СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР С РАСТВОРИМЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
DOWNHOLE FILTER WITH SOLUBLE ELEMENT

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве различных горизонтальных, наклонно-направленных скважин, в том числе и с большим отходом от вертикали (ERD) для обсаживания интервала продуктивного горизонта, а также при реконструкции скважин методом зарезки боковых стволов в составе эксплуатационной обсадной колонны или хвостовиков для добычи пластового флюида.
Известен Скважинный фильтр, содержащий корпус, выполненный из перфорированной трубы, закрытый защитным кожухом, отверстия перфорированной трубы заглушены срезаемыми пробками (патент РФ №92464, Е21В 43/08, опубл. 20.03.10 г.).
Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции, нет полной гарантии, что все пробки вылетят, кроме того, их может выдавить во время спуска и тогда результат не будет достигнут.
Известен Фильтр с кислоторастворимыми заглушками, содержащий корпус в виде трубы обсадной колонны с отверстиями, герметично перекрытыми (патент РФ №174918, Е21В 43/08, опубл. 10.11.17 г.).
Недостатками данного технического решения являются:
1. Технологическая сложность штампования заклепок из кислоторастворимого материала в отверстиях и обеспечение достаточной герметичности.
2. Внутренний диаметр трубы не равнопроходной, что затрудняет прокачку:
- продавочыых пробок по причине возможности повреждения резинометаллических изделий пробок, а также не обеспечения прокачивания дозированного объема жидкости.
- шаров для активации элементов обсадной колонны/хвостовиков (пакеров и оборудования МСГРП).
3. Во время спуска возможно повреждение шляпки заклепки с наружной стороны и выпадение самой заклепки, что приводит к нарушению герметичности обсадной колонны.
4. Сложность по установке дополнительного оборудования, например, пружинных центраторов, турбулизаторов и других элементов оснастки на тело трубы.
Известен Скважинный фильтр, содержащий корпус с отверстиями, которые герметично перекрыты химически растворимым материалом, удаляемым под воздействием химического раствора в течение заданного времени, открывая отверстия корпуса (патент РФ №2175713, Е21В 43/11, опубл. 10.1 1.2001 г.  - прототип).
Недостатками данного технического решения являются не практичность применения данных фильтров, так как во время спуска они в большинстве случаев отламываются или повреждаются об стенки скважины, нарушается герметичность и сложность по установке пружинных центраторов на тело трубы.
Предлагаемое техническое решение устраняет вышеперечисленные недостатки, позволяет обеспечить достаточную герметичность Конструкции обсадной трубы - фильтра с растворимым элементом во время ее спуска, за счет герметизации отверстий тонким химически растворимым слоем, расположенным внутри корпуса, повысить качество очистки ствола скважины от механических примесей, образовавшиеся во время бурения скважины и в процессе спуска обсадной колонны или хвостовика, и обеспечивая тем самым:
- увеличение целесообразности протяженности бурения, в том числе и по продуктивному участку, в виду возможности спуска Скважинного фильтра с растворимым элементом (как Конструкции обсадной трубы - фильтра с растворимыми элементами) с обсаживанием всего пробуренного продуктивного интервала, увеличивая площадь поступления флюида в Скважинный фильтр с растворимым элементом и, соответственно, увеличивая добычу пластового флюида, не допуская обвала горной породы коллектора, кроме этого обеспечивает возможность спуска Скважинного фильтра с растворимым элементом с оборудованием МСГРП для проведения данных операций и возможность спуска Скважинного фильтра с растворимым элементом в комбинации с глухими обсадными трубами отдельными секциями и установкой пакеров для производства селективного отбора пластового флюида.
А также обеспечивает:
- многократное увеличение целесообразности и экономической обоснованности бурения различных горизонтальных, наклонно-направленных скважин, в том числе и с большим отходом от вертикали (ERD), бурения на обсадной колонне с установкой в продуктивном интервале и бурения боковых стволов, что в конечном итоге повышает эффективность бурения при прочих равных условиях и сокращает материальные, временные затраты и трудовые ресурсы при спуске Скважинного фильтра с растворимым элементом.
Поставленная цель достигается тем, что Скважинный фильтр с растворимым элементом содержит корпус с отверстиями, которые герметично перекрыты химическирастворимым материалом, удаляемым под воздействием химического раствора в течение заданного времени, и дополнительно снабжен защитным кожухом, расположенным на внутренней поверхности корпуса с отверстиями с возможностью образования равнопроходного гладкого внутреннего диаметра, защитный кожух представляет собой слой химическирастворимого материала заданной толщины, обеспечивающей герметичное закрепление на внутренней поверхности корпуса и в отверстиях корпуса, герметично закрывая их, и обеспечивающей усиление корпуса с отверстиями, при этом корпус с отверстиями представляет собой, по меньшей мере, один трубчатый элемент с отверстиями, трубчатые элементы герметично соединены между собой, химическирастворимый материал представляет собой химическирастворимый металл или композиционный металл, кислоторастворимый или в щелочи растворимый металл, или композиционный металл, обеспечивающий возможность удаления его с внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2, отверстия в корпусе выполнены просечкой или сверлением различной геометрической формы, отверстия в корпусе выполнены с размерами, достаточными для протекания пластового флюида, химический растворитель представляет собой раствор кислоты или смесь растворов кислот или химически активных жидкостей.
На фиг. 1 изображен Скважинный фильтр с растворимым элементом, содержащий корпус с отверстиями и с защитным кожухом, расположенным на внутренней поверхности корпуса с отверстиями, герметично закрывая отверстия, и на одном конце которого закреплен соединительный элемент в виде муфты, а на другом конце - ниппеля (резьбовое соединение в виде -муфта), на фиг. 2 изображен Скважинный фильтр с растворимым элементом, спущенный в составе эксплуатационной обсадной колонны в скважину, в комбинации с глухими обсадными трубами, установленный в продуктивном горизонте и содержащий корпус с отверстиями и с защитным кожухом, расположенным на внутренней поверхности корпуса с отверстиями, герметично закрывая отверстия, при этом корпус с отверстиями и с защитным кожухом представляет собой трубчатые элементы с отверстиями, герметично соединенные между собой резьбовыми соединениями в виде ниппель-муфта, каждый трубчатый элемент с отверстиями снабжен защитным кожухом, на фиг. 3 изображен Скважинный фильтр с растворимым элементом, спущенный в составе обсадной колонны - хвостовика в скважину, установленный в продуктивном горизонте с оборудованием МСГРП в виде циркуляционных муфт и двух пакеров и содержащий корпус с отверстиями и с защитным кожухом, расположенным на внутренней поверхности корпуса с отверстиями, герметично закрывая отверстия, при этом корпус с отверстиями представляет собой трубчатые элементы с отверстиями, герметично соединенные между собой резьбовыми соединениями в виде ниппель-муфта и/или оборудованием МСГРП, а каждый трубчатый элемент с отверстиями снабжен защитным кожухом, на фиг. 4 изображен Скважинный фильтр с растворимым элементом, спущенный в составе обсадных колонн в скважину последовательно, установленный в продуктивном горизонте, который пробурен двумя разными диаметрами породоразрушающего инструмента, содержащий корпус с отверстиями и с защитным кожухом, расположенным на внутренней поверхности корпуса с отверстиями, герметично закрывая отверстия, при этом корпус с отверстиями представляет собой трубчатые элементы с отверстиями двух разных типоразмеров, которые герметично соединены между собой резьбовыми соединениями в виде ниппель-муфта, каждый трубчатый элемент с отверстиями снабжен защитным кожухом, а межтрубное пространство между трубчатыми элементами с отверстиями двух разных типоразмеров и с защитным кожухом загерметизировано пакером.
Скважинный фильтр с растворимым элементом (как Конструкция обсадной трубы - фильтра с растворимыми элементами) содержит корпус 1 с отверстиями 2 и защитный кожух 3.
Корпус 1 с отверстиями 2 представляет собой, по меньшей мере, один трубчатый элемент с отверстиями 2 в виде, например, участка трубы заданных размеров с выполненными в ней отверстиями 2 заданного количества и размеров, достаточными для протекания пластового флюида.
Отверстия 2 представляет собой отверстия различной геометрической формы, например, в виде щелей или круглых отверстий, выполненных известными средствами и способами, например, просечкой.
Например, корпус 1 с отверстиями 2 выполнен из обсадной трубы с отверстиями 2.
Защитный кожух 3 расположен на внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2 с возможностью образования равнопроходного гладкого (не абразивного) внутреннего диаметра Скважинного фильтра с растворимым элементом.
Защитный кожух 3 представляет собой слой химическирастворимого материала заданной толщины, обеспечивающий герметичное закрепление на внутренней поверхности корпуса 1 и в отверстиях 2 корпуса 1 или на внутренней поверхности трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1, герметично закрывая отверстия 2, и обеспечивающий усиление корпуса 1 с отверстиями 2.
Химическирастворимый материал представляет собой, например, химическирастворимый металл или композиционный металл, кислоторастворимый или в щелочи растворимый металл, или композиционный металл, или сплав щелочерастворимых металлов, или щелочерастворимый композиционный металл, обеспечивающий возможность удаления его с внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2.
Химическирастворимый материал представляет собой, например, алюминий, магний, цинк, сплавы алюминия и магния.
Защитный кожух 3 выполнен с возможностью удаления его с внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2 или с внутренней поверхности трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 через заданный промежуток времени под воздействием на него известного химического растворителя, открывая при этом отверстия 2 для протекания среды без механических примесей, например, пластового флюида.
Химический растворитель представляет собой раствор кислоты или смесь растворов кислот или химически активных жидкостей, например, щелочь.
Химический растворитель в заданном количестве, например, смесь плавиковой и соляной кислот в заданных пропорциях, или по отдельности плавиковой или соляной кислоты, или щелочи гидроксида натрия, обеспечивает удаление защитного кожуха 3 с внутренней поверхности корпуса 1 и из отверстий 2 корпуса 1 или с внутренней поверхности трубчатого элемента и из его отверстий 2 через заданный промежуток времени под воздействием химического растворителя, растворяя защитный кожух 3 и открывая отверстия 2 для протекания среды без механических примесей, например, пластового флюида, вовнутрь Скважинного фильтра с растворимым элементом.
Защитный кожух 3
- создает герметизирующий укрепляющий и усиливающий защитный слой на внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2, надежно закрепляясь в отверстиях 2 и герметично перекрывая их, и создавая при этом ударопрочное и герметичное соединение, которое выдерживает воздействие на защитный кожух 3 внутренним давлением во время циркуляции или наружным давлением при спуске, в том числе и методом «плавучей секции»;
- обеспечивает увеличение жесткости конструкции скважинного фильтра с растворимым элементом и повышение допустимого момента на вращение, что в свою очередь обеспечивает возможность спуска Скважинного фильтра с растворимым элементом с вращением и циркуляцией по всей длине эксплуатационной обсадной колонны или хвостовика через башмак;
- обеспечивает образование равнопроходного, гладкого внутреннего диаметра Скважинного фильтра с растворимым элементом с возможностью успешного прокачивания различных шаров, продавочных пробок без повреждения или разрушения их при пакеровании или производстве многостадийного ГРП и т.п.
Трубчатые элементы с отверстиями 2 корпуса 1 герметично соединены между собой посредством, например, резьбовых соединений 4 в виде ниппель-муфта, сварки, пакером, комплекта МСГРП, состоящим из двух пакеров 5 и фильтрационной циркуляционной муфтой 6, расположенной между пакерами 5.
Скважинный фильтр с растворимым элементом дополнительно снабжен наружным фильтрующим элементом в виде фильтрационного экрана, например, проволочного (на фигуре не показано), что позволяет иметь дополнительный фильтрационный барьер для попадания различных механических примесей внутрь Скважинного фильтра с растворимым элементом.
Скважинный фильтр с растворимым элементом работает следующим образом.
Скважинный фильтр с растворимым элементом включает в себя корпус 1 с отверстиями 2, представляющего собой, по меньшей мере, один трубчатый элемент с отверстиями 2, при этом трубчатые элементы с отверстиями 2 герметично соединены между собой и трубчатый элемент с отверстиями 2 выполнен, например, из участка стандартной обсадной трубы заданных размеров с заданным количеством отверстий 2 и заданного размера, достаточными для протекания пластового флюида.
Отверстия 2 в корпусе 1 выполнены различной геометрической формы, например, в виде щелей, выполняют известными средствами и способами, например, просечкой, сверлением, перфорированием.
На внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2 или на внутренней поверхности в каждом трубчатом элементе с отверстиями 2 корпуса 1 располагают защитный кожух 3 в виде слоя химическирастворимого материала заданной толщины, обеспечивающий герметичное закрепление на внутренней поверхности корпуса 1 и в отверстиях 2 корпуса 1, герметично закрывая их, и обеспечивающий усиление корпуса 1 с отверстиями 2, с образованием равнопроходного гладкого внутреннего диаметра Скважинного фильтра с растворимым элементом и с образованием ударопрочного и герметичного соединения.
Защитный кожух 3 располагают известными средствами и способами, например, посредством заливки, которую осуществляют известными средствами и способами.
Например: предварительно вовнутрь корпуса 1 с отверстиями 2 или внутрь трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 вводят шаблон и в кольцевое пространство между шаблоном и корпусом 1 или между шаблоном и трубчатым элементом с отверстиями 2 корпуса 1 заливают химическирастворимый материал, например, в виде кислоторастворимого металла или сплава кислоторастворимых металлов, образуя слой защитного кожуха 3 заданной толщины на внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2 или на внутренней поверхности трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1, герметично заполняя отверстия 2 и герметично перекрывая их, образуя равнопроходный гладкий внутренний диаметр и ударопрочное, герметичное соединение.
Трубчатые элементы с отверстиями 2 корпуса 1 и с защитным кожухом 3 герметично соединяют между собой посредством, например, комплекта МСГРП, состоящим из двух пакеров 5 и фильтрационной циркуляционной муфтой 6, расположенной между пакерами 5.
Скважинный фильтр с растворимым элементом включают в состав эксплуатационной обсадной колонны или хвостовика, спускают в продуктивный пласт при необходимости с циркуляцией, вращением или закачанным воздухом, например, методом «плавучей колонны», устанавливают в интервале продуктивного горизонта по всей длине продуктивного интервала, в зависимости от геологического разреза, и осуществляют промывку затрубного пространства скважины от шлама по всей длине эксплуатационной обсадной колонны или хвостовика и, особенно, в интервале продуктивного горизонта.
При опускании Скважинного фильтра с растворимым элементом в скважину горная порода или шлам не попадает внутрь него.
Скважинный фильтр с растворимым элементом дополнительно снабжают наружным фильтрующим элементом в виде фильтрационного экрана, например, проволочного (на фигуре не показано), обеспечивая дополнительный фильтрационный барьер для попадания внутрь Скважинного фильтра с растворимым элементом различных механических примесей.
После установки в интервале продуктивного горизонта Скважинного фильтра с растворимым элементом, по всей длине продуктивного горизонта в зависимости от геологического разреза с, по меньшей мере, одним комплектом МСГРП, осуществляют промывку затрубного пространства скважины от шлама по всей длине эксплуатационной обсадной колонны или хвостовика, особенно, в интервале продуктивного горизонта
Промывку осуществляют известными средствами и способами.
После проведения всех необходимых технологических операций осуществляют
- спуск вовнутрь Скважинного фильтра с растворимым элементом колонны НКТ или СБТ до башмака обсадной колонны;
- закачку заданного состава и в заданном количестве химического растворителя, например, раствора соляной кислоты заданной концентрации, во внутреннее пространство Скважинного фильтра с растворимым элементом для удаления защитного кожуха 3 с внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2 через заданный промежуток времени и для открытия при этом отверстий 2 корпуса 1, удаляя защитный кожух 3 из отверстий 2;
- подъем колонны НКТ или СБТ до выхода из заданного состава химического растворителя, например, раствора соляной кислоты;
- спуск колонны НКТ или СБТ через заданный промежуток времени;
- вымыв заданного состава химического растворителя, например, раствора соляной кислоты, а также продуктов растворения защитного кожуха 3 из внутреннего пространства Скважинного фильтра с растворимым элементом посредством, прямой или обратной циркуляции.
Заданный промежуток времени представляет собой время, которое необходимо для растворения защитного кожуха 3 с внутренней поверхности корпуса 1 и в отверстиях 2 корпуса 1.
В случае необходимости операцию по растворению защитного кожуха 3 и открытия отверстий 2, а именно,
закачку заданного состава химического растворителя,
ожидание реакции заданного состава химического растворителя с защитным кожухом 3,
растворение защитного кожуха 3, а также последующего вымыва продуктов химической реакции из внутреннего пространства Скважинного фильтра с растворимым элементом можно повторить.
После открытия отверстий 2 корпуса 1 Скважинного фильтра с растворимым элементом, скважину запускают в работу.
Флюид из продуктивного пласта через открытые отверстия 2 в корпусе 1 поступает в Скважинный фильтр с растворимым элементом.
Аналогичные технологические операции можно производить и при реконструкции скважины методом зарезки боковых стволов.
Предложенная конструкция Скважинного фильтра с растворимым элементом позволяет в скважине дополнительно осуществлять следующие технологические операции до или после заключительных работ (герметизацию верхней секции обсадной эксплуатационной колонны или хвостовика выше продуктивного горизонта либо цементированием либо с помощью пакеров):
- произвести контрольную промывку затрубного пространства в интервале продуктивного горизонта и по всей длине обсадной колонны или хвостовика;
- произвести закачку специальной жидкости в затрубное пространство обсадной колонны для удаления фильтрационной корки и очистки пор коллектора в призабойной зоне и для последующего вымыва продуктов растворения;
- произвести намыв гравийного или установку другого типа фильтра в затрубное пространство с обратной, так и с прямой промывкой через башмак колонны;
- произвести многостадийное ГРП;
- произвести активацию пакеров, при установке отдельными секциями, с последующей селективным отбором пластового флюида в зависимости от горно-геологических условий продуктивного горизонта
- произвести спуск и разбуривание всех технологических устройств и приспособлений (шаров, продавочных пробок, обратных клапанов башмака) без зашламования/засорения эксплуатационного пространства (внутреннего и наружного затрубного).
Дальнейшие работы проводят от наличия, установленного в колонне, специального оборудования и задач.
При строительстве различных горизонтальных, наклонно-направленных скважин, в том числе и с большим отходом от вертикали (ERD), для обсаживания интервала продуктивного горизонта производят сборку эксплуатационной обсадной колонны или хвостовика включающей в себя Скважинный фильтр с растворимым элементом и осуществляют спуск собранной компоновки в скважину по известной технологии, соответствующей конструкции скважин или способу закачивания.
Пример 1.
Скважинный фильтр с растворимым элементом включает в себя корпус 1 с отверстиями 2 и защитный кожух 3.
Предварительно изготавливают корпус 1 с отверстиями 2, представляющий собой участок трубы обсадной колонны размером 139,7×7,7 мм и длиной 11 м, из стали «Л», в котором изготовлены отверстия 2 с размером диаметра 10 мм из расчета 20 отверстий 2 на 1 погонный метр корпуса 1, например, посредством сверления или перфорации.
Далее на внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2 располагают защитный кожух 3. Для чего предварительно вовнутрь корпуса 1 с отверстиями 2 производят заливку методом напыления (распыления) с последующим вводом шаблона диаметром меньшим внутреннего на 1 мм (2×0,05) с образованием защитного слоя 3 размером равным 0,05 мм.
Напыляют и затирают алюминий, образуя защитный кожух 3 в виде слоя алюминия толщиной равной 0,05 см, который при заполнении отверстий 2 герметично перекрывает их и образует внутренний гладкий равнопроходный диаметр равный 123,3 мм внутри Скважинного фильтра с растворимым элементом.
При этом защитный кожух 3 и корпус 1 с отверстиями 2 образуют монолитное герметичное и ударопрочное соединение.
Защитный кожух 3 располагают на внутренней поверхности корпуса 1 с отверстиями 2 посредством заливки, используя для этого известные способы и/или средства.
При необходимости производят механическую обработку наружнего диаметра собранного Скважинного фильтра для удаления вышедших наружу из отверстий 2 излишков растворимого элемента защитного корпуса и обеспечения номинального наружного диаметра.
Скважинный фильтр с растворимым элементом включают в состав эксплуатационной обсадной колонны или хвостовика,
спускают в продуктивный пласт горизонтальной секции скважины с большим отходом от вертикали (ERD) с циркуляцией и вращением до пробуренного забоя скважины,
устанавливают в интервале продуктивного горизонта по всей длине продуктивного интервала и осуществляют промывку затрубного пространства скважины от шлама по всей длине эксплуатационной обсадной колонны и, особенно, в интервале продуктивного горизонта.
После осуществления заданных технологических операций осуществляют спуск колонны НКТ 60 мм до башмака обсадной колонны, производят открытие фильтрационных отверстий скважинного фильтра с растворимым элементом посредством растворения.
Для этого внутрь Скважинного фильтра с растворимым элементом (внутрь корпуса 1 с защитным кожухом 3) спускают НКТ - 60 мм и производят закачку химического раствора в виде 20% раствора соляной кислоты посредством прямой промывки в интервал установки Скважинного фильтра с растворимым элементом во внутреннее его пространство.
После чего поднимают НКТ из зоны закачки 20% раствора соляной кислоты, в течение 2 часов ожидают реакцию по взаимодействию 20% раствора соляной кислоты с алюминием 3, а именно, растворение алюминия 3 и открытие отверстий 2 в корпусе 1.
Через 2 часа производят повторный спуск колонны НКТ для вымывания посредством прямой циркуляции, удаления продуктов взаимодействия 20% раствора соляной кислоты с алюминием защитного кожуха 3 с внутренней поверхности корпуса 1 и из отверстий 2, а также из внутреннего пространства Скважинного фильтра с растворимым элементом.
После этого запускают скважину в работу и осуществляют ее освоение: флюид из продуктивного пласта через открытые отверстия 2 в корпусе 1 поступает в Скважинный фильтр с растворимым элементом и затем дальше.
Пример 2. (фиг. 2)
Скважинный фильтр с растворимым элементом включает в себя корпус 1, состоящий из 300 штук трубчатых элементов, герметично соединенных между собой.
Предварительно изготавливают 300 штук трубчатых элементов с отверстиями 2, каждый из которых представляет собой участок трубы обсадной колонны размером 168,3 мм с толщиной стенок 8.9 мм и длиной 10 м ± 0,5 м.
В каждом трубчатом элементе выполняют отверстия 2 в виде щелей размером 40 мм × 5 мм из расчета 30 щелевых отверстий 2 на 1 погонный метр корпуса 1, например, посредством лазерной вырезки.
Далее на внутренней поверхности каждого из 300 трубчатых элементов с отверстиями 2 корпуса 1 располагают защитный кожух 3. Для чего предварительно каждый трубчатый элемент с отверстиями 2 помещают в контейнер с внутренним диаметром равным наружному диаметру корпуса 1 вовнутрь каждого трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 вводят шаблон заданных размеров и заливают сплав магния и алюминия в равных соотношениях в кольцевое пространство между шаблоном и трубчатым элементом с отверстиями 2 корпуса 1, образуя защитный кожух 3 в виде слоя сплава магния и алюминия толщиной равной 2 мм с заполненными отверстиями 2, герметично перекрытыми с образованием внутреннего гладкого равнопроходного диаметра размером 146,5 мм внутри каждого трубчатого элемента с отверстиями 2.
При этом защитный кожух 3 и трубчатый элемент с отверстиями 2 корпуса 1 образуют монолитное герметичное и ударопрочное соединение.
Каждый защитный кожух 3 располагают на внутренней поверхности трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 посредством заливки, используя для этого известные способы и/или средства.
300 штук трубчатых элементов с отверстиями 2 и с защитным кожухом 3 герметично соединяют между собой резьбовыми соединениями 4 в виде ниппель-муфта, собрав тем самым Скважинный фильтр с растворимым элементом общей длиной 3000 м ± 0,5 м.
После чего собирают колонну обсадных труб, состоящей из секции глухих обсадных труб и устанавливаемых в верхний интервал до продуктивного горизонта, и Скважинного фильтра с растворимым элементом, которую затем устанавливают в продуктивный горизонт, и над ними в верхней части располагают заколонный пакер 7, который служит для герметизации заколонного пространства между продуктивным горизонтом и цементным кольцом, который в свою очередь, закачивается в затрубное пространство в интервале глухих труб.
Данную колонну спускают в скважину с циркуляцией по всей длине через башмак и вращением до проектной глубины.
Бурение до кровли продуктивного горизонта (точки Т1) и до конечного забоя одной секцией (одним диаметром долота) представляет собой вновь развиваемую технологию бурения.
Далее производят спуск эксплуатационной обсадной колонны в составе: Скважинного фильтра с растворимым элементом, устанавливаемого в продуктивный горизонт, заколонного пакера 7, установленного в открытом стволе в кровле продуктивного горизонта, и глухих обсадных труб, установленных выше продуктивного пласта и до устья скважины.
Далее производят цементирование затрубного пространства выше заколонного пакера 7 (продуктивного горизонта).
Перед активацией заколонного пакера 7 имеется возможность произвести:
- Полноценную промывку затрубного пространства для удаления шлама.
- Обработку призабойной зоны для удаления или разрушения фильтрационной корки.
- Произвести намыв гравийного фильтра.
После активации заколонного пакера 7 производят освоение или вторичное вскрытие посредством открытия отверстий 2 посредством растворения.
После проведения необходимых технологических операций, осуществляют спуск колонны бурильных труб СБТ-73 мм до башмака обсадной колонны, производят открытие отверстий 2 Скважинного фильтра с растворимым элементом посредством растворения.
Для этого внутрь Скважинного фильтра с растворимым элементом спускают колонну бурильных труб СБТ-73 производят закачку химического раствора в виде смеси раствора кислот, состоящей из 10% раствора соляной кислоты и 15% раствора плавиковой кислоты, посредством прямой промывки в интервал установки Скважинного фильтра с растворимым элементом во внутреннее его пространство с одновременным вращением колонны СБТ - 73.
После чего поднимают СБТ-73 из зоны закачки смеси раствора кислот в течение 3 часов ожидают реакцию по взаимодействию смеси раствора кислот со сплавом магния и алюминия 3 и удаления сплава магния и алюминия 3 из отверстий 2 в корпусе 1, открывая их.
Через 3 часа производят повторный спуск колонны НКТ или БТ и вымывают посредством обратной циркуляции, удаляя продукты взаимодействия смеси раствора кислот, состоящего из 10% раствора соляной кислоты и 15% раствора плавиковой кислоты, со сплавом алюминия и магния 3 с внутренней поверхности корпуса 1 и из отверстий 2 корпуса 1, а также из внутреннего пространства Скважинного фильтра с растворимым элементом.
После этого запускают скважину в работу и осуществляют ее освоение: флюид из продуктивного пласта через открытые отверстия 2 в корпусе 1 поступает в Скважинный фильтр с растворимым элементом.
Данный пример позволяет:
- Производить бурение продолжительного участка по продуктивному пласту с последующим спуском обсадной колонны с обсаживанием всего пробуренного интервала за счет возможности промывки по всей длине обсадной колонны через башмак и с вращением во время спуска, а также возможности спуска методом плавучей секции.
- Производить промывку с целью удаления продуктов бурения (шлама) из интервала продуктивного пласта по всей длине.
Производить обработку призабойной зоны в интервале продуктивного пласта и очистки пор коллектора, что позволит улучшить фильтрационные свойства коллектора.
- Производить увеличение площади фильтрации пластового флюида внутрь эксплуатационной колонны, а равно как увеличить эффективность бурения и последующей разработки месторождения.
- Повысить дебит скважин.
- Обеспечить увеличение объема поступления флюида из различных зон с разной проницаемостью за счет установки Скважинного фильтра с растворимым элементом различной плотности отверстий 2 в конкретном интервале.
- Гораздо быстрее и без использования специального оборудования производить намыв гравийного или установку другого типа фильтра в затрубное пространство с обратной, так и с прямой промывкой через башмак колонны до активации заколонного пакера 7 и проведения цементирования.
- При необходимости устанавливать Скважинный фильтр с растворимым элементом вместе с оборудованием МСГРП в интервале продуктивных пластов и в дальнейшем производить разбуривание внутренней оснастки хвостовика (продавочных шаров, пробок и посадочных седел) и операции по МСГРП. После всего производят операцию по открытию отверстий 2 в корпусе 1. В результате, получать выравнивание контура дренирования и кратное увеличение эффективности проведения операций по МСГРП.
- При спуске в комбинации с глухими обсадными трубами в продуктивный горизонт, сначала производить активацию заколонных пакеров, установленных в начале и конце Скважинных фильтров с растворимым элементом и заколонного 7, установленного выше продуктивного горизонта, произвести цементирование. Затем разбуривать внутреннее пространство оснастки обсадной колонны (продавочных шаров, пробок и посадочных седел) и после всего производить операцию по открытию отверстий 2 в корпусе 1.
Это позволит также производить испытание пластов в каждом трубчатом элементе с отверстиями 2 корпуса 1 и селективный отбор нефти, предотвращая поступление пластовой воды (при необходимости пластового газа).
Пример 3.
Производят бурение до кровли продуктивного горизонта стандартной на сегодняшний день технологией бурения. Далее производят спуск эксплуатационной обсадной колонны с последующим цементирование затрубного пространства. Затем производят бурение горизонтального участка по продуктивному пласту и последующем спуском обсадной колонны - хвостовика с заколонным пакером 7, установленным, в внутри предыдущей обсадной колонны.
Для этого предварительно изготавливают Скважинный фильтр с растворимым элементом, содержащий корпус 1 с отверстиями 2, состоящий из 20 штук трубчатых элементов, каждый из которых представляет собой участок трубы обсадной колонны размером 114,3×10,2 и длиной 11,7 м. В каждом трубчатом элементе корпуса 1 производят отверстия 2 размером 12 мм из расчета 30 отверстий 2 на 1 погонный метр трубчатого элемента 1, например, посредством сверления.
Далее располагают на внутренней поверхности каждого трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 защитный кожух 3. Для чего предварительно каждый трубчатый элемент с отверстиями 2 корпуса 1 помещают в контейнер с внутренним диаметром равным наружному диаметру корпуса 1 вовнутрь каждого трубчатого элемента корпуса 1 с отверстиями 2 вводят шаблон с размерами, которые обеспечивали размеры защитного кожуха 3
В кольцевое пространство между шаблоном и корпусом 1 с размером равным 0,2 см, вращая шаблон, заливают магний, образуя защитный кожух 3 в виде слоя магния толщиной равной 0,2 см и заполняя отверстия 2, герметично перекрывая их с образованием внутреннего гладкого равнопроходного диаметра равным 89,9 мм внутри каждого трубчатого элемента с отверстиями 2.
Каждый защитный кожух 3 располагают на внутренней поверхности трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 посредством заливки, используя для этого известные способы и/или средства, при этом защитный кожух 3 и трубчатый элемент с отверстиями 2 корпуса 1 образуют монолитное герметичное и ударопрочное соединение.
Трубчатые элементы с отверстиями 2 и с защитным кожухом 3 корпуса 1 герметично соединяют между собой резьбовыми соединениями 4 в виде ниппель-муфта.
После чего собирают компоновку с обсадной колонной-хвостовик, которая состоит из Скважинного фильтра с растворимым элементом и в состав колоны включено один или несколько комплектов оборудования МСГРП (два пакера 5 и циркуляционная муфта 6) устанавливаемых в зависимости от горно-геологических условий и технико-технологических задач, и заколонный пакер 7, установленного внутри предыдущей обсадной колонны.
Собранную компоновку спускают в пробуренный интервал продуктивного горизонта с возможностью спуска с вращением, промывкой по всей длине хвостовика через башмак и направляющий элемент либо методом плавучей трубы.
Сначала осуществляют полноценную промывку затрубного пространства для удаления шлама и при необходимости дополнительно осуществляют:
- обработку призабойной зоны для удаления или разрушения фильтрационной корки
- намыв гравийного фильтра, при необходимости.
Далее после активации заколонного пакера 7, установленного внутри предыдущей транспортной колонны производят отстыковку транспортировочной колонны.
После чего производят работы по гидроразрыву пласта по известной технологии.
Далее в целях интенсификации притока производят открытие отверстий 2 в корпусе 1 путем спуска колонны насосно-компрессорных труб НКТ 60 мм до башмака обсадной колонны, производят открытие отверстий 2 Скважинного фильтра с растворимым элементом посредством растворения.
Для этого внутрь Скважинного фильтра с растворимым элементом спускают колонну насосно-компрессорных труб НКТ - 60 мм производят закачку химического раствора в виде 30% раствора плавиковой кислоты посредством прямой промывки в интервал установки Скважинного фильтра с растворимым элементом во внутреннее его пространство.
После чего поднимают НКТ из зоны закачки плавиковой кислоты, в течение 2- часов ожидают реакцию по взаимодействию плавиковой кислоты с магнием 3 и удаления магния 3 из отверстий 2 в корпусе 1, открывая их.
Через 2 часа производят повторный спуск колонны НКТ и вымывают посредством обратной циркуляции, удаляя продукты взаимодействия плавиковой кислоты с магнием 2 с внутренней поверхности корпуса 1 и из отверстий 2 корпуса 1, а также из внутреннего пространства Скважинного фильтра с растворимым элементом.
При необходимости операцию по растворению и удалению защитного корпуса 3 и открытия отверстий 2 можно повторить.
После открытия отверстий 2 запускают скважину в работу и осуществляют ее освоение: флюид из продуктивного пласта через открытые отверстия 2 в корпусе 1 поступает в Скважинный фильтр с растворимым элементом.
Предложенное техническое решение позволяет:
- произвести бурение продолжительного участка по продуктивному пласту с последующим спуском обсадной колонны с обсаживанием всего пробуренного интервала за счет возможности промывки по всей длине обсадной колонны через башмак и с вращением во время спуска, а также возможности спуска методом плавучей трубы.
- произвести промывку с целью удаления продуктов бурения (шлама) из интервала продуктивного пласта по всей длине
- произвести обработку призабойной зоны в интервале продуктивного пласта и очистки пор коллектора, что позволит улучшить фильтрационные свойства коллектора
- произвести увеличение площади фильтрации пластового флюида внутрь эксплуатационной колонны, а равно как увеличить эффективность бурения и последующей разработки месторождения.
- кратно увеличить площадь поступления пластового флюида внутрь колонны, а равно как и дебит скважины
- обеспечить более ровный профиль дренирования продуктивного горизонта, что, в свою очередь, может обеспечить более стабильную и продолжительную работу скважины, а равно как и объем поступления флюида из различных зон с разной проницаемостью за счет установки большего или меньшего количества скважинных перфорированных фильтров различной плотности отверстий в конкретном интервале.
Пример 4.
От башмака предыдущей колонны (кондуктора или технической) производят бурение до кровли продуктивного горизонта и дальнейшее бурение по продуктивному пласту одним диаметром долота до максимально возможной глубины спуска эксплуатационной колонны.
Далее производят спуск эксплуатационной обсадной колонны в составе: Скважинного фильтра с растворимым элементом с трубчатыми элементами с отверстиями 2 и кожухом 3, герметично соединенных между собой, одного типаразмера, устанавливаемого в продуктивный горизонт, заколонного пакера 7, установленного в открытом стволе выше продуктивного горизонта, глухих обсадных труб 8, установленных выше продуктивного пласта и до устья скважины, а также внизу трубчатых элементов с отверстиями 2 и кожухом 3, герметично соединенных между собой, первого типаразмера. После активации пакера заколонного 7, производят цементирование затрубного пространства выше пакера 7 (продуктивного горизонта).
При необходимости в Скважинный фильтр с растворимым элементом могут быть включено оборудование МСГРП (на рисунке не показано).
Далее производят бурение по продуктивному горизонту долотом меньшего диаметра. С последующим спуском трубчатых элементов с отверстиями 2 и кожухом 3, герметично соединенных между собой, второго типаразмера меньше первого типоразмера.
Активируются заколонный пакер 7, установленный в низу трубчатых элементов с отверстиями 2 и кожухом 3, герметично соединенных между собой, первого типаразмера в интервале глухих труб 8, который также может иметь оборудование МСГРП.
В дальнейшем, производят открытие отверстий 2 в Скважинном фильтре с растворимым элементом.
Предварительно изготавливают Скважинный фильтр с растворимым элементом, корпус которого состоит из трубчатых элементов двух типоразмеров, герметично соединенных между собой, при этом:
- Скважинный фильтр с растворимым элементом, корпус которого состоит из 200 штук стальных трубчатых элементов первого типоразмера, герметично соединенных между собой посредством резьбового соединения 4 в виде ниппель-муфта: нарекания ниппельных резьбовых соединений и муфт 4. Каждый из трубчатых элементов первого типоразмера представляет собой участок обсадной трубы из марки стали Р-110, размером 177,8×9,2 мм и длиной 11.5 м с просверленными отверстиями 2 диаметром 5 мм из расчета 40 отверстий 2 на 1 погонный метр трубчатого элемента, После чего на внутренней поверхности каждого трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 размером 177,8 мм × 9,2 мм × 11.5 м располагают защитный кожух 3, для этого предварительно вовнутрь каждого трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1 вводят шаблон заданных размеров и в кольцевое пространство между шаблоном и трубчатым элементом с отверстиями 2 корпуса 1 с размером равным 0,15 см закрывают слоем химическирастворимого наполнителя в виде алюминия образуя защитный кожух 3 толщиной равной 0,15 см, который заполняя отверстия 2 герметично перекрывает их и образует внутренний гладкий равнопроходный диаметр 156,4 мм. При этом защитный кожух 3 и трубчатый элемент с отверстиями 2 образуют монолитное герметичное и ударопрочное соединение.
Каждый защитный кожух 3 располагают на внутренней поверхности трубчатого элемента корпуса 1 с отверстиями 2 посредством заливки, используя для этого известные способы и/или средства.
- Скважинный фильтр с растворимым элементом, корпус которого состоит из 59 штук трубчатых элементов второго типоразмера, герметично соединенных между собой посредством резьбового соединения 4 в виде ниппель-муфта.
Каждый из трубчатых элементов с отверстиями 2 второго типоразмера представляет собой участок обсадной трубы из пластика (упрочненного стекловолокном пластика или из углепластика) с размером 114,3×15 мм и длиной 10,5±0,2 м с вырезанными отверстиями 2 из расчета 30 отверстий 2 на 1 погонный метр корпуса 1. Отверстия 2 выполнены в виде щелей размером 12 мм × 3 мм, сделанных, например, посредством механической вырезки. Далее на внутренней поверхности каждого из 59 трубчатых элементов с отверстиями 2 корпуса 1 располагают защитный кожух 3. Для чего предварительно внутреннюю поверхность каждого трубчатого элемента с отверстиями 2 обрабатывают клеевым составом смолы и вводят защитный корпус 3 в виде трубы, сделанной из листа цинка (труба со сварным швом) толщиной 0,15 см и длиной равной длине трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1, герметично перекрывая отверстия 2, который образует внутренний гладкий равнопроходный диаметр 81, 3 мм внутри каждого трубчатого элемента с отверстиями 2 корпуса 1. При необходимости в отверстия 2 вставляют из указанного сплава формы, аналогичные по размеру щелей, которые также фиксируют посредством клея к корпусу 1.
На 59 штуках трубчатых элементов с отверстиями 2 и с защитным кожухом 3 нарезают ниппельные резьбовые соединения 4 и все резьбовые соединения 4 обрабатывают клеевым составом и герметично соединяют между собой муфтами, с последующей термической обработкой, собрав тем самым Скважинный фильтр с растворимым элементом общей длиной 619±0,2 м. Трубчатые элементы с отверстиями 2 и с защитным кожухом 3 второго типоразмера герметично соединяют между собой резьбовым соединением 4.
После чего производят бурение от башмака технической колонны или кондуктора долотом диаметром 220,7 мм до кровли продуктивного горизонта и по самому горизонту до глубины возможного спуска эксплуатационной обсадной колонны (в нашем случае 2100 м). Далее производят сборку эксплуатационной колонны обсадных труб 177,8 мм в составе: с трубчатыми элементами с отверстиями 2 и защитным кожухом 3 первого типоразмера, герметично соединенных между собой, размером 177,8×9,2 мм, устанавливаемого в продуктивный горизонт, и глухих обсадных труб 8, установленных выше продуктивного пласта и до устья скважины и внизу трубчатых элементов с отверстиями 2 и с защитным кожухом 3 первого типоразмера, заколонного пакера 7, установленного в открытом стволе в кровле продуктивного горизонта, и глухих обсадных труб 8, установленных выше продуктивного пласта и до устья.
Спуск осуществляют с промывкой по всей длине через башмак колонны с одновременным вращением до фактического забоя. До пакерования производят различные технологические операции по оптимизации притока и очистки затрубного пространства. После активации пакера заколонного 7, установленного в открытом стволе в кровле продуктивного горизонта, производят цементирование затрубного пространства выше пакера 7 (продуктивного горизонта).
При необходимости в Скважинный фильтр с растворимым элементом могут быть включено оборудования МСГРП (на фигуре не показано).
Далее производят разбуривание оснастки обсадной колонны (продавочных пробок, шаров и посадочных седл) и бурение по продуктивному горизонту долотом диаметром 152,4 мм до возможной глубины спуска обсадной колонны - хвостовик, с последующим спуском хвостовика, состоящего из трубчатых элементов с отверстиями 2 и с защитным кожухом 3 второго типоразмера, герметично соединенных между собой, размером 114,3×15 мм.
Спуск осуществляют с промывкой по всей длине через башмак колонны с одновременным вращением (при возможности по эксплуатационным характеристикам трубы) до фактического забоя либо по методу плавучей секции.
Спуск хвостовика производят транспортировочной колонной СБТ-89. До пакерования производят различные технологические операции описанные ранее. Активируют заколонный пакер 7, установленный в интервал глухих труб 8 нижней части трубчатых элементов с отверстиями 2 и с защитным кожухом 3 первого типоразмера, герметично соединенных между собой, размером 177,8×9,2 мм для герметизации затрубного пространства между трубчатыми элементами с отверстиями 2 и защитным кожухом 3 первого типоразмера и трубчатыми элементами с отверстиями 2 и защитным кожухом 3 второго типоразмера, при этом первый типоразмер больше второго типоразмера.
Производят отсоединение транспортировочной колонны СБТ-89.
Данный скважинный фильтр с растворимым элементом также может иметь оборудование МСГРП (на рисунке не показано).
В случае наличия оборудования МСГРП, то проводят операции МСГРП в Скважинном фильтре с растворимым элементом.
В дальнейшем, производит открытие отверстий 2 в Скважинном фильтре с растворимым элементом, который состоит из трубчатых элементов с отверстиями 2 корпуса 1 двух типоразмеров и защитным кожухом 3, герметично соединенных между собой.
Далее в целях интенсификации притока производят открытие отверстий 2, для чего внутрь, полученной комбинированной колонны в виде Скважинного фильтра с растворимым элементом спускают колонну, состоящую из НКТ-60 длиной на 20 м больше длины трубчатых элементов с отверстиями 2 корпуса 1 второго типоразмера и с защитным кожухом 3, герметично соединенных между собой, и СБТ-89 остальное.
Производят закачку 30% раствора щелочи каустической соды (едкий натр) в интервал Скважинного фильтра с растворимым элементом. После чего поднимают комбинированную колонну из зоны закачки 30% раствора щелочи каустической соды (едкий натр), в течение 3 часов ожидают реакцию по взаимодействию 30% раствора -едкого натра с алюминием и цинком защитных кожухов 3 и удаления слоя алюминия и цинка защитного корпуса 3 из отверстий 2 в корпусе 1, открывая их.
Через 5 часов производят повторный спуск комбинированной колонны НКТ-60 и СБТ-89, и вымывают посредством обратной циркуляции, удаляя продукты взаимодействия 30% раствора щелочи каустической соды (едкий натр) с алюминием и цинком 3 с внутренней поверхности корпуса 1 и из отверстий 2 корпуса 1, а также из внутреннего пространства Скважинного фильтра с растворимым элементом.
При необходимости операцию по растворению и удалению защитного корпуса 3 и открытия отверстий 2 можно повторить.
Данная компоновка позволяет при всех ранее озвученных преимуществах в примерах 1-3 значительно кратно увеличить протяженность бурения по продуктивному горизонту и особенно скважин типа ERD (с большим отходом от вертикали).
Таким образом, заявленная Конструкция обсадной трубы - фильтра с растворимыми элементами в виде Скважинного фильтра с растворимым элементом позволяет:
- увеличить протяженность бурения по продуктивному участку посредством спуска Скважинного фильтра с растворимым элементом с обсаживанием всего пробуренного продуктивного интервала, что в итоге приводит к увеличению площади поступления флюида в Скважинный фильтр с растворимым элементом и, соответственно, приводит к увеличению добычи пластового флюида что:
- многократно увеличивает целесообразность и экономическую обоснованность бурения различных горизонтальных, наклонно-направленных скважин, в том числе и с большим отходом от вертикали (ERD), бурения на обсадной колонне с установкой в продуктивном интервале, а также боковых стволов, что в конечном итоге повышает эффективность бурения при прочих равных условиях,
за счет
- увеличения жесткости конструкции самого Скважинного фильтра с растворимым элементом;
- повышения допустимого момента на вращение и возможности спуска Скважинного фильтра с растворимым элементом с циркуляцией по всей длине эксплуатационной обсадной колонны или хвостовика через башмак или направляющий элемент;
- имея герметичность по всей длине производить операции МСГРП, до открытия отверстий 2;
- имея герметичность по всей длине производить активацию отсекающих пакеров, при установке раздельными Скважинными фильтрами
с растворимым элементом для селективного отбора пластового флюида, до открытия отверстий 2.
А также позволяет сократить материальные затраты и трудовые ресурсы при спуске Скважинного фильтра с растворимым элементом в стволы различных горизонтальных, наклонно-направленных скважин, в том числе и с большим отходом от вертикали (ERD) и боковых стволов.
Увеличение длины Скважинного фильтра с растворимым элементом в продуктивном пласте повышает площадь поступления пластового флюида вовнутрь эксплуатационной обсадной колонны после проведении многостадийного ГРП не только через специальные порты, но и по открытым отверстиям 2 в корпусе 1 Скважинного фильтра с растворимым элементом через которые пластовый флюид поступает по всей его длине, кратно увеличивая добычу пластового флюида, так как «работает больший участок» продуктивного пласта и в процессе работы Скважинного фильтра с растворимым элементом выравнивается профиль дренирования продуктивного пласта по всему стволу горизонтальной, наклонно-направленной скважин, в том числе и с большим отходом от вертикали (ERD).
Скважинный фильтр с растворимым элементом повышает качество очистки ствола скважины от механических примесей, образовавшиеся во время бурения скважины и в процессе спуска обсадной колонны или хвостовика.
Также Скважинный фильтр с растворимым элементом повышает качество обработки затрубного пространства в призабойной зоны коллектора и позволяет провести различные технологические операции по интенсификации пластового флюида, а также его фильтрования за счет возможности проведения таких операций как:
- намыв гравийных фильтров и ускорения его проведения с/без специальных устройств, а равно как значительное удешевление и упрощение данных работ;
- спуск Скважинного фильтра с растворимым элементом с внешним фильтрующим элементом, который очень сложно производить со стандартными негерметичными перфорированными трубами.