RU2490435C1

RU2490435C1 - Adaptive throttle-limiting filtering chamber of well completion system

Info

Publication number: RU2490435C1
Application number: RU2012104909/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Николаевич Журавлев; Андрей Владимирович Шишов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС"
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-20
Also published as: WO2013122500A1

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device contains a spherical body with at least one segment containing at least one section of throttle joints and one limiting. Stream is fed to the segment from the butt end, through side channels. Each input unit can be covered by a roller gate of the plug with thread which is input through the chamber body.

EFFECT: increasing oil recovery of the formation.

12 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, а именно к области добычи жидких текучих сред из буровых скважин.The invention relates to the field of mining, and in particular to the field of production of liquid fluids from boreholes.

Разработанное устройство может быть использовано при регулировании потока добываемой жидкости, а именно нефти, из скважины, а также для замещения нефти в пласте или ее прогрева с использованием дополнительно вводимой текучей среды в частности воды, пара или пароводяной смеси.The developed device can be used to control the flow of produced fluid, namely oil, from the well, as well as to replace oil in the reservoir or to heat it using an additionally introduced fluid, in particular water, steam or a steam-water mixture.

Для добычи жидких полезных ископаемых применяют скважины, длина системы оканчивания (рабочего участка) которых может достигать 500 и более метров. На этой длине могут быть расположены пласты с разными геологическими характеристиками по проницаемости или притоку жидкой и/или газообразной фазы. Весь поток по длине рабочего участка скважины необходимо оптимальным образом собрать в сборную трубу. Для этого создают определенную эпюру давления по длине сборной трубы. При этом желательно поддерживать равномерным приток жидкой фазы по отдельным зонам рабочего участка. Равномерный приток уменьшает вероятность прорыва газа и, как следствие, увеличивает нефтеотдачу пласта.For the extraction of liquid minerals, wells are used, the length of the completion system (working section) of which can reach 500 meters or more. At this length, formations with different geological characteristics in terms of permeability or inflow of the liquid and / or gaseous phase can be located. The entire flow along the length of the working section of the well must be optimally collected in a collection pipe. To do this, create a certain pressure diagram along the length of the collection pipe. In this case, it is desirable to maintain a uniform inflow of the liquid phase in the individual zones of the working area. A uniform inflow reduces the likelihood of a gas breakthrough and, as a result, increases oil recovery.

Сборную трубу рабочего участка собирают из отдельных фильтров. У каждого фильтра есть камера, куда собирается поток со всей длины последнего. Для обеспечения равномерного притока необходимо по длине рабочего участка согласовать давление внутри сборной трубы. Это достигается за счет использования дроссельных устройств, расположенных внутри камеры фильтра. Дроссельные устройства обеспечивают гидравлическое сопротивление при движении потока и соответственно определяют перепад давления между пластом и сборной трубой. Таким образом, подбором гидравлических характеристик дроссельных устройств настраивают всю систему оканчивания скважины в целом.The collection pipe of the working section is collected from separate filters. Each filter has a camera where the flow is collected from the entire length of the latter. To ensure uniform inflow, it is necessary to coordinate the pressure inside the collection pipe along the length of the working section. This is achieved through the use of throttle devices located inside the filter chamber. Throttling devices provide hydraulic resistance during flow and accordingly determine the pressure drop between the reservoir and the collection pipe. Thus, by selecting the hydraulic characteristics of the throttle devices, the entire well completion system as a whole is tuned.

Известен (RU, патент 95026) кольцевой ограничитель потока жидкости, газа или газожидкостной смеси в скважине. Известный кольцевой ограничитель содержит, по меньшей мере, один фрагмент ограничения потока, входная часть которого содержит, по меньшей мере, один входной канал, выходной участок ограничительного фрагмента выполнен с дискретно увеличивающейся площадью проходного сечения и содержит, по меньшей мере, одну ступень с двумя выходами, между входным и выходным участками расположена горловина ограничительного фрагмента.Known (RU, patent 95026) annular flow restrictor of a fluid, gas or gas-liquid mixture in the well. Known annular restrictor contains at least one fragment of the flow restriction, the input part of which contains at least one input channel, the output section of the restrictive fragment is made with a discretely increasing passage area and contains at least one stage with two outputs , between the inlet and outlet sections is the neck of the restrictive fragment.

Недостатком известного устройства применительно к решаемой задаче следует признать невозможность выбора и подключения нужного количества фрагментов ограничения непосредственно перед спуском оборудования в скважину.A disadvantage of the known device in relation to the problem to be solved is the impossibility of selecting and connecting the required number of restriction fragments immediately before the equipment is lowered into the well.

Известно (RU, патент 92905) устройство для управления потоком жидкости, поступающим в добывающую или инжекционную колонну скважины. Известное устройство содержит корпус со средствами ввода и вывода потока жидкости, подключенными к сети каналов для протока жидкости, при этом сеть каналов выполнена с обеспечением возможности большого гидравлического сопротивления движущемуся потоку. В корпусе расположен, по меньшей мере, один сегмент, в состав которого входит, по меньшей мере, одна секция дроссельных гребешков, причем к сегменту поток подводят с торца по каналам сбоку.It is known (RU, patent 92905) a device for controlling the flow of fluid entering a production or injection column of a well. The known device comprises a housing with means for input and output of a fluid flow connected to a network of channels for a fluid flow, the network of channels being configured to provide high hydraulic resistance to a moving stream. At least one segment is located in the housing, which includes at least one section of throttle combs, and the flow is led to the segment from the end through the channels on the side.

Недостатком известного устройства применительно к решаемой задаче следует признать сложность настройки оборудования непосредственно перед его спуском в скважину.A disadvantage of the known device in relation to the problem to be solved is the complexity of setting up the equipment immediately before it is lowered into the well.

Указанный источник использован в качестве ближайшего аналога разработанного устройства.The specified source was used as the closest analogue of the developed device.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в создании оптимальных условий добычи жидких полезных ископаемых, в частности, нефти.The technical problem solved by the developed device is to create optimal conditions for the extraction of liquid minerals, in particular oil.

Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении нефтеотдачи пласта.The technical result obtained by the implementation of the developed design is to increase oil recovery.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную адаптивную дроссельно-ограничительную камеру фильтра системы оканчивания скважины. Указанная адаптивная дроссельно-ограничительная камера фильтра системы оканчивания скважины содержит круглый корпус, в котором расположен, по крайней мере, один сегмент, в состав которого входит, по меньшей мере, одна секция дроссельных гребешков, при этом подвод потока к сегменту осуществлен с торца по каналам сбоку, при этом она дополнительно содержит в каждом сегменте, по меньшей мере, одну секцию ограничителя с гребешками, канавками и проточками одного типа размера но высоте и ширине, причем каждый узел входа выполнен с возможностью перекрытия цилиндрическим затвором заглушки с резьбой, вводимым через корпус камеры.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the developed adaptive throttle restrictive filter chamber of the well completion system. The specified adaptive throttle restriction chamber of the filter of the well completion system contains a round casing in which at least one segment is located, which includes at least one section of throttle combs, while the flow is supplied to the segment from the end through the channels on the side, while it additionally contains in each segment at least one section of the limiter with combs, grooves and grooves of the same type of size but height and width, and each entry node is made with the possibility of Coverings with a cylindrical shutter are plugs with threads inserted through the camera body.

В предпочтительном варианте реализации камера содержит от 1 до 5 указанных сегментов. Каждый сегмент может содержать от 1 до 10 секций дроссельных гребешков для тонкой настройки перепада давления между пластом и сборной трубой. Преимущественно, но не обязательно, высота и ширина дроссельных гребешков, канавок и проточек составляет от 1 до 10 мм. В большинстве вариантов реализации каждая секция сегмента содержит по два узла входа.In a preferred embodiment, the camera contains from 1 to 5 of these segments. Each segment can contain from 1 to 10 sections of throttle combs for fine-tuning the differential pressure between the reservoir and the collection pipe. Mostly, but not necessarily, the height and width of the throttle combs, grooves and grooves is from 1 to 10 mm. In most implementations, each section of a segment contains two entry nodes.

Обычно в камере выполнено но два продольных канала подвода потока для каждого сегмента. В некоторых вариантах реализации каждый сегмент камеры содержит до десяти дроссельных и одну ограничительную секцию с гребешками, канавками и проточками одного типа размера по высоте и ширине. Количество гребешков и прорезей между гребешками по рядам дроссельной секции может быть как одинаковым, так и различным. Преимущественно ограничительная секция содержит, по меньшей мере, один и более параллельных фрагментов. В ограничительной секции, по меньшей мере, один из фрагментов не содержит узла входа и напрямую соединяется с дроссельной секцией. Последующие фрагменты содержат узлы входа для более тонкой настройки гидравлических характеристик ограничительной секции. Эти последующие параллельные фрагменты индивидуально могут содержать один и более узлов входа потока.Usually in the chamber there are two longitudinal channels for supplying flow for each segment. In some embodiments, each camera segment contains up to ten throttle and one restriction section with combs, grooves and grooves of the same type of size in height and width. The number of combs and slots between the combs in the rows of the throttle section can be the same or different. Advantageously, the restriction section comprises at least one or more parallel fragments. In the restrictive section, at least one of the fragments does not contain an input node and is directly connected to the throttle section. The following fragments contain input nodes for finer adjustment of the hydraulic characteristics of the restriction section. These subsequent parallel fragments may individually contain one or more flow entry nodes.

Также подвод потока к дроссельной и ограничительной секции может быть осуществлен через отверстие резьбового соединения в корпусе камеры путем выкручивания заглушки с цилиндрическим затвором.Also, the flow to the throttle and restriction sections can be carried out through the threaded hole in the camera body by unscrewing the plug with a cylindrical shutter.

Предпочтительно перед и/или после дроссельной и ограничительной секции может быть установлен клапан. При этом получается адаптивная камера, которая способна подстраиваться под изменяющиеся со временем характеристики притока жидкой и/или газообразной фазы. Клапаны можно подобрать под необходимые характеристики камеры в целом. Это достигается за счет изменения проходного сечения седла клапана и механической жесткости исполнительного элемента затвора, что обеспечивает нужный перепад давления срабатывания клапана на его открытие или закрытие для необходимого расхода потока. Преимуществом данной адаптивной камеры является гарантированное нахождение клапанов в известном положении.Preferably, a valve may be installed before and / or after the throttle and restriction section. In this case, an adaptive chamber is obtained, which is able to adapt to the characteristics of the influx of the liquid and / or gaseous phase that change with time. Valves can be selected for the required characteristics of the camera as a whole. This is achieved by changing the flow area of the valve seat and the mechanical stiffness of the valve actuator, which provides the desired pressure drop across the valve to open or close for the required flow rate. The advantage of this adaptive camera is the guaranteed location of the valves in a known position.

На чертеже приведена развертка камеры по наружному диаметру. При этом использованы следующие обозначения: входные каналы 1, узел входа 2 или место установки заглушки с цилиндрическим затвором и резьбой, секции дросселя 3, секция ограничителя 4, фрагмент ограничителя 5 и выходные отверстия в сборную трубу 6.The drawing shows a scan of the camera on the outer diameter. In this case, the following notation was used: input channels 1, input node 2 or the installation site of the plug with a cylindrical shutter and thread, sections of the throttle 3, section of the restrictor 4, a fragment of the restrictor 5 and the outlet openings to the collection pipe 6.

Разработанное устройство работает следующим образом. С торца камеры по входным каналам 1 поток подходит к узлам входа 2. Пройдя узлы входа, поток попадает в дроссельную секцию 3. Открытием узлов входа дроссельных секций в разных сегментах добиваются нужной настройки гидравлических характеристик камеры в целом. Поток, пройдя дроссельные секции, поступает в ограничительную секцию сегмента 4. Здесь также в зависимости от количества открытых для прохода потока фрагментов 5 задается гидравлическая характеристика по ограничению газообразной фазы камеры в целом. После секции ограничителя поток через выходные отверстия 6 попадает в сборную трубу. Узлы входа камеры открывают путем замены на заглушку с меньшим диаметром цилиндрического затвора. 'Также узлы входа потока в конструкции фильтра без проволочной навивки могут открываться и путем выкручивания заглушки. В этом случае поток будет поступать через отверстие резьбового соединения в корпусе.The developed device operates as follows. From the end of the camera through the input channels 1, the flow approaches the input nodes 2. After passing the input nodes, the flow enters the throttle section 3. By opening the input nodes of the throttle sections in different segments, the desired hydraulic characteristics of the camera as a whole are achieved. The flow, having passed the throttle sections, enters the restrictive section of segment 4. Here, also, depending on the number of fragments 5 open for passage, the hydraulic characteristic is set to limit the gaseous phase of the chamber as a whole. After the restrictor section, the flow through the outlet openings 6 enters the collection pipe. The camera inlet nodes are opened by replacing with a plug with a smaller diameter cylindrical shutter. '' Also, the flow inlet nodes in the filter design without wire winding can also be opened by unscrewing the plugs. In this case, the flow will flow through the threaded hole in the housing.

Работа адаптивной камеры происходит следующим образом. При спуске все клапаны открыты. Поток жидкости и/или газа проходит через дроссельную секцию, открытый клапан и попадает в сборную трубу. В случае превышения заданного значения расхода через клапан или увеличения перепада давления последний закрывается. При этом изменяется тракт течения потока через камеру, и поток направляется в следующую дроссельную секцию. Гидравлическое сопротивление камеры возрастает и, как следствие, общий расход падает. Если расход опять превысит необходимую величину, то закроется следующий клапан и т.д. Открытие всех клапанов в камере можно обеспечить повышением давления в сборной трубе или стволе скважины. После чего происходит перенастройка всех клапанов под изменившиеся условия добычи выше описанным способом.The adaptive camera operates as follows. During the descent, all valves are open. The flow of liquid and / or gas passes through the throttle section, an open valve and enters the collection pipe. If the set flow rate through the valve is exceeded or the differential pressure increases, the latter closes. In this case, the flow path through the chamber changes, and the flow is directed to the next throttle section. The hydraulic resistance of the chamber increases and, as a result, the total flow rate decreases. If the flow rate again exceeds the required value, the next valve will close, etc. The opening of all the valves in the chamber can be achieved by increasing the pressure in the collection pipe or wellbore. After that, all valves are reconfigured to the changed production conditions as described above.

Также возможно закрытие всех клапанов путем повышения депрессии. При этом исключается самопроизвольное открытие клапанов без подачи внешнего давления открытия.It is also possible to close all valves by increasing depression. This eliminates the spontaneous opening of the valves without applying external opening pressure.

Использование разработанного устройства позволяет повысить нефтеотдачу пласта до 20%.Using the developed device allows to increase oil recovery up to 20%.

Claims

1. Adaptive throttle restriction chamber of the filter of the well completion system, comprising a round casing in which at least one segment is located, which includes at least one section of throttle combs, while the flow is supplied to the segment from the end along the channels on the side, characterized in that it additionally contains in the segment at least one section of the limiter with combs, grooves and grooves of the same type of size in height and width, and each entry node is made with the possibility of Coverings with a cylindrical shutter are plugs with threads inserted through the camera body.

2. The camera according to claim 1, characterized in that it contains from 1 to 5 segments.

3. The chamber according to claim 1, characterized in that each segment contains at least one channel for supplying flow to the throttle and restriction sections.

4. The camera according to claim 1, characterized in that each throttle and restrictive section contains at least one input node.

5. The chamber according to claim 5, characterized in that the height and width of the scallops, grooves and grooves is from 1 to 10 mm.

6. The camera according to claim 1, characterized in that each segment may contain from 1 to 10 throttle sections.

7. The chamber according to claim 7, characterized in that the number of scallops and grooves between them along the rows of the throttle section is the same or different.

8. The chamber according to claim 1, characterized in that the restrictive section contains at least one or more parallel fragments.

9. The chamber according to claim 9, characterized in that in the restrictive section, at least one fragment does not contain flow entry nodes.

10. The chamber according to claim 9, characterized in that in the restriction section, consisting of two or more parallel fragments, the latter contain one or more input nodes for adjusting the hydraulic characteristics of the restriction section.

11. The camera according to claim 1, characterized in that the flow inlet to the throttle and restriction sections is through a threaded hole in the camera body.

12. The chamber according to claim 1, characterized in that a valve is installed before and / or after the throttle and restrictive section.