СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным фильтрам для фильтрации продукта, добываемого из нефтяных, водяных и газовых скважин.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №166448. Скважинный фильтр, включающий 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 фильтра. При этом стакан с противоположной дну стороны перекрыт негерметично мембраной, изготовленной с возможностью не пропускать вязкопластичное вещество и разрушения после срезания дна стакана при технологически выбранном перепаде давления. Недостатком скважинного фильтра является низкая надежность фиксации в стакане вязкого вещества и возможность его выдавливания при срезании дна стакана, в связи с чем нельзя будет выполнить промывку забоя.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №56946. Скважинный фильтр, включает корпус с отверстиями, которые перекрыты стаканами, заполненными вязкопластичным веществом и выступающими донной частью во внутрь корпуса. Внутри корпуса выше стаканов зафиксирована разрушаемыми элементами полая втулка, которая под действием воронки, спускаемой на колонне труб, срезает донные части заглушек. Использование предлагаемой конструкции скважинного фильтра позволяет расширить его функциональные возможности, а именно, позволяет использовать скважинный фильтр в составе обсадной колонны оборудованной выше его корпуса устройством, сужающим проходной канал обсадной колонны. Недостатком скважинного фильтра является отсутствие фильтрующего элемента и возможность его использования только в скважинах с устойчивыми стенками.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №57356. Скважинный фильтр состоит из перфорированной трубы с навернутой на нее сверху муфтой и металлической сеткой снаружи. Металлическая сетка охватывает наружную поверхность перфорированной трубы. Снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта. Снаружи металлической сетки между муфтой и дополнительной муфтой установлен перфорированный патрубок, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированной трубы и перфорированного патрубка. Кроме того, перфорированный патрубок защищает металлическую сетку от механических повреждений в процессе спуска скважинного фильтра в скважину. Снизу к дополнительной муфте присоединен узел перепуска скважинной жидкости, состоящий из полой заглушки с радиальными отверстиями и поршня со штоком. Поршень снабжен продольными сквозными отверстиями и герметично установлен в полой заглушке напротив его радиальных отверстий. Шток герметично выведен из полой заглушки и сверху жестко соединен с поршнем. Шток снизу оснащен упором, ограничивающим осевое перемещение поршня вверх. Продольные сквозные отверстия поршня имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными отверстиями полой заглушки в верхнем положении поршня. Недостатком скважинного фильтра является сложность установки фильтрующей сетки между перфорированной трубой и перфорированным патрубком.
Известна пробка скважинного фильтра по патенту РФ на полезную модель №79141. в пробке скважинного фильтра, содержащей пустотелый корпус и донышко, тем, что корпус выполнен стальным, а донышко - из магния. Соединение донышка с пустотелым корпусом может быть выполнено по прессовой посадке. Донышко может быть запрессовано внутрь кольцевой канавки, выполненной внутри пустотелого корпуса. Ширина кольцевой канавки может быть выполнена с увеличением диаметра и образует замок типа «ласточкин хвост». Может быть выполнено несколько канавок треугольного поперечного сечения для формирования трубчатого замка. Донышко может быть выполнено тарельчатой формы. Донышко может быть поджато развальцованной втулкой. Донышко может быть развальцовано в кольцевую канавку. Недостатком пробки скважинного фильтра является отсутствие фильтрующего элемента и значительное время растворения толстостенного донышка.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №159538. Фильтр включает муфту и ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены пустотелыми с донышком, в виде наперстка, надежно зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы путем развальцовывания, обеспечивающим герметизацию несущего каркаса скважинного фильтра, фильтрующие элементы, зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы кольцами и сваркой. Срезаемые пробки выполнены из коррозионностойкой стали, предназначенной для холодной деформации. Отверстия перфорированной трубы выполнены с расточкой для установки фильтрующего элемента и кольца, диаметр фильтрующего элемента больше диаметра срезаемой пробки. Кольцо фильтрующего элемента установлено заподлицо с поверхностью перфорированной трубы и закреплено сваркой не менее чем в трех точках. Фильтрующий элемент содержит по меньшей одну фильтрующую сетку и, по меньшей мере, одну дренажную сетку. Сетки фильтрующих элементов соединены между собой контактной сваркой. Края фильтрующих элементов обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет. В качестве фильтрующей сетки применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации фильтра. В качестве дренажной сетки применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность фильтрующего элемента. Недостатком скважинного фильтра является низкая надежность фиксации пробок в отверстиях и возможное повреждение сетки при срезании пробки во время активации фильтра.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №77897 (прототип). Фильтр содержит перфорированную трубу, отверстия которой заглушены удаляемыми пробками. Пробки выполнены в виде удаляемой мембраны. Мембраны выполнены с возможностью среза при перепаде давления снаружи и внутри трубы. Мембраны выполнены с возможностью растворения кислотой или растворителем. Мембраны выполнены, например, из магния. Отверстия в трубе выполнены ступенчатыми и мембраны закреплены втулками, установленными в отверстиях и прижимающими мембрану к кольцевому выступу. Втулки запрессованы в отверстия. Втулки выполнены в виде резьбовых колец с наружной резьбой. Мембраны и втулки загерметизированы в отверстиях при помощи клея или герметика. Мембраны загерметизированы в отверстиях при помощи уплотняющих прокладок. Резьбовые кольца со стороны мембраны имеют торец, выполненный под углом к оси отверстия, а с другой стороны содержат элементы, предназначенные для их заворачивания. Элементы, предназначенные для заворачивания резьбовых колец, выполнены в виде шлицов. Элементы, предназначенные для заворачивания резьбовых колец, выполнены в виде многоугольного отверстия под ключ. На мембранах выполнены насечки, ослабляющие их прочность и ускоряющие их растворение в кислоте. Насечки выполнены радиальными или кольцевыми. Недостатком скважинного фильтра является отсутствие фильтрующего элемента.
Задачей создания полезной модели, является снижение затрат на изготовление и эксплуатацию устройства за счет установки фильтрующих элементов в каждое перфорационное отверстие трубы, а также повышение эффективности фильтрации за счет применения в качестве фильтрующего материала металлорезины.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что скважинный фильтр, включающий муфту, ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены пробки, причем каждая пробка выполнена в виде тонкостенного металлического корпуса сверху и снизу которого выполнены кольцевые выступы, а внутри спрессована витая проволока, выполняющая функции фильтрующего элемента. В качестве проволоки фильтрующего элемента используется металлорезина. Верхний и нижний кольцевые выступы корпуса направлены внутрь корпуса. Верхний кольцевой выступ корпуса направлен наружу, а нижний кольцевой выступ внутрь корпуса. Пробка выполнена с дном, перфорированным отверстиями. Пробка крепится в отверстии трубы запрессовкой и/или раскерниванием. Сверху трубы установлен защитный кожух. Проходное сечение пробки закрывает запрессованная вместе с проволокой быстрорастворимая кислотой алюминиевая фольга или тонкий алюминиевый диск. Диаметр используемой для фильтрующего элемента проволоки от 0,03 до 0,4 мм определяется требованиями к степени фильтрации и необходимыми пористыми качествами фильтрующего элемента. Для изготовления фильтрующего элемента и пробки используется коррозионностойкая и жаростойкая сталь.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении скважинного фильтра, применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-9, где:
на фиг. 1 показан продольный разрез скважинного фильтра;
на фиг. 2 показан продольный разрез скважинного фильтра с защитным кожухом;
на фиг. 3 показана пробка, у которой верхний и нижний кольцевые выступы корпуса направленны внутрь;
на фиг. 4 показана пробка, у которой верхний кольцевой выступ корпуса направлен внутрь, а дно выполнено перфорированным;
на фиг. 5 показана пробка, у которой верхний кольцевой выступ направлен наружу, а нижний кольцевой выступ корпуса направлен внутрь;
на фиг. 6 показана пробка, у которой верхний кольцевой выступ направлен наружу и зафиксирован от перемещения защитным кожухом, а нижний кольцевой выступ корпуса направлен внутрь;
на фиг. 7 показана пробка, спрессованная с металлической фольгой или тонким алюминиевым листом, которые при активации фильтра растворяются кислотой, при этом верхний и нижний кольцевые выступы корпуса направлены внутрь;
на фиг. 8 показана пробка, спрессованная с металлической фольгой или тонким алюминиевым листом, которые при активации фильтра растворяются кислотой, при этом верхний кольцевой выступ направлен наружу, а нижний кольцевой выступ корпуса направлен внутрь;
на фиг. 9 показан вид «В» на донышко корпуса пробки.
Скважинный фильтр, состоит из муфты 1, ниппеля 2, несущего каркаса, выполненного из перфорированной трубы 3, в каждом отверстии 4 которого установлены пробки 5, причем каждая пробка 5 выполнена в виде тонкостенного металлического корпуса 6 сверху и снизу которого выполнены кольцевые выступы 7, 8, а внутри спрессована витая проволока 9, выполняющая функции фильтрующего элемента. В качестве проволоки фильтрующего элемента 9 используется металлорезина. Верхний 7 и нижний 8 кольцевые выступы корпуса 6 направлены внутрь корпуса 6. Верхний кольцевой выступ 7 корпуса 6 направлен наружу, а нижний кольцевой выступ 8 внутрь корпуса 6. Пробка 5 выполнена с дном 11, перфорированным отверстиями 10. Пробка 5 крепится в отверстии 4 трубы 3 запрессовкой и/или раскерниванием. Сверху трубы 3 установлен защитный кожух 12. Проходное сечение пробки 5 закрывает запрессованная вместе с проволокой 9 быстрорастворимая кислотой алюминиевая фольга или тонкий алюминиевый диск 13. Диаметр используемой для фильтрующего элемента проволоки 9 от 0,03 до 0,4 мм. определяется требованиями к степени фильтрации и необходимыми пористыми качествами фильтрующего элемента. Для изготовления фильтрующего элемента и пробки 5 используется коррозионностойкая и жаростойкая сталь.
Скважинный фильтр работает следующим образом. Муфты 1 и ниппели 2 перфорированных труб 3 соединяются между собой в колонну фильтров. В каждом отверстии трубы 3 установлены пробки 5, которые выполнены в виде тонкостенного металлического корпуса 6, сверху и снизу которого выполнены кольцевые выступы 7, 8, а внутри металлорезина 9, представляющая собой спрессованную витую проволоку, выполняющую функции фильтрующего элемента. Пробки 5 могут быть запрессованы до упора во внутренний выступ, выполненный в отверстии трубы или до упора в наружную поверхность трубы верхнего кольцевого выступа металлического корпуса 6. При этом снаружи трубы может быть установлен защитный кожух 12 с фильтрующим зазором «h». Для предотвращения выдавливания металлорезины внутрь трубы, снизу пробки могут быть выполнены с дном 11, перфорированным отверстиями 10. Для возможности промывки забоя скважины, после спуска колонны фильтров в зону продуктивного горизонта в пробках 5 совместно с проволокой металлорезины 9 запрессовывается быстрорастворимая кислотой алюминиевая фольга или тонкий алюминиевый диск 13. После промывки скважины, в случае наличия алюминиевой фольги или алюминиевого диска 13, выполняют кислотную обработку. Фольга или диск растворяются, через зазоры «h» и металлорезину 9, в трубу поступает отфильтрованный добываемый продукт.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить качественную фильтрацию добываемого продукта.
2. Повысить технологичность сборки фильтра.
3. Обеспечить возможность обратной промывки фильтрующего элемента.
4. Снизить расход фильтрующей сетки.
5. Повысить надежность конструкции фильтра.
6. Снизить время изготовления и технического обслуживания фильтра.