СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР
WELL STRAINER

Изобретение относится к устройствам, применяемым при добыче пластовой жидкости, а именно к скважинным фильтрам, предотвращающим вынос механических примесей с извлекаемым продуктом.
Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный корпус и фильтрующий элемент в виде фильтрующих слоев и зернистого наполнителя, покрытый снаружи ворсистым материалом (а.с. №587242 СССР, Е21В 43/08, 1978).
Недостатком фильтра является высокое гидравлическое сопротивление и соответственно повышенная потеря напора откачиваемой скважинной жидкости, а также сложность и трудоемкость его изготовления.
Известен скважинный фильтр, состоящий из перфорированного корпуса с расположенными на нем между поджимными и центрирующими кольцами фильтрующими элементами, выполненными в виде набора плоских корундовых кругов (а.с. №981592 СССР, Е21В 43/08, 1982).
Недостатком фильтра является невысокая площадь фильтрации, определяемая суммарной шириной щелей между корундовыми кругами, которая практически на порядок меньше суммарной толщины кругов, из которых набирается фильтр.
Известен скважинный фильтр, состоящий из перфорированной трубы и двух слоев штампованных щелевых рубашек, пространство между которыми заполнено гравием (Штампованный щелевой фильтр с гравием РРК. ООО "Рос ПромСервис" // www.ruspr.ru).
Недостатком скважинного фильтра являются неудовлетворительная тонкость очистки из-за сложностей удержания необходимой для этого мелкодисперсной гравийной засыпки между внутренней и наружной щелевой рубашкой и высокие потери напора пластовой жидкости на тонких щелях.
Наиболее близким к заявляемому является скважинный фильтр, содержащий перфорированный каркас, на котором концентрично закреплены основные и дополнительные слои фильтрующих элементов в виде пластмассовых дисков переменной и одинаковой толщины, образующих щели и вертикальные каналы (а.с. №1530759 СССР, Е21В 43/08, 1989).
Недостатками скважинного фильтра являются повышенная потеря напора вследствие высокого отношения длины щели к ее ширине, сложность изготовления из разнообразных дисков, а также ограниченная фильтрующая способность, определяемая шириной щели или величиной зазора между дисками.
Настоящее изобретение повышает качество очистки пластовой жидкости, уменьшает потери давления и увеличивает ресурс работы фильтра, а также снижает трудоемкость его изготовления.
Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном фильтре, содержащем перфорированный каркас, размещенные на каркасе фильтрующие элементы в виде полимерных дисков, образующих щели между собой, согласно изобретению, полимерные диски выполнены из армированного скотча, на клейкой стороне которого закреплен монослой плотноуложенных дисперсных частиц.
Полимерные диски могут быть выполнены из двухстороннего скотча с двумя клейкими сторонами. Плотноуложенные дисперсные частицы образуют на клейкой стороне армированного скотча шероховатую поверхность. При этом диски из одностороннего армированного скотча имеют одну шероховатую поверхность и при размещении на перфорированном каркасе могут контактировать друг с другом либо одноименными сторонами - шероховатая с шероховатой поверхностью и соответственно гладкая с гладкой поверхностью, либо разноименными сторонами - шероховатая с гладкой поверхностью. Диски из двухстороннего армированного скотча контактируют только шероховатыми поверхностями.
В качестве дисперсных частиц используется, например, кварцевый песок или зерна корунда или карбида кремния. Размер дисперсных частиц выбирается в зависимости от необходимой тонкости очистки пластовой жидкости из диапазона 50…1000 мкм. Для обеспечения равного притока по высоте фильтра размер дисперсных частиц может уменьшаться сверху вниз от диска к диску.
Между гладкими сторонами дисков из армированного скотча могут быть установлены диски из нетканого материала для придания специальных фильтрационных свойств скважинному фильтру.
На чертеже схематично изображен скважинный фильтр, общий вид, разрез.
Фильтр состоит из перфорированного каркаса 1 с отверстиями 2 фильтрующих элементов 3 в виде полимерных дисков из двухстороннего армированного скотча 4 с монослоем дисперсных частиц 5 на каждой клейкой стороне. При наложении фильтрующих элементов 3 друг на друга между монослоями дисперсных частиц 5 образуются щели 6, которые имеют переменную ширину или величину просвета, зависящую от зернистости дисперсных частиц. Для улучшения сообщения щелей 6 с отверстиями 2 перфорированного каркаса 1 и вовлечения в процесс фильтрации всех щелей на каркасе помещается дренажная трехмерная сетка 7. Снаружи фильтрующих элементов 3 установлен защитный кожух 8 с отверстиями 9.
Для лучшего удержания дисперсных частиц на клейкой стороне дисков из армированного скотча на концах перфорированного каркаса устанавливаются поджимные кольца (не показаны).
Для исключения вероятности попадания дисперсных частиц с армированного скотча внутрь перфорированного каркаса дренажная трехмерная сетка может быть покрыта слоем волокнистого материала (не показан).
Скважинный фильтр работает следующим образом. Под действием перепада давления, создаваемого погружным насосом, загрязненная пластовая жидкость через отверстия 9 защитного кожуха 8 поступает из скважины к фильтрующим элементам 3 и распределяется по щелям 6. Жидкость фильтруется сквозь щели 6 между монослоями плотноуложенных дисперсных частиц 5. В щели 6 жидкость движется по лабиринтнообразной траектории, и находящиеся в ней механические примеси задерживаются между дисперсными частицами 5, прочно закрепленными на диске из армированного скотча 4. Глубина проникновения механических примесей в щели 6 зависит от соотношения размеров примесей и дисперсных частиц 5. При оптимальном соотношении крупные примеси скапливаются снаружи щелей 6 с образованием проницаемых структур, выполняющих функцию дополнительного фильтра. Очищенная жидкость из щелей 6 через дренажную трехмерную сетку 7 и отверстия 2 попадает внутрь перфорированного каркаса 1 и оказывается на приеме погружного насоса.
Применение тонких дисков из армированного скотча обеспечивает уменьшение общей толщины фильтрующих элементов с учетом закрепленных монослоев дисперсных частиц, благодаря чему повышается количество щелей на единицу длины скважинного фильтра и возрастает удельная площадь фильтрации. Это, в свою очередь, увеличивает пропускную способность и ресурс работы скважинного фильтра и уменьшает потери давления на нем. За счет изменения гранулометрического состава дисперсных частиц на клейкой стороне дисков из армированного скотча обеспечивается требуемая тонкость очистки пластовой жидкости.