СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использовано при освоении нефтяных скважин.
Известен скважинный фильтр по А.С. СССР №1788219, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические элементы, установленные с наружной стороны трубы. Недостаток такого фильтра это необходимость периодической замены фильтрующих элементов и низкая прочность при изгибающих нагрузках.
Известен скважинный фильтр по А.С. СССР №1754884, содержащий фильтрующий элемент в виде дуговых пластин, с фильтрующими щелями. Кроме недостатков, присущих выше описанному фильтру, этот фильтр сложен в сборке, т.к. содержит большое количество мелких деталей, выполненных с высокой точностью.
Известен скважинный фильтр по А.С. СССР №1645470, содержащий уложенный на перфорированный каркас проволочный фильтрующий элемент. Этот фильтр плохо работает при изгибающих нагрузках: с одной стороны проходное сечение щелей при изгибе уменьшается, а с другой - увеличивается и фильтр пропускает более крупные фракции примесей. При этом увеличивается износ оборудования, перекачивающего нефть.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ №2108447, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками. Колонну обсадных труб с фильтром опускают в скважину. Скважину цементируют выше фильтра. После схватывания цементного раствора в скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб с воронкой. Скважину промывают. Срезают воронкой концы пробок. Скважину промывают вторично. Разгерметизируют продуктивный пласт и одновременно с этим запускают скважину в работу.
Недостатком этого фильтра является низкая степень фильтрации, которая лимитируется диаметром отверстий в пробках.
Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №16758, прототип. Этот фильтр содержит трубу, в отверстиях которой установлены пробки, фильтрующую сетку, дренажную сетку и защитный кожух с отверстиями. В отверстиях могут быть установлены срезаемые пробки.
Задача создания изобретения: уменьшение диаметрального габарита фильтра, упрощение конструкции, улучшение технологичности и повышение отдачи добываемого продукта.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что в скважинном фильтре, содержащем фильтрующий элемент, трубу с отверстиями на боковой поверхности и защитный кожух, установленный концентрично с зазором на трубе, за счет того, что функции фильтрующего элемента и защитного кожуха совмещены за счет выполнения отверстий в защитном кожухе фильтрующих отверстий. Отверстия могут быть выполнены щелевыми. Щелевые отверстия размещены группами. Зазор между трубой и защитным кожухом может обеспечиваться дренажной сеткой. Зазор также может обеспечиваться профилированием кожуха или выполнением выштамповок внутрь на глубину, равную ширине зазора между трубой и защитным кожухом. Отверстия могут быть выполнены щелевыми. Щелевые отверстия могут быть размещены группами. Фильтрующий элемент может быть выполнен из нескольких, уложенных по длине трубы защитных кожухов.
Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, что в свою очередь, позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию «новизна». Предложенное техническое решение также обладает критерием «промышленная применимость», т.к.
фильтр может быть изготовлен с помощью стандартного оборудования из недифицитных материалов.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1...6, где:
на фиг.1 - приведен скважинный фильтр,
на фиг.2 - варианта исполнения скважинного фильтра с дренажной сеткой, без пробок,
на фиг.3 вариант исполнения скважинного фильтра с дренажной сеткой и с пробками,
на фиг.4 вариант исполнения скважинного фильтра с выштамповками без пробок,
на фиг.5 - вариант исполнения скважинного фильтра с выштамповками и с пробками 8,
на фиг.6 приведен фрагмент защитного кожуха 2 с выштамповкой 8.
Скважинный фильтр (фиг.1 и 2) состоит из трубы 1, с отверстиями «А» на боковой поверхности. На трубе 1 концентрично ей установлен фильтрующий элемент 2. Фильтрующий элемент выполняет функцию защитного кожуха 3, т.е. функции двух деталей совмещены в одной. Между трубой 1 и фильтрующим элементом 2 образуется зазор В, имеющий ширину δ. Фильтрующий элемент 2 состоит их одного или нескольких, уложенных вдоль трубы 1 защитных кожухов 3 Перфорация защитного кожуха 3 выполнена в виде фильтрующих отверстий «В». Фильтрующие отверстия «В» могут быть любой формы, например, круглыми или щелевыми. По краям фильтрующего элемента 2 установлены ограничительные кольца 4. Защитные кожуха 3 установлены концентрично трубе 1 и по стыку проварены прерывистым сварным швом. Между собой защитные кожуха 3 могут быть проварены, или завальцованы по стыку или в этих стыках установлены промежуточные кольца 5, предотвращающие прохождение крупных частиц посторонних примесей между секциями фильтра. В отверстия «А» могут быть
установлены удаляемые пробки 6, также возможны варианты исполнения фильтра без пробок 6.
Предусмотрены два способа обеспечения зазора δ между трубой 1 и защитным кожухом 2. По одному из них между трубой 1 и защитным кожухом 2 установлена дренажная сетка 7. Дренажная сетка 7 имеет относительно большой размер ячейки от 2×2 мм до 5×5 мм и предназначена для дренажа флюидов под защитным кожухом 3. Фильтрующая сетка отсутствует. Роль фильтрующей сетки (элемента) выполняет защитный кожух 3, т.е. функции фильтрующего элемента и защитного кожуха совмещены. Наиболее предпочтительный материал защитного кожуха 3 и дренажной сетки 7 - нержавеющая сталь. Фильтрующие отверстия «В» могут быть любой формы, например, круглые или щелевые. Щелевые отверстия «В» предпочтительно сгруппировать в группы «Г».
Второй способ обеспечения зазора 5 это профилирования защитного кожуха 2 или применение выштамповок 8 в защитном кожухе 3, направленных внутрь на глубину равную ширине зазора δ между трубой 1 и кожухом 3. (фиг.6).
Скважинный фильтр работает следующим образом. Перед эксплуатацией скважинный фильтр устанавливается в колонну обсадных труб, скважину цементируют выше фильтра. Потом срезают пробки 6 (при их наличии) механическим способом или вытравливают кислотой, в последнем случае их следует изготовить из растворимого в кислоте материала (магния). После этого фильтр готов к работе. Добываемый продукт (нефть, газ или вода) проходит через фильтрующие отверстия «В», выполненные на защитном кожухе 3, при этом, частицы, имеющие размер больший, чем ширина щелевого фильтрующего отверстия «В» не проходит внутрь фильтра. Далее добываемый продукт проходит через зазор «Б» или ячейки дренажной сетки 7 (при ее наличии) и отверстия «А» внутрь трубы 1. В двух последних вариантах (Фиг.4...6) выштамповки 8 обеспечивают зазор «Б», имеющий постоянную ширину δ по всей длине.
Применение изобретения позволило:
1. Уменьшить диаметральные габариты фильтра за счет совмещения функций фильтрующего элемента и защитного кожуха, т.е. отказа от фильтрующей сетки. Это позволит предотвратить смятие защитного кожуха при опускании фильтра в скважину.
2. Увеличить степень очистки добываемого продукта от примесей, т.к. отверстия, прожженные лучом лазера имеют строго определенные размеры с жестким допуском.
3. Улучшить технологичность изготовления фильтра за счет упрощения конструкции.
4. Обеспечить эксплуатацию скважинных фильтров в течение всего срока эксплуатации скважины.
5. Увеличить площадь проходного сечения за счет переноса фильтрующего элемента на больший диаметр.
6. Снизить гидравлическое сопротивление фильтра при прохождении через него добываемого продукта.
7. Повысить отдачу добываемого продукта: нефти, газа, воды их смеси и т.д.