СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использована при освоении нефтяных скважин.
Известен скважинный фильтр по А.С. СССР №1788219, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические элементы, установленные с наружной стороны трубы. Недостаток такого фильтра это необходимость периодической замены фильтрующих элементов и низкая прочность при изгибающих нагрузках.
Известен скважинный фильтр по А.С. СССР №1754884, содержащий фильтрующий элемент в виде дуговых пластин, с фильтрующими щелями. Кроме недостатков, присущих выше описанному фильтру, этот фильтр сложен в сборке, т.к. содержит большое количество мелких деталей, выполненных с высокой точностью.
Известен скважинный фильтр по А.С. СССР №1645470, содержащий уложенный на перфорированный каркас проволочный фильтрующий элемент. Этот фильтр плохо работает при изгибающих нагрузках: с одной стороны проходное сечение щелей при изгибе уменьшается, а с другой - увеличивается и фильтр пропускает более крупные фракции примесей. При этом увеличивается износ оборудования, перекачивающего нефть.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ №2108447 (прототип), содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками. Колонну обсадных труб с фильтром опускают в скважину. Скважину цементируют выше фильтра. После схватывания цементного раствора в скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб с воронкой. Скважину промывают. Срезают воронкой концы пробок. Скважину промывают вторично.
Разгерметизируют продуктивный пласт и одновременно с этим пускают скважину в работу.
Недостатком этого фильтра является низкая степень автоматизации процесса изготовления фильтра и его низкая надежность, обусловленная тем, что возможно смятие защитного перфорированного кожуха при спуске фильтра в скважину.
Задачей создания полезной модели является обеспечение автоматизации изготовления фильтра и повышение его надежности.
Решение указанной задачи достигнуто в первом варианте за счет того, что скважинный фильтр, содержащий трубу, в отверстиях на боковой поверхности которой установлены герметизирующие срезаемые пробки и защитный перфорированный кожух, выполненный из просечного листа, по меньшей одну фильтрующую сетку и, по меньшей мере, одну дренажную сетку, установленные концентрично трубе, отличается тем, что защитный перфорированный кожух выполнен не менее, чем из двух уложенных вдоль трубы, встык друг к другу листов, при этом продольные стыки выполнены в одну линию.
Решение указанных задач достигнуто во втором варианте за счет того, что скважинный фильтр, содержащий трубу, в отверстиях на боковой поверхности которой установлены герметизирующие срезаемые пробки и защитный перфорированный кожух, выполненный из просечного листа, по меньшей одну фильтрующую сетку и, по меньшей мере, одну дренажную сетку, установленные концентрично трубе, отличается тем, что защитный перфорированный кожух выполнен не менее, чем из двух уложенных вдоль трубы, встык друг к другу листов, при этом продольные стыки выполнены со смещением.
Решение указанных задач достигнуто в третьем варианте за счет того, что скважинный фильтр, содержащий трубу, в отверстиях на боковой поверхности которой установлены герметизирующие срезаемые пробки и защитный перфорированный кожух, выполненный из просечного листа, по меньшей одну фильтрующую сетку и, по меньшей мере, одну дренажную сетку, установленные концентрично трубе, отличается тем, что защитный перфорированный кожух выполнен не менее, чем из одной ленты, намотанной по спирали вдоль трубы.
Применение не менее, чем двух, уложенных вдоль трубы, встык друг к другу листов обусловлено технологическими причинами, а именно: просечной лист выпускается шириной 1 м, а фильтр поставляется с большей длиной фильтрующей части для повышения нефтееотдачи.
Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, что в свою очередь позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию «новизна». Предложенное техническое решение также обладает критерием «промышленная применимость», т.к. фильтр может быть изготовлен с помощью стандартного оборудования из недифицитных материалов.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1...7, где:
на фиг.1 - приведена скважинный фильтр в разрезе,
на фиг.2 - внешний вид скважинного фильтра по первому варианту,
на фиг.3 - внешний вид фильтра по второму варианту,
на фиг.4 - третий вариант скважинного фильтра,
на фиг.5 - поперечный разрез скважинного фильтра,
на фиг.6 - элемент «Б», разрез вдоль фильтра,
на фиг.7 - элемент «Б», разрез вдоль фильтра.
Скважинный фильтр (фиг.1) состоит из трубы 1, в отверстия на боковой поверхности которой в отверстиях «В» установлены герметичные срезаемые пробки 2. На трубе 1 концентрично ей установлен защитный перфорированный кожух 3, а между трубой 1 и защитным перфорированным кожухом 3 установлена, по меньшей мере, одна фильтрующая сетка 4 и по меньшей мере одна дренажная сетка 5. На поверхности защитного кожуха 3 выполнены несколько рядов отверстий «Г». Отверстия «В» и «Г» не совпадают. При этом ряды отверстий «Г» могут быть выполнены по винтовой линии, что при установке фильтра в горизонтальной скважине предотвращает перекрытие нижнего
ряда породой. Материал фильтрующих сеток 4 и дренажный сеток 5 - нержавеющая сталь. Сетка с мелкими ячейками размещена между сетками с крупными ячейками, это уменьшает напряжения среза на тонких проволоках фильтрующей сетки с мелкими ячейками.
По первому варианту (фиг.2) защитный кожух 3 выполнен из нескольких листов, состыкованных между собой по кольцевым стыкам «Д» сваркой. Продольные сварные стыки листов «Е» защитного кожуха выполнены в одну линию.
По второму варианту (фиг.3) продольные сварные стыки «Е» защитного кожуха разнесены друг относительно друга, что обеспечивает винтовое расположение рядов отверстий «Г» и основной положительный эффект. Торцы защитного кожуха 3 зафиксированы в ограничительных кольцах 6, что предотвращает смятие защитного кожуха 3 при транспортировке и опускании в скважину.
По третьему варианту (Фиг.4) лента по ГОСТ 2284-79, ГОСТ 503-81 или ГОСТ 3360-73 намотана по спирали вдоль трубы 1.
На фиг.6 приведен вариант исполнения фильтра с одной фильтрующей сеткой 4 и одной дренажной сеткой 6, а на фиг.7 вариант исполнения с двумя фильтрующими сетками и с одной дренажной сеткой 5. Возможны варианты с применением более двух фильтрующих сеток и более одной дренажной сетки.
Скважинный фильтр работает следующим образом. Перед эксплуатацией скважинный фильтр устанавливается в колонну обсадных труб, скважину цементируют выше фильтра. Потом срезают пробки 2 механическим способом или вытравливают кислотой, в последнем случае их следует изготовить из растворимого в кислоте материала.
Основные характеристики некоторых вариантов фильтров, выпускаемых серийно ЗАО НПП «Самарские Горизонты» приведены в табл.1.
Табл.1
№
Параметры
ФЗС-114
ФЗС-146
ФЗС-168
1
Наружный диаметр трубы, мм
114
146
168
2
Расстояние от муфты до фильтрующей части, мм
1000
1000
1000
3
Расстояние ниппеля трубы до фильтрующей части, мм
810
750
750
4
Длина фильтрующей части, мм
3000...12000
3000...12000
3000...12000
5
Размер ячейки дренажной сетки, мм
3,2
3,2
3,2
6
Размер ячейки фильтрующей сетки, мм
0,2
0,2
0,2
7
Количество отверстий в защитном кожухе на 1 п.м.
40
48
48
8
Масса фильтра, не более, кг
160
180
230
На предприятии также изготавливаются фильтры диаметром 102 мм и 178 мм.
Скважинный фильтр работает следующим образом. Перед эксплуатацией скважинный фильтр устанавливается в колонну обсадных труб, скважину цементируют выше фильтра. Производят опрессовку. Потом срезают пробки 2 механическим способом или вытравливают кислотой, в последнем случае их следует изготовить из магния. Скважина готова к работе. Скважинные флюиды, содержащие нефть, воду и /или газ проходят через отверстия «Г», выполненные на защитном кожухе 3, далее проходят через фильтрующую сетку 4, где отфильтровываются частицы, имеющие размер, больший, чем размер ячейки фильтрующей сетки 4. Далее очищенный продукт (нефть или газ) растекается вдоль дренажной сетки 5 по оси трубы 1 и в окружном направлении и через дренажную сетку 5 поступает в отверстия «В», выполненные в трубе 1, и далее внутрь трубы 1.
Применение вариантов полезной модели позволило:
1. Обеспечить автоматизацию процесса изготовления фильтра за счет применения автоматической сварки и других прогрессивных технологий.
2. Повысить надежность фильтра, исключив возможность смятия перфорированного защитного кожуха при спуске фильтра в скважину.
3. Увеличить степень очистки продукта (нефти) от примесей.
4. Обеспечить эксплуатацию скважинных фильтров в течение всего срока эксплуатации скважины.
5. Предотвратить коррозию фильтрующего элемента.
6. Упростить сборку скважинного фильтра.
7. Снизить себестоимость устройства.
8. Обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках.