СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к фильтрам, соединяемым с обсадной колонной и вскрываемым механическим воздействием.
Известен «Способ освоения нефтяной скважины» (патент RU №2108447, МПК E21B 43/00, E21B 43/11, опубл. 10.04.1998 Бюл. №10), осуществляемый при помощи фильтра, в отверстия которого вставлены и жестко зафиксированы стаканы с кольцевой проточкой вязкопластичным веществом, выступающие за корпус фильтра, а дном и кольцевой проточкой - внутри фильтра.
Наиболее близким является «Скважинный фильтр» (авторское свидетельство RU №1091619, МПК E21B 43/08, опубл. 10.01.1996 Бюл. №1), включающий корпус с отверстиями, перекрытыми герметично заглушками, при этом заглушка выполнена в виде стакана, заполненного вязкопластичным веществом и выступающего донной частью вовнутрь корпуса.
Недостатком обоих устройств является невозможность работы в глубоких скважинах при высоких температурах и давлениях из-за вытекания вязкоупругого вещества и заполнения внутренности стакана цементным раствором при цементировании обсадной колонны или разрушения донной части заглушки при больших ударных перепадах давления (при гидроударах).
Техническими задачами предполагаемой полезной модели являются расширение функциональных возможностей фильтра и увеличения надежности при работе с высокой температурой и большим давлением за счет защиты от вытекания вязкоупругого вещества и двойной защиты от гидроударов, что позволяет работать в глубоких скважинах.
Технические задачи решаются скважинным фильтром, включающим полый корпус, в отверстия которого вставлены и жестко зафиксированы стаканы с кольцевой проточкой снаружи и вязкопластичным веществом внутри, выступающие за корпус фильтра, а дном и кольцевой проточкой - внутри корпуса. Новым является то, что стакан с противоположной дну стороны перекрыт негерметично мембраной, изготовленной с возможностью не пропускать в вязкопластичное вещество и разрушения после срезания дна стакана при технологически выбранном перепаде давления.
На фиг. 1 изображен в разрезе схематично фильтр в составе обсадной колонны. На фиг. 2 изображен увеличенный стакан фильтра (Вид А) в разрезе.
Скважинный фильтр включает полый корпус 1 (фиг. 1 и 2), в отверстия 2 (фиг. 2) которого вставлены и жестко зафиксированы (сваркой 3 или на резьбе - не показана) стаканы 4 (фиг. 1 и 2) с кольцевой проточкой 5 (фиг. 2) снаружи и вязкопластичным веществом 6 внутри, выступающие головкой 7 за корпус 1 фильтра, а дном 8 и кольцевой проточкой 5 - внутри корпуса 1. При этом стакан 4 с противоположной дну 8 стороны перекрыт негерметично мембраной 9 (за счет негерметичной посадки в паз 10 или отверстия 11 вверху мембраны 9). Мембрана 9 изготавливается с возможностью не пропускать вязкопластичное вещество 6, для этого при изготовлении выдерживается зазор между пазом 10 и мембраной 9, не превышает 0,4 мм, или диаметр отверстия 11 не более 1 мм. Мембрана 9 изготавливается также с возможностью разрушения после срезания дна 8 стакана 4 при технологически выбранном перепаде давления, для этого после измерения давления и температуры внутри скважины 12 (фиг. 1) определяют технологически возможные перепады давлений снаружи и внутри корпуса 1 фильтра после спуска в скважину 12. Исходя из площади поверхности мембраны 9 (фиг. 2) и технологически возможных максимальных перепадов давлений рассчитывают усилие, с каким оно будет действовать на мембрану 9. После чего, исходя из материала мембраны, определяют необходимую ее толщину. Если невозможно технологически сделать меньше толщину мембраны 9, на ней делают концентраторы напряжения (не показаны) в виде углублений на поверхности, которые обеспечивают разрушение мембраны 9 при необходимом перепаде давлений.
Скважинный фильтр работает следующим образом.
В заводских условиях изготавливают фильтр, вставляя в отверстия 2 (фиг. 2) корпуса 1 стаканы 4, которые герметично и жестко соединяют (сваркой 3 или на резьбе - не показана) так, чтобы головка 7 стакана 4 выступала за корпус 1 фильтра, а дно 8 и кольцевая проточка 5 располагались внутри корпуса 1. После чего каждый стакан 4 изнутри заполняется вязкопластичным веществом 6 и перекрывается негерметично мембраной 9, впрессовываемой в паз 10 или на резьбе (не показана). Корпус 1 (фиг. 1) фильтра соединяют (сваркой или резьбой - не показано) с обсадной колонной труб (не показаны), в составе которой фильтр спускают в скважину 12 так, чтобы корпус фильтра был установлен против продуктивного пласта 13. В ходе спуска независимо от глубины скважины 12 мембрана 9 (фиг. 2) не позволяет вытекать вязкопластичному веществу 6, а гидроудары гасятся, проходя через не герметичность мембраны 9, вязкопластичным веществом 6, что исключает сильное воздействие гидроударов на дно 8 стакана 4 и большие перепады давлений внутри и снаружи стакана 4, не давая раньше времени разрушиться мембране 9. Затем пространство между стенками скважины 12 (фиг. 1), колонны обсадных труб и корпуса 1 фильтра заполняется цементным раствором 14. После схватывания цементного раствора вскрытие продуктивного пласта 13 производится по следующей технологии. Спускают колонну насосно-компрессорных труб 15 с воронкой 16 для освоения скважины 12. При этом воронка 16 кромкой срезает концы стакана 4 по ослабленному сечению кольцевой проточки 5 (фиг. 2), что отмечается по устьевому индикатору веса (не показан). Затем скважину 12 (фиг. 1) осваивают по обычной технологии, т.е. снижением уровня жидкости в ней, заменой жидкости глушения на жидкость меньшей плотности или глубинным насосом (не показан). При этом под давлением пласта 13 происходит всасывание вязкопластичного вещества 6 (фиг. 2), разрушение мембраны 9 и цемента 14 (фиг. 1) напротив стаканов 4.
Предлагаемая конструкция скважинного фильтра позволяет расширить функциональные возможности фильтра и увеличить его надежность при работе с высокой температурой и большим давлением за счет защиты от вытекания вязкоупругого вещества и двойной защиты от гидроударов, что позволяет работать также в глубоких скважинах.