СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР
BOREHOLE FILTER

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче жидкости и газов из недр в составе обсадной или эксплуатационной колонны.
Известен скважинный фильтр, представляющий собой стальную трубу с отверстиями, на которую намотана профилированная проволока (Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1985, с. 7-9).
Основным недостатком такой конструкции является изменение межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.
Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №57807. Скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, отличающийся тем, что снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта, при этом снаружи металлической сетки между муфтой и доп. муфтой установлен дополнительный перфорированный патрубок, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированного и дополнительного перфорированного патрубков.
Недостатком этой конструкции является сложность сборки ввиду использования крупногабаритных деталей, возможность повреждения фильтрующей сетки незащищенной дренажным слоем или кожухом, при сборке и спуске фильтра в скважину.
Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №16758 (прототип). Этот фильтр содержит муфту, ниппель, перфорированную трубу в отверстиях, на боковой поверхности которой установлены герметизирующие срезаемые пробки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одну фильтрующую сетку и защитный перфорированный кожух, установленные концентрично трубе и, по меньшей мере, одну дренажную сетку.
Недостаток: все операции по сборке скважинного фильтра осуществляются вручную. После установки герметизирующих срезаемых пробок на перфорированную трубу сначала наматывают дренажную сетку, затем фильтрующую сетку, а потом устанавливают защитный кожух и сваривают листы, из которого он изготовлен по торцам и между собой. Возможно повреждение фильтрующего элемента при спуске фильтра в скважину и при прохождении изогнутых участков ствола скважины.
Задача создания изобретения: упростить изготовление скважинного фильтра, частично автоматизировать процесс сборки, снизить себестоимость за счет применения минимально возможного количества простых деталей в конструкции фильтра, обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках, предотвратить повреждение фильтра при монтаже в скважине.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что скважинный фильтр, включающий муфту и ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены пустотелыми с донышком, в виде наперстка, надежно зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы путем развальцовывания, обеспечивающим герметизацию несущего каркаса скважинного фильтра, фильтрующие элементы зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы кольцами и сваркой. Срезаемые пробки выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации. Отверстия перфорированной трубы выполнены с расточкой для установки фильтрующего элемента и кольца, диаметр фильтрующего элемента больше диаметра срезаемой пробки. Кольцо фильтрующего элемента установлено заподлицо с поверхностью перфорированной трубы и закреплено сваркой не менее, чем в трех точках. Фильтрующий элемент содержит по меньшей мере одну фильтрующую сетку и по меньшей мере одну дренажную сетку. Сетки фильтрующих элементов соединены между собой контактной сваркой. Края фильтрующих элементов обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет. В качестве фильтрующей сетки применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации фильтра. В качестве дренажной сетки применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность фильтрующего элемента.
Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е всеми критериями изобретения.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…7:
- на фиг. 1 представлен скважинный фильтр, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы,
- на фиг. 2 приведен разрез А-А,
- на фиг. 3 представлен фильтрующий элемент, сетки соединены между собой контактной сваркой,
- на фиг. 4 представлен вид Б,
- на фиг. 5 представлен фильтрующий элемент, края которого обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет,
- на фиг. 6 представлен вид В,
- на фиг. 7 представлен инструмент для установки и развальцовывания пробки в отверстии перфорированной трубы.
Скважинный фильтр (фиг. 1) включает муфту 1 и ниппель 2, несущий каркас 3, выполненный из перфорированной трубы 4, в каждом отверстии "Г" перфорированной трубы установлены срезаемые пробки 5 и фильтрующие элементы 6. Срезаемые пробки 5 выполнены пустотелыми с донышком, в виде наперстка, установлены в отверстия "Г" перфорированной трубы 4 (фиг. 2) и закреплены путем развальцовывания, что обеспечивает фиксацию пробки и герметизацию несущего каркаса 3 скважинного фильтра. Наружная поверхность срезаемых пробок 5 может быть выполнена конической, соответствующую конусность имеют отверстия "Г" перфорированной трубы 4. Количество отверстий "Г" в перфорированной трубе 4 зависит от диаметра и заданной пропускной способности скважинного фильтра и составляет от 20 до 300 шт. на 1 п.м. Диаметр отверстий "Г" от 10 до 25 мм.
Срезаемые пробки 5 выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации.
Отверстия "Г" перфорированной трубы 4 выполнены с расточкой "Д" (фиг. 2) для установки фильтрующих элементов 6 и колец 7. Диаметр фильтрующего элемента 6 больше диаметра срезаемой пробки 5. Кольцо 7 устанавливается заподлицо с поверхностью перфорированной трубы 4 и закрепляется сваркой не менее, чем в трех точках.
Фильтрующий элемент 6 содержит по меньшей одну фильтрующую сетку 8 и, по меньшей мере, одну дренажную сетку 9 (фиг. 3, 5). Сетки фильтрующих элементов 6 соединены между собой контактной сваркой (фиг. 4). Края фильтрующих элементов 6 могут быть обжаты по кругу металлической пластиной 10, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента 6 в один пакет (фиг. 6). В качестве фильтрующей сетки 8 применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации скважинного фильтра от 0,08 до 0,4 мм. В качестве дренажной сетки 9 применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность и дренажные свойства фильтрующего элемента. Сетка изготавливается из проволоки диаметром 0,2…1,2 мм, проволоки основы сетки расположены на некотором расстоянии друг от друга, переплетаются проволоками утка, расположенными вплотную друг к другу, ячейки в свету отсутствуют.
Срезаемые пробки 5 скважинного фильтра устанавливаются и развальцовываются в отверстии перфорированной трубы 4 (фиг. 7) при помощи пневмомашины (на фиг. не показана), создающей необходимое усилие для раскатывания отверстий вальцами 11, что обеспечивает надежную фиксацию срезаемых пробок 5 и герметизацию несущего каркаса 3 скважинного фильтра. Положение пробки относительно отверстия обеспечивается упором в муфту предельного момента 12.
Скважинный фильтр работает следующим образом. Скважинный фильтр устанавливается в колонну обсадных труб, затем скважину цементируют выше фильтра и производят опрессовку и промывку скважины. Срезают срезаемые пробки 5 механическим способом. Скважина готова к работе. Нефть, вода или газ проходят через фильтрующие элементы 6, сначала через дренажную сетку 9, далее через фильтрующую сетку 8. Очищенный продукт (нефть, вода или газ) через отверстия в пробке попадают внутрь перфорированной трубы 4 и извлекаются из скважины. Фильтрующий элемент 6 может содержать более одной фильтрующей сетки 8 и дренажной сетки 9, в этом случае предпочтительно фильтрующие сетки разместить между дренажными.
Применение изобретения позволило:
1. Создать скважинный фильтр, обладающий хорошими фильтрующими и эксплуатационными свойствами в течение всего срока эксплуатации скважины.
2. Упростить конструкцию фильтра.
3. Снизить себестоимость изготовления фильтра.
4. Ускорить монтаж пробок в перфорированной трубе фильтра и обеспечить надежную герметизацию скважинного фильтра.
5. Обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках.
6. Предотвратить повреждение фильтра при монтаже в скважине.
Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.