ЗАЩИТНЫЙ КОЖУХ СКВАЖИННОГО ФИЛЬТРА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована 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, отсутствие защиты фильтрующей сетки от механических воздействий при транспортировке и установке фильтра, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.
Известен скважинный фильтр, состоящий из несущего трубчатого перфорированного каркаса и волокнистого фильтрующего покрытия, выполненного в виде отдельных пластин из проволочного нетканого материала, жестко закрепленных внахлест при помощи сварки и пайки на трубчатом каркасе фильтра против перфорационных отверстий (авт. Свидетельство СССР №941548, МКИ 3 Е21В 43/08, опубл. 1982 г.).
Основным недостатком данной конструкции является наличие сварных зон, что со временем активизирует процессы коррозии металла. Плотное прилегание фильтрующего элемента к перфорированной трубе существенно уменьшает зону фильтрации, которая ограничена площадью отверстия в трубе. Отсутствует защита фильтрующего элемента от механических воздействий в процессе транспортировки и установки фильтра.
Известно скважинное фильтрующее устройство по св. РФ на полезную модель №16758, прототип. Это скважинное фильтрующее устройство содержит перфорированную трубу, муфту и ниппель, фильтрующее устройство, защищенное защитным кожухом с отверстиями круглой формы и дренажный слой, расположенный между фильтрующим элементом трубой. Защитный кожух предотвращает повреждение фильтрующего элемента при его спуске в скважину.
Недостатками этого фильтра являются низкая пропускная способность фильтра, связанная с тем, что площадь отверстий в защитном кожухе невелика. Увеличение диаметра отверстий и их количества приведет к большей вероятности повреждения фильтрующего элемента или попаданию в породы при его спуске в скважину, а также к ослаблению защитного кожуха.
Известен скважинный фильтр по патенту на полезную модель №66416, прототип. Этот кожух выполнен из стального листа с отверстиями.
Недостаток - возможность попадания породы в фильтрующий элемент при спуске скважинного фильтра в скважину.
Задачи создания полезной модели: увеличение пропускной способности фильтра при одновременном предотвращении попадания породы в фильтрующий элемент при спуске фильтрующего устройства в скважину.
Решение указанных задач достигнуто в первом варианте защитного кожуха скважинного фильтра, выполненного из металлического листа с отверстиями в нем, тем, что на металлическом листе выполнены вдоль оси кожуха просечки, и произведена вытяжка элементов листа около просечек с образованием тангенциальных отверстий. Просечки могут быть выполнены попарно, а отверстия - сквозными.
Решение указанных задач достигнуто во втором варианте защитного кожуха скважинного фильтра, выполненного из металлического листа с отверстиями в нем, за счет того, что в металлическом листе выполнены углубления, а в них - выполнены радиальные отверстия. Углубления направлены внутрь в сторону оси кожуха или наружу от оси кожуха. Углубления выполнены круглой, или прямоугольной формы. Отверстия выполнены круглой или прямоугольной формы.
Решение указанных задач достигнуто в третьем варианте защитного кожуха скважинного фильтра, выполненного из металлического листа с просечкой в нем отверстий, за счет того, что отверстия содержат отгибные элементы, выполненные с возможностью предотвращения попадания породы внутрь при спуске скважинного фильтра в скважину. Отверстия выполнены круглой, прямоугольной или треугольной формы. Отгибные элементы выполнены по всему периметру отверстий, или не по всему периметру отверстий. Отгибные элементы отогнуты и сориентированы вдоль оси или перпендикулярно оси защитного кожуха.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1...14:
- на фиг.1 представлен скважинный фильтр,
- на фиг.2 приведен защитный кожух скважинного фильтра с тангенциальными отверстиями прямоугольной формы,
- на фиг.3 приведен фрагмент кожуха со сквозными тангенциальными отверстиями,
- на фиг.4 приведен вид А для первого варианта,
- на фиг.5 приведен фрагмент кожуха с несквозными тангенциальными отверстиями,
- на фиг.6 и 7 представлен второй вариант защитного кожуха,
- на фиг.8 приведен фрагмент кожуха для третьего варианта с прямоугольными отверстиями,
- на фиг.9 представлен фрагмент кожуха с отверстиями треугольной формы,
- на фиг.10 представлен фрагмент кожуха с отверстиями прямоугольной формы и отбортовкой по всему периметру,
- на фиг.11 представлен фрагмент кожуха с отверстиями треугольной формы и с отбортовкой по всему периметру,
- на фиг.12 представлен фрагмент кожуха с отгибным элементом, выполненным не по всему периметру отверстия, параллельно оси фильтра,
- на фиг.13 представлен фрагмент кожуха с отгибным элементом, выполненным не по всему периметру отверстия, перпендикулярно оси фильтра,
- на фиг.14 представлен фрагмент кожуха с отгибным элементом, выполненным не по всему периметру отверстия, параллельно и перпендикулярно оси фильтра.
Скважинный фильтр (фиг.1) содержит перфорированную трубу 1 с отверстиями «Б» и фильтрующий элемент 2.
Фильтрующий элемент 2 установлен на перфорированной трубе 1 концентрично ей. Фильтрующий элемент 2 может быть любой конструкции: сетчатый, щелевой, наборный, керамический, гравийный, а также комбинированным в любом сочетании.
Снаружи установлен защитный кожух 3 с отверстиями «В» и отгибными элементами 4. Защитный кожух 3 выполнен цилиндрической формы из металлического листа, например, стали или алюминия.
Первый вариант защитного кожуха (фиг.2...5) содержит продольные просечки «Г», и отгибные элементы 4 между парами просечек «Г» вытянуты внутрь (штамповкой) и за счет этого образованы сквозные отверстия «В» (фиг.3 и 4). Если просечки «Г» выполнены непарно (фиг.5), то образуются несквозные отверстия «В». В частном случае отверстия «В» могут быть выполнены тангенциально.
По второму варианту защитного кожуха скважинного фильтра (фиг.6 и 7) он содержит выштамповки 5, на которых выполнены отверстия «В». Выштамповки 5 направлены внутрь в сторону оси фильтра. Выштамповки 5 могут быть любой другой формы: прямоугольные - фиг.6 или круглые - фиг.7, а также иметь отверстия «В» прямоугольной, круглой или любой другой формы.
По третьему варианту (фиг.8...14) на кожухе 3 выполнены отгибные элементы (отбортовки) 4, направленные внутрь кожуха 3 или наружу. Отверстия «В» могут быть любой формы, например, прямоугольные - фиг.8, 10, 12 и 13, треугольные (фиг.9 и 11) или сложной формы (фиг.14).
Отверстия «В» могут быть выполнены с отгибами 4, выполненными по всему периметру (фиг.10 и 11) или не по всему периметру отверстий (фиг.12...14). При этом отгибные элементы 4 могут быть размещены параллельно оси фильтра (фиг.12), или перпендикулярно (фиг.13) или одновременно перпендикулярно и параллельно (фиг.14). Отгибные элементы 4 предназначены для предотвращения попадания породы при спуске скважинного фильтра в скважину.
Отгибные элементы 4 могут быть отогнуты как внутрь, так и наружу от поверхности защитного кожуха. Отогнутые внутрь в сторону перфорированной трубы 1 на высоту «Н» отгибные элементы 4 образуют дренажный слой «Д» (фиг.1) со строго регламентированной толщиной.
Скважинный фильтр с защитным кожухом 3 (Фиг.1...14) работает следующим образом.
Через отверстия «В» в защитном кожухе 3 жидкость (вода или нефть) поступает на фильтрацию.
Защитный кожух 3 предотвращает попадание крупных механических примесей на поверхность фильтрующего элемента, предохраняя его от деформации и повреждения в процессе установки и транспортировки и обеспечивая значительно больший срок эксплуатации фильтра.
Защитный кожух 3 может быть выполнен из нержавеющей стали толщиной от 0,6 до 1,2 мм. Размер ячеек в просечном листе (кожухе) определяется исходя из условий эксплуатации фильтра (гранулометрического состава грунта).
Защитный кожух 3 из просечно-вытяжного листа имеет размер ячеек 3-60 мм, а общая площадь отверстий защитного экрана составляет не менее 30% от общей площади защитного кожуха 3.
За счет большой площади отверстий «В» защитного кожуха 3 обеспечивается свободное поступление жидкости к фильтрующему элементу с низким коэффициентом сопротивления.
При опускании фильтра в скважину отогнутые отгибные элементы 4 направлены ли вниз (фиг.1), поэтому порода не попадает в фильтрующий элемент 2 и он не забиваются породой.
Между защитным кожухом 3 и фильтрующим элементом 2 образуется дренажный слой «Д» за счет использования отгибных элементов 4 или углублений 5, имеющих высоту отгиба Н, отогнутых внутрь в сторону перфорированной трубы 1. Дренажный слой «Г» позволяет более равномерно распределить потоки добываемого продукта вдоль трубы 1 и увеличить пропускную способность скважинного фильтра.
Применение полезной модели позволило:
1. Создать фильтр, имеющий большую пропускную способность и обладающий хорошими фильтрующими и эксплуатационными свойствами за счет применения просечных отверстий с большой площадью и эффективного применения дренажного слоя, который формируется автоматически при сборке скважинного фильтра.
2. Предотвратить засорение фильтра при его спуске в скважину.
3. Предотвратить повреждение фильтрующего элемента при транспортировке скважинных фильтров.
4. Упростить конструкцию фильтра.
5. Снизить себестоимость фильтра.
6. Автоматизировать и механизировать производство фильтра.
7. Обеспечить длительную эксплуатацию фильтра без засорения.
Скважинный фильтр предложенной конструкции прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.