СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к строительству и эксплуатации скважин различного назначения, в частности нефтяных и газовых скважин.
Известен фильтр для нефти, имеющий фильтрующий элемент с проволочной спиральной навивкой, соединенной сваркой между торцами двух корпусов и имеющей входные щели и опорные профили, расположенные внутри указанной навивки и выполненные с сечением в форме равнобедренного треугольника, причем каждый опорный профиль соединен вершиной с внутренней поверхностью проволочной спиральной навивки сваркой таким образом, что их основания образуют внутреннюю решетчатую поверхность фильтрующего элемента (патент WO 2011012177, МПК B01D 29/15, E21B 43/08, публ. 03.02.2011 г.).
Недостаток известного фильтра заключается в низкой надежности крепления проволочной навивки к корпусам, что затрудняет его применение при высоких осевых и радиальных нагрузках из-за возможности разрушения фильтра.
Известны скважинные фильтры, включающие полый корпус с циркуляционными отверстиями, в которых установлены цилиндрические герметизирующие колпачки с глухим отверстием, причем на наружной поверхности корпуса установлен фильтрующий элемент со стрингерами, проволочной навивкой и кольцевыми опорными бандажами с Г-образным сечением, превышающим высоту внешней поверхности проволочной навивки, для жесткого закрепления ее торцевой поверхности, причем концы проволочной навивки закреплены в указанных бандажах (например, патенты RU №49105, МПК E21B 43/11, публ. 10.11.2005 г., RU №52095, МПК E21B 43/11, публ. 10.03.2006 г., RU №52096, МПК E21B 43/11, публ. 10.03.2006 г.).
Недостатком известных скважинных фильтров является низкая надежность, обусловленная отсутствием надежного крепления фильтрующего элемента к корпусу и между опорными бандажами с Г-образным сечением.
Известен скважинный фильтр, включающий полый корпус с радиальными отверстиями для циркуляции жидкости, в которых закреплены перекрывающие полые срезные штифты, причем на наружной поверхности корпуса установлен фильтрующий элемент со стрингерами, проволочной навивкой и кольцевыми опорными бандажами с Г-образным сечением, превышающим высоту внешней поверхности проволочной навивки, для жесткого закрепления торцевой поверхности фильтра на корпусе (патент RU №2435941, МПК E21B 43/11, публ. 10.12.2011 г.).
Недостатком известного устройства является его низкая надежность, обусловленная недостаточно надежным креплением фильтрующего элемента к корпусу и между бандажами с Г-образным сечением.
Известен скважинный фильтр, включающий полый корпус с радиальными отверстиями для циркуляции жидкости, полые срезные штифты с кольцевыми буртами, закрепленные в радиальных отверстиях, выполненных с кольцевой проточкой, образующей с кольцевыми буртами полость для размещения уплотнительного кольца, фильтрующий элемент, соединенный на торцах с наружной поверхностью корпуса кольцевыми сварочными бандажами и выполненный со стрингерами, проволочной навивкой и двумя опорными бандажами в форме колец на концах, два защитных кольца, соединенных с корпусом сварочными швами со стороны, обращенной к фильтрующему элементу, и размещенных с обеих сторон фильтрующего элемента, причем кольцевые сварочные бандажи не превышают внешнюю горизонтальную поверхность опорных бандажей (патент на полезную модель №47048, МПК E21B 43/08, публ. 10.08.2005 г.).
Недостатком известного скважинного фильтра является его низкая надежность, обусловленная отсутствием надежного крепления фильтрующего элемента к корпусу в связи с тем, что сварочные швы для крепления фильтра к корпусу выполнены только в вертикальном направлении в зазоре между торцами фильтра и защитных колец, не превышая высоту последних. При спуско-подъемных операциях может возникнуть аварийная ситуация, например, прихват колонны, при этом наружная поверхность сварного фильтрующего элемента в силу больших механических сопротивлений испытывает значительные осевые нагрузки, что может привести к деформации, срыву и механическим повреждениям.
Наиболее близким к предлагаемому является скважинный фильтр, включающий полый корпус с радиальными отверстиями для циркуляции жидкости, полые срезные штифты с кольцевыми буртами, закрепленные в радиальных отверстиях, выполненных с кольцевой проточкой, образующей с кольцевыми буртами полость для размещения уплотнительного кольца, установленный на наружной поверхности корпуса фильтрующий элемент, соединенный на торцах с корпусом кольцевыми сварочными бандажами и выполненный со стрингерами и проволочной навивкой, причем каждый кольцевой опорный бандаж выполнен с продольным треугольным сечением без превышения высоты внешней поверхности проволочной навивки, жестко закрепляющим торцевую поверхность фильтра (патент RU №2182960, публ. 2002, МПК E21B 43/11).
Недостатком известного устройства является его низкая надежность, обусловленная недостаточно надежным креплением фильтрующего элемента к корпусу.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности его работы за счет исключения опасности деформации и механического повреждения его фильтрующего элемента при спуско-подъемных операциях. Кроме того, обеспечены низкие затраты на изготовление скважинного фильтра.
Технический результат достигается тем, что в скважинном фильтре, включающем полый корпус с радиальными отверстиями для циркуляции жидкости, полые срезные штифты с кольцевыми буртами, закрепленные в радиальных отверстиях, выполненных с кольцевой проточкой, образующей с кольцевыми буртами полость для размещения уплотнительного кольца, установленный на наружной поверхности корпуса фильтрующий элемент, соединенный на торцах с корпусом кольцевыми сварочными бандажами и выполненный со стрингерами и проволочной навивкой, фильтрующий элемент на концах выполнен с двумя опорными бандажами в форме колец, каждый кольцевой сварочный бандаж выполнен выше внешней поверхности опорного бандажа и соединен с ним по краю указанной внешней его поверхности.
Кольцевой сварочный бандаж предпочтительно выполнить с шириной от 7 до 11 мм.
Кольцевой сварочный бандаж целесообразно выполнить выше внешней поверхности опорного бандажа на величину от 0,5 до 1,5 мм и в продольном сечении с формой, близкой к прямоугольному треугольнику со скругленной вершиной.
Предпочтительно иметь ширину края опорного бандажа на его внешней поверхности для соединения с кольцевым сварочным бандажом не менее 1,5 мм.
Кольцевой сварочный бандаж целесообразно образовать из внутренних фиксирующих сварочных швов, соединяющих торцевые поверхности всех стрингеров непосредственно с полым корпусом, и внешнего кольцевого сварочного шва, соединяющего торцевые поверхности опорного бандажа и крайнего витка проволочной навивки с корпусом.
Сущность полезной модели заключается в применении комбинированного кольцевого сварочного бандажа для соединения торцевых поверхностей частей фильтрующего элемента с корпусом.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а, следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид скважинного фильтра в разрезе. На фиг. 2 показано сечение по А-А. На фиг. 3 представлен увеличенный фрагмент Г на фиг. 1.
На фиг. 1-3 приняты следующие обозначения:
1 - корпус (выполненный полым);
2 - радиальные отверстия;
3 - полые срезные штифты;
4 - кольцевая проточка;
5 - кольцевые бурты;
6 - полость;
7 - уплотнительное кольцо;
8 - кольцевая канавка;
9 - стрингеры;
10 - проволочная навивка;
11 - опорный бандаж (в форме кольца);
12 - кольцевой сварочный бандаж;
13 - фиксирующие сварочные швы;
14 - кольцевой сварочный шов;
S - ширина кольцевого сварочного бандажа 12;
- величина выхода кольцевого сварочного бандажа 12 за пределы внешней поверхности опорного бандажа 11;
L - ширина края (на внешней поверхности в опорном бандаже 11).
Скважинный фильтр содержит (фиг. 1) корпус 1, выполненный полым с радиальными отверстиями 2 для циркуляции жидкости, в которых закреплены посредством чеканки или вальцевания кромки стенки корпуса 1, перекрывающие полые срезные штифты 3. Каждое радиальное отверстие 2 (фиг. 2) с наружной стороны корпуса 1 выполнено с кольцевой проточкой 4, образующей с кольцевыми буртами 5, выполненными на полых срезных штифтах 3, полость 6 для размещения уплотнительного кольца 7. Полый срезной штифт 3 имеет кольцевую канавку 8 для упрощения его разрушения. На наружной поверхности корпуса 1 установлен фильтрующий элемент со стрингерами 9 (продольные ребра жесткости), на которых размещена проволочная навивка 10 и два опорных бандажа 11 в форме колец, установленных на его концах. Фильтрующий элемент на каждом своем торце соединен с корпусом 1 (фиг. 3) кольцевым сварочным бандажом 12 шириной (S) от 7 до 11 мм и выполнен выше внешней поверхности опорного бандажа 11 на величину  от 0,5 до 1,5 мм. Указанный бандаж 12 соединен также с краем шириной L на внешней поверхности опорного бандажа 11. Кольцевой сварочный бандаж 12 образован из внутренних фиксирующих сварочных швов 13, соединяющих торцевые поверхности всех стрингеров 9 непосредственно с корпусом 1, и внешнего кольцевого сварочного шва 14, соединяющего торцевые поверхности опорного бандажа 11 и крайнего витка проволочной навивки 10 с корпусом 1. Указанные сварочные швы 13 и 14 могут быть выполнены с использованием средств автоматической сварки. Причем на корпусе 1 может быть установлено несколько фильтрующих элементов. При выполнении кольцевого сварочного бандажа 12 комбинированным (состоящим из внутренних коренных фиксирующих сварочных швов 13 и внешнего кольцевого сварочного шва 14) и сопряженным с краем внешней поверхности опорного бандажа 11 отпадает необходимость в защитных кольцах. Вероятность деформации и разрушения фильтрующего элемента при этом не больше, чем при применении двух защитных колец.
Сборочные работы по изготовлению скважинного фильтра включают установку фильтрующего элемента на корпус 1, образование фиксирующих сварочных швов 13 сваркой торцевых поверхностей стрингеров 9 с корпусом 1, образование кольцевого сварочного бандажа 12 путем выполнения кольцевого сварочного шва 14 для соединения с корпусом 1 поверхностей опорного бандажа 11 и крайних витков проволочной навивки 10.
Скважинные фильтры применяют следующим образом. Скважинные фильтры устанавливают на обсадной колонне и спускают в интервал продуктивного пласта. Затем в обсадную колонну спускают колонну насосно-компрессорных труб с наголовником (не показан) для взаимодействия с полыми срезными штифтами 3. При взаимодействии наголовника с указанными штифтами 3 происходит их разрушение по кольцевой канавке 8 и, таким образом, сообщение продуктивного пласта через щелевые зазоры фильтрующего элемента, радиальные отверстия 2 с полостью обсадной колонны.
Преимуществом заявляемого скважинного фильтра является высокая надежность его работы при низких затратах на изготовление благодаря исключению деформации, срыва, механических повреждений путем применения специальных кольцевых сварочных бандажей, выполненных комбинированными для соединения фильтрующего элемента к корпусу без применения защитных колец.