ФИЛЬТР ДЛЯ НЕФТИ И ГАЗА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована в составе обсадной или эксплуатационной колонны при добыче жидкости и газов 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).
Недостатком такой конструкции является изменение межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, отсутствие защиты фильтрующего элемента 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 нетканного материала, жестко закрепленных внахлест при помощи сварки и пайки на трубчатом каркасе фильтра против перфорационных отверстий (авт. Свидетельство 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.
Известно скважинное фильтрующее устройство по св. РФ на полезную модель №16758. Это скважинное фильтрующее устройство содержит перфорированную трубу, муфту и ниппель, фильтрующее устройство, защищенное защитным кожухом с отверстиями круглой формы и дренажный слой, расположенный между фильтрующим элементом и трубой. Защитный кожух предотвращает повреждение фильтрующего элемента при его спуске в скважину.
Недостатками этого фильтра являются: сложность конструкции, нетехнологичность и низкая пропускная способность фильтра, связанная с тем, что площадь отверстий в защитном кожухе невелика. Увеличение диаметра отверстий и их количества приведет к большей вероятности повреждения фильтрующего элемента или попаданию породы при его спуске в скважину, а также к ослаблению защитного кожуха.
Известен скважинный фильтр из кн. В.М.Гаврилко, Фильтры водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин, М., Гос. издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1961, с.6-12, 29-31, прототип. Этот фильтр содержит корпус, муфту и фильтрующий элемент.
Недостатки сложность конструкции и низкая пропускная способность.
Задачи создания полезной модели: упрощение конструкции фильтра и увеличение его пропускной способности.
Решение указанных задач достигнуто в фильтре для нефти и газа, выполненном из перфорированной трубы, содержащий корпус, муфту и фильтрующий элемент в виде трубы с отверстиями, причем отверстия выполнены в виде прорезей, отличающийся тем, что прорези выполнены переменной ширины, уменьшающейся от периферии к оси фильтра. Ширина прорезей на периферии равна от 0,8 мм до 1,2 мм, а внутри перфорированной трубы от 0,2 до 0,4 мм. Прорези получены плазменной резкой.
Прорези получены лазером. Прорези могут быть получены электрохимической обработкой. Прорези на поверхности трубы могут быть объединены в группы. Направление прорезей в соседних группах различное. Направление прорезей в соседних группах может быть взаимно-перпендикулярное. Расстояние между группами прорезей может превышать расстояние между прорезями в группе.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1…5:
- на фиг.1 представлен фильтр для нефти и газа,
- на фиг.2 приведен вид А для второго варианта выполнения прорезей,
- на фиг.3 представлен вид А для третьего варианта выполнения прорезей,
- на фиг.4 приведен вид А для четвертого варианта выполнения прорезей,
- на фиг.5 представлен разрез Б-Б.
Фильтр (фиг.1) содержит перфорированную трубу 1 с прорезями «В», отстоящими друг от друга на расстоянии L1 и выполняющими функцию фильтрующего элемента, ниппель 2 и муфту 3. Возможны несколько вариантов исполнения прорезей «В», а именно вдоль оси O1 O2 фильтра (фиг.1), под углом к оси (фиг.2) и перпендикулярно ей (фиг.3).
В одном фильтре могут быть выполнены прорези, имеющие различное направление (фиг.4). Прорези «В» могут быть выполнены переменной ширины, уменьшающейся от периферии к оси фильтра (фиг.5). Прорези могут быть объединены в группы 4 (фиг.4), отстоящие друг от друга на расстоянии L2. Возможны несколько вариантов взаимного расположения групп 4. Например, направление всех прорезей «В» одинаковое (фиг.1, 2) или прорези «В» в соседних группах 4 имеют различное направление, в частности, взаимно-перпендикулярное (фиг.4). При этом обязательно должно быть выполнено условие L2>L1. Это целесообразно для увеличения прочности фильтра.
1
2
Предпочтительные размеры прорезей «В» (фиг.6), выполненных переменной ширины, оптимальные с точки зрения фильтрации и предотвращения его засорения (кольматации): δ=0,8…1,2 мм и δ=0,2…0,4 мм. Меньшие размеры прорезей нецелесообразны из условия кольматации, а большие - не обеспечивают фильтрацию. Прорези могут быть получены плазменной резкой, или лазером, или электрохимической обработкой.
Предложенная конструкция скважинного фильтра по сравнению с прототипом обладает рядом преимуществ. Прежде всего, значительно упрощается конструкция, т.к. в предложенном фильтре отсутствуют защитный кожух и сетчатый фильтрующий элемент, функцию которого предложено совместить с функцией силового корпуса, а именно, перфорированной трубы. При этом следует учитывать, что перфорационные отверстия в трубе имеют диаметр 10…20 мм и предназначены не для фильтрации, а для установки герметичных срезаемых пробок. Как следствие, в результате этого упрощения изделие становится более технологичным, простым в изготовлении и обладающим минимальной стоимостью по сравнению со всеми известными вариантами устройств аналогичного назначения. При сборке таких фильтров не применяются ручные операции и сварка.
Вторым отличительным признаком предложенного технического решения является выполнение конкретного вида перфорации - прорезей, т.е. сквозных отверстий прямоугольной формы, длина которых значительно превышает ее ширину. Естественно, что круглые отверстия небольшого диаметра 0,1..0,25 мм, выполненные достаточно густо на перфорированной трубе могут выполнять функцию фильтрации, но, учитывая, что толщина стенок этой трубы достигает 6…8 мм и более, изготовление подобных отверстий даже с использованием современных технологий практически не осуществимо. Изготовление прорезей, имеющих ту же ширину, но большую длину, тоже затруднительно, но возможно, например, с применением лазерной технологии.
При работе добываемая жидкость (вода или нефть) фильтруется через прорези «В» в перфорированной трубе 1 и поступает внутрь ее.
Применение полезной модели позволило:
1. Создать фильтр, имеющий относительно большую пропускную способность и обладающий хорошими фильтрующими и эксплуатационными свойствами.
2. Предотвратить засорение фильтра при его спуске в скважину.
3. Упростить конструкцию фильтра за счет уменьшения количества деталей.
4. Снизить себестоимость фильтра.
5. Автоматизировать и механизировать производство фильтра.
6. Обеспечить длительную эксплуатацию фильтра без засорения.
Фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.