Фильтр регулирования расхода для использования при эксплуатации нефтепромысла
Изобретение относится к нефтепромысловой отрасли. Устройство содержит основную трубу, снабженную впуском, фильтрующую трубу, размещенную на основной трубе, слой направления потока, образованный между основной трубой и фильтрующей трубой, и устройство регулирования расхода, содержащее впуск, канал и выпуск. Впуск устройства регулирования расхода сообщен со слоем направления потока. Выпуск устройства регулирования расхода сообщен с впуском основной трубы. По меньшей мере, одна выступающая внутрь неподвижная опора расположена на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы. Упрощается технология изготовления, повышается производительность. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится к фильтру регулирования расхода для использования при эксплуатации нефтепромысла.
Предпосылки изобретения
Специалистам в данной области техники известно, что при эксплуатации нефтепромыслового оборудования фильтры регулирования расхода обычно используют для регулирования расхода, борьбы с выносом песка, фильтрования частиц шлама и т.д. в нефтяной скважине, газовой скважине, горизонтальной скважине, вертикальной скважине и наклонно-направленной скважине. Такой фильтр содержит основную трубу, сквозной канал, выполненный в основной трубе в качестве впуска основной трубы, фильтрующую трубу, расположенную на основной трубе, и кольцевой зазор между основной трубой и фильтрующей трубой, действующий как слой направления потока.
Вследствие таких факторов, как вязкость воды, которая значительно меньше вязкости нефти и гетерогенности пласта, проблема поступления воды в нефтяную скважину является очень серьезной при добыче нефти, серьезно влияющей на экономические показатели работы нефтепромысла.
Фильтр регулирования расхода, снабженный аксиальной изоляцией, для нефтепромысла является эффективным решением проблемы значительного поступления воды, обусловленной такими причинами, как высокое соотношение вязкости нефти и воды в нефтяном коллекторе. Например, создан эффективный фильтр регулирования расхода, в котором устройство регулирования расхода расположено в фильтре, впуск устройства регулирования расхода сообщается со слоем направления потока, и выпуск устройства регулирования расхода сообщается с впуском основной трубы. При использовании фильтрующая труба изолирована снаружи с обоих концевыми кольцами фильтра, так что текучая среда может входить в слой направления потока только через фильтрующую трубу. Поскольку слой направления потока сообщается с впуском устройства регулирования расхода, и выпуск устройства регулирования расхода сообщается с впуском основной трубы, текучая среда последовательно проходит через фильтрующую трубу, слой направления потока, впуск устройства регулирования расхода, канал регулирования расхода устройства регулирования расхода, выпуск устройства регулирования расхода, впуск основной трубы и, наконец, основную трубу в процессе добычи нефти. Данный путь является единственным, и отсутствует другой путь для прохода текучей среды в основную трубу снаружи фильтра.
Данный тип фильтров регулирования расхода функционирует, уменьшая разность потока на погонный метр в некоторой степени с целью достижения регулирования расхода. Он может решать проблему увеличенного поступления воды, обусловленную такими причинами, как высокое соотношение вязкости нефти и воды в нефтяном коллекторе, неравномерность подачи на погонный метр ствола скважины в процессе нагнетания воды, в процессе нагнетания химреагентов и т.п.
Зазор слоев направления потока в фильтре является весьма небольшим, обычно составляющим около 1-10 мм, и длина прохождения потока необработанной нефти в слое направления потока во время отбора нефти может составлять до 4-9 метров, и сопротивление подаче необработанной нефти в слое направления потока является относительно большим. Слой направления потока лишен препятствий или непосредственно не влияет на добычу нефти.
Для обеспечения беспрепятственного слоя направления потока, такого что слой направления потока не закрывается вследствие увеличенного давления вокруг фильтра в пласте, обычно используют известный в технике способ установки через равные интервалы продольных гребней в слое направления потока. Когда на фильтрующую трубу действует наружное давление, продольные гребни выполняют поддерживающую функцию, предотвращая закрытие слоя направления потока, тем самым, поддерживая слой направления свободным для прохождения потока.
Для таких решений, как установка через равные интервалы продольных гребней в слое направления потока, фильтрующая труба имеет две формы: одну с установкой через равные интервалы продольных гребней на наружной поверхности основной трубы и дальнейшей намоткой проволоки снаружи вокруг основной трубы для образования фильтрующей трубы, требующей специальной прецизионной намоточной машины, что дорого; другую с использованием кожуха из металлической сетки в качестве фильтрующей трубы, который подкреплен изнутри защитной втулкой с множеством отверстий, при этом кожух из металлической сетки и внутренняя защита втулки расположены на основной трубе с продольными гребнями. С одной стороны, данный способ является весьма материалоемким. С другой стороны, скорость установки гребней низка, и размер монтажных гребней является нестандартным и имеет большие отклонения, что дает в результате большое отклонение от диаметра основной трубы с продольными гребнями и увеличивает трудности создания втулки фильтрующей трубы.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере, одного недостатка известного фильтра регулирования расхода и создание фильтра регулирования расхода с неподвижными опорами на внутренней стороне стенки фильтрующей трубы. Дополнительной целью настоящего изобретения является создание фильтра регулирования расхода, простого по конструкции и экономичного, значительное упрощение технологии изготовления и облегчение контроля качества обработки и создание слоя направления потока, не закрывающегося вследствие увеличения давления вокруг фильтра в пласте, с сохранением его лишенным препятствий, и решение проблемы значительного поступления воды, обусловленного такими причинами, как высокое соотношение вязкости нефти воды в нефтяном коллекторе во время эксплуатации нефтепромысла, соблюдая фактические требования в добыче нефти.
Согласно настоящему изобретению создан фильтр регулирования расхода для использования при эксплуатации нефтепромысла, содержащий основную трубу, снабженную впуском, фильтрующую трубу, размещенную на основной трубе так, что кольцевой зазор между основной трубой и фильтрующей трубой образует слой направления потока для прохода текучей среды, и устройство регулирования расхода, содержащее впуск, канал регулирования расхода и выпуск, причем впуск устройства регулирования расхода сообщен со слоем направления потока, и выпуск устройства регулирования расхода сообщен с впуском основной трубы, при этом фильтрующая труба выполнена в виде металлической трубы, снабженной множеством фильтрующих щелей в ее стенке, металлическая труба выполнена из металлического листа, и по меньшей мере, одна выступающая внутрь неподвижная опора расположена на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы так, что слой направления потока сообщен с, по меньшей мере, одной частью множества щелей не закрывается под действием наружного давления вокруг фильтра в пласте. Предпочтительно, этим можно обеспечивать то, что слой направления потока может оставаться лишенным препятствий под действием наружного давления вокруг фильтра в пласте.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна неподвижная опора содержит множество неподвижных опор, которые, по существу, равномерно распределены по внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы или на одной стороне металлической трубы. Специалисту в данной области техники понятно, что поскольку фильтрующая труба выполнена из металлического листа, и неподвижные опоры обычно не располагаются вблизи краев металлического листа, неподвижные опоры отсутствуют вблизи стыка на стенке фильтрующей трубы при выполнении фильтрующей трубы с использованием такого металлического листа. Таким образом, термины «по существу, равномерно распределенный» или «равномерно распределенный» использованы для описания распределения «неподвижных опор» или «щелей» в данном документе без учета влияния границ металлического листа или стыка на стенке фильтрующей трубы, что понятно специалисту в данной области техники.
Предпочтительно, каждая из неподвижных опор является выступающей частью, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы, и высота каждой из выступающих частей установлена обеспечивающей то, что слой направления потока не закрывается под действием наружного давления вокруг фильтра в пласте.
Предпочтительно, каждая из неподвижных опор является выступающей частью, выштампованной внутрь в стенке фильтрующей трубы, и глубина выштамповки каждой из выступающих частей больше толщины стенки фильтрующей трубы, так что образуются щели в форме боковых щелей между участками периметра верхней поверхности каждой из выступающих частей и плоскостями сдвига не выштампованных участков стенки фильтрующей трубы.
Предпочтительно, верхняя поверхность каждой из неподвижных опор имеет, по существу, четырехугольную форму. Более предпочтительно, верхняя поверхность каждой из неподвижных опор имеет, по существу, форму квадрата или прямоугольника.
Предпочтительно, верхняя поверхность каждой из неподвижных опор имеет, по существу, форму квадрата или прямоугольника, и щели выполнены в форме боковых щелей между двумя противоположными боковыми кромками верхней поверхности каждой из неподвижных опор и плоскостями сдвига не выштампованных участков стенки металлической трубы.
Предпочтительно, каждая из щелей проходит параллельно продольной оси фильтрующей трубы или проходит под углом относительно продольной оси фильтрующей трубы, составляющим более 0 градусов, но не более 90 градусов.
Предпочтительно, множество щелей содержит множество групп щелей, конфигурация распределения которых выполнена так, что щели каждой группы расположены с равными интервалами в направлении по периферии фильтрующей трубы, и группы щелей расположены с равными интервалами в продольном направлении фильтрующей трубы, или щели каждой группы расположены с равными интервалами в направлении по спирали на стенке фильтрующей трубы, и группы щелей расположены с равными интервалами в направлении по периферии фильтрующей трубы.
Предпочтительно, фильтрующая труба является металлической трубой, выполненной сваркой проходящего по спирали удлиненного металлического листа с предварительно выполненными неподвижными опорами.
Фильтр регулирования расхода настоящего изобретения имеет простую технологию изготовления и экономичен, при этом неподвижные опоры расположены на внутренней поверхности стенки металлической фильтрующей трубы, снабженной щелями, причем неподвижные опоры можно выполнять выштамповкой на металлическом листе или устанавливать непосредственно на металлическом листе с помощью сварки или приклеивания. В общем, неподвижные опоры располагают на детали из удлиненного металлического листа, и фильтрующая труба изготавливается сворачиванием в спираль металлического листа с неподвижными опорами внутри и затем сваркой получившегося в результате цилиндра по кромкам листа.
Когда фильтрующая труба надета на основную трубу, выступающие внутрь неподвижные опоры функционируют, как продольные гребни в слое направления потока между фильтрующей трубой и основной трубой. Когда фильтрующую трубу сжимает наружное давление, неподвижные опоры выполняют поддерживающую функцию, так что слой направления потока не закрывается с увеличением наружного давления, при этом сохраняется беспрепятственный слой направления потока. Щели выполнены отвечающими требованиям фильтрации для фильтра. Поскольку фильтрующую трубу выполняют из металлического листа, такая фильтрующая труба имеет превосходную общую прочность и устойчивость к деформациям. Поддерживающая функция выступающих внутрь неподвижных опор делает слой направления потока лишенным препятствий, уменьшает сопротивление потоку необработанной нефти в слое направления потока и является предпочтительной для увеличения добычи нефти.
Кроме того, фильтр согласно настоящему изобретению является простым по конструкции, экономичным, значительно упрощает технологию изготовления и облегчает контроль качества при обработке, что обеспечивает высокую производительность и малую стоимость фильтра при массовом производстве.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показана часть сечения на виде сбоку фильтра регулирования расхода согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения с неподвижной опорой и пазом.
На фиг.2 схематично показана часть сечения на виде сбоку фильтра регулирования расхода согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения с множеством неподвижных опор и множеством пазов.
На фиг.3 схематично показано сечение фильтра регулирования расхода согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Для уяснения цели, технического решения и преимуществ настоящего изобретения, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже и показаны на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 показан фильтр регулирования расхода, используемый при эксплуатации нефтепромысла согласно настоящему изобретению и содержащий основную трубу 1, снабженную впуском 11, фильтрующую трубу 2, расположенную на основной трубе 1 так, что кольцевой зазор между основной трубой 1 и фильтрующей трубой 2 образует слой 3 направления потока для прохода потока текучей среды, и устройство 4 регулирования расхода, содержащее впуск 41, канал 42 и выпуск 43, причем впуск 41 устройства регулирования расхода сообщен со слоем 3 направления потока, и выпуск 43 устройства регулирования расхода сообщен с впуском 11 основной трубы. В фильтре регулирования расхода фильтрующая труба 2 выполнена из металлической трубы, снабженной множеством фильтрующих щелей 22 в своей стенке, причем металлическая труба выполнена из металлического листа, и, по меньшей мере, одна выступающая внутрь неподвижная опора 21 расположена на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы 1, так что слой 3 направления потока, сообщающийся с, по меньшей мере, одной частью множества щелей 22 не закрывается под действием наружного давления вокруг фильтра в пласте. Предпочтительно, слой направления потока лишен препятствий.
Предпочтительно, фильтр содержит множество неподвижных опор 21, которые, по существу, равномерно распределены по внутренней стенке фильтрующей трубы 2 или, по существу, равномерно распределены на металлическом листе (как указано выше, влияние краевой зоны или стыка не учитывается).
Предпочтительно, каждая из неподвижных опор 21 является выступающей частью, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы 2, и высота каждой из выступающих частей установлена такой, что обеспечивает то, что слой направления потока не закрывается под действием наружного давления вокруг фильтра в пласте, предпочтительно, для сохранения слоя направления потока лишенным препятствий.
Альтернативно, предпочтительно, каждая из неподвижных опор 21 является выступающей частью выштампованной внутрь на стенке фильтрующей трубы 2, и глубина выштамповки каждой из выступающих частей больше толщины стенки фильтрующей трубы, так что щели 22 выполнены в форме боковых щелей между участками периферии верхней поверхности каждой из выступающих частей и плоскостями сдвига не выштампованных участков стенки фильтрующей трубы.
Предпочтительно, верхняя поверхность каждой из неподвижных опор 21 имеет, по существу, четырехугольную форму и, более предпочтительно, форму квадрата или прямоугольника. Конечно, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что неподвижные опоры с верхними поверхностями другой формы также возможны.
В предпочтительном варианте осуществления верхняя поверхность каждой из неподвижных опор 21 имеет, по существу, форму квадрата или прямоугольника. Кроме того, щели 22 имеют форму боковых щелей между двумя противоположными боковыми кромками верхней поверхности каждой из неподвижных опор 21 и плоскостями сдвига не выштампованных участков стенки металлической трубы.
Каждая из щелей 22 предпочтительно проходит параллельно продольной оси фильтрующей трубы 2, или каждая из щелей 22 проходит под углом относительно продольной оси фильтрующей трубы, составляющим более 0 градусов, но не более 90 градусов.
Для упрощения понимания конфигурации распределения щелей в данном документе множество щелей 22 можно разделить на множество групп щелей, т.e. множество щелей 22 содержит множество групп щелей. В предпочтительном варианте осуществления конфигурация распределения множества щелей 22 выполнена такой, что щели каждой группы расположены с равными интервалами в направлении по периферии фильтрующей трубы 2 и группы щелей расположены с равными интервалами в продольном направлении фильтрующей трубы 2, или щели каждой группы расположены с равными интервалами в направлении по спирали на стенке фильтрующей трубы, и группы щелей расположены с равными интервалами в направлении по периферии фильтрующей трубы.
Кроме того, в настоящем изобретении фильтрующая труба 2 предпочтительно выполнена сварной из проходящего по спирали удлиненного металлического листа с предварительно выполненными неподвижными опорами.
Выступающие внутрь неподвижные опоры функционируют как продольные гребни в слое направления потока между фильтрующей трубой и основной трубой. Когда фильтрующую трубу сжимает наружное давление, неподвижные опоры выполняют поддерживающую функцию, так что слой направления потока не закрывается с увеличением наружного давления, при этом сохраняя лишенным препятствий слой направления потока. Щели фильтра в форме боковых щелей выштамповываются с одинаковой шириной щели для соответствия требованиям фильтрования фильтром. В частности, поскольку фильтрующую трубу настоящего изобретения выполняют из металлического листа, получающаяся в результате фильтрующая труба имеет превосходную общую прочность и устойчивость к деформациям. Поддерживающая функция выступающих внутрь неподвижных опор делает слой направления потока беспрепятственным, уменьшает сопротивление потоку необработанной нефти в слое направления потока и является предпочтительной для увеличения добычи нефти. Между тем, устройство регулирования расхода может эффективно решать проблему значительного поступления воды, обусловленного такими причинами, как высокое соотношение вязкости нефти и воды в нефтяном коллекторе во время эксплуатации нефтепромысла.
Фильтр согласно настоящему изобретению имеет простую конструкцию, значительно упрощает технологию изготовления, способствует контролю качества при станочной обработке и является экономичным, что обеспечивает высокую производительность и низкую стоимость фильтра при массовом производстве.
Описание, приведенное выше, относится только к предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения, и не направлено на ограничение изобретения. Любые модификации, эквивалентные замены и улучшения могут быть осуществлены в объеме настоящего изобретения, определенном формулой изобретения.
1. Фильтр регулирования расхода для использования при эксплуатации нефтепромысла, содержащий основную трубу, имеющую впуск основной трубы, фильтрующую трубу, размещенную на основной трубе так, что кольцевой зазор между основной трубой и фильтрующей трубой образует слой направления потока для прохода текучей среды, и устройство регулирования расхода, содержащее впуск, канал регулирования расхода и выпуск, причем впуск устройства регулирования расхода сообщается по текучей среде со слоем направления потока, а выпуск устройства регулирования расхода сообщается по текучей среде с впуском основной трубы, при этом фильтрующая труба выполнена в виде металлической трубы со множеством фильтрующих щелей в ее стенке, причем металлическая труба выполнена из металлического листа и на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы расположена, по меньшей мере, одна выступающая внутрь неподвижная опора таким образом, что слой направления потока, сообщающийся с, по меньшей мере, одной частью множества щелей, не закрыт под действием наружного давления вокруг фильтра в пласте, и каждая из неподвижных опор является выступающей частью, выштампованной внутрь в стенке фильтрующей трубы, и глубина выштамповки каждой выступающей части превышает толщину стенки фильтрующей трубы, так что щели образованы в форме боковых щелей между участками периметра верхней поверхности каждой выступающей части и плоскостями сдвига невыштампованных участков стенки фильтрующей трубы.
2. Фильтр по п.1, в котором, по меньшей мере, одна неподвижная опора содержит множество неподвижных опор, которые, по существу, равномерно распределены по внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы.
3. Фильтр по п.1 или 2, в котором каждая из неподвижных опор является выступающей частью, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы, и высота каждой выступающей части установлена обеспечивающей то, что слой направления потока не закрывается под действием наружного давления вокруг фильтра в пласте.
4. Фильтр по п.1 или 2, в котором верхняя поверхность каждой неподвижной опоры имеет, по существу, четырехугольную форму.
5. Фильтр по п.4, в котором верхняя поверхность каждой неподвижной опоры имеет, по существу, форму квадрата или прямоугольника.
6. Фильтр по п.1, в котором верхняя поверхность каждой неподвижной опоры имеет, по существу, форму квадрата или прямоугольника, и щели выполнены в форме боковых щелей между двумя противоположными боковыми кромками верхней поверхности каждой неподвижной опоры и плоскостями сдвига невыштампованных участков стенки металлической трубы.
7. Фильтр по п.1 или 2, в котором каждая щель проходит параллельно продольной оси фильтрующей трубы.
8. Фильтр по п.1 или 2, в котором каждая щель проходит под углом относительно продольной оси фильтрующей трубы, который составляет более 0°, но не более 90°.
9. Фильтр по п.1 или 2, в котором множество щелей содержит множество групп щелей, конфигурация распределения которых выполнена так, что щели каждой группы расположены с равными интервалами в направлении по периферии фильтрующей трубы, и группы щелей расположены с равными интервалами в продольном направлении фильтрующей трубы, или щели каждой группы расположены с равными интервалами в направлении по спирали в стенке фильтрующей трубы, и группы щелей расположены с равными интервалами в направлении по периферии фильтрующей трубы.
10. Фильтр по п.1 или 2, в котором фильтрующая труба является металлической трубой, выполненной сваркой проходящего по спирали удлиненного металлического листа с предварительно выполненными неподвижными опорами.
11. Фильтр по п.1 или 2, в котором неподвижные опоры, расположенные на внутренней поверхности стенки фильтрующей трубы, выполнены обеспечивающими то, что слой направления потока остается беспрепятственным под действием наружного давления, окружающего фильтр в пласте.
