость фиктивного грунта не зависит от диаметра шаров, а зависит только от их взаимного расположения, т.е. определяется углом упаковки шаров θ.
Коэффициент проницаемости k фиктивного грунта можно определить по формуле Козени-Кармана [4, с.33]:
где c=5 - число Кармана, определенное экспериментально. Для рассматриваемого фиктивного грунта с диметром шаров d=25 мм и θ=90° коэффициент проницаемости равен
Полученная величина проницаемости фиктивного грунта значительно (на 6-8 порядков) превышает величины проницаемостей реальных коллекторов, которые заключены в диапазоне 10-15-10-12 м2. Причем, коллектор считается высокопроницаемым, если значение коэффициента поровой проницаемости составляет k≥10-13 м2.
Скорость фильтрации ω нефти через пористую среду, представляющую собой фиктивный грунт, по закону Дарси равна [4, с.28]:
где Q - объемная скорость фильтрации; S - площадь поперечного сечения фильтрации; k - коэффициент проницаемости поровой среды; µ - коэффициент динамической вязкости; ΔР - перепад давления; L - длина фильтрации.
Предположим, что k=1,37·10-6 м2; µ=3 мПа·с; т.е. на каждый метр длины фильтра перепад давления составляет 0,01 атм.
Тогда
При площади поперечного сечения фильтра диаметром D=114 мм
объемный расход нефти составит
Следовательно, конструкция фильтра с искусственной фиктивной пористостью позволяет обеспечить необходимую производительность скважины с учетом фильтрационных свойств коллектора.
Скважина считается гидродинамически совершенной, если она вскрывает пласт на всю мощность и забой скважины открытый, т.е. вся вскрытая поверхность забоя является фильтрующей поверхностью. Для рассматриваемого способа обустройства скважины с помощью фильтра с фиктивной пористостью степень гидродинамического совершенства скважины можно оценить, как отношение площади просветов к площади внешней поверхности фильтра. Для фиктивного грунта при кубической укладке шаров θ=90° по Слихтеру [4, с.32] просветность s равна:
В данном случае просветность s характеризует ту часть поверхности фильтра, через которую происходит поступление пластовой жидкости внутрь фильтра с фиктивной пористостью.
Техническая сущность изобретения поясняется принципиальной схемой расположения фильтра с искусственной фиктивной пористостью в вертикальной скважине фиг.1 и конструкции блока фильтра с искусственной фиктивной пористостью фиг.2.
На фиг.1 показано вертикальное расположение фильтра блочного типа с фиктивной пористостью, который спускают в готовом виде по эксплуатационной колонне. Фильтр с фиктивной пористостью располагается внутри хвостовика 1 с перфорационными отверстиями и состоит из последовательно соединенных блоков 2 и 5. Хвостовик 1 в верхней части крепится сальниковым уплотнением 3 к эксплуатационной колонне 4. Блок 2 фильтра представляет собой контейнер решетчатой конструкции 6, в верхней части которого имеется манжета 7 для придания жесткости блоку, фиксации центральной металлической штанги 9 и направляющих стержней. Фильтр имеет приспособление 8 для захвата его ловильным инструментом. Внутреннее пространство блоков фильтра представляет собой фиктивный грунт 10 с максимальной пористостью. Решетчатая конструкция контейнера 6 защищает пористую среду от разрушения при спуско-подъемных операциях.
На фиг.2 приведена конструкция блока фильтра с искусственной фиктивной пористостью. Блок представляет собой контейнер решетчатой конструкции 6, в верхней части которого имеется манжета 7, служащая для фиксации центральной металлической штанги 9 и направляющих стержней 11. Внутри контейнера решетчатой конструкции 6 располагается фиктивная пористая среда 10, которая набирается из съемных элементов 12. Элементы 12 изготавливают в заводских условиях из прочных керамических материалов методом прессования и последующего спекания. Решетчатая конструкция 6 и направляющие стержни 11 жестко фиксируют положение элементов 12 пористой среды внутри контейнера решетчатой конструкции. Это позволяет сформировать искусственную среду с максимальной фиктивной пористостью, которая не изменяется в процессе эксплуатации скважины.
Наиболее эффективно использование фильтра блочного типа с фиктивной пористостью описанной конструкции при эксплуатации наклонных и горизонтальных скважин. Способ обустройства наклонных и горизонтальных скважин аналогичен способу обустройства вертикальных скважин. В этом случае значительно уменьшаются сложность и стоимость заканчивания скважин с фильтром в необсаженном продуктивном интервале.
Использование предлагаемого способа обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью позволяет повысить производительность скважин, снизить объемы и стоимость буровых работ, увеличить срок службы и надежность скважинных гравийных фильтров. Конструкция заявляемого фильтра блочного типа с фиктивной пористостью предусматривает извлечение его из скважины с целью механической или химической очистки. Следовательно, обустройство забоя скважины фильтром блочного типа с фиктивной пористостью удовлетворяет основным требованиям: устойчивость стенок ствола скважины, надежное сообщение ствола скважины с продуктивным пластом, длительную эксплуатацию скважины при оптимальном дебите.
Источники информации
1. Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф., Булатов А.И. Теория и практика предупреждения осложнений и ремонта скважин при их строительстве и эксплуатации: Справ. пособие: В 6 т. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003.
2. Патент RU №2317404. Опубликован 20.02.2008. Способ создания гравийного фильтра в горизонтальной скважине / Кашик А.С., Гогоненков Г.Н.
3. Гаврилко В.М., Алексеев B.C. Фильтры буровых скважин. - М.: Недра, 1985, с.62-64.
4. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Каневская Р.Д., Максимов В.М. Подземная гидромеханика: Учебник для вузов. - М. - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2005. - 496 с.
Claims (1)
- Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью, включающий установку хвостовика с готовыми перфорационными отверстиями, внутри которого размещают гравийный фильтр блочного типа необходимой длины в готовом к применению виде, отличающийся тем, что внутри блоков размещается фиктивная пористая среда с кубической укладкой, состоящая из съемных элементов, положение которых жестко фиксируется внутри блоков и не изменяется в процессе эксплуатации скважин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152124/03A RU2459068C1 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152124/03A RU2459068C1 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010152124A RU2010152124A (ru) | 2012-06-27 |
RU2459068C1 true RU2459068C1 (ru) | 2012-08-20 |
Family
ID=46681542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010152124/03A RU2459068C1 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2459068C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729538C1 (ru) * | 2019-12-09 | 2020-08-07 | Ооо "Мип Иц Угту" | Способ создания и устройство скважинного противопесочного фильтра из проволочно-проницаемого материала |
RU2808822C1 (ru) * | 2022-11-23 | 2023-12-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) | Скважинный фильтр |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4526230A (en) * | 1981-08-04 | 1985-07-02 | Seminole Energy Tools, Inc. | Double walled screen-filter with perforated joints |
SU1177460A1 (ru) * | 1983-08-11 | 1985-09-07 | Marat O Charyev | "ckbaжиhhый фильtp" |
RU96607U1 (ru) * | 2009-02-27 | 2010-08-10 | Юлия Владимировна Иванова | Устройство фильтра-хвостовика с искусственной фиктивной пористостью |
RU98046U1 (ru) * | 2009-12-18 | 2010-09-27 | Юлия Владимировна Иванова | Устройство многозабойной скважины для веерной поинтервальной выработки продуктивных пластов |
-
2010
- 2010-12-20 RU RU2010152124/03A patent/RU2459068C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4526230A (en) * | 1981-08-04 | 1985-07-02 | Seminole Energy Tools, Inc. | Double walled screen-filter with perforated joints |
SU1177460A1 (ru) * | 1983-08-11 | 1985-09-07 | Marat O Charyev | "ckbaжиhhый фильtp" |
RU96607U1 (ru) * | 2009-02-27 | 2010-08-10 | Юлия Владимировна Иванова | Устройство фильтра-хвостовика с искусственной фиктивной пористостью |
RU98046U1 (ru) * | 2009-12-18 | 2010-09-27 | Юлия Владимировна Иванова | Устройство многозабойной скважины для веерной поинтервальной выработки продуктивных пластов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Гаврилко В.М., Алексеев B.C. Фильтры буровых скважин. - М.: Недра, 1985, с.62-64. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729538C1 (ru) * | 2019-12-09 | 2020-08-07 | Ооо "Мип Иц Угту" | Способ создания и устройство скважинного противопесочного фильтра из проволочно-проницаемого материала |
RU2808822C1 (ru) * | 2022-11-23 | 2023-12-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) | Скважинный фильтр |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010152124A (ru) | 2012-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Matanovic et al. | Sand control in well construction and operation | |
US7918272B2 (en) | Permeable medium flow control devices for use in hydrocarbon production | |
CN108412477B (zh) | 一种体积压裂中间歇式部分封堵缝中造缝的方法 | |
US7395859B1 (en) | Method for growth of a hydraulic fracture along a well bore annulus and creating a permeable well bore annulus | |
CA2743504C (en) | Methods for minimizing fluid loss to and determining the locations of lost circulation zones | |
CN111395995B (zh) | 一种含水层储能井的二次成井方法 | |
CN110552667B (zh) | 分层充填管柱、分层控水管柱以及分层充填分层控水工艺 | |
RU98046U1 (ru) | Устройство многозабойной скважины для веерной поинтервальной выработки продуктивных пластов | |
RU2288351C1 (ru) | Способ создания забойного фильтра | |
RU2459068C1 (ru) | Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью | |
CN110173230A (zh) | 防止泥岩层泥产出或窜流的人工井壁、形成方法及完井结构 | |
CN110847874B (zh) | 一种压裂充填脱砂管柱及压裂充填脱砂方法 | |
RU96607U1 (ru) | Устройство фильтра-хвостовика с искусственной фиктивной пористостью | |
CN110107351A (zh) | 一种矿井水转移存储的方法 | |
CN108547603A (zh) | 一种注水采油一体化管柱及注水采油方法 | |
RU2410517C2 (ru) | Бурение и заканчивание скважин с малыми боковыми стволами | |
Van Lopik et al. | Contribution to head loss by partial penetration and well completion: implications for dewatering and artificial recharge wells | |
RU2282712C2 (ru) | Способ ликвидации скважины | |
Matanovic et al. | Sand control methods | |
RU2480575C1 (ru) | Способ закрепления кровли призабойной зоны пласта | |
RU2242594C1 (ru) | Способ разработки литологически экранированной нефтенасыщенной линзы одной скважиной | |
RU2592931C1 (ru) | Способ разработки карбонатного коллектора периодичной кислотной обработки | |
US20060037752A1 (en) | Rat hole bypass for gravel packing assembly | |
CN114575818B (zh) | 基于气液驱动脉冲的压裂方法 | |
van Lopik et al. | Contribuição a perda de carga hidráulica devido penetração parcial e preenchimento anelar de poços: implicações para rebaixamento de nível freático e poços de recarga artificial |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121221 |