ГРАВИЙНЫЙ СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к горной промышленности, конкретно к нефтегазодобывающей и может быть использована при освоении нефтяных и газовых 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, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками.
Недостатком этого фильтра является низкая степень фильтрации, которая лимитируется диаметром отверстий в пробках.
Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №16758. Этот фильтр содержит муфту, ниппель, перфорированную трубу, концентрично которой установлены, по меньшей мере, одна фильтрующая сетка и, по меньшей мере, одна дренажная сетка. Недостаток: плохая степень очистки добываемого продукта.
Известен гравийный скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №70300, прототип. Этот фильтр содержит трубу с муфтой и ниппелем и гравийный фильтрующий элемент, установленный концентрично трубе.
Недостаток: сложная конструкция и технология изготовления фильтра.
Задачей создания полезной модели является упрощение конструкции и технологии изготовления фильтра.
Решение указанной задачи достигнуто в гравийном скважинном фильтр, содержащий трубу с отверстиями на боковой поверхности, муфту, ниппель и гравийный фильтрующий элемент, отличающийся тем, что гравийный фильтрующий элемент содержит две
перфорированные оболочки: внутреннюю и внешнюю, установленные концентрично трубе на поддерживающих кольцах, а пространство между ними заполнено гравием, частицы которого склеены между собой. Отверстия внешней перфорированной оболочки выполнены некруглой формы с отгибными элементами, отогнутыми внутрь. Отверстия внешней перфорированной оболочки выполнены прямоугольными. Поддерживающие кольца выполнены ступенчатыми. Поддерживающие кольца приварены к трубе. Между внутренней оболочкой и трубой выполнен зазор для дренажа отфильтрованного продукта. В качестве гравия используется калиброванный кварцевый песок.
Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась для скважинных фильтров, что в свою очередь позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию «новизна». Предложенное техническое решение также обладает критерием «промышленная применимость», т.к. фильтр может быть изготовлен с помощью стандартного оборудования из недифицитных материалов.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1...16, где:
на фиг.1 приведен гравийный скважинный фильтр,
на фиг.2 приведен вид А скважинного фильтра без зазора между трубой и внутренней перфорированной оболочкой,
на фиг.3 приведен вид А скважинного фильтра с зазором между трубой и внутренней перфорированной оболочкой,
на фиг.4 приведен внешний вид перфорированной оболочки,
на фиг.5 приведен фрагмент первого варианта исполнения внешней перфорированной оболочки,
на фиг.6 приведен вид «Б» первого варианта фрагмента внешней перфорированной оболочки,
на фиг.7 приведен фрагмент второго варианта исполнения внешней перфорированной оболочки,
на фиг.8 приведен фрагмент третьего варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.9 приведен фрагмент четвертого варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.10 приведен фрагмент пятого варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.11 приведен фрагмент шестого варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.12 приведен фрагмент седьмого варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.13 приведен фрагмент восьмого варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.14 приведен фрагмент девятого варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.15 приведен фрагмент десятого варианта внешней перфорированной оболочки,
на фиг.16 приведен фрагмент одиннадцатого варианта внешней перфорированной оболочки.
Гравийный скважинный фильтр (фиг.1...3) состоит из перфорированной трубы 1, с муфтой 2 и ниппелем 3, в отверстия «В» перфорированной трубы 1 могут быть установлены герметичные срезаемые пробки 4. Возможен вариант исполнения скважинного фильтра без пробок. На перфорированной трубе 1 концентрично ей установлены внутренняя и внешняя перфорированные оболочки 5 и 6 с отверстиями «Г».
Конструкция внутренней 5 и внешней 6 перфорированной оболочки может быть выполнена одинаковой. Полость «Д» между внутренней и внешней перфорированными оболочками 5 и 6 заполнена гравием 7, частицы которого склеены между собой. Внутренняя 5 и внешняя 6 перфорированные оболочки установлены на поддерживающих кольцах 8. Поддерживающие кольца 8 выполнены ступенчатыми для центрования на них перфорированных оболочек 5 и 6 и приварены к трубе 1 при помощи сварки 9. Отверстия «Г» внешней перфорированной оболочки 6 имеют отгибные элементы 10 или углубления 11.
Возможны несколько вариантов исполнения внешней перфорированной оболочки 6, отличающиеся друг от друга формой отверстий и конструкцией отгибных элементов. В дальнейшем для примера приведены только одиннадцать вариантов исполнения внешней перфорированной оболочки.
Фрагмент первого варианта внешней перфорированной оболочки 6 (фиг.5 и 6) содержит отгибные элементы 10, выдавленные внутрь после просечки штамповкой. За счет этого образованы сквозные отверстия «Г». Фрагмент второго варианта исполнения внешней перфорированной оболочки 6 приведен на (фиг.7) и отличается тем, что просечки перед штамповкой выполняют с одной стороны отгибного элемента 10.
По третьему варианту внешней перфорированной оболочки 6 скважинного фильтра (фиг.8) и четвертому варианту (фиг.9) на внешней перфорированной оболочке 6 выполнены углубления 11, соответственно прямоугольной или круглой формы. В углублениях 11 выполнены отверстия «Г». Углубления 11 направлены внутрь в сторону оси фильтра. Углубления 11 могут быть любой другой формы.
По пятому варианту (фиг.10) на внешней перфорированной оболочке 6 выполнены отгибные элементы 10 прямоугольной формы. По шестому варианту (фиг.11) отверстия «Г» и отгибные элементы 10 выполнены треугольными. По седьмому варианту (фиг.12) отверстия «Г» выполнены прямоугольными со скругленными углами, а углубления 11 выполнены по всему периметру отверстий. По восьмому варианту (фиг.13) отверстия «Г» выполнены треугольной формы со округлениями по углам. По девятому, десятому и одиннадцатому
вариантам (фиг.14...16) отверстия «Г» выполнены прямоугольными, а отгибные элементы выполнены не по всему периметру отверстий. При этом отгибные элементы 10 могут быть размещены параллельно оси фильтра (фиг.14), или перпендикулярно (фиг.15) или одновременно перпендикулярно и параллельно (фиг.16).
Отгибные элементы 10 или углубления 11 могут быть отогнуты (выштампованы) как внутрь, так и наружу от поверхности внешней перфорированной оболочки 6. Отогнутые на высоту «h» отгибные элементы 10 (или углубления 11) образуют дренажный слой со строго регламентированной толщиной.
При изготовлении и сборке скважинного фильтра гравийный фильтрующий элемент, содержащий две перфорированные оболочки 5 и 6, с гравием 7, засыпанным между ними может быть изготовлен отдельно от перфорированной трубы 1, а потом установлен на нее.
Скважинный фильтр работает следующим образом. Перед эксплуатацией скважинный фильтр устанавливается в колонну обсадных труб, скважину цементируют выше фильтра. Потом срезают пробки 4, при их наличии, механическим способом или вытравливают кислотой, в последнем случае их следует изготовить из магния. Скважина готова к работе. При добыче нефть (газ) проходит через отверстия «Г» внешней перфорированной оболочки 6 и, проходя гравий 7 очищается, потом проходит через отверстия «Г» внутренней перфорированной оболочки 5 и далее через отверстия «В» в перфорированной трубе 1 поступает внутрь скважинного фильтра и далее на устье скважины.
Применение полезной модели позволило:
1. Упростить конструкцию скважинного фильтра и обеспечить технологичность его изготовления.
2. Упростить сборку скважинного фильтра.
3. Увеличить степень очистки добываемого продукта (нефти или газа) от примесей.
4. Обеспечить эксплуатацию скважинных фильтров в течение всего срока эксплуатации скважины.
5. Предотвратить коррозию фильтрующего элемента.
6. Обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках.
7. Уменьшить стоимость фильтра за счет применения в качестве фильтрующего элемента недорогого гравия (калиброванного кварцевого песка).
8. Предотвратить засорение фильтрующего элемента при спуске фильтра в скважину.
9. Улучшить дренаж добываемого продукта внутри фильтрующего элемента за счет дренажного слоя, сформированного отгибными элементами внешней перфорированной оболочки.