СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР С НИЗКИМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным фильтрам для очистки добываемого продукта от механических примесей.
Известен щелевой скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2507384. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Устройство включает перфорированную несущую трубу и щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали. Поперечное сечение проволоки выполнено пятигранным. Одна из граней проволоки выполнена параллельно продольной оси фильтра и образует его наружную поверхность. Каждая боковая сторона выполнена с двумя гранями. Верхние грани образуют фильтрующий зазор, а нижние сходятся, образуя острый угол. Верхние грани выполнены перпендикулярно к продольной оси фильтра и параллельно верхним граням соседних витков. Угол наклона от поперечной оси верхних граней меньше, чем нижних. Угол, соединяющий нижние грани, скруглен. Недостатком щелевого скважинного фильтра является высокое гидравлическое сопротивление и низкий дебит скважины.
Известен фильтр скважинный по патенту РФ на изобретение №2514057. Устройство включает металлическую трубу с отверстиями, снабженную снизу заглушкой, а сверху муфтой, и размещенный внутри трубы соосно с ней цилиндрический фильтрующий элемент. Верхняя часть трубы с отверстиями, выполненная в виде отдельной секции, не имеющей внутри фильтрующего элемента, снаружи покрыта сеткой, а внутри содержит выполненную в виде рукава резиновую диафрагму, толщина которой уменьшена по вертикальной линии, параллельной оси металлической трубы и совпадающей с большой осью отверстий удлиненной формы, выполненных в верхней части металлической трубы. Фильтр выполнен в виде соединенных муфтами секций. Верхняя часть трубы с отверстиями соединена с одной стороны с насосом или хвостовиком муфтой, а с другой стороны с расположенной ниже секцией фильтра. Недостатком фильтра скважинного является расположение фильтрующего элемента внутри трубы, что уменьшает его проходное сечение.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2439293. Изобретение относится к общему машиностроению и предназначено для защиты насосов от песка и других механических примесей в процессе эксплуатации скважин. Скважинный фильтр включает перфорированную трубу с муфтой, проволочную обмотку, ребра, расположенные по спирали, перфорированный защитный кожух и ловильную камеру. Ребра выполнены на внутренней поверхности защитного кожуха. Между кожухом и трубой в верхней и нижней частях установлены кольца. Причем нижнее кольцо выполнено с отверстиями, соединяющими пространство между трубой и защитным кожухом с ловильной камерой. Направление проволочной обмотки и рядов отверстий трубы противоположно направлению ребер и рядов отверстий на кожухе. Внутреннее пространство трубы отделено от ловильной камеры крышкой. Недостатком скважинного фильтра является сложность конструкции.
Известен щелевой скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2507384. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Устройство включает перфорированную несущую трубу и щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали. Поперечное сечение проволоки выполнено пятигранным. Одна из граней проволоки выполнена параллельно продольной оси фильтра и образует его наружную поверхность. Каждая боковая сторона выполнена с двумя гранями. Верхние грани образуют фильтрующий зазор, а нижние сходятся, образуя острый угол. Верхние грани выполнены перпендикулярно к продольной оси фильтра и параллельно верхним граням соседних витков. Угол наклона от поперечной оси верхних граней меньше, чем нижних. Угол, соединяющий нижние грани, скруглен. Недостатком щелевого скважинного фильтра является высокое гидравлическое сопротивление и низкий дебит добываемого продукта.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2499130. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для фильтрации жидкости в нагнетательной скважине. Устройство содержит фильтрующие секции, каждая из которых включает фильтрующую рубашку, снабженную продольными стержнями с концевыми кольцами по торцам, жестко закрепленными на базовом элементе, выполненном в виде трубы с отверстиями. Фильтрующая рубашка выполнена из продольных стержней круглого сечения и ребер жесткости в виде колец. Продольные стержни жестко и соосно с зазором между собой закреплены на периферии ребер жесткости и концевых колец. Ребра жесткости установлены между концевыми кольцами исходя из длины каждой фильтрующей секции, причем каждая фильтрующая секция установлена на отдельном базовом элементе. В каждое отверстие в трубе жестко установлены металлические сетки, размеры ячеек которых увеличиваются снаружи внутрь трубы. Минимальный размер ячеек сетки больше зазора между продольными стержнями. Недостатком скважинного фильтра является сложность конструкции.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2439293. Изобретение относится к общему машиностроению и предназначено для защиты насосов от песка и других механических примесей в процессе эксплуатации скважин. Скважинный фильтр включает перфорированную трубу с муфтой, проволочную обмотку, ребра, расположенные по спирали, перфорированный защитный кожух и ловильную камеру. Ребра выполнены на внутренней поверхности защитного кожуха. Между кожухом и трубой в верхней и нижней частях установлены кольца. Причем нижнее кольцо выполнено с отверстиями, соединяющими пространство между трубой и защитным кожухом с ловильной камерой. Направление проволочной обмотки и рядов отверстий трубы противоположно направлению ребер и рядов отверстий на кожухе. Внутреннее пространство трубы отделено от ловильной камеры крышкой. Недостатком скважинного фильтра является сложность конструкции.
Известен скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2334865. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Скважинный фильтр включает трубу с выполненными на ее боковой поверхности спиральными рядами отверстий. В отверстия герметично установлены срезаемые пластмассовые пустотелые пробки. Концентрично трубе установлены, по меньшей мере, один слой опорно-дренажной сетки и три слоя фильтрующих сеток и наружный перфорированный защитный кожух. Фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующих сеток с крупными ячейками. Фильтр дополнительно содержит перекрывающую ленту, выполненную из нержавеющей стали. Ширина ленты равна удвоенному диаметру отверстий на трубе, толщина 0,1-1,0 мм. Лента располагается на трубе между наружным перфорированным защитным кожухом и фильтрующей сеткой с крупными ячейками над отверстиями по одной и той же спирали, что и отверстия на боковой поверхности трубы. Недостатком скважинного фильтра является сложность конструкции.
Известен универсальный скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2364709. Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении нефтяных и газовых скважин. Универсальный скважинный фильтр содержит перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями, концентрично которой установлен фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент выполнен из колец, торцы которых соприкасаются. На одном или обоих торцах колец выполнена накатка. Накатка выполнена крестообразно или тангенциально. Недостатком универсального скважинного фильтра является низкая пропускная способность и высокое гидравлическое сопротивление.
Известен комбинированный скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2359109. Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти и газа. Комбинированный скважинный фильтр включает несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы и щелевого фильтрующего элемента, выполненного из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали. Под продольными элементами установлен сетчатый фильтрующий элемент в виде, по меньшей мере, одной фильтрующей сетки, закрепленной фиксирующей проволокой, намотанной по спирали. Между фильтрующей сеткой и перфорированной трубой установлен дренажный слой, выполненный из проволоки, намотанной по спирали. При этом навивка проволоки в дренажном слое отличается по направлению от навивки фиксирующей проволоки. Недостатком универсального скважинного фильтра является низкая пропускная способность и высокое гидравлическое сопротивление.
Известен скважинный щелевой фильтр по патенту РФ на полезную модель №136851. Скважинный щелевой фильтр, содержит корпус в виде трубы из непроницаемого материала с щелевыми отверстиями, отличающийся тем, что щелевые отверстия в нем направлены вдоль образующей и их длина по меньшей мере в три раза больше ширины, а также тем, что по оси корпуса закреплен шток, на котором закреплены с возможностью вращения и перемещения вдоль штока крыльчатки, разделенные пружинами. Недостатком скважинного щелевого фильтра является низкая технологичность производства, связанная с высокой трудоемкостью выполнения щелевой перфорации.
Известен скважинный фильтр с функцией очистки по патенту РФ на изобретение №2332560. Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и фильтрации воды от песка. Скважинный фильтр с функцией очистки выполнен в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта и с отверстиями на боковой поверхности трубы. Концентрично трубе установлен фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент выполнен в виде двух электродов, изолированных друг от друга посредством сетки из неэлектропроводного материала. Электроды выполнены в виде металлической сетки и имеют возможность подключения к источнику электроэнергии. Источник энергии размещен на поверхности или выполнен автономным, например, в виде батареи элементов питания или электрогенератора и установлен внутри скважинного фильтра. Недостатком скважинного фильтра с функцией очистки является сложность конструкции.
Известен скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением по патенту РФ на изобретение №2374433 (прототип). Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении нефтяных скважин. Скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением содержит ниппельную и муфтовую части и выполняющий функции корпуса фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент выполнен щелевым в виде сварной металлической конструкции из расположенных вдоль оси ребер, к которым вкруговую приварена с зазором между витками проволока профилированного сечения, выполненная в виде треугольника со скругленными углами. Причем соотношение высот ребер и проволоки профилированного сечения находится в диапазоне 1,0 10. Недостатком скважинного фильтра является низкая надежность сварного соединения фильтрующего элемента с ниппельной и муфтовой частями фильтра.
Задачей полезной модели является повышение надежности фильтра, увеличение допускаемых осевых нагрузок для увеличения количества фильтров, устанавливаемых в скважину.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением, 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, внутри кольца выполнен конусный переход до диаметра, соответствующего внутреннему диаметру трубы, а торцы выполнены со скосом кромок под сварку, причем отрезки труб ниппельной и муфтовой частей со стороны фильтрующего элемента выполнены также со скосом кромок. Диаметр фильтрующего элемента не превышает диаметра муфты. Стрингера выполнены из профилированной проволоки треугольного сечения. Стрингера выполнены из профилированной проволоки круглого сечения. Сечение проволоки намотки выполнено треугольным. Площадь поперечного сечения проволоки стрингеров, больше площади поперечного сечения проволоки намотки.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении скважинного фильтра с низким гидравлическим сопротивлением применяются известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…4, где:
на фиг. 1 показан продольный разрез скважинного фильтра с низким гидравлическим сопротивлением,
на фиг. 2 показан разрез фильтрующего элемента «А-А»,
на фиг. 3 показано кольцо,
на фиг. 4 показан выносной элемент «Б» с креплением кольца к торцу фильтрующего элемента и к отрезку трубы ниппельной части.
1
2
3
1
Скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением состоит из ниппельной 1 и муфтовой 2 частей трубы, соединенных между собой, выполняющим функции корпуса, щелевым фильтрующим элементом 3, который выполнен в виде сварной металлической конструкции из расположенных вдоль оси стрингеров 4, к которым вкруговую приварена с зазором «S» между витками проволока намотки 5, верхний 6 и нижний 7 торцы фильтрующего элемента 3 перпендикулярны оси, а между ними и ниппельной 1, а также муфтовой 2 частями, выполненными в виде отрезков трубы с муфтой 8 и ниппелем, установлены кольца 9, наружный D и внутренний D диаметр которых соответствует фильтрующему элементу, внутри кольца 9 выполнен конусный переход 10 до диаметра соответствующего внутреннему диаметру трубы D, а торцы 11, 12 выполнены со скосом кромок под сварку, причем отрезки труб ниппельной 1 и муфтовой 2 частей со стороны фильтрующего элемента 3 выполнены также со скосом кромок 13, 14. Диаметр фильтрующего элемента D не превышает диаметр муфты D. Стрингера 4 выполнены из профилированной проволоки треугольного сечения. Стрингера 4 выполнены из профилированной проволоки круглого сечения. Сечение проволоки намотки 5 выполнено треугольным. Площадь поперечного сечения проволоки стрингеров 4 больше площади поперечного сечения проволоки намотки 5.
1
2
Скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением работает следующим образом. Фильтр с помощью ниппельной резьбы на ниппельной части 1 и муфты 8, соединяется с колонной фильтров и обсадными трубами, на которых скважинный фильтр спускается в интервал установки. После спуска в скважину через фильтрующий зазор S между витками проволоки намотки 5 фильтрующего элемента 3 внутрь фильтра, поступает добываемый продукт, очищенный от механических примесей, размер частиц, которых больше фильтрующего зазора. Кольца 9, установленные между фильтрующим элементом 3 и ниппельной 1, а также муфтовой 2 частями приварено к стрингерам фильтрующего элемента 3 изнутри. За счет того, что длина L кольца 9 меньше длины L ниппельной 1 и длины L муфтовой 2 частей, сварочный шов 15 внутри выполняется более качественно и может быть проконтролирован, что обеспечивает более высокую устойчивость фильтра к осевым нагрузкам. Сварочный шов 16 соединяющий кольца 9 с ниппельной 1 и муфтовой 2, частям выполняется снаружи, что также обеспечивает надежное сварное соединение и возможность его контроля.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить фильтрацию добываемого продукта от механических примесей.
2. Увеличить осевую нагрузку, прикладываемую к фильтру.
3. Увеличить длину фильтрующей колонны.
4. Повысить ресурс работы фильтра и его надежность.
5. Обеспечить низкое гидравлическое сопротивление скважинного фильтра.