СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СКВАЖИННОГО ФИЛЬТРА
WELL FILTER MANUFACTURING METHOD

Изобретение относится к области изготовления скважинных фильтров для нефте- и газодобывающей промышленности.
Известен способ изготовления скважинного фильтра, который включает намотку фильтрационной металлической сетки на трубу, имеющую более высокий по сравнению с сеткой коэффициент линейного теплового расширения, и их совместное спекание (а.с. №1126312 СССР, B01D 39/10, 1984). В другом известном способе на металлическую трубу, совершающую вращение и возвратно-поступательное перемещение, наносят волокна расплава полимера с помощью струи горячего воздуха, в результате чего происходит сплавление волокон в местах их контактов и формирование фильтрующего волокнисто-пористого материала (пат. №2290479 РФ, Е21В 43/08, 2006).
Общим недостатком перечисленных способов является то, что используемое в них технологическое оборудование не позволяет получать цельные длинные фильтры, в большинстве случаев востребованные в нефтегазодобывающих скважинах.
Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий размещение в чередующемся порядке на перфорированной трубе дисков из металлической сетки и дисков из волокнистого полимерного материала (пат. №2468189 РФ, Е21В 43/08, 2012).
Недостатком способа является трудоемкость и материалоемкость, поскольку металлические и полимерные диски получают вырубкой из листов соответствующих материалов с большим количеством отходов.
Известен способ получения скважинного фильтра, включающий закрепление на перфорированной опорной трубе продольных стержней, насаживание на них фильтрующих трубчатых элементов из спрессованной проволочной спирали и установку защитного кожуха с отверстиями (пат. на ПМ №51664 РФ, Е21В 43/08, 2006; пат. на ПМ №89188 РФ, F04D 29/00, 2009).
Недостаток способа заключается в высокой стоимости получаемых скважинных фильтров, поскольку в них применяется большое количество дорогостоящих фильтроэлементов из спрессованной проволочной спирали.
Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий намотку на опорную трубу с перфорациями фильтрующих слоев с зернистым наполнителем и покрытия из ворсистого абразивостойкого материала (а.с. №587242 СССР, Е21В 43/08, 1978).
Недостаток способа состоит в том, что получаемые скважинные фильтры имеют низкую удельную пропускную способность.
Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий установку по образующей базальтопластиковых стержней круглого сечения, соединение стержней кольцами жесткости из полипропилена, приклеивание к стержням фильтрующих матов из базальтового волокна (пат. №2606993 РФ, Е21В 43/08, 2017).
Недостаток способа заключается в задействовании ручных операций, отрицательно сказывающихся на качестве скважинного фильтра, в том числе на его механической прочности, которая необходима для работы фильтра в нефтегазодобывающих скважинах.
Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий сверление отверстий на поверхности трубы, обертывание трубы металлической фильтрующей сеткой, закрепление металлической фильтрующей сетки на трубе с помощью контактной сварки, размещение кожуха вокруг металлической фильтрующей сетки с полным закрытием ее внешней поверхности и закрепление кожуха на трубе (пат. №2361069 РФ, Е21В 43/08, 2009).
Недостатком способа является то, что для его реализации требуется специализированное сварочное оборудование и дорогостоящая металлическая фильтрующая сетка.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления скважинного фильтра, включающий сверление отверстий на трубе, закрепление трубы в токарном станке, размещение полосы фильтровального материала из волокон нержавеющей стали под углом к оси трубы, спиральную навивку нескольких слоев полосы фильтровального материала под натяжением на вращающуюся трубу и установку снаружи перфорированного кожуха (пат. №2159143 РФ, Е21В 27/06, 2000).
Недостатком принятого за прототип способа является высокая стоимость изготавливаемых скважинных фильтров, поскольку полоса фильтровального материала выполнена из дорогостоящих волокон нержавеющей стали, полученных экстракцией из расплава.
Задачей настоящего изобретения является разработка несложного и недорогого способа изготовления эффективных скважинных фильтров.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления скважинного фильтра, включающем получение полосы фильтровального материала, закрепление перфорированной трубы в оснастке с возможностью вращения, спиральную навивку полосы фильтровального материала под натяжением на вращающуюся трубу и установку снаружи перфорированного кожуха, согласно изобретению, для получения полосы фильтровального материала используют нетканый холст из волокон базальта или полипропилена, который протягивают внутрь сетчатого рукава из нержавеющей проволоки.
Способ поясняется фиг. 1-5: на фиг. 1 представлен нетканый холст из волокон базальта; на фиг. 2 - сетчатый рукав из нержавеющей проволоки; на фиг. 3 - полоса фильтровального материала; на фиг. 4 - скважинный фильтр в стадии изготовления; на фиг. 5 - продольное сечение скважинного фильтра, схематично.
Основным компонентом для получения полосы фильтровального материала служит нетканый холст, в частности, из волокон базальта (фиг. 1), характеризующийся высокой сообщающейся пористостью и грязеемкостью, химической и термической стойкостью (Базальтовое волокно и базальтовые материалы //www.pzki59.ru). При этом нетканый холст из волокон базальта имеет низкую себестоимость, поскольку его получают из дешевого сырья по простому технологическому процессу на высокопроизводительном оборудовании. Нетканый холст из волокон базальта отличается низкой прочностью на растяжение, исключающей возможность его навивки под натяжением на перфорированную трубу. Для устранения этого ограничения полосу нетканого холста из волокон базальта протягивают с помощью специальной оснастки внутрь сетчатого рукава из нержавеющей проволоки (фиг. 2). Сетчатый рукав образован непрерывными рядами петель из нержавеющей проволоки, например, диаметром 0,2-0,3 мм и имеет высокие механические свойства - прочность на растяжение, упругость и гибкость (ТУ 26-02-1099-89). Сетчатый рукав как чехол охватывает полосу нетканого холста, в результате такой комбинации получается полоса фильтровального материала с хорошими технологическими свойствами (фиг. 3). Специалисту будет понятно, что подобная полоса фильтровального материала может быть получена с использованием нетканого холста из волокон полипропилена с достижением аналогичного технического результата.
Полученную таким образом полосу фильтровального материала 1 размещают под углом к оси перфорированной насосно-компрессорной трубы 2, закрепленной, например, в токарном станке. При вращении трубы 2 происходит спиральная навивка на нее полосы фильтровального материала 1; в результате многократного повторения навивки полосы фильтровального материала 1 перекрывают друг друга (фиг. 4, 5). Сетчатый рукав 3 из нержавеющей проволоки компенсирует низкую механическую прочность нетканого холста из волокон базальта 4 и допускает навивку полосы фильтровального материала 1 под натяжением, благодаря чему слои нетканого холста 4 уплотняются в радиальном направлении и обеспечивается возможность регулирования их размера пор. Снаружи спирально навитые полосы фильтровального материала 1 защищают перфорированным кожухом 5.
В скважинном фильтре слои нетканого холста из волокон базальта 4 чередуются с сетчатым рукавом из нержавеющей проволоки 3, при этом сетчатый рукав 3 прилегает к насосно-компрессорной трубе 2, перекрывает имеющиеся в ней отверстия 6 и служит опорой для волокон базальта, предотвращая их разрушение под действием перепада давления пластовой жидкости. Сетчатый рукав из нержавеющей проволоки 3 образует микрощели 7 между слоями нетканого холста 4, которые улучшают сообщение между объемами скважинного фильтра, и увеличивает тем самым грязеемкость и продолжительность его работы. В нетканом холсте 4 из волокон базальта форма и размер пор могут варьироваться в широких пределах, благодаря чему скважинный фильтр характеризуется низкой чувствительностью к размеру частиц породы и наилучшим образом подходит для очистки пластовой жидкости с неоднородными по гранулометрическому составу частицами породы.