СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель 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 отсутствие автоматизации и механизации процесса изготовления и сборки фильтра, т.к. все операции выполняются вручную. Кроме того фильтр имеет низкую степень фильтрации, которая лимитируется диаметром отверстий в пробках.
Задачей создания изобретения является автоматизация процесса изготовления фильтра.
Указанная задача решена за счет того, что фильтр для нефтяных и газовых скважин, содержащий трубу, в отверстиях на боковой поверхности которой выполнены отверстия, и защитный перфорированный кожух, по меньшей одну фильтрующую сетку и, по меньшей мере, одну дренажную сетку, установленные концентрично трубе, отличающийся тем, что защитный перфорированный кожух выполнен из ленты и намотан по спирали вдоль трубы. В отверстиях могут быть установлены срезаемые пробки. Защитный перфорированный кожух может быть выполнен из листа с отверстиями или из просечно-вытяжного листа.
Площадь отверстий защитного перфорированного кожуха в 1...40 раз больше площади проходного сечения трубы. Фильтрующая сетка имеет ячейки размером 0,1...1,0 мм. Дренажная сетка имеет размер ячеек больше, чем размер ячеек у фильтрующей сетки.
Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. 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».
Изобретательский уровень обусловлен тем, что все ранее выпускающиеся фильтры изготавливались, в основном с применением ручных операций и автоматизация процесса их изготовления не представлялась возможной.
Предложенное техническое решение также обладает критерием «промышленная применимость», т.к. фильтр может быть изготовлен с помощью стандартного оборудования из недифицитных материалов.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1...8, где:
на фиг.1 - приведен фильтр для нефтяных и газовых скважин без пробок в разрезе,
на фиг.2 - приведен в разрезе фильтр для нефтяных и газовых скважин с пробками,
на фиг.3 - внешний вид скважинного фильтра, имеющего защитный перфорированный кожух, выполненный из листа с отверстиями,
на фиг.4 - внешний вид скважинного фильтра, имеющего защитный перфорированный кожух, выполненный из просечно-вытяжного листа,
на фиг.5 - внешний вид фильтра с прямоугольными отверстиями,
на фиг.6 - поперечный разрез фильтра А-А,
на фиг.7 и 8 - выносной элемент Б, продольный разрез фильтра с одной и двумя фильтрующими сетками соответственно.
Фильтр для нефтяных и газовых скважин (фиг.1) состоит из трубы 1, в отверстия на боковой поверхности которой в отверстиях «В» могут быть установлены герметичные срезаемые пробки 2 (фиг.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 «Б». Отверстия «В» и «Г» не совпадают. Материал фильтрующей и дренажной сеток 4 и 5 - нержавеющая сталь.
Дренажная сетка 5 может быть установлена между трубой 1 и фильтрующей сеткой 4, или между фильтрующей сеткой 4 и защитным кожухом 3.
Защитный кожух 3 выполнен из одной или нескольких нескольких лент, состыкованных между собой по спиральным стыкам «Д» посредством сварки в виде непрерывного или прерывистого шва. Торцы защитного кожуха 3 зафиксированы в ограничительных кольцах 6, что предотвращает смятие защитного кожуха 3 при транспортировке и опускании в скважину. Защитный кожух 3 выполнен из нескольких листов 7 или ленты 8, намотанных по спирали вдоль трубы 1. Лента 8 изготавливается по ГОСТ 2284-79, ГОСТ 503-81 и ГОСТ 3360-73.
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 фильтров трех вариантов фильтров, изготавливаемых в ЗАО НПП «Самарские Горизонты» приведены в табл.1
Табл.1
№
Параметры
ЗСМФЭ-114
ЗСМФЭ-146
ЗСМФЭ-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
Кроме фильтров диаметром 114 мм, 146 мм и 168 мм ЗАО НПП «Самарские Горизонты» производит фильтры диаметром 102 мм и 178 мм.
При изготовлении фильтра отрезают необходимый по длине отрезок трубы по ГОСТ 632-80 и при необходимости нарезают резьбы. Сверят отверстия «В», нарезают в них резьбу и устанавливают по резьбе пробки 2 на эпоксидный клей. Наматывают дренажную сетку 5, потом - фильтрующую сетку 4 (фиг.6). Если применено две фильтрующие (фиг.7), то наматывают две фильтрующие сетки. После этого вдоль трубы 1 наматывают ленту 7 для формирования защитного экрана. Осуществляют сварку стыков «Д» между рядами ленты 7. Лента 7 может иметь отверстия или щели любой формы и любых размеров, в том числе круглые, прямоугольные, ромбические и т.д.
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. Нефть, вода 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.
Выше приведено описание вариантов исполнения с одной фильтрующей сеткой и одной и двумя дренажными сетками. Фактически в конструкции может быть применено более одной фильтрующей сетки и более двух дренажных сеток. В этом случае предпочтительно фильтрующие сетки разместить между дренажными.
Применение полезной модели позволило:
1. Автоматизировать процесс сборки фильтра за счет автоматизации намотки защитного кожуха и автоматической сварки.
2. Увеличить степень очистки продукта (нефти) от примесей.
3. Обеспечить эксплуатацию скважинных фильтров в течение всего срока эксплуатации скважины.
4. Предотвратить коррозию фильтрующего элемента.
5. Упростить изготовление скважинного фильтра, частично автоматизировать процесс сборки.
6. Снизить себестоимость устройства за счет применения минимально возможного количества деталей в конструкции фильтра.
7. Обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках.
8. Предотвратить повреждение защитного кожуха при монтаже фильтра в скважине.