СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к устройствам для добычи как газообразных, так и жидких полезных ископаемых, в том числе нефти и природного газа и может быть использована при заканчивании нефтяных, газовых, газоконденсатных и других скважин, в том числе в слабосцементированных коллекторах.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является скважинный фильтр, включающий фильтр-каркас для задержания фильтрующего материала с отверстиями для пропуска полезного флюида и фильтрующий материал в пространстве между стенкой скважины и фильтром-каркасом, с фракционным составом, выбираемым в соответствии с гранулометрическим составом пластового песка. («Подземное хранение газа. Проблемы и перспективы». М.: ВНИИГАЗ, 2003 г., с.395-401).
Недостатками известного устройства являются:
- арочный эффект при доставке гравия в пространство между стенкой скважины и фильтром-каркасом приводит к образованию пустот в слое гравия, недостаточная плотность и однородность упаковки снижает эффективность фильтра. Проявлению арочного эффекта способствует относительно невысокая сферичность (не менее 0.6) и округлость (не менее 0.6) гравия (стандарт API RP 58 "Recommended practices for testing sand used in gravel packing operations", 1995);
3
3
- сравнительно небольшой удельный вес гравия (от 2 г/см до 2.8 г/см, ГОСТ 8736-93) снижает устойчивость к перемешиванию частиц гравия с частицами пластового песка в потоке флюида, что приводит к нарушению плотности и однородности слоя гравия;
- относительно низкая прочность частиц гравия (сопротивление раздавливанию гравия определяют при давлении до 14 МПа по стандарту API RP 58 "Recommended practices for testing sand used in gravel packing operations", 1995) приводит к дроблению части гранул при смешивании гравия с жидкостью-носителем и доставке гравия с устья скважины в пространство между стенкой скважины и фильтром-каркасом. Дробление частиц приводит к отклонению от требуемого гранулометрического состава гравия;
- гидрофильность гравия, что способствует кольматации слоя гравия глинистыми частицами вплоть до прекращения работы фильтра. (Краевой угол смачивания гравия может быть оценен по краевому углу смачивания кварца - 0°. Поверхностно-активные вещества. Справочник под ред. А.А.Абрамзона, Г.М.Гаевого, Л.: «ХИМИЯ», 1979 г., с.215.)
Перечисленные недостатки снижают эффективность работы гравийных фильтров и срок их службы.
Технический результат, который обеспечивает предлагаемый скважинный фильтр, заключается в повышении эффективности фильтрации и увеличении срока работы скважинных фильтров.
Данный технический результат достигается за счет того, что в скважинном фильтре, включающем фильтр-каркас для задержания фильтрующего материала с отверстиями для пропуска полезного флюида и фильтрующий материал в пространстве между стенкой скважины и фильтром-каркасом, с фракционным составом, выбираемым в соответствии с гранулометрическим составом пластового песка, фильтрующим материалом является пропант, кроме того, на фильтрующий материал нанесено полимерное покрытие.
На фигуре 1 изображен предлагаемый скважинный фильтр.
Скважинный фильтр, расположенный в продуктивном пласте 1, состоит из фильтра-каркаса 2 с отверстиями 3 и фильтрующего материала - пропанта 4, которым заполняют пространство между стенкой скважины и фильтром-каркасом 2.
Предлагаемый скважинный фильтр работает следующим образом. Фильтр-каркас 2 устанавливают в продуктивном пласте 1. Пространство между стенкой скважины и фильтром-каркасом 2 заполняют фильтрующим материалом - пропантом 4, который представляет собой серые шарики размером с крупное маковое зерно. Каждая гранула пропанта 4 - керамическое изделие, полученное путем высокотемпературного обжига специального фракционированного глинозема. Размер отверстий 3 фильтра-каркаса 2 выбирают в соответствии с фракционным составом пропанта 4 так, чтобы воспрепятствовать проникновению пропанта в скважину сквозь отверстия 3 фильтра-каркаса 2, а фракционный состав пропанта 4 выбирают в соответствии с гранулометрическим составом пластового песка так, чтобы воспрепятствовать проникновению песка сквозь слой пропанта 4. Флюид из продуктивного пласта 1 проходит фильтрующий материал - пропант 4, где происходит его очищение от механических примесей, в частности, от частиц пластового песка, затем через отверстия 3 фильтра-каркаса 2 поступает в скважину.
3
Так как в процессе обжига гранулы пропанта приобретают высокую сферичность и округлость (по ГОСТ Р 51761-2005 сферичность и округлость не менее 0.7, на практике порядка 0.9) это затрудняет образование арочного эффекта и, соответственно, препятствует возникновению пустот в заполненном пропантом пространстве, в результате чего достигается плотная однородная упаковка. Большой удельный вес гранул пропанта 3.5 г/см(стандарт API RP 60 "Recommended practices for testing high-strength proppants used in hydraulic fracturing operations", 1995) повышает устойчивость слоя пропанта к перемешиванию частиц пропанта с частицами пластового песка в
потоке флюида и не происходит нарушения плотности и однородности слоя пропанта. Также в процессе обжига гранулы пропанта приобретают высокую механическую прочность: сопротивление раздавливанию пропанта определяют при давлении от 51.7 МПа до 103.3 МПа (ГОСТ Р 51761-2005). Высокая прочность частиц пропанта исключает его дробление в процессах приготовления смеси с жидкостью-носителем и доставки пропанта с устья скважины в пространство между стенкой скважины и фильтром-каркасом, гранулометрический состав пропанта постоянен при сооружении и эксплуатации скважины.
Применение пропанта с полимерным покрытим обусловлено тем, что пропант с таким покрытием обладает гидрофобностью, что препятствует кольматации слоя пропанта глинистыми частицами. (Краевой угол смачивания полимерного покрытия, например полиэтилена, составляет 110°, Поверхностно-активные вещества. Справочник под ред. А.А.Абрамзона, Г.М.Гаевого, Л.: «ХИМИЯ», 1979 г., с.216.) Гидрофобность пропанта с полимерным покрытием повышает также стабильность слоя пропанта по отношению к перемешиванию частиц пропанта с частицами пластового песка в потоке флюида, не нарушается однородность и плотность слоя пропанта.
Наличие в настоящее время различных фракций пропантов, в том числе с полимерным покрытием, выпускаемых в промышленных количествах, обеспечивает техническую реализуемость предлагаемого изобретения.