SU1521865A1 - Устройство дл сооружени гравийного фильтра в скважине - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности. Цель - повышение качества сооружаемого фильтра. Устройство содержит фильтровую колонну 2 с размещенным на ней каркасом фильтра 3 с отверсти ми 7 и дополнительным фильтром 4 над последними. Внутри колонны 2 установлена вспомогательна  колонна 5 и между ними размещен герметизирующий элемент 6. Колонна 5 выполнена в виде усеченного конуса и имеет диаметр в верхнем и нижнем сечени х, соответствующих верхним и нижним отверсти м каркаса фильтра 4, определ емый по математической формуле. Регулировка скоростей потока за и внутри фильтров 3 и 4 осуществл етс  за счет сужени  площади живого сечени  потока за и внутри фильтров 3 и 4. Устройство позвол ет повысить качество сооружаемого фильтра за счет фракционировани  грави  в поперечном сечении обсыпки, при котором размер частиц постепенно уменьшаетс  от каркаса в направлении стенок скважины. 1 ил.

Description

(Л

С

честно сооружаемого фильтра за счет фракционировани  грави  в поперечном сечении обсыпки, при котором размер

частиц постепенно т еньигаетс  от каркаса в направлении стенок скважины, 1 ил.

Изобретение относитс  к горной промышленности, а именно к технологии сооружени  гравийных фильтров в зоне продуктивного пласта.

Целью изобретени   вл етс  повы- шение качества сооружаемого фильтра.

На чертеже изображено устройство |дл  сооружени  гравийного фильтра .в |скважинео

: Устройство- устанавливают в скважи не 1, Оно содержит фильтровую колон- 2 с размещенным на ней каркасом

мин

L - )1АР1 + чТ

Г - 2р T4D|-D)

де D , Вд - максимальный и миниwakc

&МИН

35

I c D

P

&P

мальный диаметры вспомогательной колонны 30 у верхних и нижних отверстий каркаса основного фильтра соответственно;

-производительность закачки;

-диаметры скважины и каркаса фильтра;

-плотность жидкости-носител ;

-перепад давлени  на каркасе фильтра;

40

grad

grad P

ллич

rad P.

макс

- максимальный и минимальный градиенты дав-45 лени  в кольцевом пространстве скважинь которые определ ют по формуле

dp(Q-t-UF) ,2 ITt}

36 нГТ

bVh

grad P.

МИИ

iTdpCQ+UF) ,2

IP (UHFF

где ( - коэффициент сопротивлени ; г - рассто ние между каркасом

В предварительно подготовленную 5 скважину 1 спускают фильтровую колонну 2 с каркасом фильтра 3 и дополнительного фильтра 4, Внутри .фильтфильтра и стенками скважины; ровой колонны 2 устанавливаетс  вспофильтра 3 и дополнительным фильтром 4. Внутри фильтровой колонны 2 установлена вспомогательнап колонна 5 и герметизирующий элемент 6 между ними . Дополнительный фильтр 4 установлен над отверсти ми 7 фильтра 3 Вспо- могательна  колонна 5 вьтолнена в виде усеченного конуса, имеющего диаметр в верхнем и нижнем сечени х, соответствующих верхним и нижним отверсти м каркаса фильтра, определ е- мый по формуле

и - гидравлическа  крупность

частиц диаметра d, соответствующего расчетным п % ситового отсева;

F площадь поперечного сечени  гравийного фильтра;

Н - высота от верхних отверстий каркаса основного фильтра до забо ;

1 - высота каркаса дополнительного фильтра;

d - размер частиц грави , а высота каркаса дополнительного

фильтра выбрана из выражени 

fcVr

i iSiHSlaESli sJll -.

1 - . I : -.--з;

6t.,F Л|

Закачку частиц 8 грави  осуществл ют через кольцевое пространство 9 скважины I. Между фильтром 3 и до- полнительным фильтром 4 находитс  глуха  часть 10 фильтровой колонны 2.

Устройство работает следующим образом .

В предварительно подготовленную скважину 1 спускают фильтровую колонну 2 с каркасом фильтра 3 и дополнительного фильтра 4, Внутри .фильт5152

могательна  колонна 5, а кольцевое

пространство между ними герметизируетс  элементом 6 над верхними отверсти ми 7 дополнительного фильтра 4

Закачку частиц 8 грави  выбранного фракционного состава осуществл ют в нисход щем потоке через кольцевое пространство 9 скважины 1 или через специальный распредели- тельный узел. Скорости движени  смеси в кольцевом пространстве 9 постепенно уменьшаютс  от максимальных значений в глухой части 10 над верх

ними отверсти ми 7 дополнительного фильтра 4 до нул  у уровн  уже намытого гравийного фильтра за счет перетекани  жидкости через отверсти  фильтров 4 и 3. За счет перетекани  через фильтры 3 и 4 скорости движени  нисход щего потока в кольцевом пространстве между фильтрами 3, 4 и вспомогательной колонной 5 возрастает от минимальных значений у уровн  верхних отверстий 7 фильтра 3 до максимальных значений у уровн  уже. намытого гравийного фильтра Скорости нисход щего потока в кольцевом пространстве 9 между фильтрами 3, 4 и вспомогательной колонной 5-выше, чем в кольцевом пространстве 9 между фильтрами 3, 4 и стенками скважины 1. С учетом потерь напора в фильтрах 3, 4 при перетекании жидкости из кольцевого пространства 9.скважины 1 внутрь фильтров 3 и 4 ЬР , перепад давлени  в кольцевом пространстве 9 составл ет

UP р( и) - UP,

плотность жидкости-носител ; средн   скорость нисход ще- го потока внутри фильтров 3 и 4;

средн   скорость насход щего потока за фильтрами 3 и 4,

т

и

97

Разница давлений в кольцевом пространстве 9 за фильтрами 3 и 4 и внутри их обусловливает возникновение и поддержание между стенками сквжины и фильтрами 3 и 4 градиента давлени , величина которого определ етс  из выражени 

g,adP 2 e i-:|ii:: El,

U(Ii

где DJ - диаметр скважины 1j

Dm - наружный диаметр фильтров.

5

При попадании гравийных частиц 8 в зону вли ни  градиента давлени  на них начинает действовать сила градиента давлени , способствующа  смещению частиц 8 от стенок скважины в направлении фильтров 3 и 4, Сила градиента давлени  определ етс  из выражени 

6d grad

Р dS- «d grad P,

где d - размер частицы грави ;

S - площадь Мидделевого сечени 

частицы, крупностью d, Сила сопротивлени  действует в направлении от фильтров 3 и 4 к стенкам скважины 1 и определ етс  по формуле

VP

2 2 d V,,

где Ц - коэффициент сопротивлени 

обтеканию;

Р - плотность жидкости-носител ; V , - скоро.сть перемещени  частицы в направлении фильтровой колонны 2.

5

Учитьша , что сила градиента давлени  Fn. пропорциональна кубу диаметра частиц 8, а сила сопротивлени  0 их квадрату, можно утверждать, что с увеличением размера частиц 8 сила градиента давлени  растет быстрее, чем сила сопротивлени . В этой св зи наиболее крупные частицы 8 грави  быстрее смещаютс  к поверхности фильтров 3 и 4, чем более мелкие. Характер движени  и распределени  частиц 8 в поперечном сечении гравийного фильтра определ етс  уравнени ми, поQ лученными на основании решени  дифференциальных уравнений движени  частиц под вли нием сил градиента давлени  и сопротивлени .

Рассто ние, на которое частицы 8 грави  стрем тс  в направлении фильтров 3, 4 за врем  движени  от .верхних отверстий 7 до уже намытого сло  грави , определ емого из уравнени  Риттингера, зависит от величины гра-

П диента давлени , размера частицы,

плотности грави  и жидкости-носител . Регулирование характеристик расслоени  грави  по фракци м в поперечном сечении гравийного фильтра осуществл етс  в зависимости от конструкции скважины 1, гранулометрического состава песка и соответственно частиц 8 грави , коэффициента неоднородности грави , за счет выбора ра5

5

ииональных скоростей движени  нисход щего потока за и внутри фильтров 3 и А, Регулировка скоростей потока за и внутри фильтров 3 и 4 осуществл етс  за счет сужени  площади живого сечени  потока за и внутри фильтров 3 и 4. . .

Учитыва , что в начальный момент закачки при (W - объем закаченного в скважину грави ), врем  движени  частиц 8 грави  в поле градиента давлени , определ емое с уче том уравнени  Риттингера, максимальное , а в начальный момент закачки пр соответствии W расчетным значени м - минимальное, то дл  поддержани  посто нных характеристик фракционировани  необходимо по мере намыва гра ВИЯ 8 увеличивать градиент давлени , Необходимое увеличение градиента давлени  обеспечиваетс  путем увеличени  разницы скоростей нисход щего потока за и внутри фильтров 3 и 4, определ емого из уравнени „

Учитыва , что градиент давлени  в кольцевом пространстве скважины определ етс  разющ ей скоростей движени  нисход щего потока внутри фильтровой колонны и снаружи, получим необходимую разницу скоростей движени  потока аа и внутри фильтровой колонны, при которой поддерживаютс  градиенты давлени  в кольцевом пространстве скважины grad Pff

ё Рмакс

Дл  установки в кольцевом прострастве скважины градиента давлени  grad Р; и« необходима разница средних скоростей движени  нисход щего потока за и внутри фильтра

D.

И максимальным диаметром у верхних

„;-.|.sH.ibdhiiaApL. ..1|.-)%

45

отверстий основного фильтра

D

макс

,|..(Sja4..i2 E i2AP .. . ,55)Г

Применение предложенного устройства дл  сооружени  гравийного фильтра позволило повысить качество сооружаемого фильтра за счет фракционировани  грави  в поперечном сечении рбсыпки, при котором их размер постепенно уменьшалс  от каркаса фильтра в направлении стенок скважины. Полученное распределение частиц позволило снизить

57785(

0,5U.

Тмакг

и,

и

л|и„У

2U

+gradP.., -r-O-S

CpMOKto

Дл  установлени  в кольцевом пространстве скважины градиента давлени  grad P(,j. необходима разница средних скоростей движени  нисход щего потока за и внутри фильтра

Таким образом, средние скорости потока за и внутри фильтра должны измен тьс  в процессе закачки сот- ласно услови м

5

0

5

0

. о, ,,, u....5 о,;

, и

расчЬтмое

L ,r

о; 01.

рмоиссЗ

L ,кc

I

Учитьша , что средн   скорость движени  нисход щего потока внутри фильтра определ етс  скоростью потока внутри фильтра на уровне поверхности уже намытого гравийного фильтра, а та, в свою очередь, зависит от площади сечени  нисход щего потока, можно утверждать, что заданное изменение скоростей потока внутри фильтра обеспечиваетс  за счет установки внутри фильтровой колонны вспомогательной колонны а виде усеченного конуса с минимальным диаметром у нижних отверстий основного фильтра

45

отверстий основного фильтра

гидравлическое сопротивление фипьтров, повысить их суффозионную устойчивость по сравнению с многослойными фильтрами .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  сооружени - гравийного фильтра в скважине, включающее

   фильтровую колонну с размещенным на ней каркасом фильтра с отверсти ми и дополнительным фильтром над последними , вспомогательную колонну, установленную внутри фильтровой колонны труб, и.герметизирующий элемент между ними,.отличающеес  тем, что, с целью повьшени  качест

   gradiM,,c.iDc.::D2ii2 pL „i6Ql„.y f ir -2 р(D -D ;

   т

   D.

   мин

   - .Auj- -i i23:li2AS

   IT 2p

   Вма.с и Dв мии

   D

   - максимальный и минимальный диаметры вспомогательной колонны у верхних и нижних отверстий каркаса фильтра соот- 20 ветственно;

   - внутренний диаметр каркаса фильтра;

   Q - производительность закачки;

   DC - диаметр скважины; АР - перепад давлени  на

   каркасе .фильтра; р - плотность жидкости-носител ; ,,

   vigradP,.,,., -максимальный и мини- мин

   мальный градиенты давлени  в кольцевом про- странс.тве скважины между каркасом фильтра и стенками скважины, торые выбраны из формулы

   6(уг

   iipd(0+lIF) ,2

   1Г,т9г-т т Л г   тг Я У Г П f

   36(

   ва сооружаемого фильтра, вспомогательна  колонна выполнена в виде усеченного конуса и имеет диаметр в верхнем и нижнем сечени х, соответст вующих верхним и нижним отверсти м каркаса фильтра, определ емый по формуле

   „i6Ql„.y (D -D ;

   т

   160с г

   « 44 )

   . Я {U(. U }

   evp

   «- ь 20

   где d

   и

   25

   размер частиц грави ; гидравлическа  крупность частиц , соответствующих диаметру d после расчетного, п % отсева;

   площадь поперечного сечени  гравийного фильтра; - коэффициент сопротивлени ; высота каркаса дополнительного фильтра; рассто ние мезкду каркасом фильтра и стенками скважины} высота от верхних отверстий каркаса основного фильтра до забо ,

   35 а высота каркаса дополнительного фильтра выбрана из выражени 

   6Cj

   itJ 1 Td(Q+yF) arch е

   30

   F I r H . 40

   Bifr gr d PjjjaKc7 d VP