КОЛОННА СКВАЖИННЫХ ФИЛЬТРОВ И СПОСОБ СБОРКИ КОЛОННЫ СКВАЖИННЫХ ФИЛЬТРОВ
WELL FILTERS STRING AND METHOD OF WELL FILTERS STRING ASSEMBLY

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче воды, нефти и газа 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 транспортировки и установки 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 (а.с. 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. 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%) 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.
Известна колонна скважинных фильтров по патенту РФ №2222692. Эта колонна содержит последовательно установленные между собой скважинные фильтры.
Недостаток - перетекание добываемого продукта в затрубном пространстве.
Этот недостаток устранен в компоновке скважинных фильтров по патенту РФ №2260679, прототип. Колонна скважинных фильтров содержит несколько скважинных фильтров, свинченных между собой, одинаковой конструкции и упругое уплотнительное кольцо, установленное на одном из фильтров.
Задача создания изобретения - повышение пропускной способности колонны скважинных фильтров.
Решение указанных задач достигнуто в колонне скважинных фильтров, включающей фильтры, имеющие несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы и фильтрующего элемента, отличающаяся тем, что перфорация фильтров имеет переменную скважинность по высоте, увеличивающуюся к ее нижней части. Скважинность фильтров сверху вниз может увеличиваться за счет увеличения диаметра отверстий перфорации. Скважинность фильтров сверху вниз может увеличиваться за счет увеличения количества отверстий перфорации. Все скважинные фильтры имеют маркировку для правильной установки. У всех фильтров фильтрующий элемент может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одной фильтрующей сетки и, по меньшей мере, одной дренажной сетки. Над фильтрующим элементом концентрично ему может быть установлен защитный перфорированный кожух. Защитный перфорированный кожух может быть выполнен их просечно-вытяжного листа. Фильтрующий элемент может быть выполнен в виде проволоки, намотанной с зазором на продольные стрингеры, установленные вдоль перфорированной трубы. Фильтрующий элемент всех фильтров может быть выполнен из спрессованной проволоки, или из пористого металла, или из пористой керамики.
Решение указанных задач достигнуто в способе сборки колонны скважинных фильтров, который включает последовательное свинчивание нескольких скважинных фильтров, отличающийся тем, что перед сборкой скважинные фильтры маркируют в зависимости от их скважинности и устанавливают с уменьшением скважинности снизу вверх. Скважинные фильтры могут быть установлены группами с уменьшением скважинности снизу вверх, причем в группу входят фильтры с одинаковой скважинностью.
Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где
на фиг.1 представлена колонна скважинных фильтров в сборе,
на фиг.2 - колонна скважинных фильтров с группами фильтров,
на фиг.3 приведены диаграммы изменения диаметра отверстий перфорации и количества отверстий для фильтров в колонне,
на фиг.4 приведен первый вариант фильтрующего элемента, вид А,
на фиг.5 - второй варианта фильтрующего элемента, вид А,
на фиг.6 - третий вариант фильтрующего элемента, вид А,
на фиг.7 - четвертый вариант фильтрующего элемента, вид А,
на фиг.8 - пятый вариант фильтрующего элемента, вид А,
на фиг.9 - шестой вариант фильтрующего элемента, вид А.
Колонна скважинных фильтров (фиг.1 и 2) содержит несколько свинченных между собой последовательно фильтров 1 (или групп фильтров), каждый из которых имеет несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы 2 с отверстиями Б и фильтрующий элемент 3. В отверстиях Б могут быть установлены пробки, срезаемые перед эксплуатацией (на фиг.1…9 не показано). Для правильной установки все скважинные фильтры имеют на наружной поверхности маркировку 4, например номер фильтра или номер группы фильтров. Перед нижним фильтром 1 может быть установлен башмак 5.
Фильтры 1 или группы фильтров имеют разную скважинность, при этом она уменьшается снизу вверх. Изменение скважинности по длине колонны скважинных фильтров может быть выполнено непрерывно или дискретно, т.е. фильтры с одинаковой скважинностью сгруппированы и установлены соответственно так, чтобы их скважинность уменьшалась снизу вверх. Изменение скважинности фильтров 1 достигнуто или изменением диаметра отверстий перфорации Б - поз 6 на фиг.3, или изменением количества отверстий на единицу поверхности - поз.7.
Фильтрующий элемент 3 может быть выполнен любой конструкции. Для примера приведены шесть вариантов фильтрующего элемента 3 (фиг.4…9).
На фиг.4 приведен фильтрующий элемент, содержащий фильтрующую сетку 8 и дренажную сетку 9, на фиг.5 этот же фильтрующий элемент 3 имеет перфорированный защитный кожух 10, а на фиг.6 - перфорированный защитный кожух из просечно-вытяжного листа 11. На фиг.7 приведен фильтрующий элемент, выполненный из проволоки 12, намотанной на продольные элементы 13 по спирали. На фиг.8 приведен фильтрующий элемент 3, выполненный из пористого металла 14, а на фиг.9 - фильтрующий элемент, выполненный из пористой керамики 15.
Перед эксплуатацией первый скважинный фильтр 1 (или первую группу фильтров) собирают со вторым скважинным фильтром 1 или группой фильтров с одинаковой скважинностью, но меньшей, чем для первого скважинного фильтра 1 (первой группы фильтров). Колону скважинных фильтров опускают в скважину для добычи нефти или газа.
Применение изобретения позволило следующее.
1. Повысить пропускную способность скважинных фильтров.
2. Создать колонну скважинных фильтров, имеющую очень высокую пропускную способность и обладающую хорошими фильтрующими свойствами.
3. Обеспечить длительную эксплуатацию фильтра без засорения фильтрующего элемента.
4. Снизить себестоимость фильтров.
Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.