СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использовано при освоении нефтяных скважин.
Известен скважинный фильтр по А.С.СССР №1788219, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические элементы, установленные с наружной стороны трубы. Недостаток такого фильтра это необходимость периодической замены фильтрующих элементов и низкая прочность при изгибающих нагрузках.
Известен скважинный фильтр по А.С.СССР №1754884, содержащий фильтрующий элемент в виде дуговых пластин, с фильтрующими щелями. Кроме недостатков, присущих выше описанному фильтру, этот фильтр сложен в сборке, т.к. содержит большое количество мелких деталей, выполненных с высокой точностью.
Известен скважинный фильтр по А.С.СССР №1645470, содержащий уложенный на перфорированный каркас проволочный фильтрующий элемент. Этот фильтр плохо работает при изгибающих нагрузках: с одной стороны проходное сечение щелей при изгибе уменьшается, а с другой - увеличивается и фильтр пропускает более крупные фракции примесей. При этом увеличивается износ оборудования, перекачивающего нефть.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №38827, который содержит трубу, герметично установленные срезаемые пробки, фильтрующую сетку и защитный кожух.
Недостатком этого фильтра является его низкая пропускная способность, обусловленная отсутствием дренажной сетки или дренажного слоя. То есть после прохождения добываемого продукта (флюида) через отверстия перфорированного защитного кожуха, добываемый продукт не имеет возможности растекаться вдоль трубы, как в окружном направлении, так и вдоль оси. Из-за редкого расположения отверстий на перфорированном кожухе резко возрастает гидравлическое сопротивление.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ №2108447, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками. 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.
Недостатком этого фильтра является очень плохие фильтрующие свойства, обусловленные тем, что фильтр пропускает частицы, диаметр которых равен внутреннему диаметру пробок: 5…10 мм, что не допустимо.
Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №16758, заявитель ЗАО НПФ «Самарские Горизонты», прототип.
Этот фильтр содержит перфорированную трубу, по меньшей мере, одну фильтрующую сетку и, по меньшей мере, одну дренажную сетку и защитный перфорированный кожух.
Недостатком этого фильтра является низкая пропускная способность, обусловленная отсутствием регламента на размер ячеек и проволоки как фильтрующей так и дренажных сеток. При неоптимальном размере дренажных сеток они либо плохо выполняют свои функции, либо имеют большие габариты, увеличивая тем самым диаметральный габарит фильтра, что делает невозможным его установку в скважину или затрудняет спусковые операции.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №67170, прототип.
Этот скважинный фильтр содержит трубу, имеющую отверстия на боковой поверхности, защитный перфорированный кожух, установленный концентрично, по меньшей одну фильтрующую сетку и, по меньшей мере, одну дренажную сетку, установленные концентрично трубе, при этом: отношение ширины ячейки к диаметру проволоки соток выполнено в диапазоне: - для фильтрующей сетки от 1,2 до 2,0 - для дренажной сетки от 2 до 5, отношение длины фильтрующей части к его наружному диаметру выполнено в диапазоне от 0,008 до 0,178, фильтрующие сетки выполнены из проволоки диаметром от 0,25 мм до 1,2 мм, Дренажные сетки выполнены из проволоки диаметром от 1,2 мм до 4,0 мм.
Недостаток большое гидравлическое сопротивление скважинного фильтра и как следствие - низкая пропускная способность.
Задачей создания полезной модели является повышение пропускной способности фильтра и упрощение его конструкции.
Решение указанных задач достигнуто в скважинном фильтре, содержащем трубу, имеющую отверстия на боковой поверхности, отличающийся тем, что отношение шага расположения отверстий к их диаметру выполнено в диапазоне: 1,5…20. Отверстия могут быть расположены рядами. Отверстия могут быть расположены в шахматном порядке. Отверстия могут быть расположены по спирали.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1…5, где:
на фиг.1 - приведен скважинный фильтр,
на фиг.2 приведен скважинный фильтр с шахматным расположением отверстий,
на фиг.3 проведен разрез А-А,
на фиг.4 приведен скважинный фильтр с расположением отверстий по спирали,
на фиг.5 приведен вид Б.
Скважинный фильтр (фиг.1…5) состоит из трубы 1, на боковой поверхности которой выполнены отверстия 2. Труба 1 имеет муфту 3 и ниппель 4 и может иметь герметичные срезаемые пробки 5, установленные в отверстиях 2. Соотношение шага расположения отверстий к их диаметру в осевом направлении выполнено в диапазоне:
H1/d=1,5…20
Угол между отверстиями 2 в окружном направлении составляет:
φ=1,5…20, где:
H1 - шаг расположения отверстий 2 в осевом направлении,
Н2 - шаг расположения отверстий в окружном направлении.
Основные характеристики некоторых вариантов фильтров, изготавливаемых в ООО «РосФиН» приведены в табл.1.
Табл. 1
№
Параметры
ФС 102
ФС 114
ФС 146
ФС 168
ФС 178
1
Наружный диаметр трубы, мм
102
114
146
168
178
2
Расстояние от муфты до фильтрующей части, мм
1000
1000
1000
1000
1000
3
Расстояние ниппеля трубы до фильтрующей части, мм
750
810
750
750
750
4
Длина фильтрующей части, L φ, мм
1000…12000
1000…12000
1000…12000
1000…12000
1000 12000
5
Диаметр отверстий, d, мм
5…50
5…50
5…50
5…50
5…50
6
Шаг расположения отверстий, Н, мм
5…50
5…50
5…50
5…50
5…50
7
Соотношение H1/d
1,5…20
1,5…20
1,5…20
1,5…20
1,5…20
8
Угол φ, град.
15…90
15…90
15…90
15…90
15…90
Оптимальное соотношение шага расположения отверстий к диаметру отверстий в осевом, направлении составляет от 1,5 до 20. Если отношение размеров выполнить меньшим, то пропускная способность фильтра увеличится, но прочность фильтра уменьшится. Большее соотношение не обеспечивает пропускной способности фильтра, т.к. суммарная площадь отверстий получается меньше, чем площадь проходного сечения трубы.
Применение полезной модели позволило:
1. Увеличить пропускную способность скважинного фильтра за счет снижения его гидравлического сопротивления и оптимизации соотношения шага расположения отверстий и их диаметра.
2. Упростить конструкцию скважинного фильтра.
3. Снизить себестоимость скважинного фильтра.
4. Обеспечить автоматизацию процесса изготовления фильтра за счет применения автоматической сварки и других прогрессивных технологий.
5. Повысить надежность фильтра, исключив возможность разрушения фильтрующих элементов.
6. Обеспечить эксплуатацию скважинных фильтров в течение всего срока эксплуатации скважины.
7. Предотвратить коррозию фильтрующего элемента.
8. Упростить сборку скважинного фильтра.
Изготовлена опытно-промышленная партия скважинных фильтров, которая прошла эксплуатационные испытания и налажен серийный выпуск скважинных фильтров.