СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
DOWN-HOLE FILTER AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING

Изобретения относятся к горнодобывающей отрасли, преимущественно к добычному оборудованию, а именно к конструкции скважинных фильтров и способам их изготовления.
По патенту 2345213, E21B 43/08 за 2006 год известен способ изготовления скважинного фильтра, содержащий перфорацию участка трубы и изготовление фильтрующего элемента из продольных пазов на внешней поверхности и установку на ней электродов с изолированием их неэлектропроводной сеткой.
Выпускаемые промышленностью для горнодобывающих отраслей скважинные фильтры выполняются в основном с фильтроэлементами, расположенными на внешней стороне обсадной трубы или фильтра, например скважинный фильтр по пат. РФ 2332560, E21B 43/08 за 2006 год. Он состоит из перфорированного участка трубы с резьбовым концом для соединительной муфты и концентрично на трубе установленного фильтроэлемента.
Достаточно широко применяются в производстве фильтров сетки и сетчатые материалы: фильтр по а.с. СССР 850818 имеет сеточные электроды внутри трубы, а фильтр по а.с. 1122813 имеет фильтрующую сетку цилиндрической формы в концевой внутренней части трубы в кольцевой полости между трубой и стаканом, связанным с трубой с возможностью осевого перемещения.
Скважинный фильтр, описанный в патенте 2347892, E21B 43/08 за 2006 год (фиг.3, 4) содержит трубу с перфорацией и резьбой на концах и фильтроэлементом, расположенным внутри трубы.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению - скважинному фильтру является сетчатый фильтр, описанный в патенте 2271440, E21B 43/08 за 2003 год. Он состоит из перфорированного конца трубы и сетчатой трубообразной структуры на нем из уложенных друг на друга и взаимно сцепленных сетчатого материала и волокон, при этом сетчатая структура закреплена над участком перфорации трубы.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению - способу изготовления сетчатого фильтра является способ, описанный в упомянутом патенте. Он включает изготовление слоистых фильтрующих элементов и укладку их на перфорированном участке трубы, формирование трубы из сетчатой структуры и установку ее с фиксированием на трубе.
Недостатком известных компоновок фильтров и способов изготовления их является расположение фильтрующих материалов над перфорированным участком трубы, что требует введения в компоновку фильтра защитного кожуха из листового материала, а его расположение на внешней поверхности трубы увеличивает диаметр конца трубы. Это увеличение создает дополнительные затруднения при установке фильтра в скважину и может привести к деформированию или/и смещению фильтрующего элемента с перфорированного участка. Такое смещение, безусловно, ухудшает фильтрующую способность и дебит скважины.
Изобретения решают задачи уменьшения трудоемкости изготовления фильтров с одновременным снижением материалоемкости, облегчением установки фильтров в скважину и улучшением эксплуатационных свойств фильтра и скважины.
Скважинный фильтр, содержащий перфорированный участок трубы с резьбой на концах, с муфтой на одном и башмаком на другом, дренажный, фильтрующее и защитное средства, выполнен с дренажной сеткой в форме трубы, расположенной внутри трубы, снабжен фильтропакетами или наборами фильтроэлементов и крышкой в отверстиях перфорации трубы, при этом фильтрующий элемент, элемент из синтетического материала и крышка соединены с дренажной сеткой концами фиксирующих проволок, при этом крышки выполнены с прорезями, расположенными поперечно оси трубы и со смещением задней по ходу продукта кромки каждой прорези к оси трубы и стабилизацией щели прорезей проволокой, проведенной через прорези и оставленной в прорезях одного ряда их, по крайней мере.
Скважинный фильтр, у которого на дренажную сетку и в перфорационные отверстия устанавливают фильтрующие элементы в корпусе, имеющем диаметр, меньше диаметра отверстия перфорации на 3-2 мм.
Скважинный фильтр, у которого длина отрезка дренажной сетки выполнена равной длине перфорированного участка трубы, а ширина равна длине окружности внутреннего диаметра трубы или меньше ее на 2-4 мм.
Скважинный фильтр, у которого отверстия перфорации выполнены с диаметром 30-60 мм.
Способ изготовления скважинного фильтра, включающий перфорацию участка трубы, выполнение резьбы на концах ее, изготовление фильтрующих элементов и соединение их с трубой, изготавливают заготовки дренажной сетки, элементы фильтрующей сетки и синтетического материала, крышки из листового материала, сворачивают дренажную сетку в трубу и устанавливают ее внутрь перфорированного участка фильтра и, зафиксировав ее от случайного смещения, закрепляют на дренажной сетке в центре каждого отверстия перфорации среднюю часть фиксирующих проволок, а на концы этих проволок устанавливают и перемещают к дренажной сетке элементы из фильтрующих сеток, пористого материала и крышку, фиксируя их скруткой концов проволок.
Выполнение фильтра с дренажной сеткой внутри трубы, размещение фильтрующих элементов и крышек в отверстиях перфорации с увеличением диаметра этих отверстий обеспечивают упомянутый технический результат заявленных изобретений.
На фиг.1 показан участок фильтра с сечением стенки трубы радиальной плоскостью, проходящей через ось трубы; на фиг.2 - вид по стрелке А на крышку в отверстии перфорации; на фиг.3 - расположение стабилизирующей величины щелей в крышке проволоки; на фиг.4 - расположение дренажной сетки в трубе; на фиг.5, 6 и 7 - установка фиксирующей проволоки на дренажной сетке и в отверстии перфорации, установка на концы этих проволок элемента из фильтрующей сетки и пористого материала.
Фильтр на фиг.1 состоит из трубы 1 с перфорированным участком и отрезком дренажной сетки 2, имеющей длину, равную длине участка перфорации, и ширину, соответствующую длине окружности внутреннего диаметра трубы. На дренажной сетке в отверстиях перфорации закреплена средняя часть фиксирующих проволок 3, на концах каждой из которых установлены наборы фильтрующих элементов из отрезков фильтрующей сетки 2, пористого материала 5 и крышки 6, зафиксированных в отверстиях скруткой внешних концов фиксирующих проволок. Для проведения концов фиксирующих проволок элементы из пористых материалов и крышки снабжены отверстиями (не показаны). Крышки 6 выполнены с отгибами 7 для контактирования со стенкой перфорационных отверстий и прорезями 8 с отжимом задней но ходу продукта кромки 9 относительно передних кромок 10 прорезей к оси трубы (фиг.2 и 3). В каждом ряду прорезей через щели проведены проволоки 11, стабилизирующие величину щелей.
После установки фильтра в скважину продукт из окружающего участок перфорации слоя просачивается по щелям крышек 8 и зазорам между крышкой и стенкой отверстий перфорации внутрь трубы, фильтруясь элементами 4, 5 набора, и откачивается по трубе в резервуар на поверхности.
При установке фильтра в скважину диаметр фильтра, практически равный диаметру трубы, исключает давление стенок скважины на фильтр и не изменяет его эксплуатационных свойств. Случайные воздействия незначительной величины могут лишь прогнуть крышку в отверстие перфорации, не изменяя при этом величину щелей, которые останутся равными диаметру стабилизирующих проволок 11 (фиг.3).
Для изготовления фильтра конец трубы перфорируют отверстиями диаметром 30-60 мм, отрезают из дренажной сетки фрагмент ее с длиной, равной длине участка перфорации, и шириной, меньшей длины окружности внутреннего диаметра трубы 1 на 2-3 мм. Сгибая фрагмент в трубу по ширине с диаметром, меньшим внутреннего диаметра трубы фильтра, вставляют дренажную сетку в перфорированный участок фильтра. Для исключения случайных смещений сетки при дальнейшей сборке фильтра фиксируют ее отрезком фиксирующей проволоки в двух крайних отверстиях перфорации (не показано) или устанавливают в два отверстия, по крайней мере, набор элементов 4, 5 и крышки 6, в порядке, показанном на фиг.5, 6 и 7. После этого последовательно одним сборщиком иди одновременно группой их устанавливают наборы фильтрующие в остальные отверстия перфорации. После чего фильтр готов к установке в скважину для добычи нефтепродуктов, газоконденсата, минеральной и/или питьевой воды.
В зависимости от назначения скважины предстоящей установки фильтра вместо фильтроэлемента из синтетического материала в набор могут ставиться элементы из пористого материала, из спрессованной проволоки (металлорезины) и других проницаемых для добываемого продукта материалов. Изготовление фильтроэлементов и крышек целесообразнее механизировать, например - штамповать, в том числе, групповой штамповкой. Вместо набора фильтроэлементов в отверстия перфорации могут устанавливаться фильтропакеты с корпусом из композитного материала со средствами соединения внутреннего торца корпуса с дренажной сеткой, например - отгибами.
Промышленная применимость заявленных решений обусловлена широким спектром применимости фильтра в разных отраслях добывающей промышленности и таким же широким применением добываемого продукта и спросом на него. Столь же значительно способствует этому заметное снижение материалоемкости. Не оказывает на нее негативного воздействия и применение для изготовления фильтра сортамента и других материалов, производимых промышленностью серийно.