Оборудование технологических скважин фильтрами
• Если скважина это основное звено в технологической схеме ПВ, то, в свою очередь, фильтр является основным элементом скважины, во многом определяющим её техническое состояние и, следовательно, технологию всего процесса подземного выщелачивания. • При подземном выщелачивании урановых руд фильтры устанавливаются в интервале продуктивного горизонта призабойной зоны и обеспечивают как свободный пропуск в продуктивный пласт выщелачивающих растворов (закачные скважины), так и извлечение из пласта продуктивных растворов без механических примесей (откачные скважины). • Продуктивные горизонты чаще всего слагаются неоднородными песчаными толщами от тонкозернистых до среднезернистых песков с включением глинистых частиц (пластовые месторождения) или крупных блоков пород с естественной трещиноватостью (скальные месторождения).
Фильтр является основным элементом скважины, определяющим: • техническое состояние скважины; • технологию всего процесса подземного выщелачивания.
Основные требования к фильтрам технологических скважин • обладать высокой стойкостью к химически агрессивным средам; • высокой механической прочностью в условиях горного давления и гидродинамических нагрузок; • уменьшать возможность прохождения в скважину твердой фазы (песка); • площадь фильтрующей поверхности должна обеспечивать пропуск требуемого количества раствора.
• Вопросам разработки конструкции фильтров, их монтажа в скважинах и эксплуатации уделяется особое внимание. • Этим и можно объяснить довольно большое разнообразие конструкций фильтров, применяемых при подземном выщелачивании, а также способов их установки и эксплуатации. • Правильно выбранный тип фильтра обеспечивает : • стабильность запроектированного дебита (приемистости) скважин, • выбор водоподъемников наиболее рациональной конструкции, • большой межремонтный период скважины и ее низкую стоимость.
• Основным критерием для выбора фильтра рациональной конструкции является гранулометрический состав продуктивных пластов, точнее, преобладающая крупность частиц пласта, в котором планируется разместить фильтр. • Основываясь на указанном критерии, приведем рекомендации по применению фильтров различных типов и конструкций.
Область применения фильтров различных типов и конструкций Состав продуктивных пластов Рациональные типы и конструкция фильтров Полускальные неустойчивые, щебенистые и галечниковые породы с преобладающей крупностью частиц щебня и гальки от 20 до 100 мм (более 50 % по массе) Трубчатые фильтры с круглой и щелевой перфорацией. Стержневые фильтры Гравий, гравелистый песок с крупностью частиц от 1 до 10 мм и преобладающей крупностью частиц (более 50 % по массе) Трубчатые фильтры с круглой и щелевой перфорацией; с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или из штампованного стального листа. Стержневые фильтры с обмоткой проволокой из нержавеющей стали или с водоприемной поверхностью из штампованного листа
Состав продуктивных пластов Рациональные типы и конструкция фильтров Пески крупнозернистые с преобладающей крупностью частиц 1– 2 мм (более 50 % по массе) Трубчатые фильтры с щелевой перфорацией с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного листа или сетки квадратного плетения Пески среднезернистые с преобладающей крупностью частиц 0, 25– 0, 5 мм (более 50 % по Трубчатые и стержневые фильтры с водоприемной поверхностью из сеток гладкого (галунного) плетения. Трубчатые и стержневые фильтры с однослойной гравийной обсыпкой Трубчатые и стержневые фильтры с однослойной, двух- или трехслойной песчаной и песчано-гравийной обсыпкой (гравийные фильтры). Блочные фильтры, щелевые фильтры и их разновидности: дисковые, тарельчатые, гофрированные, антикоррозионные с песчаногравийной обсыпкой Пески мелкозернистые с преобладающей крупностью частиц 0, 1– 0, 25 мм (более 50 % по массе)
Типы фильтров • каркасные трубчатые с круглой и щелевой перфорацией без покрытия; • каркасные трубчатые и стержневые с тонкими фильтрующими покрытиями – сетчатые, проволочные; • дисковые (тарельчатые); • с фильтрующим заполнением – кожуховые. • фильтры с засыпкой – гравийно – обсыпные фильтры.
Трубчатые фильтры с круглой перфорацией находят ограниченное применение из-за трудностей изготовления отверстий с размерами в соответствии с гранулометрическим составом рудовмещающих пород. Используются: • при сооружении технологических скважин в горизонтах, представленных неустойчивыми скальными или полускальными породами, гравийно-галечниковыми отложениями и крупнозернистыми песками. • при отработке пластовых месторождений – при оборудовании прифильтровой зоны гравийной обсыпкой.
• Скважность таких фильтров зависит от материала труб и колеблется в широких пределах (5 – 30%). • (Скважность— отношение площади проходных отверстий ко всей поверхности фильтрующей части трубы) • Размеры отверстий и расстояния между ними выбираются в зависимости от диаметра и материала каркаса, назначения скважин и гранулометрического состава пород продуктивного горизонта или фильтрующей обсыпки. Основные типы каркасов трубчатых фильтров с круглой перфорацией, применяемых на месторождениях ПВ: • Трубы из нержавеющей стали, диаметр, мм…. . . 76, 114, 127, 159 • Эмалированные трубы , диаметр, мм…………. 127 • Полиэтиленовые трубы , диаметр, мм…. . 75, 110, 140, 160 • Размеры круглых отверстий, мм ………………. 2, 3, 5
Щелевые фильтры • Щелевые фильтры являются основным типом, применяемым на предприятиях ПВ. а– с горизонтальной нарезкой б – с вертикальной нарезкой Применяются в основном щелевые фильтры с вертикальным или горизонтальным расположением щелей. а Нарезаются щели на теле трубы фрезерованием.
Параметры щелевых фильтров Тип каркаса Тип фильтра Трубы из ФЩС 80 нержавеющей ФЩС 110 стали ФЩС 150 Трубы поли– ФЩП 75 этиленовые ФЩП 110 ФЩП 140 ФЩП 150 ФЩП 200 Наружный Ширина диаметр, щелей, мм мм 89 114 159 75 110 140 160 225 1; 2; 3 1; 2
Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями • Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями сочетает высокое деформационное сопротивление с большеразмерными зазорами, обеспечивающими очень большую открытую поверхность. Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями используется в случаях, когда по геологическим условиям требуемая величина зазора должна составлять от 1 до 4 мм в условиях высокого давления.
ЩЕЛЕВЫЕ ПРОВОЛОЧНЫЕ ФИЛЬТРЫ с фильтроэлементами УСС ФЭ Видео Изготавливаются из нержавеющей проволоки специального треугольного V – образного сечения. Представляют собой щелевые трубы изготовленные из проволоки. Поперечная проволока наматывается спирально на каркас продольно расположенных проволок Применяются там, где песок и другие примеси, поступающие из пласта, создают серьезные перебои в добыче
• Спиралевидные щелевые фильтрующие трубы обеспечивают механизм фильтрации, регулирующий количество частиц, проникающих через фильтровальную зону таким образом, что песок и другие частицы, превышающие размеры щелей фильтра, не проникают в установленную колонну. • Одним из наиболее эффективных методов создания фильтрационного механизма является использование спиралевидного фильтра(“V” – образного стального профиля с непрерывной щелью).
• Фильтр выполнен из холоднокатаной профилированной проволоки треугольного сечения, намотанной вокруглой обоймы из продольных стержней (стрингеров), которые путем сварки образуют жесткую структуру.
• Спиралевидные щелевые фильтрующие трубы обеспечивают механизм фильтрации, регулирующий количество частиц, проникающих через фильтровальную зону таким образом, что песок и другие частицы, превышающие размеры щелей фильтра, не проникают в установленную колонну. Для спиралевидных щелевых фильтров используются различные материалы – углеродистая сталь, оцинкованная сталь и различные сплавы нержавеющей стали марок AISI 304, AISI 316, которые являются коррозионностойкими и жаропрочными - в зависимости от вида среды для уменьшения коррозии и противостоянию возникающим нагрузкам.
Фильтры скважинные щелевые - Увеличенная поверхность фильтрации (до 30%) за счет оптимизации геометрических размеров проволоки треугольного сечения, в результате чего увеличивается дебитность скважины, уменьшается интенсивность нагрузки на скважинный щелевой фильтр, что увеличивает срок его службы. - Жесткий допуск размера щелей фильтроэлемента скважинного фильтра. Отклонение от номинального размера не более 15 мкм. Фильтроэлементы - изготавливаются из высокоточного V-образного профиля.
Типоразмеры скважинных щелевых фильтров, выпускаемых ЗАО "ПО СТРОНГ" Условный диаметр трубы D, мм Параметры Толщина стенки S, мм 245 219 7, 9; 8, 9; 10, 0; 11, 0; 12, 0; 13, 8; 15, 9 168 146 7, 0; 7, 7; 8, 5; 9, 5; 10, 7 7, 7; 8, 9; 8, 0; 8, 9; 10, 2; 10, 4; 10, 6; 11, 4; 12, 7 12, 1 114 7, 0; 7, 4; 8, 6 Длина фильтроэлемента, мм До 6 000 Размер щели фильтроэлемента, мм 0, 05; 0, 15; 0, 20; 0, 25 + 0, 015 Наружный диаметр муфты D 1, мм 257 231 187, 7 166 127 (133)
• Фильтр выполнен из холоднокатаной профилированной проволоки треугольного сечения, намотанной вокруглой обоймы из продольных стержней (стрингеров), которые путем сварки образуют жесткую структуру. • Для поставляемых спиралевидных щелевых фильтров используются различные материалы – углеродистая сталь, оцинкованная сталь и различные сплавы нержавеющей стали - в зависимости от вида среды для уменьшения коррозии и противостоянию возникающим нагрузкам.
Фильтры проволочные каркасные и каркасностержневые • Устанавливают в гравелистых и крупнозернистых водоносных песках. • Проволочные фильтры являются разновидностью щелевых фильтров, горизонтальные щели которых получаются в результате навивки проволоки на опорный каркас из перфорированной трубы с круглой или щелевой перфорацией или стержней, закрепленных по образующей опорных поясов. Проволочный каркасно - стержневой фильтр 1–труба с резьбой (опорный пояс), 2–стержень, 3–проволока
• Применяются проволочные фильтры преимущественно при сооружении высокодебитных откачных скважин технологических скважин глубиной свыше 300 м. • В качестве каркаса проволочных фильтров могут применяться стержни и трубы из нержавеющей стали, полиэтиленовые, полипропиленовые, а также трубы стальные, покрытые эмалью или другими коррозионно-стойкими материалами. • В качестве навивочного материала используется проволока из нержавеющей стали, полихлорвиниловый жгут и стальная проволока, покрытая коррозионно-стойкими пастами и пластмассовыми оболочками.
Сетчатые фильтры • Фильтры применяют в крупно-, средне- и мелкозернистых песках. • Сетчатые фильтры выполняются путем намотки фильтрующей сетки на продольные стержни, уложенные по образующей поверхности трубчатого перфорированного каркаса проволоки, наматываемой на каркас в виде спирали или сетки с крупной ячейкой. 4 1–сетка, 2–трубчатый перфорированный каркас, 3–проволока в виде спирали, 4 - крупноячейстая сетка
• Сетчатые фильтры разработаны с каркасами из труб из нержавеющей стали и полиэтиленовых труб с сетками из пластмасс и металлической проволоки: нержавеющей стали, латуни, нихрома, никеля, молибдена, титана с размерами отверстий от 0, 4 до 20 мм. Фильтры сетчатые
Типоразмеры и параметры никелевых НП-2 проволочных тканых сеток с квадратными ячейками № сетки Номин. диаметр проволоки, мм Номин. 004 0, 40 0, 030 0045 0, 036 005 0, 050 0, 036 0056 0, 040 0063 0, 040 0071 0, 050 008 0, 080 0, 055 009 0, 090 0, 060 01 0, 100 0, 060 0112 0, 080 0125 0, 080 014 0, 140 0, 090 0, 100 018 0, 180 0, 120 02 0, 200 0, 120 0224 0, 120 025 0, 160 0, 250 0, 120 028 Номин. размер стороны ячейки в свету, мм 016 0, 280 0, 140 0315 0, 160 0355 0, 160 Пред. откл-е. 04 0, 400 0, 160 045 0, 450 0, 200 05 0, 500 0, 250 056 0, 560 0, 250 063 0, 630 0, 300 07 0, 700 0, 300 08 0, 800 0, 300 09 0, 900 0, 400 1 1, 000 0, 400 1, 250 0, 400 1, 600 0, 500 2 2, 000 0, 500 2, 500 0, 500 ± 0, 010 ± 0, 004 ± 0, 006 ± 0, 015 ± 0, 020
• Сетки для скважинных фильтров классифицируются по своей конфигурации. Они могут быть с ячейкой: • 1. Квадратной 2. Многослойной 3. Галунные • (киперной) • Первые два вида применяются в гравийных песках и крупнозернистых грунтах. • Третий тип сеток используется в породах средней и мелкой зернистости.
• Необходимый размер ячейки подбирается по результатам отобранной пробы жидкости и определения размеров фракций. • Ячейки сеток составляют от 0, 12 до 3 мм². В случае локального повреждения одной или нескольких ячеек, то только в этом месте в скважину попадут крупные частицы. В остальных местах она будет функционировать нормально. • Сетчатый фильтр изготовить значительно проще и потому они значительно дешевле. Качественное изделие из нержавеющей стали, и хорошая отсыпка фильтра служит в течение 30 -50 лет. • Такие изделия из нержавейки отличаются хорошей эксплуатационной характеристикой и могут изготавливаться самостоятельно.
Применение сетчатых фильтров • Сетчатые фильтры из нержавеющей стали значительно превосходят проволочные. Особенно это чувствуется в случаях наворачивания сетки внахлест. Такие качества позволяют применять их и на пластиковых трубах. • В пластах, представленных песками, используются фильтры с обтянутой сетчатой тканью. • Для этих целей используются 12 типоразмеров латунной сетки от номера 6/40 до 18/130. • Числитель - это число вертикальных проволок, а знаменатель - горизонтальных, приходящихся на 1 кв. дюйм, то есть 26 х26 мм. • Отсюда и начинается подбор материала, который должен подойти под те или иные свойства продуктивного пласта. • Для песчаных пластов целесообразно применять размеры 6/40, 7/70, 10/90.
Достоинства сетчатого фильтра для скважины • Можно спускать на нужную глубину и изготавливать на месте обустройства скважины без специальной квалификации. Их легко извлекать из ствола для ремонта. Локальный разрыв сетки не столь опасен для скважины. • Недостатки сетчатого фильтра для скважины • Изготавливаются они из дорогих металлов и обладают высокой сопротивляемостью, что отрицательно влияет на дебит. • Непригодны для условий плывунов из-за механического засорения ячейки сетки. • Закупориваются ячейки в условиях эксплуатации в железистых и карбонатных водах, что приводит к резкому уменьшению производительности скважины. Это приводит к замене фильтра.
Стоимость сетчатого фильтра • Стоимость фильтра высокой прочности и качества, изготовленного галунным плетением из нержавейки, колеблется от 2500 до 3500 рублей за погонный метр. • Имеет значение и диаметр обсадной колонны.
Дисковые (тарельчатые) фильтры • Фильтр устанавливаеют чаще всего в песках от тонкозернистых до крупнозернистых. • Фильтры собирают в виде набора конусных дисков (конусность 5 – 10°) из ударопрочного полистирола или полиэтилена.
Фильтр дисковый • 1 – закрепляющие полиэтиленовые патрубки; 2 – стягивающие шпильки; 3 – конусные диски
Техническая характеристика дисковых фильтров Параметры ФД 110 Дисковые фильтры ФД ФД ФД 140 160 180 210 225 Наружный диаметр, мм 110 140 160 180 210 225 Толщина стенки, мм 18 18 18 Ширина щели, мм 1, 0 10 1, 0 Высота диска, мм 8 9, 1 15 10 10 Скважность, % 11, 1 . 9, 1 Предельная 12 . 15 20 20 допустимая осевая . 7, 5. . нагрузка, к. Н . . 11, 5. . Масса 1 м секции, кг 7 10 13, 3 14, 3
Фильтр кольцевой скважинный Well Stream Фильтр выполнен из наборных пластиковых колец (дисков)с горизонтальными и вертикальными щелями, собираемых в секции длиной до 4 м с помощью стальных стержней , стягиваемых гайками. Щели имеют клиновидную форму. Соединение секций осуществляется с помощью пластиковых муфты и ниппеля на резьбе. Все металлические детали фильтра герметично скрыты внутри пластика и не контактирует с окружающей средой в скважине.
Технические характеристики Параметр Наружный диаметр, мм Внутренний диаметр, мм Длина секции, м Ширина щели, мм Скважность, % Материал колец Материал муфты Материал ниппеля Материал стержней Материал гаек Значение 90 -500 (180) 50 -460 0, 5 – 4 1, 0 – 1, 5 Номинальная 36%, максимальная 60% Полипропилен, возможен полиэтилен или полиамид Копролон ** Сталь нержавеющая
Преимущества данного типа фильтров высокая коррозионная стойкость, большая скважность, малые гидравлические сопротивления, низкая степень кальматации, высокая механическая прочность обеспечивают длительный ресурс, • оптимальные параметры эксплуатации, • широкий спектр применения в скважинах различного назначения. • Изготовитель: СЗАО «Недраинвест» , г. Минск, Республика Беларусь. • • •
Каркасно–дисковые фильтры (ТОО «Казахстанская Нефтехимическая Компания КЕМИКАЛ» ) • Каркасно-дисковые фильтры (КДФ) представляют собой набор дисков из полимерных материалов, собранных на поливинилхлоридном (ПВХ) перфорированном каркасе (трубе) и образующих поперечные кольцевые щели конического сечения. • Фильтры предназначены для использования в технологических скважинах при подземном скважинном выщелачивании (ПСВ) для фильтрации технологических сернокислых растворов с концентрацией кислоты до 30 мг/дм 3, при их заборе и нагнетании в продуктивных горизонтах, представленных разнозернистыми пескам.
• В каркаснодисковом фильтре типа КДФ диски одеваются непосредственно на трубчатый полиэтиленовый каркас с круглыми отверстиями или щелями. Секции • Секции соединяют фильтра на резьбах. КДФ 118/90 Диски
Основные параметры фильтров КДФ Наружный Ширина Марка Длина, Скважность, диаметр, кольцевых фильтра мм % мм щелей, мм КДФ 120 -0, 8 120 2000 0, 8 11, 8 КДФ 140 -0, 8 140 2000 0, 8 7, 4 КДФ 180 -1 180 2000 1 11, 1
Основные параметры и размеры (КЕМИКАЛ) Скваж. Количество Внутрен- Наруж. Ши- Длина Количество Обозна. Длина ность дисков на ний ный рина рабочей диаметральчение секции, фильтра, 1 м рабочей диаметр, щели, части, ных прорезей фильтра мм % не части фильтра, мм мм на кольце, шт менее шт. КДФ 118 х90 74 118 2000 0, 5 0, 8 1, 0 1, 2 1, 5 1800 120 15 23 28 33 40 116 -135 112 -130 110 -127 107 -125 105 -123 КДФ 91 х63 51 91 2000 0, 5 0, 8 1, 0 1, 2 1, 5 1800 92 13 20 25 29 36 112 110 107 105 КДФ 186 х140 120 186 2000 0, 5 0, 8 1, 0 1, 2 1, 5 1800 188 13 20 25 29 36 112 110 107 105
Оборудование технологических скважин ПВ фильтрами с гравийной обсыпкой
• Преимущества перед фильтрами других конструкций: стабильностью работы, более высокие показатели приемистости закачных и дебита откачных скважин. • Они особенно эффективны для технологических скважин ПВ при наличии в продуктивном горизонте мелкозернистых песков. • Способствуют увеличению дебита в момент освоения скважин на 30 – 40 % по сравнению со щелевыми и сетчатыми фильтрами.
Основные параметры гравийных фильтров • • Гранулометрический состав гравия. Качество гравия. Размер отверстий каркаса фильтра. Толщина гравийного фильтра и его диаметр.
2 группы фильтров: l Фильтры, создаваемые на поверхности земли l Фильтры, создаваемые на забое скважины
Фильтры, создаваемые на поверхности земли и опускаемые в скважину в собранном виде • а)корзинчатые, • б)кожуховые
Корзинчатый фильтр • Корзинчатые фильтры хорошо работают в тонкозернистых песках. • Состоит из каркаса 1 с круглой или щелевой перфорацией и «корзинок» -воронок 2. • Набор воронок в верхней части каркаса закрепляется гайкой. • В корзинчатом фильтре в отличие от других гравийных фильтров засыпку в корзинки делают двух- или трехслойной. • На дно корзинок засыпают крупнозернистый гравий, следующие слой — с отношением размеров зерен смежных слоев 1: 2 или 1: 3. • Зерна последнего слоя должны быть в 6— 8 раз 1– трубчатый крупнее зерен песка за фильтром. каркас; • Фильтры спускают в скважины диаметром до 2– корзинка; 350 -500 мм на небольшие глубины (до 50 м). 3–гравий
Фильтр кожуховый • Кожуховые фильтры устанавливают при наличии продуктивных горизонтов в виде мелко-зернистых песков. • Основой для кожухового фильтра могут быть трубчатые опорные каркасы или каркасно-стержневые, обтянутые сеткой из квадратного плетения с размером ячейки 1 х1 или 2 х2 мм. • На поверхности кожуха также закрепляется сетка. Рекомендуемая величина засыпаемого кварцевого песка 0, 5 -1 мм. 1– трубчатый каркас; 2–удерживающая оболочка 3 –гравий
Спиралевидный фильтрующий элемент с гравийным заполнителем • Качественный гравий (или другой наполнитель) засыпается вокруг спиралевидного фильтрующего элемента, заключенного в щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями или дополнительный спиралевидный фильтрующий элемент. Гравий работает как начальный фильтрационный слой, дальнейшую фильтрацию обеспечивает спиралевидный фильтрующий элемент.
Фильтры, создаваемые на забое скважины Два способа сооружения фильтров таких конструкций: • гравитационный, при котором гравий осаждается вокруг фильтра при свободном падении частиц на забой в межтрубном пространстве под действием сил тяжести; • принудительное осаждения гравия путем закачки его на забой потоком промывочной жидкости.
Конструкция одноколонной одноступенчатой эксплуатационной скважины с расширением под гравийную обсыпку 1 – эксплуатационная колонна, 2 – фильтр, 3 – отстойник, 4 – центратор, 5 – песчано–гравийная обсыпка, 6 – материал гидроизоляции 7 – продуктивный пласт 7
• Гравитационный способ применяется только в скважинах, глубина которых не превышает 100 м. • При установке фильтров на эксплуатационной колонне толщина гравийной обсыпки обычно невелика и находится в пределах 50 – 75 мм.
Сооружение гравийных обсыпок в нисходящем потоке жидкости • После опускания фильтровой колонны на забой внутри нее монтируется водоподъемная колонна. • Вода из скважины откачивается с помощью центробежного насоса или эрлифта. • Водогравийная смесь потоком обратной циркуляции доставляется через затрубное в зафильтровое пространство. Недостатки способа: • возможны обвалы стенок скважины, • засорение гравийной смеси и прифильтровой зоны породами стенок скважины.
Сооружение гравийных обсыпок путем подачи гравия по бурильным трубам • Доставка гравия в прифильтровую зону скважин – по бурильным трубам, опущенным в зазор между эксплуатационной колонной труб и стенками скважины. • Нижний конец колонны бурильных труб располагается выше приемной части фильтра на 0, 5– 1, 5 м. • Одновременно с подачей по бурильным трубам гравия производится эрлифтная откачка жидкости , когда внутрь эксплуатационной колонны опускаются растворо-подъемные трубы эрлифта.
• Это способствует плотной укладке песчаногравийного материала вокруг фильтра. • Подача песчано-гравийной смеси может осуществляться в потоке жидкости, обеспечиваемого специальным струйным насосом, установленным на устье скважины. • Эта схема доставки гравия в прифильтровую зону скважины позволяет исключить контакт гравийного материала с незакрепленными стенками скважины.
Подача песчано – гравийной смеси осуществляться в потоке жидкости, обеспечиваемого специальным струйным насосом (эжектором) , установленным на устье скважины. Как показал опыт работы струйный насос может закачать до 80– 100 т песчано-гравийной смеси на глубину до 150 м и 20– 25 т на глубину 200– 350 м. Схема эжекторного насоса 1 – присоединительный переводник; 2 – воронка; 3 – насадка; 4 – окна; 5 – камера смешения; 6 – диффузор
Схема сооружения гравийной обсыпки применении пакерных устройств для гидроизоляции • При сооружении технологических скважин ПВ важным мероприятием является создание надежной гидроизоляции зон движения рабочих и продуктивных растворов. • При оборудовании скважин фильтрами с гравийной обсыпкой материал гидроизоляции заливается поверх слоя гравия до статического (динамического для закачных скважин) уровня подземных вод. • Качество гидроизоляции не всегда является высоким, очень часто наблюдаются перетоки раствора вверх по стволу скважины. •
• Надежным средством гидроизоляции является применение пакерных устройств, например манжет из кислотостойкой резины. • Повысить качество сооружения технологических скважин, оборудованных фильтрами с гравийной обсыпкой, и упростить схему герметизации прифильтрового пространства и зон движения рабочих и продуктивных растворов в процессе добычи полезных ископаемых методом подземного выщелачивания, а также повысить эффективность эрлифтной откачки в процессе сооружения скважин позволяет специальное устройство.
В этом устройстве кислотостойкая манжета 3 расположена на втулке (трубе)-5, которая связана с фильтром 2 посредством соединения, позволяющего перемещать манжету вверх или вниз относительно фильтра. Втулка 5 соединена с нижним концом раствороподъемных труб 7 эрлифта 9, а верхний конец этих труб расположен ниже оголовка скважины. Обсадная колонна имеет внутри нижней части башмак 4 с упорами для посадки манжеты. 1 – обсадная колонна; 2 – фильтр; 3 – манжета из кислостойкой резины (пакер); 4 – башмак с упором; 5 – подвижная втулка; 6 – соединение; 7 – раствороподъемная колонна; 8 – воздухоподающая колонна; 9 – смеситель эрлифта; 10 – воронка для засыпки гравия
Порядок работы • В пробуренную до продуктивного горизонта скважину опускают обсадную колонну и цементируют затрубное пространство. • После вскрытия продуктивного горизонта расширяют скважину до проектного диаметра. • На поверхности собирают фильтр с отстойником и втулкой 5 с закрепленной на ней манжетой 3. Затем к втулке подсоединяют временным креплением водоподъемную колонну труб 7 и опускают в скважину на воздухоподающих трубах 8.
• После установки фильтра 2 втулку 5 с манжетой 3 перемещают в крайнее верхнее положение так, чтобы манжета вышла из зоны суженной части башмака колонны 4. • Затем в скважину подают воздух, под действием которого происходит циркуляция жидкости, находящейся в скважине. • Одновременно с началом циркуляции жидкости через воронку 10 в скважину подают песчано-гравийную смесь, которая поступает в прифильтровую зону скважины в нисходящем потоке жидкости, и происходит принудительная укладка гравия вокруг фильтрового каркаса.
• После засыпки расчетного количества гравия втулку с манжетой перемещают в крайнее нижнее положение до места установки пакера в суженной части башмака эксплуатационной колонны. • Манжета заходит в зону башмака обсадной колонны и качественно изолирует пространство между обсадной колонной и фильтром. • Под действием приложенных усилий происходит разрушение временных креплений и поднимают из скважины раствороподъемные и воздухоподающие трубы. • Поверх слоя гравия на высоту 15– 20 м заливают тампонажный раствор для гидроизоляции.
Сооружение гравийных обсыпок с предварительной подачей гравия на забой скважины
Порядок работ • Производится бурение скважины до продуктивного горизонта. • Вскрытие продуктивного горизонта осуществляется долотами меньшего диаметра с последующим расширением (при необходимости) ствола скважины в зоне продуктивного пласта. • В скважину опускается фильтр с отстойником на бурильных трубах, соединенных с отсоединительным переходником (не показан), установленным в нижней части отстойника. 1 – обсадная колонна; 2 – фильтр; 3 – отстойник; 4 – бурильные трубы; 5 – пакер; 6 – манжета; 7 – надфильтровый патрубок
Подача • На надфильтровом патрубке в месте перехода гравия на на уменьшенный диаметр скважины забой закрепляется резиновая манжета. скважины; • Спуск фильтра прекращается не доходя до забоя скважины. • Затем по бурильным трубам на забой скважины подается расчетное количество гравия. • Фильтр устанавливается на гравий и по бурильным или насосно-компрессорным трубам начинают подавать воду. • Происходит гидравлический размыв гравия, что позволяет осуществить посадку фильтра на забой скважины
Посадка • При этом манжета устанавливается на фильтра уменьшенный диаметр скважины, осуществляя тем самым гидроизоляцию гидровмывом в гравий зон движения растворов. • После посадки фильтра на забой скважины бурильные трубы отсоединяются и поднимаются на поверхность. • Поверх манжеты заливается гидроизоляционный материал. 6 – манжета; 7 – надфильтровый патрубок
• Описанный способ сооружения гравийных фильтров имеет ряд преимуществ: • при посадке фильтра на забой скважины происходит очистка гравийного слоя от глинистых частиц и механических взвесей, которые потоком жидкости выносятся из скважины; • позволяет применять пакерные устройства для гидроизоляции зон движения рабочих и продуктивных растворов; • сокращается время оборудования скважин фильтрами с гравийной обсыпкой.
Способ сооружения обсыпных фильтров из гранул низкой плотности • При кислотном выщелачивании металлов к материалу песчано-гравийных обсыпок предъявляются специфические требования, связанные с их кислотостойкостью. • Наличие в материале обсыпок карбонатных частиц приводит к их растворению с выделением твердого нерастворимого осадка и газа, что может привести в некоторых случаях к выбросам из скважины кислоты в первоначальный момент закачки. • Многие другие материалы обсыпок растворяются при длительном воздействии кислоты, что приводит к проседаниям песчано-гравийных обсыпок в прифильтровой зоне, уменьшению их контура, а в некоторых случаях и к обнажению участков фильтров.
• Сооружение технологических скважин при невозможности применения таких материалов песчано-гравийных обсыпок осуществляется следующим образом. • Производится бурение скважины до продуктивного горизонта. • Вскрытие продуктивного горизонта осуществляется долотами меньшего диаметра с последующим расширением (при необходимости) ствола скважины в зоне продуктивного пласта. • В скважину опускается фильтр, а прифильтровая зона скважины разобщается с помощью пакера. 1 – обсадные трубы; • По бурильным трубам, соединенным с 2 – материал гидроизоляции; отстойником фильтра, закачивают 3 – разобщающий пакер; фильтрующую обсыпку, которая содержит 4 – материал обсыпки; гранулы полиэтилена и воду. 5 – фильтр; 6 – трубы для подачи материала обсыпки
• Попадая в зафильтровое пространство, гранулы всплывают и удерживаются в зоне фильтра с помощью пакера. • Вода же через фильтр и обсадную колонну поступает на поверхность. • Благодаря значительным скоростям движения воды при входе в фильтр происходит плотная укладка гранул вокруг фильтра. • После полного заполнения зафильтрового пространства гранулами бурильные трубы извлекают. • Поверх пакера заливается гидроизоляционный материал и производится освоение скважины.
Скачать презентацию Оборудование технологических скважин фильтрами Если
42f28642b4cab4517730cd064ba6f82f.ppt