АДАПТИВНАЯ ДРОССЕЛЬНО-ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА ФИЛЬТРА СИСТЕМЫ ОКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИНЫ
ADAPTIVE THROTTLE-LIMITING FILTERING CHAMBER OF WELL COMPLETION SYSTEM

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, а именно к области добычи жидких текучих сред из буровых скважин.
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.
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.
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.
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.
Недостатком известного устройства применительно к решаемой задаче следует признать невозможность выбора и подключения нужного количества фрагментов ограничения непосредственно перед спуском оборудования в скважину.
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.
Недостатком известного устройства применительно к решаемой задаче следует признать сложность настройки оборудования непосредственно перед его спуском в скважину.
Указанный источник использован в качестве ближайшего аналога разработанного устройства.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в создании оптимальных условий добычи жидких полезных ископаемых, в частности, нефти.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении нефтеотдачи пласта.
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.
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.
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.
Также подвод потока к дроссельной и ограничительной секции может быть осуществлен через отверстие резьбового соединения в корпусе камеры путем выкручивания заглушки с цилиндрическим затвором.
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.
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.
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.
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.
Также возможно закрытие всех клапанов путем повышения депрессии. При этом исключается самопроизвольное открытие клапанов без подачи внешнего давления открытия.
Использование разработанного устройства позволяет повысить нефтеотдачу пласта до 20%.