ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использована при освоении нефтяных и газовых скважин, также может быть использована для фильтрации воды, добываемой из скважин от песка.
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 малая нефтеотдача скважин, которая лимитируется длиной фильтра, не более 10 м.
Задача создания полезной модели: увеличение дебита скважины при снижении стоимости фильтрующего устройства.
Решение указанных задач достигнуто тем, что фильтрующее устройство для нефтяных скважин, содержащее скважинный фильтр, выполненный в виде перфорированной трубы с муфтой, ниппелем и фильтрующим элементом, установленный в составе колонны обсадных труб в нижней части забоя, согласно полезной модели содержит не менее двух скважинный фильтров, соединенных между собой. Скважинные фильтры выполнены различной конструкции. Перфорированные трубы, входящие в состав скважинных фильтров выполнены из материалов с разными механическими свойствами. Трубы, входящие в состав фильтрующего устройства, скважинных фильтров выполнены из материалов разной группы прочности. Механические свойства материала, из которого изготовлены трубы скважинных фильтров, ухудшаются в сторону забоя. Скважинные фильтры входящие в состав фильтрующего устройства выполнены с фильтрующими элементами, разной конструкции. Применено два типа скважинных фильтров, чередующихся между собой, например, сетчатых и щелевых. Применены фильтры, имеющие перфорированные трубы с различной толщиной стенок, при этом толщина стенок уменьшается в сторону забоя. Все скважинные фильтры, входящие в состав фильтрующего устройства, промаркированы для их правильной установки.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1…8, где:
на фиг.1 - приведена конструкция фильтрующего устройства, содержащего скважинные фильтры одинаковой конструкции,
на фиг.2 приведен разрез А-А сетчатого фильтра,
на фиг.3 приведен разрез А-А щелевого фильтра,
на фиг.4 приведен разрез А-А скважинного фильтра с герметизирующими срезаемыми пробками,
на фиг.5 приведен разрез Б-Б,
на фиг.6 приведена конструкция фильтрующего устройства для нефтяных скважин, содержащая скважинные фильтры с фильтрующими элементами разной конструкции,
на фиг.7 приведено фильтрующее устройство с чередующимися скважинными фильтрами двух типов,
на фиг.8 приведено фильтрующее устройство со скважинными фильтрами, толщина стенок которых уменьшается в сторону забоя.
Фильтрующее устройство для нефтяных скважин (фиг.1…8) состоит из нескольких, не менее двух скважинных фильтров 1, свинченных между собой последовательно. Каждый скважинный фильтр 1 состоит из перфорированной трубы 1, с муфтой 3 и ниппелем 4 на концах, и фильтрующим элементом 5, установленным концентрично перфорированной трубе 2.
На практике чаще всего применяются сетчатые и/или щелевые скважинные фильтры, соответственно 6 и 7 (фиг.2 и 3). В качестве фильтрующего элемента 5 в сетчатом скважинном фильтре используют фильтрующую сетку 8, закрытую перфорированным кожухом 9 (фиг.2), а для щелевых фильтров 7 профилированную проволоку 10, уложенную на продольные элементы 11 (фиг.3). В отверстиях 12 перфорированной трубы 2 скважинного фильтра 1 могут быть установлены герметизирующие срезаемые пробки 13 (фиг.4). На ниппеле 4 нижнего фильтра 1 (фиг.1) может быть установлен башмак 14. На внешней поверхности скважинных фильтров 1 могут быть установлены центраторы 15, закрепленные при помощи винтов 16. (фиг.1 и 5). Верхний фильтр 1 свинчен с колонной обсадных труб и установлен в забое скважины. Все скважинные фильтры имеют маркировку 17.
На фиг.6 приведено фильтрующее устройство со скважинными фильтрами 1 различной конструкции, при этом в нижней части в забое установлены щелевые скважинные фильтры 7, а в верхней - сетчатые скважинные фильтры 6. На фиг.7 приведено скважинное фильтрующее устройство с чередующимися сетчатыми и щелевыми скважинными фильтрами, соответственно 6 и 7. На фиг.5 приведено фильтрующее устройство скважинные фильтры которых имеют перфорированные трубы 2, имеющие различную толщину: 6 мм, 8 мм и 11 мм.
Фильтрующее устройство для нефтяных скважин (фиг.1…8) работает следующим образом. Перед эксплуатацией скважинные фильтры 1 свинчивают последовательно, при этом первым со стороны забоя идет фильтр с худшими механическими свойствами, т.е. более дешевый, потом с более лучшими механическими свойствами и т.д. Например, использовать для изготовления трубы фильтров группы прочности материала в следующем порядке: «Р», «М», «Л», «Е», «Д» по ГОСТ Р 50278-92, табл.1.
Табл.1Механические свойства материала труб по ГОСТ 50278-92
Группа прочности
Временное сопротивление разрыву, МПа
Предел текучести, МПа
Относительное удлинение, не менее, %
Не менее
Не более
Д
655
379
-
16
Е
689
517
724
14
Л
724
655
862
14
М
792
724
930
12
Р
999
930
1138
12
Верхний скважинный фильтр 1 соединяют с колонной обсадных труб. Компоновку опускают в составе колонны обсадных труб, скважину, цементируют выше фильтров 1. Скважина готова к эксплуатации. Нефть, газ или вода поступает одновременно к фильтрующим элементам 5 всех фильтров 1, входящих в компоновку, что позволит увеличить нефтеоотдачу скважины в 2…10 раз по сравнению со скважинной, оборудованной одним скважинным фильтром 1.
При этом стоимость скважинных фильтров 1, стоящих ближе к забою будет значительно меньше. Так как на скважинные фильтры 1, стоящие ближе к забою действуют меньшие нагрузки, чем на вышестоящие скважинные фильтры 1, снижение их прочностных свойств (за счет стоимости материала перфорированных труб 2) не повлияет на прочность компоновки в целом, т.е. конструкция будет равнопрочной.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить нефтеотдачу скважин, в которых установлено предложенное фильтрующее устройство.
2. Снизить общую стоимость фильтрующего устройства и стоимость 1 погонного метра длины фильтрующего устройства.
3. Увеличить степень очистки добываемого продукта (нефти) от примесей.
4. Обеспечить эксплуатацию скважинных фильтров в течение всего срока эксплуатации скважины.
5. Упростить сборку скважинного фильтрующего устройства.
6. Обеспечить надежность работы фильтрующего устройства при изгибающих нагрузках.