ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ НАБОРНЫЙ
WELL TYPESET FILTER

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении нефтяных и газовых скважин.
Известен скважинный фильтр по А. Св. СССР №1645470, содержащий перфорированную трубу, на которую уложен проволочный фильтрующий элемент с выступами. Выступы, размещенные достаточно часто на проволоке, обеспечивают постоянный зазор между рядами.
Недостатком фильтра является возможность деформации проволоки при транспортировке фильтра или его установке в скважину. Это может привести к местному увеличению зазора между рядами проволоки и проходу в устье скважины крупных частиц посторонних примесей.
Известен гравийный скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №38830, содержащий перфорированную трубу с муфтовой и ниппельной частями, и фильтрующий элемент в виде фильтрующей сетки, и защитный кожух. Размер ячеек сетки фильтрующего элемента 0,15…0,25 мм.
Недостаток: фильтр не приспособлен для добычи вязкой нефти по двум причинам: малый размер ячеек фильтрующей сетки и наложение фильтрующей сетки в стыках друг на друга, что приводит к дополнительному уменьшению проходного сечения в месте наложения слоев фильтрующей сетки.
Известен фильтр для водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин по А. Св. СССР №192125, содержащий кольцевые элементы с опорными площадками, образующие расположенные в радиальном направлении водоприемные каналы, при этом кольцевые элементы стянуты болтами в нескольких местах.
Недостатками этой конструкции являются:
- большие габариты и вес фильтра, обусловленные тем, что наружный диаметр кольцевых элементов при такой компоновке должен составлять 1,5…2,0 диаметра обсадной колонны, т. к. на кольцевых элементах необходимо разместить по окружности крепежные болты,
- низкая прочность по сравнению с фильтрами, в которых в качестве силового каркаса используется перфорированная труба, т. к. поперечное сечение трубы с учетом перфорации будет всегда больше, чем поперечное сечение нескольких болтов.
- нетехнологичность изготовления и трудности при сборке, обусловленные повышенными требованиями к точным совмещениям отверстий под болты,
- возможность деформации фильтра по фильтрующим элементам при спуске в наклонно-направленные и горизонтальные скважины из-за низкой жесткости и отсутствия силового каркаса.
Кроме того,  фильтр по А. Св. СССР №192125 не предназначен для использования в нефтегазодобывающей промышленности. Невозможность использования подобных фильтров в нефтегазодобывающей промышленности обусловлена, в первую очередь, большим диаметральным габаритом фильтра, во-вторых, его низкой прочностью. Таким образом, этот фильтр имеет другое назначение.
Известен скважинный фильтр по а. св. SU 1472648 А1, Кл. Е21В 43/08, 15/04/1989, прототип. Этот скважинный фильтр содержит перфорированную трубу с соединительными частями, одна из которых выполнена муфтовой, концентрично которой установлен обеспечивающий дренаж фильтрующий элемент, выполненный из колец, причем кольца фильтрующего элемента выполнены с прямоугольными выступами внутри для центрирования на трубе по внутреннему диаметру.
Недостатком этих скважинных фильтров является низкая прочность и возможность прохода через фильтрующий элемент крупных частиц, имеющих некруглую форму, а недостатком сетчатых фильтров является быстрая кольматация фильтрующего элемента, связанная с профилем проходного сечения ячейки проволочной сетки.
Задача создания изобретения: повышение прочности фильтрующего элемента, уменьшение кольматации скважинного фильтра и повышение степени очистки добываемого продукта от примесей некруглой формы.
Указанная задача решена в фильтре скважинном наборном, содержащем перфорированную трубу с соединительными частями, одна из которых выполнена муфтовой, концентрично которой установлен обеспечивающий дренаж фильтрующий элемент, выполненный из колец, причем кольца фильтрующего элемента выполнены с прямоугольными выступами внутри для центрирования на трубе по внутреннему диаметру, отличающемся тем, что другая соединительная часть трубы выполнена в виде ниппеля, торцы колец соприкасаются, а на одном или обоих торцах колец выполнены канавки, расширяющиеся от наружной поверхности к оси фильтра, при этом канавки выполнены тангенциально и пересекающимися. Кольца фильтрующего элемента могут быть установлены между двумя упорами. Один из упоров может быть выполнен в виде резьбового кольца, установленного с возможностью осевого перемещения на втулке, закрепленной неподвижно на перфорированной трубе. Кольца фильтрующего элемента могут быть сгруппированы в пакеты, установленные между промежуточными кольцами. Торцы колец фильтрующего элемента могут быть выполнены коническими. Профиль канавок может быть выполнен прямоугольным или треугольными, или радиусным. Канавки могут быть выполнены методом электрохимической или электроэрозионной обработки, или травлением в растворе кислоты с защитой необратываемых поверхностей. Кольца фильтрующего элемента выполнены из нержавеющей стали или из пластмассы.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1…12, где
- на фиг.1 приведен фильтр скважинный наборный в сборе,
- на фиг.2 приведен фильтр скважинный наборный с промежуточными кольцами,
- на фиг.3 приведен вид А для первого варианта фильтрующего элемента,
- на фиг.4 приведен вид А для второго варианта фильтрующего элемента,
- на фиг.5 приведен вид первого варианта кольца фильтрующего элемента,
- на фиг.6 приведен вид второго варианта кольца фильтрующего элемента,
- на фиг.7 приведен вид третьего варианта кольца фильтрующего элемента,
- на фиг.8 приведен разрез Б-Б,
- на фиг.9 приведен разрез Б-Б,
- на фиг.10 также приведен разрез Б-Б,
- на фиг.11 приведен вариант колец с канавками 6, выполненными с двух сторон,
- на фиг.12 приведен разрез В-В.
Предложенная конструкция фильтра скважинного наборного (фиг.1…12) содержит перфорированную трубу 1 с отверстиями «Г», ниппельную и муфтовую части, соответственно 2 и 3, фильтрующий элемент 4, установленный концентрично перфорированной трубе 1. Фильтрующий элемент 4 выполнен из колец 5, контактирующих друг с другом по торцам и имеющих канавки 6 на одном или обоих торцах. Кольца 5 зажаты между упорами 7. Один из упоров 7 выполнен в виде резьбового кольца 8, установленного с возможностью осевого перемещения на втулке 9, закрепленной неподвижно на перфорированной трубе 1.
При большой длине фильтра между упорными кольцами 7 и 8 могут быть установлены промежуточные кольца 10, которые зафиксированы сваркой 11 (фиг.2), а фильтрующие элементы 4 сгруппированы в пакеты. Это необходимо для повышения жесткости конструкции скважинного фильтра, длина которого в десятки раз превышает его диаметр.
Кольца 5 центрируются на трубе 1 при помощи прямоугольных выступов 12 (фиг.2…5). В отверстиях «Г» могут быть установлены срезаемые пробки.
На торцах «Д» колец 5 выполнены канавки 6, имеющие переменное сечение, увеличивающееся от наружной поверхности фильтра «Е» к его оси 01-02, т.е. h2>hl (фиг.3). Торцы «Д» колец 5 могут быть выполнены коническими (фиг.4). Канавки 6 должны быть выполнены тангенциально (фиг.6) и перекрещивающимися (фиг.7).
Канавки 6 на противолежащих торцах соседних колец 5 могут быть выполнены противоположно по направлению (фиг.11). Толщина колец 5 равна 1,0…3,0 мм, наружный диаметр колец Dф должен быть не более диаметра муфты Dм. За счет того, что наружный диаметр колец 5 фильтрующего элемента Dф выполнен меньше или равным диаметру муфты Dм, исключается повреждение фильтрующего элемента 4 при транспортировке и при спуске в скважину.
Профиль углублений канавок 6 может быть выполнен треугольным (фиг.8) или радиусным (фиг.9), или прямоугольным (фиг.10). Для металлических колец 5 канавки 6 могут быть изготовлены электрохимической или электроэрозионной обработкой. Кольца 5 выполнены из нержавеющей стали или из пластмассы. Глубина канавок h1 определяет степень фильтрации скважинного фильтра и может быть равна 0,1…1,0 мм. Ширина канавок приблизительно равна их глубине.
При эксплуатации добываемый продукт, содержащий посторонние примеси, проходит через канавки 6 на кольцах 5 и далее через отверстия «Г» внутрь фильтра. За счет того, что размеры канавок 6 колец 5 фильтрующего элемента 4 составляют на входе 0,1…1,0 мм, частицы более крупных размеров отфильтровываются и не попадают к насосному оборудованию и арматуре, установленным на устье скважины, что предотвратит их преждевременный износ. Увеличение глубины канавок от боковой поверхности с оси фильтра уменьшает вероятность его кольматации. Частицы, имеющие размер меньше, чем ширина канавки 6, проходят в нее и не забивают, потому что она расширяется дальше по потоку. Крупные частицы падают вниз вне фильтра вдоль его наружной поверхности «Е».
Применение изобретения позволит получить ряд преимуществ по сравнению с использовавшимися ранее скважинными фильтрами, а именно:
1. Повысить прочность фильтрующего элемента.
2. Уменьшить кольматацию скважинного фильтра.
3. Повысить степень очистки добываемого продукта от примесей некруглой формы.
4. Обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление прохождению вязкой нефти и за счет этого увеличить дебит нефти.
5. Упростить конструкцию фильтра.
6. Обеспечить высокую технологичность фильтра.
7. Уменьшить вес фильтра за счет упрощения конструкции.
8. Уменьшить затраты на изготовление фильтра.
9. Ускорить процесс подготовки скважины к эксплуатации.
10. Снизить экономические затраты на освоение скважины.