Скважинный фильтр

 

СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР, содержавош две А4еталлические концентрично расположенные перфорированные трубы с отверстиями одиншсовой .формы и размерсда и смещеншлми одно относительно другого с образованием прЬхощшх каналов кромками сближенных противоположными стенками соответственшос отверстий, дни-: ще в нижней части наружных труб и 1 соеди1штельный элемент, о т л я ч а ю щ и и с я тем, что, с целью аовьопения надежности в работе фильтра путем обеспечения самоочистки в процессе работы, д{гаще наруя1яых труб снабжено п епуск шм клапаном, а внутренняя .пер форированная труба - заглушкой, установленной на ее нижнем конце и образующей с днищем камеру, заполненную газом, причем, зазор меж ду перф ироваины ш трубалга заполнен клеег. вым составом с электроизолирующими свойствами , а присоединнтедыолй элемент выполнен из электроизолирующего .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О/ВН Л

РЕСПУБЛИН

Р15Р Е 21 8 43/08

ОПИСАНИЕ 3ЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21) 3628355/22 — 03 (2 2) 20.06.83

:: (46) 07.12.84. Бюл. N 45 . (72) Т. К. Аливердизаде, Л. М. Матвеенко, 3; Е. Елизарова и Ш. К. Агаев (71) Ордена Трудового Красного Знамени азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьцпленности (53) 622.245.124 (088.8) (56) 1.. Гаврилка В. М, и др. Фильтры. буровых скважин. М., "Недра", 1976, с. 5-7.

2. Авторское свидетельства СССР И 941547, кл. Е 21 В 43/08, 1980 (прототип). . (54) (57) СКВАЖИННЫИ ФИЛЬТР, содержащий две металлические концентрично расположенные йерфорнрованные трубы с отверстиями одинако, SU„„1127969 А вой.формы и размеров и смещейными одно относительно другого с образованием проходныхканалов кромками сближенных противоположными стенками соответственных отверстий, дни-: ще в нижней части наружных труб и присоединительный элемент, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения надежности в работе фильтра путем обеспечения самоочнстки в процессе работы, днище наружных труб снабжено перепускным клапаном, а внутренняя.перфорированная труба — заглушкой, установленной на ее нижнем конце н образующей с днищем камеру, заполненную газом, причем, зазор меж ду перфорированными трубаьж заполнен клее-:, вым составом с электроизолирующими свойствами; à присоединительный элемент выполнен I нз электроизолирующего материала.

69 1

4 образованы кромками сближенных противоположными стенками 5 соответственных ,отверстий, зазор 6 между трубами заполнен клеевым составом с электроизолирующими свойствами, концы труб закрыты заглушкой

7 и днищем 8, образующими между .собой камеру 9, заполненную газом. Присоединительный элемент: (муфта) 10 служит для присоединения филътра к эксплуатационной колонне, а перепускной клапан 11 — для заполнения газом камеры между заглушкой и днищем.

Для изготовления фильтра используют трубы 1 и 2, в которых после вложения одной в,другую, прорезают сквозные щели 3, например, на фрезерном станке. Проходные щелевые каналы 4 получают путем смещения труб одну относительно другой. Зазор 6 между трубами эаналняют клеевым составом с электроизолирующими свойствами путем его нанесения на поверхность труб перед вложе- нием одной трубы в другую и фрезерованием щелей, если период твердения состава достаточно продолжителен, либо после фрезерования, для чего внутреннюю трубу извлекают после фрезерования и поверхность труб покрывают составом и вновь, устанавливают одну в другой. Заглушение труб заглушкой 7 и, днищем

8 производят либо до установки труб одна в другую, либо перед установкой, в зависимости от принятой технологии изготовления фильтра

Зазор 6 между днищами заполняют газом с помощью перепускного клапана 11.

В качестве клеевого состава с электроизолирующими свойствами используют, например, один иэ следующих составов, вес.%:

a) эпоксидная смола 90,5; полиэтиленполиамин 9,5; б) эпоксидная смола 43,5; каменноугольная смола 43,5; полиэтиленполпамин 10,4; толуол 2,6, в) эпокеидная смола 23,3; каменноугольная смола 23,3; полиэтиленголиамин 5,6; толуол 1,3; микронаполнитель (минеральная пудра) 46,5.

В качестве газа для заполнения зазора между днищами используют, например, воздух или водород, или гелий, или неон, В качестве электрдизолирующего материала для изготовления присоединительного элемента используют, нанрнмер, фторопласт или гетинакс или эбонит.

Фильтр работает следующим образом.

Фильтр, предназначенный для обсаживанияЙродуктивной зоны пласта, спускают с, эксплу.атационной колонной, при этом заземление внещней трубы 1 фильтра цроисходит от контакта со стенками скважины. Если же фильтр устанавливают под насосом на трубах, то

1 11279

Изобретение относится к горной промыш-. .ленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при экснлуатацни скважин.

Известен скважинный фильтр, содержащий фильтрувнцнй элемент в виде перфорированной трубы с круглыми отверстиями и присоедннительные элементы. Фильтр изготавливают из металла или пластмассы 11).

Недостатками фильтра являются низкие . скважинность и сепарирующая способность, особенно в отношении мелкодисперстных твердых частиц. Кроме того, пластмассовые фильтры слабоустойчивы прн высокой забойной температуре.

Наиболее близким к изобретению является скважинный фильтр, содержащий две металлические концентрично расположенные перфорированцые трубы с отверстиями одинаковой формы и размеров и смещенными одно отно20 сительно другого с образованием проходных каналов кромками сближенных противополож" ными стенками соответственных отверстий l2),.

Недостаток известного- устройства заключается в том, что в процессе работы не o6ecпечнвается самоочистка фильтра, что снижает эффективность и надежность работы последнего.

Целью изобретения является повышение надежности в работе фильтра путем обеспече30 ния самоочнстки в процессе работы.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном фильтре,- содержащем две металлические концентрична расиоложеиные перфорированные трубы с отверстиями одинаковой формы и размеров и смещенными одно атно- 35 сительно другого с образованием проходных каналов;кромками еближеиных пйотивоположными стенками соответственных отверстий, днище в нижней части.наружных труб и присоединительный элемент, днище наружных труб40 снабжено нерепускным клапаном, а внутренняя перфорированная труба — заглуцасой, установленной н» ее нижнем конце и образующей с днищем камеру, заполненную газом, причем зазор между перфорированными трубами за- 45 нолнен клеевым составом. с электроизолнруюв щими свойствами, а ирисоединительный эле- мент выполнен из электроизолирующего материала.

На фиг. 1 показан предлагаемый скважин- 50 ный фильтр; на фиг. 2 — разрез А-А на .фиг. 1.

Фильтр состоит иэ металлических перфорированных труб 1 и 2 с концентрично размещенными одно относительно другого иден- 55 тично расположенными в ннх отверстиями 3 одинаковой, формы н размеров, установленных одна в другой так, что проходные каналы цE, KATE .Е2 О

"г

tl г

55 206 О

Ф=- CE г 1 О

"Я Р

2 ï r„

3 11279 внешнюю трубу заземляют путем соединения проводником с обсадной колонной, например, центрирующим фонарем.

При поступлении органической жидкости (нефти) через проходные каналы 4 в фильтр и при течении органической жидкости вдоль

5 последнего в металлических трубах 1 и 2 накапливаются электрические заряды.

Поскольку зазор между трубами. заполнен клеевым составом с электроизолирующими свойствами, наружная труба 1 заземлена, нижние концы труб закрыты заглушкой 7 и днищем 8, образующими между собой камеру 9, которая заполнена газом, причем

- днище снабжено перепускным каналом 4, а

15 присоединительный элемент выполнен из электроизолирующего материала, реализуется известное явление электрического разряда зарядов, накапливающихся в металлических трубах при течении в них органических яащкостей, сопровождающемся возникновением электри20 ческого поля большой напряженности (по-, тенциал течения), достигающей десятков и сотен киловольт.

В скважинном фильтре потенциал течений

25 возникает на внутренней трубе 2 фильтра, электроизолированной от внешней заземленной трубы 1. По мере накопления электрических зарядов и достижения напряженностью величины, превышающей напряжение пробоя газа, заключенного между заглущкой 7. и днищем 8, 0 здесь происходит электрический разряд, сопровождающийся газодинамическим ударом, в результате чего отверстия 3 прочищаются от возможно застрявших в них частиц. Разряд про исходит с определенной периодичностью З5 во времени, причем в зависимости от условий работы фильтра (концентрации твердых частиц в жидкости, их фракционного состава, дебита нефти и др.), необходимая продолжительность периода между разрядами устанавливается при 40 изготовлении фильтра путем изменения величины камеры,.давления, под которым газом за; полняют камеру 9, и подбором соответствующего газа. Эта возможность основана на том, что. пробойное напряжение, расстояние между 45 разрядными плоскостями и давление газа . связаны между собой известной закономерностью.

Пример, Выбрана пара труб условным диаметром 168 и 146 мм из имеющихся стан-. 50 дартных обсадных .труб по ГОСТУ 632 — 80.

Внутренний диаметр заготовки наружной трубы 144 мм, наружный диаметр, заготовки внутренней трубы 146,1 мм, "а суммарная . толщина стенок труб 17,5 мм.

Сопрягаемые цилиндрические поверхности этих труб расточены на токарном станке по посадке Ф 145 1 7 . Численные значения отК&

69 4 клонений для отверстия 4 145 мм при Н8 составляют 145+63; а для вала 145 мм: при Н8 — 145+40, т, е. при .самом неблагоприятном: случае суммарный зазор между трубами ссоставляет 103 мкм, Фрезерование производится одновременно двумя фрезами на четырехшпиндельном продольно-фрезерном станке модели А 664Д, имеющем стол размерами 3350х900 мм, наибольшее продольное перемещение которого составляет 3000 мм.

При фрезеровании продольных щелей выбрана фреза дисковая трехсторонняя 63х6 Ач по ГОСТУ 3755 — 78, которая режет не только цилиндрической поверхностью, но и торцами и имеет отклонение по ширине 0 — 30 мкм.

Чистота обработки из-под этой фрезы получа ется 6 кл.

Сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов

L. и пяти наибольших максимумов профиля, в пределах базовой длины составляет 1:0-8 мкм.

Поперечные щели выполняют фрезой концевой с цилиндрическим хвостовиком 61Б по ГОСТУ 17025 — 71.

Таким образом выполнено 360 сквозных щелей. После этого трубы, покрытые эпоксидным компаундом, устанавливают одну в другой, смещают до получения. щелевого отверстия заданной ширины. Просвет щелевых отверстий контролируют мерной бумагой толщиной 100 мкм. Концы труб заглушают днищами, зазор между днищами заполняют воздухом при Р— 10 .Па (1 атн).

Параметры электрического разряда, цериодически происходящего в зазоре между днищами труб фильтра и обеспечивающего самоочи- . щенне фильтра в процессе работы, расчитываются следующим образом.

Ток заряжения внутренней трубы фильтра определяется по формуле

Напряженность электрического поля, наве-. денного потенциалом течения нефти во внутренней трубе, определяется по формуле

E ЭР хА

Энергия, выделяйщаяся при разряде (энергия цилиндрического конденсата) определяется по формуле

Э,» 1127969

Энергия Ф, мгновенно выделившаяся в газовой среде, приводит к импульсному повышению давленйя в газе (электрогазодииамический удар-. ный эффект) . Учитывая быстротечность этого процесса, процесс повышения давления ирина» 5 мается адиабатическим. Тогда имиульсиое цовышение давления можно определить по формуле ле ае ы атее

И= — СЕ = — = .... (+1 10

2 2 "2 - wr2: - 1О е„„- е„„

1 1 у — удельная электропроводность нефти, Ом 1 art

А — площадь поперечного сечения потока нефти во внутренней трубе, м;

Ч вЂ” объем зазора между днищами, м;

3.

y — показатель адиабаты, равнья !, 4; — период между двумя разрядами, с,.

Исходные данные для расчета: Е= 4.

Т вЂ” 330 К, r 0,065 м; += 10 м /c;

1 — 3 м; л.- 10 "2 Ом м "; А"- 0,0132 м; г2 0,0725 м; р — !Оказ Ом/м; Ч «0,088м/с.

Подставляя эти данные в формулы (1), (2) и (3), получаем: I = 0,775 - 10 А;

В = 176 кВ; Ф 94,64 Дж; ат = 55 мин.

15 . Пользуясь табличными данными, находим, что при E = 176 кВ разрядный промежуток для воздуха, находящегося между двумя плоскостями прп атмосферном давлении, составля. ет 0,0б46 м. Тогда, объем зазора между днищами труб Ч 422 - 10 ьмэ Из формулы (4) получаем, что разряд сопровождается импульсным (ударным) повышением давления на hp — 22 - 10 Па (22 атм). о (Ь! . В формулах (1)-(6) обозначены:

I — ток заряжения, А; я — диэлектрическая проницаемость неф-.

2$

Т вЂ” средняя температура. в зоне фильтра,- К;

К вЂ” внутренний радиус внутренней трубы фильтра, м;

Ч вЂ” средняя скорость потока нефти М во внутренней трубе по длине фильтра, м/с ! — кинематическая вязкость нефти, м /с;

1 — дл Фтреий рФ ФирК з5

g — абсолютная дизя ястрическая. постояно иая, равняя 8,854 -10 1 Ф/м;

 — напряженность электрическою поля, В; с — удвльиое объемное электрическое 4О сонротивлепие нефти» Ом/M, E — наиряжепиость электрического поля, В;. д — заряд, приходящийся .на единицу щзнны фильтра, кл;

Для определения периода меящу двуьпт

; разрядами воспользуется формулой л» = — (c

V(y 1!

Учитывая, что,q !Ьт, получаем из формулы(5) Аналогично производится расчет для тех спучаея, когда В зазоре между днищами находятся другие виды газов.

Изменяя давление газа в.зазоре н применяя различные газы, можно устанавливать заданные параметры 1, в, N, hp, pt, требуемые условиями эксплуатации фильтра.

Предлагаемый фильтр характеризуется простотой конструкции, надежностью в работе, что создает возможность быстро покрыть потребности нефтяной нромышленности в проти вопесочных фильтрах с минимальными затратами и избежать зависимости от иностранной технологии изготовления фильтров.

Простота конструкции фильтра, использование для его изготовления серийно выпускаемого отечественного оборудования позволяют изготавливать фильтры в условиях промысловых мастерских баз производственного обслуживания нефтегазодобывающих предприятий. 1127969

ЗНИИПИ Заказ 9601/22 . Тираж 5б4 Подинсное

Фиаиан ППИ ейамеагг" ° г.уагород, ун.йроектнаи, 4