СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Предложение относится к технике добычи продукта из скважин, а именно к скважинным фильтрам для фильтрации продукта, добываемого из нефтяных, водяных и газовых скважин.
Известен скважинный фильтр (патент RU №2190758, МПК 7 Е 21 В 43/08; Е 03 В 3/18 опубл. в бюл. №28 от 10.10.2002 г.), состоящий из корпуса с перфорационными отверстиями, фильтрующей оболочки, сформированной витками обмоточной проволоки на продольных стержнях- стрингерах, кожуха, образующего с корпусом камеру, гидравлически связанную перфорационными отверстиями с осевым каналом, при этом кожух выполнен в виде составных элементов, установленных под витками фильтрующей оболочки, при этом составные элементы кожуха выполнены в виде полуцилиндра треугольной или трапецеидальной формы и установлены с зазором относительно витков обмоточной проволоки.
Недостатками данного скважинного фильтра являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- во-вторых, технологически сложные в изготовлении детали (стрингеры, каркас, составные элементы кожуха), что повышает стоимость готового изделия, кроме того, сборку фильтра необходимо проводить в специализированных мастерских (укладка витков обмоточной проволки).
Наиболее близким по технической сущности является скважинный фильтр (патент RU №2097533, МКИ 6 Е 21 В 43/08 опубл. в бюл. №33 от 27.11.1997 г.), включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы и проволочную обмотку, при этом перфорированная труба на ее наружной поверхности выполнена с ребрами высота которых определяется расчетным путем, при этом ребра расположены по спирали с шагом на ширину сетки.
Недостатками данного скважинного фильтра являются:
- во-первых, сложность изготовления и установки ребер на наружной поверхности перфорированной трубы с определенным шагом, а также сложность сборки, обусловленная навивкой проволочной обмотки на металлическую сетку;
- во-вторых, в процессе работы скважины ячейки металлической сетки забиваются очищаемым фильтратом (стружкой, грязью, шлаком), в связи с чем падает дебит добываемой продукции скважины, а это требует извлечения скважинного фильтра вместе со
всей внутрискважинной компоновкой из скважины, очистки ячеек металлической сетки, а затем повторного спуска скважинного фильтра с внутрискважинной компоновкой в скважину, а для этого необходимо привлечение бригады подземного ремонта скважины, что ведет к дополнительным материальным и финансовым затратам.
Технической задачей полезной модели является упрощение технологии изготовления и сборки скважинного фильтра с возможностью самоочистки ячеек металлической сетки от фильтрата в процессе работы скважины.
Поставленная техническая задача решается скважинным фильтром, включающим перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы.
Новым является то, что снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта, при этом снаружи металлической сетки между муфтой и дополнительной муфтой установлен перфорированный патрубок, причем перфорационные отверстия в перфорированной трубе и перфорационном патрубке выполнены в виде сквозных продольных пазов, при этом перфорированная труба по периметру снабжена верхним и нижним рядами отверстий, а в перфорированном патрубке напротив верхнего и нижнего рядов перфорированной трубы выполнены верхнее и нижнее отверстия, в которые ввернуты винты, фиксирующие соосно перфорационные отверстия перфорированной трубы и перфорированного патрубка в любом из отверстий верхнего и нижнего ряда по периметру перфорированной трубы, при этом снизу к дополнительной муфте присоединен узел перепуска скважинной жидкости, состоящий из полой заглушки с радиальными отверстиями и поршня со штоком, причем поршень снабжен продольными сквозными отверстиями и герметично установлен в полой заглушке напротив его радиальных отверстий, при этом шток герметично выведен из полой заглушки и сверху жестко соединен с поршнем, а снизу оснащен упором, ограничивающим осевое перемещение поршня вверх, причем продольные сквозные отверстия поршня имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными отверстиями полой заглушки в верхнем положении поршня.
На фигуре 1 изображен предлагаемый фильтр в продольном разрезе.
На фигуре 2 изображен вид-А металлической сетки скважинного фильтра.
Скважинный фильтр (см. фиг.1) состоит из перфорированной трубы 1 с навернутой на нее сверху муфтой 2 и металлической сеткой 3 (см. фиг.2) снаружи.
Металлическая сетка 3 (см фиг.1) охватывает наружную поверхность перфорированной трубы 1. Снизу на перфорированную трубу 1 навернута дополнительная муфта 4. Снаружи металлической сетки 3 между муфтой 2 и дополнительной муфтой 4 установлен перфорированный патрубок 5. Перфорационные отверстия 6 и 7 соответственно в перфорированной
трубе 1 и перфорированном патрубке 5 выполнены в виде сквозных продольных пазов. Перфорированная труба 1 по периметру снабжена верхним 8 и нижним 9 рядами отверстий, напротив которых в перфорированном патрубке 5 выполнены верхнее 10 и нижнее 11 отверстия соответственно, в которые ввернуты винты 12, фиксирующие соосно перфорационные отверстия 6 и 7 перфорированной трубы 1 и перфорированного патрубка 5 соответственно в любом из отверстий верхнего 8 и нижнего 9 ряда по периметру перфорированной трубы 1.
Кроме того, перфорированный патрубок 5 защищает металлическую сетку 3 от механических повреждений в процессе спуска скважинного фильтра в скважину.
Снизу к дополнительной муфте 4 присоединен узел перепуска 13 скважинной жидкости, состоящий из полой заглушки 14 с радиальными отверстиями 15 и поршня 16 со штоком 17. Поршень 16 снабжен продольными сквозными отверстиями 18 и герметично установлен в полой заглушке 14 напротив его радиальных отверстий 15.
Шток 17 герметично выведен из полой заглушки 14 и сверху жестко соединен с поршнем 16. Шток 17 снизу оснащен упором 19, ограничивающим осевое перемещение поршня 16 вверх. Продольные сквозные отверстия 18 поршня 16 имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными отверстиями 15 полой заглушки 14 в верхнем положении поршня 16.
Скважинный фильтр работает следующим образом.
В зависимости от условий эксплуатации продуктивного пласта, а именно дебита, фракционного состава механических частиц, вязкости, обводненности и т.д., осуществляется подбор размеров ячеек 20 металлической сетки 3 (см. фиг.2).
Скважинный фильтр в сборе, как показано на фигуре 1, установленный в составе компоновки внутрискважинного оборудования, например, ниже глубинного штангового насоса (на фиг.1 и 2 не показано), спускается в скважину и устанавливается в заданном интервале продуктивного пласта. Осуществляют монтаж устьевого оборудования и запуск скважины в работу. При этом пластовый флюид сквозь перфорированные отверстия 7, выполненные в виде сквозных продольных пазов перфорированного патрубка 5 попадает на ячейки 9 металлической сетки 3, где происходит фильтрация пластового флюида. Далее прошедший сквозь металлическую сетку 3 очищенный пластовый флюид через перфорированные отверстия 7, также выполненных в виде сквозных продольных пазов перфорированной трубы 1 поступает внутрь перфорированной трубы 1, откуда попадает в осевой канал лифтовой колонны труб (на фиг.1 и 2 не показано).
В процессе работы скважинного фильтра происходит забивание ячеек 20 металлической сетки 3 очищаемым фильтратом (стружкой, шлаком, грязью), при этом снижается
пропускная способность скважинного фильтра и происходит снижение дебита добываемой продукции скважины, при этом глубинный штанговый насос, находящийся выше скважинного фильтра, продолжает работать, в связи с чем давление внутри перфорированной трубы 1 падает (происходит разряжение) и становится ниже, чем давление в скважине (на фиг.1 и 2 не показано) за скважинным фильтром. Это приводит к тому, что в определенный момент поршень 16, с жестко соединенным с ним снизу штоком 17 перемещаются вверх относительно остающейся неподвижно полой заглушки 14 перепускного узла 13 до взаимодействия упора 19 штока 17 с нижним торцом полой заглушки 14. В результате поршень 16 занимает верхнее положение, и продольные сквозные отверстия 18 поршня 16 гидравлически сообщаются с радиальными отверстиями 15 полой заглушки 14. В этот момент скважинная жидкость поступает по вышеупомянутым отверстиям из скважины внутрь перфорированной трубы 1 и очищает ячейки 20 металлической сетки 3. Как только давление внутри перфорированной трубы 1 скважинного фильтра и в скважине выравнивается, то поршень 16 со штоком 17 под собственным весом опускаются вниз и занимают первоначально положение (см. фиг.1), при этом поршень 16 герметично перекрывает радиальные отверстия 15 полой заглушки 14. Таким образом, в процессе работы штангового глубинного насоса происходит самоочистка ячеек металлической сетки от осевшего на них фильтрата.
В случае повреждении ячеек 20 металлической сетки 3 в процессе эксплуатации скважинного фильтра необходимо извлечь его из скважины. Отвернуть винты 12 из отверстий верхнего 8 и нижнего 9 рядов перфорированной трубы 1 повернуть перфорированный патрубок 5 с металлической сеткой 3 на определенный угол до тех пор, пока напротив перфорационных отверстий 6 и 7 перфорированной трубы 1 и перфорированного патрубка 5 соответственно не установится металлическая сетка 3 с неповрежденными ячейками 21. Затем ввернуть винты 12 в следующие отверстия верхнего 8 и нижнего 9 рядов перфорированной трубы 1, при этом перфорационные отверстия 6 и 7 перфорированной трубы 1 и перфорированного патрубка 5 соответственно совмещаются. В связи с вышеизложенным повышается ремонтопригодность скважинного фильтра. Далее скважинный фильтр вновь спускается в скважину, которую запускают в эксплуатацию.
Предлагаемый скважинный фильтр прост в изготовлении и легок в сборке, которую можно осуществить в полевых условиях, кроме того, он имеет возможность самоочистки ячеек металлической сетки от осевшего на них фильтрата в процессе работы скважины, что позволяет избежать привлечения бригады подземного ремонта скважины для извлечения, очистки и повторного спуска скважинного фильтра, а значит сэкономить значительные материальные и финансовые средства.