УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использована при освоении нефтяных и газовых скважин.
Известен скважинный фильтр по А. Св. СССР №1645470, содержащий перфорированную трубу, на которую уложен проволочный фильтрующий элемент с выступами. Выступы, размещенные достаточно часто на проволоке, обеспечивают постоянный зазор между рядами.
Недостатком фильтра является возможность деформации проволоки при транспортировке фильтра или его установке в скважину. Это может привести к местному увеличению зазора между рядами проволоки и проходу в устье скважины крупных частиц посторонних примесей.
Известен гравийный скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №38830, содержащий перфорированную трубу с муфтовой и ниппельной частями и фильтрующий элемент в виде фильтрующей сетки и защитный кожух. Размер ячеек сетки фильтрующего элемента 0,15...0,25 мм.
Недостаток: фильтр не приспособлен для добычи вязкой нефти по двум причинам: малый размер ячеек фильтрующей сетки и наложение фильтрующей сетки в стыках друг на друга, что приводит к дополнительному уменьшению проходного сечения в месте наложения слоев фильтрующей сетки.
Известен фильтр для водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин по А. Св. СССР №192125, содержащий кольцевые элементы с опорными площадками, образующие расположенные в радиальном направлении водоприемные каналы, при этом кольцевые элементы стянуты болтами в нескольких местах.
Недостатками этой конструкции являются:
- большие габариты и вес фильтра, обусловленные тем, что наружный диаметр кольцевых элементов при такой компоновке должен составлять 1,5...2,0 диаметра обсадной колонны, т.к. на кольцевых элементах необходимо разместить по окружности крепежные болты,
- низкая прочность по сравнению с фильтрами, в которых в качестве силового каркаса используется перфорированная труба, т.к. поперечное сечение трубы с учетом перфорации будет всегда больше, чем поперечное сечение нескольких болтов,
- нетехнологичность изготовления и трудности при сборке, обусловленные повышенными требованиями к точным совмещениям отверстий под болты,
- возможность деформации фильтра по фильтрующим элементам при спуске в наклонно-направленные и горизонтальные скважины из-за низкой жесткости и отсутствия силового каркаса.
Кроме того, фильтр А. Св. СССР №192125 не предназначен для использования в нефтегазодобывающей промышленности. Невозможность использования подобных фильтров в нефтегазодобывающей промышленности обусловлена, в первую очередь, большим диаметральным габаритом фильтра, во-вторых, его низкой прочностью. Таким образом, этот фильтр имеет другое назначение.
Известен скважинный фильтр, предназначенный для добычи нефти или газа по патенту РФ на изобретение №2254420, прототип, содержащий установленные на перфорированную трубу, выполняющую роль каркаса, кольцевые элементы. Кольцевые элементы установлены с зазорам, выполняющим роль фильтрующих каналов. В описании не указано, за счет каких средств достигается установка кольцевых элементов с зазорами между ними. Кроме того, не предусмотрен дренажный слой между перфорированной трубой и кольцевыми элементами, поэтому такой фильтр будет иметь низкий дебит добываемого продукта и быстро забьется посторонними частицами. Если в качестве дренажного слоя предполагается использовать кольцевой зазор, то не ясно, как кольцевые элементы будут центрироваться на перфорированной трубе. При отсутствии центрирования кольцевых элементов по перфорированной трубе возможна деформация фильтрующего элемента при погрузке, транспортировке и установке в скважину.
Задача создания полезной модели: упрощение технологии увеличения пропускной его способности при добыче нефти или газа.
Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что универсальный скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями, концентрично которой установлен фильтрующий элемент, выполненный из колец, отличается тем, что, торцы колец соприкасаются, а на одном или обоих торцах колец выполнена накатка. Торцы колец могут быть выполнены коническими. Накатка может быть выполнена крестообразной, или радиальной, или тангенциальной.
Накатка на противолежащих торцах соседних колец может быть выполнена противоположной по направлению. На наружной поверхности трубы могут быть выполнены продольные элементы, на которых сцентрированы кольца. Профиль углублений накатки выполнен прямоугольным, или треугольным, или полукруглым. Кольца выполнены из нержавеющей стали или из пластмассы.
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 фильтра применяются недифицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1...12, где:
- на фиг.1 - приведен универсальный скважинный фильтр в сборе,
- на фиг.2 - приведен разрез А-А,
- на фиг.3 - приведен вид Б для первого варианта фильтрующего элемента,
- на фиг.4 - приведен вид Б для второго варианта фильтрующего элемента,
- на фиг.5 - приведен вид первого варианта кольца фильтрующего элемента,
- на фиг.6 - приведен вид второго варианта кольца фильтрующего элемента,
- на фиг.7 - приведен вид третьего варианта кольца фильтрующего элемента,
- на фиг.8 - приведен разрез В-В для шестого варианта фильтра,
- на фиг.9 - приведен разрез В-В,
- на фиг.10 - приведен разрез В-В,
- на фиг.11 - приведен вид четвертого варианта кольца фильтрующего элемента (штрих-пунктиром показана накатка с противоположной стороны кольца),
- на фиг.12 - приведен разрез Г-Г.
Предложенная конструкция универсального скважинного фильтра (фиг.1...12) содержит перфорированную трубу 1 с отверстиями «Д», ниппельную и муфтовую части, соответственно 2 и 3, фильтрующий элемент 4, установленный концентрично перфорированной трубе 1. Фильтрующий элемент 4 выполнен из колец 5, контактирующих друг с другом по торцам и имеющих накатку 6 на одном или обоих торцах. Кольца 5 зажаты между упором 7 и гайкой 8.
Торцы колец 5 могут быть выполнены коническими (фиг.4). Накатка 6 может быть выполнена радиальной (фиг.5), или тангенциальной (фиг.6), или крестообразной (фиг.7).
Накатка на противолежащих торцах соседних колец 5 может быть выполнена противоположной по направлению (фиг.11). На наружной поверхности перфорированной трубы 1 могут быть выполнены продольные элементы 9, на которых сцентрированы кольца 5 (фиг.2). Толщина колец 5 (фиг.12) L=1,0...3,0 мм, наружный диаметр колец Dф должен быть не более диаметра муфты Dм. За счет того, что наружный диаметр колец 5 фильтрующего элемента Dф выполнен меньше или равным диаметру муфты Dм, исключается повреждение фильтрующего элемента при спуске в скважину и при транспортировке.
Профиль углублений канавок накатки может быть выполнен треугольным (фиг.8) или радиусным (фиг.9) или прямоугольным (фиг.10). Кольца 5 выполнены из нержавеющей стали или из пластмассы. Глубина канавок h и их ширина а 0,1...1,0 мм определяют степень фильтрации.
При эксплуатации добываемый продукт, содержащий посторонние примеси, проходит через углубления накатки 6 на кольцах 5 и далее через отверстия «Д» внутрь фильтра. За счет того, что размер углублений накатки колец 5 фильтрующего элемента 4 составляет 0,1...1,0 мм, частицы более крупных размеров отфильтровываются и не попадают к насосному оборудованию и арматуре, установленным на устье скважины, что предотвратит их преждевременный износ.
Применение полезной модели позволит получить ряд преимуществ по сравнению с использовавшимися ранее скважинными фильтрами, а именно:
1. Обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление прохождению вязкой нефти и за счет этого увеличить дебит нефти.
2. Упростить конструкцию фильтра.
3. Обеспечить высокую технологичность фильтра.
4. Уменьшить вес фильтра за счет упрощения конструкции.
5. Уменьшить затраты на изготовление фильтра.
6. Ускорить процесс подготовки скважины к эксплуатации.
7. Снизить экономические затраты на освоение скважины.