ЩЕЛЕВОЙ СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при добыче жидкости и газов из недр.
Известен скважинный фильтр, представляющий собой стальную трубу с отверстиями, на которую намотана профилированная проволока (Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1985, с.7-9).
Основным недостатком такой конструкции является изменение межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, отсутствие защиты фильтрующей сетки от механических воздействий в процессе транспортировке и установке фильтра, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.
Известен скважинный фильтр, состоящий из несущего трубчатого перфорированного каркаса и волокнистого фильтрующего покрытия, выполненного в виде отдельных пластин из проволочного нетканого материала, жестко закрепленных внахлест при помощи сварки и пайки на трубчатом каркасе фильтра против перфорационных отверстий (авт. Свидетельство СССР №941548, МКИ 3 Е21В 43/08, опубл. 1982 г.).
Основным недостатком данной конструкции является наличие сварных зон, что со временем активизирует процессы коррозии металла. Плотное прилегание фильтрующего элемента к перфорированной трубе существенно уменьшает зону фильтрации, которая ограничена площадью отверстия в трубе. Отсутствует защита фильтрующего элемента от механических воздействий в процессе транспортировки и установки фильтра.
Известна конструкция фильтра по патенту РФ на полезную модель №51664, состоящего из несущего каркаса, выполненного из перфорированной трубы, и фильтрующее покрытие из проволочного нетканого материала, фильтрующее покрытие выполнено в виде трубчатого элемента и установлено на несущем каркасе в пазах опорных колец, зафиксированных переводниками. Между фильтрующим покрытием и несущим каркасом установлен дренажный слой, выполненный в виде спирали из проволоки, намотанной на несущий каркас. Эта спираль, образующая дренажный слой, может быть выполнена из пружинной проволоки. Трубчатый фильтрующий элемент изготовлен из проволочного нетканого материала, полученного путем прессования проволоки (металлорезины). Металлорезина разработана в Самарском государственном аэрокосмическом университете (ранее Куйбышевский авиационный институт) и применялась преимущественно для демпферов опор двигателей. Скважинный фильтр защищен кожухом с отверстиями.
Недостатком известной конструкции фильтра является быстрое засорение фильтрующего элемента механическими примесями. Защитный кожух с отверстиями (радиальными зазорами) не выполняет функцию защиты фильтрующего элемента от засорения крупными частицами механических примесей, выполняя функцию защиты фильтра от механических повреждений в процессе транспортировки и установки. Кроме этого, защитный кожух с радиальными зазорами создает повышенное сопротивление при прохождении жидкости через защитный кожух, что снижает скорость поступления жидкости к фильтрующему элементу и, соответственно, уменьшает пропускную способность скважинного фильтра.
Известны щелевые скважинные фильтры по патенту США №4771829, прототип. Эти фильтры содержат перфорированную трубу и проволоку, намотанную по спирали с зазором между ними. Проволока намотана на продольные элементы.
Недостатки: большой допуск на ширину щели между рядами проволоки (до 40%), что приводит к тому, что фильтр пропускает частицы на 40% больше заявленных и кроме того, если при транспортировке фильтра или его спуске происходит местное увеличение зазора между рядами проволоки в несколько раз, соответственно более крупные абразивные частицы проникают с добываемым продуктом за фильтр, что вызывает износ наземного оборудования: насоса и арматуры.
Задача создания полезной модели повышение пропускной способности и качества очистки жидкостей и газов, поступающих на фильтрацию и увеличение его срока службы.
Решение указанных задач достигнуто в комбинированном скважинном фильтре, включающем несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, и щелевого фильтрующего элемента, выполненного из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали, тем, что под продольными элементами установлен сетчатый фильтрующий элемент в виде, по меньшей мере, одной фильтрующей сетки. Фильтрующие сетки закреплены фиксирующей проволокой, намотанной по спирали. Между фильтрующей сеткой и перфорированной трубой выполнен дренажный слой. Дренажный слой выполнен из проволоки, намотанной по спирали. Навивка проволоки в дренажном слое отличается по направлению от навивки фиксирующей проволоки. Дренажный слой выполнен из сетки. Диаметр проволоки дренажного слоя выполнен меньше, чем высота поперечного сечения проволоки щелевого фильтрующего элемента. Диаметр проволоки фильтрующей сетки выполнен меньше, чем диаметр проволоки дренажного слоя. Дренажный слой зафиксирован направляющими кольцами. Фильтрующие сетки, и фиксирующая проволока закреплены направляющими кольцами. Направляющие кольца выполнены из полосы стального листа.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1...7. где:
на фиг.1 представлен скважинный фильтр,
на фиг.2...4 представлен вид А,
на фиг.5 представлен разрез Б-Б,
на фиг.6 представлен вид В,
на фиг.7 приведено взаимное положение проволоки дренажного слоя и фиксирующей проволок.
Комбинированный скважинный фильтр (фиг.1) содержит несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы 1 с отверстиями «Г», ниппельную часть 2, муфтовую часть 3 с соответствующими внешней и внутренней резьбами и фильтрующего элемента 4. В отверстиях «Г» могут быть установлены пробки 5, срезаемые перед эксплуатацией. Фильтрующий элемент 4 установлен между ограничительными кольцами 6. Фильтрующий элемент 4 (фиг.2) выполнен из проволоки 7 намотанной на продольные элементы 8 по спирали, под продольными элементами 8 установлен сетчатый фильтрующий элемент в виде, по меньшей мере, одной фильтрующей сетки 9, которая закреплена на перфорированной трубе 1, фиксирующей проволокой 10, намотанной по спирали. Пробки 5 на фиг.2...6 не показаны. Между фильтрующей сеткой 9 и перфорированной трубой 1 может быть выполнен дренажный слой 11. Дренажный слой 11 может быть выполнен из проволоки 12, намотанной по спирали (фиг.3) или из относительно крупной сетки 13 (фиг.4). Навивка проволоки 12 в дренажном слое 11 отличается по направлению от навивки фиксирующей проволоки 10. Щелевой фильтрующий элемент выполнен из проволоки высотой в поперечном сечении от 2,0 до 6,0 мм. Ширина щели «В» от 0,1 до 1,0 мм и зависит от вязкости добываемого продукта, преимущественно - нефти. Диаметр проволоки дренажного слоя 11 выполнен меньшего диаметра, чем проволока 7 щелевого фильтрующего элемента. Диаметр проволоки фильтрующей сетки 9 выполнен меньше, чем диаметр проволоки 12 дренажного слоя 11. Фильтрующие сетки 9, фиксирующая проволока 10 (при ее наличии) и дренажный слой 11 (при его наличии) закреплены направляющими кольцами 14, выполненными из полосы стального листа. Комбинированные скважинные фильтры могут изготавливаться с пробками 13, установленными в отверстиях «Б» и без них.
Фиксирующая проволока 10 и проволока 12 дренажного слоя 11 навиты в противоположных направлениях, это улучшает дренаж добываемого продукта.
При работе скважинный фильтр устанавливают в колонну обсадных труб и цементируют в скважине. Потом колону вместе с щелевым скважинным фильтром спрессовывают. При наличии пробок 6 их срезают. Добываемый продукт проходит через щели между рядами проволоки 7 поступает на фильтрующую сетку 9 и далее через дренажный слой 11 в отверстия «Г», выполненные в перфорированной трубе 1. При этом происходит двойная фильтрация добываемого продукта: сначала в щелях между рядами проволоки 7, потом - на фильтрующей сетке 9. Даже при одинаковых номинальных размерах щели и ячейки фильтрующей сетки, в случае местной деформации рядов проволоки и местного увеличения щели, например при транспортировке или спуске фильтра в скважину фильтрующая сетка 9 предотвратит прохождение относительно крупных частиц к устьевому оборудованию и их преждевременный износ.
Применение полезной модели позволило:
1. Создать фильтр, имеющий очень высокую пропускную способность и обладающий хорошими фильтрующими свойствами. Хорошие фильтрующие свойства комбинированного фильтра обусловлены применением двух фильтрующих систем: щелевой и сетчатой.
2. Обеспечить длительную эксплуатацию фильтра без засорения.
3. Предотвратить засорение фильтра при его спуске в скважину и предотвратить отрицательные последствия локального повреждения или деформации проволоки, образующей фильтрующие щели.
4. Упростить конструкцию фильтра.
5. Снизить себестоимость фильтра.
6. Автоматизировать и механизировать производство фильтра.
Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.