RU2513929C1

RU2513929C1 - Well expandable screen

Info

Publication number: RU2513929C1
Application number: RU2013105845/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-04-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device consists of a support tube with a number of longitudinal cuts, draining and filtering metal meshes. The meshes are corrugated longitudinally and placed with a gap in-between which is filled with granular filling. Perimeter of the filtering mesh in cross section is equal to perimeter of the well borehole.

EFFECT: improving reliability, fineness of filtering and service life of the screen.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к скважинным расширяющимся фильтрам (СРФ), применяемым при заканчивании скважин с открытым стволом для предотвращения выноса частиц породы из пласта.The invention relates to oilfield equipment, namely to expanding wellbore filters (SRF), used when completing open-hole wells to prevent the removal of rock particles from the formation.

Известен скважинный фильтр, состоящий из несущей перфорированной трубы, внутренней и внешней концентрических щелевых решеток, образованных из продольных призматических стержней и навитого призматического профиля, и гравийной набивки между щелевыми решетками (см., например, фильтр Dual Pre-Pack™, www.allovscreenworks.com или фильтр Muni-Pak™, www.ionhsonscreens.com).A well-known filter consisting of a perforated pipe carrier, internal and external concentric slotted gratings formed from longitudinal prismatic rods and a wound prismatic profile, and gravel packing between slotted gratings (see, for example, Dual Pre-Pack ™ filter, www.allovscreenworks. com or Muni-Pak ™ Filter, www.ionhsonscreens.com).

Недостатком известного скважинного фильтра является его размещение с кольцевым зазором относительно стенки скважины, что обусловливает высокую скорость жидкости из пласта и ее повышенную способность к транспортировании частиц породы.A disadvantage of the known downhole filter is its placement with an annular gap relative to the wall of the well, which leads to a high velocity of the fluid from the reservoir and its increased ability to transport rock particles.

Известен СРФ, включающий перфорированный корпус, цилиндрический кожух с вертикальными прорезями и фильтровальные лопасти, один продольный край которых закреплен на корпусе, а второй выполнен с возможностью выдвижения сквозь прорези за пределы кожуха до примыкания лопастей к стенке скважины (Патент РФ №2289680, Е21В 43/08, 2006).Known SRF, including a perforated housing, a cylindrical casing with vertical slots and filter blades, one longitudinal edge of which is mounted on the housing, and the second is made with the possibility of extension through the slots outside the casing until the blades adjoin the well wall (RF Patent No. 2289680, Е21В 43 / 08, 2006).

Недостаток описанного СРФ состоит в ограниченной изгибной жесткости его фильтровальных лопастей и возможности их отжатия пластовым давлением от стенки скважины, что приведет к миграции частиц породы через открывшиеся зазоры.The disadvantage of the described SRF is the limited bending stiffness of its filter blades and the possibility of squeezing them with reservoir pressure from the borehole wall, which will lead to the migration of rock particles through the open gaps.

Известен СРФ, содержащий несущую трубу с прорезями и фильтрующие листы из металлической сетки, имеющие форму ирисовой диаграммы, которые закреплены на несущей трубе с нахлестом в осевом и окружном направлениях (Патент РФ №2197600, Е21В 43/08, 1998).Known SRF containing a supporting pipe with slots and filter sheets of metal mesh having the shape of an iris diagram, which are mounted on a supporting pipe with an overlap in the axial and circumferential directions (RF Patent No. 2197600, ЕВВ 43/08, 1998).

Недостаток известного СРФ состоит в том, что при его расширении, совершающемся за счет увеличения диаметра несущей трубы, листы металлической сетки перемещаются и трутся друг о друга, что может привести к нарушению структурной целостности сетки и ухудшению фильтрационных свойств СРФ.A disadvantage of the known SRF is that when it expands due to an increase in the diameter of the carrier pipe, the sheets of the metal mesh move and rub against each other, which can lead to a violation of the structural integrity of the mesh and deterioration of the filtration properties of the SRF.

Известен СРФ, содержащий перфорированный корпус, пружину кручения и продольно гофрированные металлические сетки в качестве дренажной и фильтрующей оболочек, выполненные с возможностью увеличения размера при раскрутке пружины (Патент РФ №2244103, E21B 43/08, 2005).Known SRF containing a perforated body, a torsion spring and longitudinally corrugated metal mesh as a drainage and filter shells, made with the possibility of increasing size when unwinding the spring (RF Patent No. 224103, E21B 43/08, 2005).

Недостатком СРФ является неплотное, с оставлением зазоров перекрытие фильтрующей оболочкой ствола скважины из-за ограниченной жесткости пружины кручения и, как следствие, - ранняя миграция частиц породы в оставшиеся зазоры, инициирующая разрушение пласта. Кроме того, известный СРФ обладает низкими фильтрационными способностями из-за незначительной грязеемкости дренажной и фильтрующей оболочек.The disadvantage of SRF is loose, with gaps remaining, the filtering cover of the wellbore overlapping due to the limited rigidity of the torsion spring and, as a result, the early migration of rock particles into the remaining gaps, initiating formation destruction. In addition, the known SRF has low filtration capabilities due to the low dirt capacity of the drainage and filtering shells.

Известен СРФ, содержащий продольно гофрированную несущую трубу с отверстиями, ребра жесткости снаружи несущей трубы, фильтрующую продольно гофрированную трубу с прорезями и гранульную набивку между трубами (Патент РФ №2408778, E21B 43/08, 2011).Known SRF containing a longitudinally corrugated carrier pipe with holes, stiffeners outside the carrier pipe, filtering a longitudinally corrugated pipe with slots and granular packing between the pipes (RF Patent No. 2408778, E21B 43/08, 2011).

Недостаток СРФ состоит в неравномерной засоряемости и ограниченной грязеемкости гранульной набивки, поскольку жидкость с частицами породы из призабойной зоны пласта попадает и очищается преимущественно в локальных объемах набивки, находящихся под прорезями фильтрующей трубы. Основной объем гранульной набивки исключен из процесса фильтрации, поскольку экранируется непроницаемыми участками фильтрующей трубой.The disadvantage of SRF is the uneven clogging and limited dirt capacity of the granular packing, since liquid with particles of rock from the bottomhole formation zone enters and is cleaned mainly in local packing volumes located under the slots of the filter pipe. The main volume of the granular packing is excluded from the filtration process, since it is shielded by impermeable sections of the filter tube.

Наиболее близким к заявляемому является СРФ, включающий опорную трубу с множеством продольных прорезей, вплотную размещенные на опорной трубе и между собой дренажную и фильтрующую металлические сетки, проволоки основы и утка которых расположены под углом к продольной оси (Патент US №6607032, E21B 43/08, 2003).Closest to the claimed is the SRF, including the support pipe with many longitudinal slots, closely located on the support pipe and between each other drainage and filtering metal mesh, warp wires and weft which are located at an angle to the longitudinal axis (US Patent No. 6607032, E21B 43/08 , 2003).

Недостатком принятого за прототип СРФ является вероятность нарушения структурной однородности и фильтрующей способности металлических сеток при расширении, осуществляемом протягиванием конуса через опорную трубу. Кроме того, СРФ имеет ограниченную площадь фильтрации и повышенный перепад давления из-за необходимости применения мелкоячеистой фильтрующей сетки для выполнения надлежащей функции.The disadvantage of the SRF adopted as a prototype is the probability of violation of the structural homogeneity and filtering ability of metal grids during expansion by pulling a cone through a support pipe. In addition, the SRF has a limited filtration area and an increased pressure drop due to the need to use a fine mesh filter mesh to perform the proper function.

Задачей настоящего изобретения является повышение тонкости очистки, надежности и ресурса работы СРФ.The objective of the present invention is to increase the fineness of cleaning, reliability and service life of the SRF.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном расширяющемся фильтре, содержащем опорную трубу с множеством продольных прорезей и размещенные на ней дренажную и фильтрующую металлические сетки, согласно изобретению вышеназванные сетки выполнены продольно гофрированными и размещены с зазором между собой, который заполнен гранульной набивкой, при этом в поперечном сечении периметр фильтрующей сетки равен периметру ствола скважины.The specified technical result is achieved by the fact that in the borehole expanding filter containing a support pipe with a lot of longitudinal slots and drainage and filtering metal mesh placed on it, according to the invention, the above-mentioned mesh is made longitudinally corrugated and placed with a gap between them, which is filled with granular packing, while in cross section, the perimeter of the filter mesh is equal to the perimeter of the wellbore.

На фиг.1 изображено поперечное сечение СРФ при спуске в скважину; на фиг.2 - то же, но после расширения в скважине.Figure 1 shows the cross-section of the SRF during the descent into the well; figure 2 is the same, but after expansion in the well.

СРФ содержит опорную трубу 1 с множеством продольных прорезей 2, на которой установлены дренажная и фильтрующая продольно гофрированные металлические сетки 3 и 4. В поперечном сечении периметр фильтрующей сетки 4 равен периметру ствола скважины 8. Между вышеназванными сетками 3 и 4 имеется зазор 5, заполненный гранульной набивкой 6 (фиг.1). Диаметр гранул 6 и размер ячейки фильтрующей сетки 4 определяются с учетом удержания частиц породы, выносимых из пласта, а размер ячейки дренажной сетки 3 назначается для удержания гранул 6 и увеличения потока жидкости от гранульной набивки 6 к продольным прорезям 2. Величина зазора 5 подбирается под размер подлежащих задержанию частиц породы, а также для обеспечения малого градиента гидравлического сопротивления.SRF contains a support pipe 1 with many longitudinal slots 2, on which are installed drainage and filtering longitudinally corrugated metal mesh 3 and 4. In cross section, the perimeter of the filter mesh 4 is equal to the perimeter of the borehole 8. Between the above mesh 3 and 4 there is a gap 5 filled with granular packing 6 (figure 1). The diameter of the granules 6 and the mesh size of the filter mesh 4 are determined taking into account the retention of rock particles carried out from the formation, and the mesh size of the drainage mesh 3 is assigned to hold the granules 6 and increase the fluid flow from the granular packing 6 to the longitudinal slots 2. The size of the gap 5 is selected according to the size rock particles to be retained, as well as to ensure a small gradient of hydraulic resistance.

СРФ спускают в продуктивный интервал необсаженной скважины с кольцевым зазором 7 относительно стенки скважины 8 (фиг.1). Сквозь опорную трубу 1 протягивают расширительный конус (не показан) большего диаметра, раскрывая в окружном направлении продольные прорези 2 и увеличивая тем самым ее наружный размер (фиг.2). При расширении опорная труба 1 оказывает давление на контактирующие с ней продольные гофры дренажной металлической сетки 3 и постепенно расправляет их. Они, в свою очередь, транслируют это воздействие на продольные гофры фильтрующей металлической сетки 4 посредством гранул 6, которые, являясь сыпучим материалом, адаптируются к изменению формы обеих сеток без образования пустот. Гофрированные металлические сетки 3, 4 при расправлении принимают цилиндрическую форму, при этом цилиндрическая фильтрующая сетка 4 плотно прижимается и перекрывает стенку 8 интервала продуктивного пласта скважины. Этим предопределяется максимальное увеличение притока и уменьшение скорости пластовой жидкости со снижением ее способности к транспортировке частиц породы из пласта.SRF is lowered into the production interval of an open-hole well with an annular gap 7 relative to the wall of the well 8 (Fig. 1). An expansion cone (not shown) of a larger diameter is pulled through the support pipe 1, revealing the longitudinal slots 2 in the circumferential direction and thereby increasing its outer size (FIG. 2). When expanding, the support pipe 1 exerts pressure on the longitudinal corrugations of the drainage metal mesh 3 in contact with it and gradually straightens them. They, in turn, transmit this effect to the longitudinal corrugations of the filtering metal mesh 4 by means of granules 6, which, being bulk material, are adapted to change the shape of both grids without the formation of voids. Corrugated metal mesh 3, 4 during expansion take a cylindrical shape, while the cylindrical filter mesh 4 is tightly pressed and overlaps the wall 8 of the interval of the productive formation of the well. This determines the maximum increase in inflow and a decrease in the rate of formation fluid with a decrease in its ability to transport rock particles from the formation.

При включении электроцентробежного насоса (не показан) жидкость поступает из прифильтровой зоны продуктивного пласта 9 непосредственно во всю цилиндрическую фильтрующую сетку 4 (фиг.2). За счет этого увеличивается приток и одновременно снижается скорость пластовой жидкости и ее способность к транспортировке частиц породы. Отсутствие кольцевого зазора 7 исключает вертикальную составляющую скорости потока жидкости. Жидкость проходит сквозь ячейки фильтрующей сетки 4, а находящиеся в ней крупнодисперсные частицы породы задерживаются снаружи ячеек, образуя проницаемые структуры. Жидкость с оставшимися в ней более мелкими частицами течет через зазор 5, заполненный гранульной набивкой 6, и очистка продолжается в ее межгранульном пространстве. Благодаря малому размеру пор, высокой проницаемости и площади фильтрации гранульной набивки значительно улучшаются показатели очистки пластовой жидкости, а за счет ее низкой подверженности кольматации и высокой грязеемкости повышается ресурс работы СРФ. Очищенная пластовая жидкость проходит через ячейки дренажной сетки 3 и расширенные продольные прорези 2 в опорную трубу 1, после чего покидает СРФ и в конечном счете оказывается на приеме электроцентробежного насоса. Перекачка очищенной жидкости уменьшает износ и увеличивает наработку насоса.When you turn on the electric centrifugal pump (not shown), the fluid enters from the filter zone of the reservoir 9 directly into the entire cylindrical filter mesh 4 (figure 2). Due to this, the flow increases and at the same time decreases the speed of the reservoir fluid and its ability to transport rock particles. The absence of an annular gap 7 eliminates the vertical component of the fluid flow rate. The liquid passes through the cells of the filter mesh 4, and the coarse-dispersed rock particles contained in it are retained outside the cells, forming permeable structures. The liquid with the smaller particles remaining in it flows through the gap 5, filled with granular packing 6, and cleaning continues in its intergranular space. Due to the small pore size, high permeability, and the filtration area of the granular packing, the performance of the formation fluid cleaning is significantly improved, and due to its low susceptibility to clogging and high dirt capacity, the working life of the SRF is increased. The purified formation fluid passes through the cells of the drainage grid 3 and the extended longitudinal slots 2 into the support pipe 1, after which it leaves the SRF and ultimately ends up at the reception of an electric centrifugal pump. Pumping cleaned liquid reduces wear and increases pump life.

Благодаря тому, что расширение заявляемого СРФ сопровождается изменением только геометрической конфигурации дренажной и фильтрующей продольно гофрированной металлических сеток, не затрагивая структуру и размер ячеек сеток, а также не вызывая образования пустот в сыпучей гранульной набивке, СРФ характеризуется высокой надежностью и стабильностью эксплуатационных характеристик, в том числе фильтрационных и гидравлических.Due to the fact that the expansion of the claimed SRF is accompanied by a change only in the geometric configuration of the drainage and filtering longitudinally corrugated metal grids, without affecting the structure and size of the mesh cells, and also without causing the formation of voids in granular granular packing, SRF is characterized by high reliability and stability of operational characteristics, including number of filtration and hydraulic.

Claims

An expanding downhole filter comprising a support pipe with a plurality of longitudinal slots and drainage and filtering metal grids placed on it, characterized in that the abovementioned grids are longitudinally pleated and placed with a gap between them, which is filled with granular packing, while the filter metal has a perimeter in cross section the grid is equal to the perimeter of the wellbore.