СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР
WELL FILTER

Предлагаемое изобретение относится к добыче жидкости (воды, нефти) из недр и может быть использовано в нефтяной, горной и других промышленностях.
Известен скважинный фильтр по а.с. СССР №1788219, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические элементы, установленные с наружной стороны трубы. Недостатком данного фильтра является низкая надежность, необходимость периодической замены фильтрующих элементов из-за их засорения и низкой прочности, особенно при изгибающих нагрузках.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ №2108447, содержащий перфорированную трубу с герметичными срезаемыми пробками, предотвращающими засорение отверстий в трубе при монтаже фильтра и последующем цементировании скважины. Недостатком фильтра является низкая степень фильтрации, которая ограничивается размером отверстий в срезаемых пробках.
Известен также скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №16758, выбранный в качестве прототипа. Данный скважинный фильтр содержит перфорированную трубу, в отверстия которой вставлены срезаемые пробки, фильтрующую сетку и защитный кожух с отверстиями. Недостатком данного фильтра является низкий КПД использования поверхности фильтрующей сетки и, соответственно, его низкая фильтрующая способность, а также снижение в процессе эксплуатации пропускной способности фильтра. Это связано с тем, что основной поток фильтруемой жидкости проходит через участки фильтрующей сетки, расположенные непосредственно над отверстиями в перфорированной трубе, количество и размер которых ограничены прочностью трубы. Соответственно, основные отложения механических примесей, парафинов и т.д. происходят на участках поверхности фильтра, расположенных непосредственно над отверстиями в трубе. За счет перепада давления между полостью перфорированной трубы и наружной поверхностью фильтра фильтрующая сетка прижимается к отверстиям в трубе и со временем, по мере загрязнения, полностью перекрывает проходное сечение отверстий, что приводит к снижению пропускной способности фильтра. Остальные участки фильтрующей сетки, расположенные между отверстиями в трубе, практически не участвуют в процессе фильтрации жидкости. Таким образом, основными недостатками данного фильтра являются неэффективное использование всей поверхности фильтрующей сетки и снижение со временем пропускной способности фильтра из-за закупоривания отверстий в трубе загрязненной поверхностью фильтрующей сетки.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности фильтрации за счет использования всей поверхности фильтрующей сетки, увеличение пропускной способности фильтра, сохранение неизменной пропускной способности, обеспечение самоочистки фильтра от загрязнений.
Указанная задача решена тем, что скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности отверстиями, в которых установлены срезаемые пробки, защитный кожух с отверстиями и фильтрующую сетку, расположенную между кожухом и трубой, при этом фильтрующая сетка выполнена в виде гофров с продольной, поперечной или наклонной волнистостью относительно фильтра, причем поверхности гофров, прилегающие к трубе, прикреплены к поверхности трубы, например с помощью точечной сварки. Между защитным кожухом и фильтрующей сеткой установлена защитная сетка с размером ячеек 1-5 мм. Торцы фильтрующей сетки прикреплены к трубе с помощью обжимных колец, установленных за пределами рядов отверстий в трубе, а защитная сетка и кожух прикреплены к трубе с помощью опорно-прижимных колец. При этом нижнее опорно-прижимное кольцо расположено ниже обжимного кольца с образованием накопительной камеры для сбора механических примесей.
Проведенные исследования патентной и научно-технической литературы показали, что данное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Используемая в данном техническом решении совокупность существенных признаков позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию «новизна». Все элементы скважинного фильтра могут быть изготовлены с помощью стандартного оборудования из недефицитных материалов, что делает данное решение соответствующим критерию «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена конструкция скважинного фильтра,
на фиг.2 приведен вид по Б,
на фиг.3 приведен продольный разрез фильтра,
на фиг.4 приведен поперечный разрез фильтра.
Фильтр содержит трубу 1 с отверстиями на боковой поверхности, в которые вставлены срезаемые пробки 2. Поверх перфорированной трубы 1 установлена гофрированная фильтрующая сетка 3, нижние (внутренние) ребра гофров которой прикреплены к трубе, например с помощью точечной сварки 4. Крепеж выполняется таким образом, чтобы полости гофров проходили над отверстиями в трубе. Сверху фильтрующей сетки установлены защитная сетка 5 и защитный кожух 6. По всей поверхности защитного кожуха выполнены ряды отверстий 7. Торцы фильтрующей сетки прикреплены к трубе с помощью обжимных колец 8, установленных за пределами рядов отверстий в трубе. Защитная сетка и кожух закреплены с помощью опорно-прижимных колец 9. Нижнее опорно-прижимное кольцо 9 расположено ниже обжимного кольца 8 на 0,2-2 м, что обеспечивает создание накопительной камеры 10 между трубой и поверхностями защитной сетки и кожуха, а нижняя граница рядов отверстий в защитном кожухе ограничивается границей монтажа нижнего обжимного кольца. Фильтр спускают в скважину, проводят работы по цементированию скважины. Удаляют герметичные пробки 2 из трубы 1, например путем механического срезания концов пробок, промывают скважину.
Скважинный фильтр работает следующим образом. Через отверстия 7 в защитном кожухе 6 жидкость (вода или нефть) поступает на фильтрацию. Защитная сетка 5 предотвращает попадание грубодиспергированных механических примесей на поверхность фильтрующей сетки, предохраняя ее от деформации и повреждения. Попавшая на фильтрующую сетку 3 жидкость фильтруется через боковые поверхности гофров по всей длине сетки. Отфильтрованная жидкость поступает в пространство между фильтрующей сеткой и трубой во внутренние полости гофров и далее движется к отверстиям в трубе 1. При этом в процессе фильтрации используется вся поверхность фильтрующей сетки, а не только участки, расположенные непосредственно над отверстиями в трубе. Подвижность гофров обеспечивает самоочистку (стряхивание) отложений механических примесей с фильтрующей поверхности сетки 3, которые под действием силы тяжести осаждаются в полость накопительной камеры 10.
Исполнение фильтрующей сетки в виде гофров (гофрированная поверхность) приводит к увеличению суммарной фильтрующей поверхности фильтра. Гофры могут быть как продольные, так и поперечные или наклонные относительно фильтра. Гофрированная фильтрующая сетка обеспечивает фильтрацию жидкости через боковые стенки гофров по всей фильтрующей поверхности сетки. Отфильтрованная жидкость проходит вдоль поверхности трубы по внутренним полостям гофров к отверстиям в перфорированной трубе. За счет подвижности гофров, связанной с движением жидкости, загрязнения, наносимые на фильтрующую сетку, отваливаются и под действием силы тяжести опускаются вниз, обеспечивая самоочистку поверхности фильтрующей сетки. Защитная сетка с размером ячеек от 1 до 5 мм, расположенная между гофрированной фильтрующей сеткой и кожухом, предохраняет гофры от смятия и защищает фильтрующую сетку от повреждения грубо диспергированными механическими примесями. Размер ячеек защитной сетки выбирается исходя из ожидаемой природы механических примесей.
Обжимные кольца прижимают торцы фильтрующей сетки к трубе, делая ее внутреннее пространство замкнутым. Обжимные кольца крепятся к трубе за пределами размещения рядов отверстий в трубе. Нижнее опорно-прижимное кольцо для крепления защитной сетки и кожуха расположено ниже нижнего обжимного кольца на расстоянии 0,2-2 м. Это позволяет создать полость между защитной сеткой и кожухом с одной стороны и участком трубы без перфорации. Такая конструкция обеспечивает «складирование» отделенных от фильтрующей сетки загрязнений (механических примесей), которые под действием силы тяжести опускаются вниз.
Увеличение суммарной фильтрующей поверхности фильтрующей сетки, обеспечение использования всей фильтрующей поверхности и, соответственно, более равномерное распределение потока жидкости по поверхности фильтрующей сетки, обеспечение самоочистки поверхности фильтрующей сетки в процессе работы и исключение закупорки отверстий в трубе загрязненной поверхностью сетки, неизменная в течение длительного времени производительность скважинного фильтра - основные отличия и преимущества скважинного фильтра данной конструкции.
Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.