СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР С НИЗКИМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при добыче газа и нефти.
Известен щелевой скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №71694, МПК Е21В 43/08, опубл. 20.03.2008 г.
Фильтр содержит перфорированную трубу, на которой установлены продольные опорные элементы, на внешней поверхности которых намотана проволока с образованием зазоров между витками, при этом проволока приварена или припаяна к продольным элементам, а соотношение шага установки продольных элементов к их высоте выполнено в диапазоне от 1,0 до 10. Между трубой и продольными опорными элементами установлена фильтрующая сетка. Между опорными продольными элементами и фильтрующей сеткой намотана проволока, выполняющая роль дренажного слоя. Между трубой и фильтрующей сеткой установлена дренажная сетка. Между продольными опорными элементами и фильтрующей сеткой установлена дренажная сетка.
Недостатками фильтра являются сложность конструкции скважинного фильтра, трудоемкость изготовления, низкая надежность и быстрый абразивный износ фильтрующего элемента.
Известен щелевой скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2507384, МПК Е21В 43/08, опубл. 20.02.2014 г.
Этот щелевой скважинный фильтр содержит перфорированную несущую трубу и щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали, причем поперечное сечение проволоки, намотанной по спирали выполнено пятигранным, одна из граней проволоки выполнена параллельно продольной оси фильтра и образует его наружную поверхность, а каждая боковая сторона выполнена с двумя гранями, верхние образуют фильтрующий зазор, а нижние сходятся, образуя острый угол.
Недостатки: низкая прочность проволоки фильтрующего элемента, что приводит к изменению зазоров при спуске скважинного фильтра, и быстрый абразивный износ «самого узкого места» фильтрующего элемента.
Известен бескаркасный скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2606470, МПК В21В 43/08, опубл. 10.01.2017 г.
Этот бескаркасный скважинный фильтр содержит два ниппеля и, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, закрытый защитным кожухом, имеющим отверстия, и выполненным между ограничительными кольцами, отличающийся тем, что каждый фильтрующий элемент уложен на продольные элементы, а оба ниппеля приварены к крайним ограничительным кольцам, внутри фильтра без кольцевого зазора установлен кольцевой кожух, внутри которого с кольцевым зазором установлено средство закрутки добываемого продукта. Фильтрующий элемент может быть выполнен щелевым в виде проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали.
Недостатки: относительно большой вес скважинного фильтра и его сложность.
Известен скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением по патенту РФ на изобретение №2725984, МПК Е21В 43/08, опубл. 08.07.2020 г., прототип.
Этот скважинный фильтр содержит ниппельную и муфтовую части, соединенные между собой, выполняющим функции корпуса щелевым фильтрующим элементом, который выполнен в виде сварной металлической конструкции из расположенных вдоль оси стрингеров, к которым вкруговую приварена с зазором между витками проволока намотки, верхний и нижний торцы фильтрующего элемента перпендикулярны оси, а между ними и ниппельной, а также муфтовой частями, выполненными в виде отрезков трубы с муфтой и ниппелем, установлены кольца, наружный и внутренний диаметр которых соответствует фильтрующему элементу, приваренные к фильтрующему элементу.
Недостаток: большое гидравлическое сопротивление из-за:
наличия внутренней и внешней труб,
выполнения радиальных отверстий во внешней трубе, дросселирующих проходное сечение добываемого продукта,
загромождения проходного сечения внутренней трубой,
неудачной конструкцией стрингеров, не имеющих обтекаемого входного профиля,
выполнением стрингеров заодно с внешней трубой,
Задача создания полезной модели: снижение гидравлического сопротивления фильтра.
Достигнутый технический результат: снижение гидравлического сопротивления фильтра.
2
1
1
Решение указанной задачи достигнуто в скважинном фильтре с низким гидравлическим сопротивлением, содержащем ниппельную и муфтовую части, щелевой фильтрующий элемент, выполняющий функции корпуса, который выполнен в виде сварной металлической конструкции из расположенных вдоль оси фильтра стрингеров, к которым вкруговую приварена с зазором между витками проволока намотки, верхний и нижний торцы щелевого фильтрующего элемента перпендикулярны оси фильтра, а между ними и ниппельной, а также муфтовой частями, выполненными в виде отрезков трубы с ниппелем и муфтой, установлены ограничительные кольца, наружный диаметр которых соответствует щелевому фильтрующему элементу и приваренные к этому щелевому фильтрующему элементу, для соединения ограничительных колец с ниппельными соединениями, со стороны оси фильтра выполнены внутренние центрирующие проточки, а само соединение выполнено внешними и внутренними сварными швами, отличающимся тем, что поперечное сечение стрингеров выполнено пятиугольным, симметричной формы, при этом пятиугольное поперечное сечение стрингеров образовано прямоугольной частью, малая сторона которого b уложена параллельно оси фильтра, а большая сторона а перпендикулярна продольной оси фильтра и правильным треугольником, соединенным с ним, с радиусным скруглением вершины R, при этом радиусное скругление вершины стрингера R выполнено из соотношения:
1
R=(0,15…0,25)b,
1
где R - радиусное скругление вершины стрингера,
b - малая сторона прямоугольной части стрингера.
Соотношение высоты и ширины стрингеров может быть выбрано из следующего соотношения:
h,=(1,8…3,2)b,
1
где h - высота стрингера,
b - малая сторона прямоугольной части стрингера.
Поперечное сечение проволоки намотки может быть выполнено треугольным в форме равнобедренного треугольника с углом при вершине ϕ=30…40°, причем одна из граней проволоки намотки выполнена параллельно продольной оси фильтра и образует его наружную поверхность, а две боковых грани образуют калиброванный зазор.
Скругление угла вершины проволоки намотки может быть выполнено радиусом
2
R=(0,25…0,30)с,
2
где R - скругление угла вершины проволоки намотки,
с - ширина проволоки намотки.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-8, где:
на фиг. 1 приведен скважинный фильтр, основной вид,
на фиг. 2 приведено соединение фильтрующего элемента с ограничительным кольцом, вид А,
на фиг. 3 приведен стрингер,
на фиг. 4 приведена установка стрингеров вид В,
на фиг. 5 приведено поперечное сечение намоточной проволоки,
на фиг. 6 приведен вид фильтрующего элемента,
на фиг. 7 приведено ограничительное кольцо в разрезе,
на фиг. 8 приведено ограничительное кольцо, вид С.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В ОПИСАНИИ
ниппельная часть 1,
щелевой фильтрующий элемент 2,
ограничительное кольцо 3,
стрингер 4,
проволока намотки 5,
муфтовая часть 6,
соединительный сварной шов 7,
внешний сварной шов 8,
внутренний сварной шов 9,
протектор 10,
отверстие 11,
прямоугольная часть 12,
треугольная часть 13,
внутренний торец 14,
наружная фаска 15,
внутренняя фаска 16,
внешняя фаска 17,
торец 18,
внутренняя центрирующая проточка 19,
внешняя центрирующая проточка 20,
контактная сварка 21,
0
D - внутренний диаметр скважинного фильтра,