СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, оборудованию и эксплуатации скважин, а именно к конструкциям скважинных фильтров.
Уровень техники
Фильтры - один из важнейших элементов конструкции скважин, определяющий эффективность буровых работ и качество исследований.
Известен скважинный фильтр, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками (стаканами). 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 (патент РФ №2108447, МПК Е21В 43/00, Е21В 43/11, опубликовано: 10.04.1998).
Известен скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности рядами отверстий, в которых герметично установлены срезаемые пробки, по меньшей мере одну фильтрующую сетку и защитный кожух с отверстиями, установленные концентрично на трубе, при этом защитный кожух выполнен из нескольких уложенных встык по длине трубы листов, при этом продольные стыки листов, а также ряды отверстий на соседних листах смещены относительно друг друга в окружном направлении. Отверстия в защитном кожухе и трубе смещены относительно друг друга. Концы указанного кожуха и фильтрующей сетки с торцов закрыты ограничительными кольцами, зафиксированными на указанной трубе. Фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующей сетки с крупными ячейками. Пробки могут быть выполнены пустотелыми. Площадь отверстий защитного кожуха предпочтительно выполнить больше площади проходного сечения трубы (патент РФ №2259472, МПК Е21В 43/08, Е03В 3/18 опубликовано: 27.08.2005).
Известен скважинный фильтр, включающий трубчатый корпус с отверстиями, перекрытыми заглушками, каждая из которых содержит втулку с трубкой, выполненными с возможностью их совместного выдвижения из отверстий, удаляемую пробку, помещенную с внутренней стороны корпуса и стопорный элемент втулки в ее рабочем положении, согласно изобретению удаляемая пробка размещена во втулке, а трубка жестко связана со втулкой и зафиксирована относительно корпуса, при этом стопорный элемент втулки в ее рабочем положении установлен в трубчатом корпусе (патент РФ №2085708, МПК Е21В 43/08, опубликовано: 27.07.1997).
Во всех вышеуказанных решениях способ установки и крепления пробок и прочих герметизирующих компонентов в отверстиях колонны не раскрыт.В то же время способ установки подобных элементов неочевиден, так как необходимо, с одной стороны, обеспечить герметичность до вскрытия скважины, и в то же время, с другой стороны обеспечить простоту вскрытия. Также требуется обеспечить надежную фиксацию герметизирующих элементов в процессе транспортировки и установки фильтра.
Известен скважинный фильтр, содержащий выполненный в виде трубы корпус с циркуляционными отверстиями, фильтрующий элемент, установленный на корпусе и образованный стрингерами, расположенными вдоль корпуса, и закрепленной на них проволочной навивки, а торцевые поверхности навивки размещены в кольцевых бандажах и концы проволочной навивки закреплены в последних, при этом в циркуляционных отверстиях корпуса установлены цилиндрические герметизирующие колпачки с глухим отверстием, выступающие внутрь корпуса фильтра донной частью с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса с наружным окружающим фильтр пространством (патент РФ №2182960, МПК Е21В 43/11, опубл. 27.05.2002). В этом решении каждое из отверстий имеет с наружной стороны корпуса кольцевую проточку, образующую в стенке корпуса опорную кольцевую площадку, где размещено уплотнительное кольцо. Колпачки, в свою очередь, имеют со стороны, противоположной от его срезаемой части, наружный кольцевой бурт под опорную кольцевую площадку, деформирующий уплотнительное кольцо и жестко закрепленный в радиальном отверстии корпуса. Колпачки могут быть закреплены в радиальном отверстии корпуса посредством чеканки или вальцевания кромки стенки корпуса, примыкающей к наружному кольцевому бурту со стороны радиального отверстия.
Такое выполнение колпачков с кольцевым буртом, упирающимся в уплотнительное кольцо приводит к снижению надежности работы фильтра, так как герметичность конструкции в целом зависит от качества вальцовки, правильно подобранного размера уплотнительного кольца. Кроме того, со временем уплотнительное кольцо может потерять эластичность, что также может ухудшить герметизирующие свойства. Более того, при таком креплении возможно выпадение колпачка из отверстия при срезании. Также следует отметить, что предлагаемая конструкция является достаточно сложной и дорогой, так как для каждой скважины необходимо подбирать не только колпачки, но и уплотнительное кольцо.
Известен скважинный фильтр, содержащий выполненный в виде трубы корпус с циркуляционными отверстиями, фильтрующий элемент, установленный на корпусе и образованный стрингерами, расположенными вдоль корпуса, и закрепленной на них проволочной навивки, а торцевые поверхности навивки размещены в кольцевых бандажах и концы проволочной навивки закреплены в последних, при этом в циркуляционных отверстиях корпуса установлены цилиндрические герметизирующие колпачки с глухим отверстием, выступающие внутрь корпуса фильтра донной частью с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса с наружным окружающим фильтр пространством, при этом в каждом циркуляционном отверстии герметизирующий колпачок установлен на резьбе, причем длина резьбового участка колпачка и глубина глухого отверстия равны толщине стенки трубы корпуса фильтра в месте выполнения циркуляционного отверстия, а наружный диаметр выступающей внутрь корпуса донной части колпачка больше максимального поперечного размера глухого отверстия, но не больше внутреннего диаметра резьбы на наружной боковой поверхности колпачка (патент РФ на полезную модель №52095, МПК Е21В 43/11 опубл. 10.03.2006). Данное решение рассматривается в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.
Такое решение упрощает конструкцию скважинного фильтра. Недостатком этого решения является тот факт, что само по себе резьбовое крепление герметизирующего колпачка в циркуляционном отверстии не обеспечивает достаточной герметичности. Кроме того, колпачки могут выскочить из отверстия при транспортировке фильтра, так как труба, образующая корпус фильтра, достаточно длинная, и при транспортировке может прогибаться.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является повышение надежности работы скважинного фильтра. Кроме того, задачей также является создание простой и недорогой конструкции скважинного фильтра.
Поставленная задача решается за счет того, что в скважинном фильтре, содержащем выполненный в виде трубы корпус с циркуляционными отверстиями, фильтрующий элемент, установленный на корпусе, а в циркуляционных отверстиях корпуса установлены герметизирующие колпачки с глухим отверстием, установленные на резьбе, выступающие внутрь корпуса фильтра донной частью с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса с наружным окружающим фильтр пространством, колпачок выполнен, из материала способного к пластической деформации, резьба выполнена конической, длина конической резьбовой части колпачка не больше толщины трубы корпуса фильтра, а глубина глухого отверстия больше длины конической резьбовой части колпачка, максимальный размер шестигранника глухого отверстия меньше наружного диаметра выступающей внутрь корпуса донной части герметизирующего колпачка, который в свою очередь меньше внутреннего диаметра конического резьбового отверстия, расположенного с внутренней стороны корпуса.
Кроме того наружный торец колпачка может проходить в области основной плоскости конической резьбы, а между резьбой герметизирующего колпачка и резьбой циркуляционного отверстия нанесен герметизирующий материал.
В одном из вариантов осуществления колпачок может быть выполнен из материала, способного к пластической деформации.
Кроме того торец колпачка может заканчиваться сбегом резьбы при этом крепление колпачка в трубе осуществляется за счет пластической деформации материала колпачка, за счет смятия неполных витков резьбы колпачка витками резьбы отверстия.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении надежной герметизации циркуляционного отверстия колпачком, в том числе при срезании его донной части.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами:
Фиг.1 - поперечный разрез скважинного фильтра в области расположения герметизирующего колпачка.
Фиг.2 - герметизирующий колпачок.
Фиг.3 - герметизирующий колпачок(вариант)
Осуществление полезной модели
Конструкция скважинного фильтра включает следующие основные элементы; корпус 1, фильтрующий элемент (на чертеже не показан), закрепленный на корпусе, корпус 1 выполнен в виде трубы с циркуляционными отверстиями 2, в которые устанавливаются герметизирующие колпачки 3, с выполненным в форме шестигранника глухим отверстием 4, выступающие внутрь корпуса 1 фильтра донной частью 5 с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса 1 с наружным пространством, окружающим фильтр. В каждом циркуляционном отверстии выполнена коническая резьба, и герметизирующий колпачок 3, выполненный из материала, способного к пластической деформации, установлен на конической резьбе. Возможны следующие варианты выполнения герметизирующего колпачка.
В первом варианте наружный торец 6 колпачка 3 проходит в области основной плоскости конической резьбы, при этом длина h конической резьбовой части колпачка не больше толщины S трубы корпуса фильтра, а глубина глухого отверстия 4 h1 больше длины h конической резьбовой части колпачка, максимальный размер b шестигранника глухого отверстия меньше наружного диаметра d выступающей внутрь корпуса донной части 5 герметизирующего колпачка 3, который в свою очередь меньше внутреннего диаметра конического резьбового отверстия, расположенного с внутренней стороны корпуса. Между резьбой герметизирующего колпачка и резьбой циркуляционного отверстия может быть нанесен герметизирующий материал.
Во втором варианте торец 6 колпачка 3 заканчивается сбегом резьбы, при этом длина h конической резьбовой части колпачка не больше толщины S трубы корпуса фильтра, а глубина глухого отверстия 4 h1 больше длины h конической резьбовой части колпачка, максимальный размер b шестигранника глухого отверстия меньше наружного диаметра d выступающей внутрь корпуса донной части 5 герметизирующего колпачка 3, который в свою очередь меньше внутреннего диаметра конического резьбового отверстия, расположенного с внутренней стороны корпуса.
При этом крепление колпачка в трубе осуществляется за счет пластической деформации материала колпачка, при завертывании колпачка в циркуляционное отверстие 2 происходит смятие неполных витков резьбы колпачка витками резьбы отверстия. Скважинный фильтр предварительно собирают, как показано на фиг.1. Герметизирующие колпачки 3 закреплены посредством резьбы в циркуляционных отверстиях корпуса 1. После сборки скважинного фильтра проводят его опрессовку на заданное внутреннее давление. В процессе спуска скважинного фильтра в скважину на колонне труб возможна периодическая промывка скважины через башмак обсадной колонны на различных гидродинамических режимах до стабилизации показателей промывочной жидкости, выходящей на устье скважины. После установки скважинного фильтра на заданной глубине, например против продуктивного пласта, осуществляют срез донной части 5 герметизирующих колпачков 3 путем спуска в колонну труб предназначенного для этого инструмента. Осуществляют собственно вскрытие продуктивного пласта скважины. Скважинная пластовая среда, например нефть или газ, поступают через фильтрующую поверхность и далее через циркуляционные отверстия в полость корпуса 1 и далее по назначению.
В ходе проведенного исследования было установлено, что конструктивные особенности выполнения герметизирующего колпачка и технологические особенности установки конических герметизирующих колпачков в циркуляционных отверстиях являются определяющими для надежной работы скважинного фильтра. Установка в каждом циркуляционном отверстии герметизирующих колпачков на конической резьбе позволяет исключить выпадение их из циркуляционного отверстия после срезания донной части колпачка.