Скважинный фильтр
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче жидкости и газов в составе обсадной или эксплуатационной колонны. Устройство включает муфту и ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы. Пробки выполнены пустотелыми, надежно зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы путем развальцовывания, обеспечивающим герметизацию несущего каркаса скважинного фильтра. Фильтрующие элементы зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы кольцами и сваркой. Срезаемые пробки выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации. Отверстия перфорированной трубы выполнены с расточкой для установки фильтрующего элемента и кольца, диаметр фильтрующего элемента больше диаметра срезаемой пробки. Кольцо фильтрующего элемента установлено заподлицо с поверхностью перфорированной трубы и закреплено сваркой не менее, чем в трех точках. Упрощается изготовление, повышается надежность работы, предотвращается повреждение при монтаже в скважине. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче жидкости и газов из недр в составе обсадной или эксплуатационной колонны.
Известен скважинный фильтр, представляющий собой стальную трубу с отверстиями, на которую намотана профилированная проволока (Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1985, с. 7-9).
Основным недостатком такой конструкции является изменение межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.
Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №57807. Скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, отличающийся тем, что снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта, при этом снаружи металлической сетки между муфтой и доп. муфтой установлен дополнительный перфорированный патрубок, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированного и дополнительного перфорированного патрубков.
Недостатком этой конструкции является сложность сборки ввиду использования крупногабаритных деталей, возможность повреждения фильтрующей сетки незащищенной дренажным слоем или кожухом, при сборке и спуске фильтра в скважину.
Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №16758 (прототип). Этот фильтр содержит муфту, ниппель, перфорированную трубу в отверстиях, на боковой поверхности которой установлены герметизирующие срезаемые пробки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одну фильтрующую сетку и защитный перфорированный кожух, установленные концентрично трубе и, по меньшей мере, одну дренажную сетку.
Недостаток: все операции по сборке скважинного фильтра осуществляются вручную. После установки герметизирующих срезаемых пробок на перфорированную трубу сначала наматывают дренажную сетку, затем фильтрующую сетку, а потом устанавливают защитный кожух и сваривают листы, из которого он изготовлен по торцам и между собой. Возможно повреждение фильтрующего элемента при спуске фильтра в скважину и при прохождении изогнутых участков ствола скважины.
Задача создания изобретения: упростить изготовление скважинного фильтра, частично автоматизировать процесс сборки, снизить себестоимость за счет применения минимально возможного количества простых деталей в конструкции фильтра, обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках, предотвратить повреждение фильтра при монтаже в скважине.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что скважинный фильтр, включающий муфту и ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены пустотелыми с донышком, в виде наперстка, надежно зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы путем развальцовывания, обеспечивающим герметизацию несущего каркаса скважинного фильтра, фильтрующие элементы зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы кольцами и сваркой. Срезаемые пробки выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации. Отверстия перфорированной трубы выполнены с расточкой для установки фильтрующего элемента и кольца, диаметр фильтрующего элемента больше диаметра срезаемой пробки. Кольцо фильтрующего элемента установлено заподлицо с поверхностью перфорированной трубы и закреплено сваркой не менее, чем в трех точках. Фильтрующий элемент содержит по меньшей мере одну фильтрующую сетку и по меньшей мере одну дренажную сетку. Сетки фильтрующих элементов соединены между собой контактной сваркой. Края фильтрующих элементов обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет. В качестве фильтрующей сетки применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации фильтра. В качестве дренажной сетки применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность фильтрующего элемента.
Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е всеми критериями изобретения.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…7:
- на фиг. 1 представлен скважинный фильтр, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы,
- на фиг. 2 приведен разрез А-А,
- на фиг. 3 представлен фильтрующий элемент, сетки соединены между собой контактной сваркой,
- на фиг. 4 представлен вид Б,
- на фиг. 5 представлен фильтрующий элемент, края которого обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет,
- на фиг. 6 представлен вид В,
- на фиг. 7 представлен инструмент для установки и развальцовывания пробки в отверстии перфорированной трубы.
Скважинный фильтр (фиг. 1) включает муфту 1 и ниппель 2, несущий каркас 3, выполненный из перфорированной трубы 4, в каждом отверстии "Г" перфорированной трубы установлены срезаемые пробки 5 и фильтрующие элементы 6. Срезаемые пробки 5 выполнены пустотелыми с донышком, в виде наперстка, установлены в отверстия "Г" перфорированной трубы 4 (фиг. 2) и закреплены путем развальцовывания, что обеспечивает фиксацию пробки и герметизацию несущего каркаса 3 скважинного фильтра. Наружная поверхность срезаемых пробок 5 может быть выполнена конической, соответствующую конусность имеют отверстия "Г" перфорированной трубы 4. Количество отверстий "Г" в перфорированной трубе 4 зависит от диаметра и заданной пропускной способности скважинного фильтра и составляет от 20 до 300 шт. на 1 п.м. Диаметр отверстий "Г" от 10 до 25 мм.
Срезаемые пробки 5 выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации.
Отверстия "Г" перфорированной трубы 4 выполнены с расточкой "Д" (фиг. 2) для установки фильтрующих элементов 6 и колец 7. Диаметр фильтрующего элемента 6 больше диаметра срезаемой пробки 5. Кольцо 7 устанавливается заподлицо с поверхностью перфорированной трубы 4 и закрепляется сваркой не менее, чем в трех точках.
Фильтрующий элемент 6 содержит по меньшей одну фильтрующую сетку 8 и, по меньшей мере, одну дренажную сетку 9 (фиг. 3, 5). Сетки фильтрующих элементов 6 соединены между собой контактной сваркой (фиг. 4). Края фильтрующих элементов 6 могут быть обжаты по кругу металлической пластиной 10, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента 6 в один пакет (фиг. 6). В качестве фильтрующей сетки 8 применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации скважинного фильтра от 0,08 до 0,4 мм. В качестве дренажной сетки 9 применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность и дренажные свойства фильтрующего элемента. Сетка изготавливается из проволоки диаметром 0,2…1,2 мм, проволоки основы сетки расположены на некотором расстоянии друг от друга, переплетаются проволоками утка, расположенными вплотную друг к другу, ячейки в свету отсутствуют.
Срезаемые пробки 5 скважинного фильтра устанавливаются и развальцовываются в отверстии перфорированной трубы 4 (фиг. 7) при помощи пневмомашины (на фиг. не показана), создающей необходимое усилие для раскатывания отверстий вальцами 11, что обеспечивает надежную фиксацию срезаемых пробок 5 и герметизацию несущего каркаса 3 скважинного фильтра. Положение пробки относительно отверстия обеспечивается упором в муфту предельного момента 12.
Скважинный фильтр работает следующим образом. Скважинный фильтр устанавливается в колонну обсадных труб, затем скважину цементируют выше фильтра и производят опрессовку и промывку скважины. Срезают срезаемые пробки 5 механическим способом. Скважина готова к работе. Нефть, вода или газ проходят через фильтрующие элементы 6, сначала через дренажную сетку 9, далее через фильтрующую сетку 8. Очищенный продукт (нефть, вода или газ) через отверстия в пробке попадают внутрь перфорированной трубы 4 и извлекаются из скважины. Фильтрующий элемент 6 может содержать более одной фильтрующей сетки 8 и дренажной сетки 9, в этом случае предпочтительно фильтрующие сетки разместить между дренажными.
Применение изобретения позволило:
1. Создать скважинный фильтр, обладающий хорошими фильтрующими и эксплуатационными свойствами в течение всего срока эксплуатации скважины.
2. Упростить конструкцию фильтра.
3. Снизить себестоимость изготовления фильтра.
4. Ускорить монтаж пробок в перфорированной трубе фильтра и обеспечить надежную герметизацию скважинного фильтра.
5. Обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках.
6. Предотвратить повреждение фильтра при монтаже в скважине.
Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.
1. Скважинный фильтр, включающий муфту и ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены пустотелыми, надежно зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы путем развальцовывания, обеспечивающим герметизацию несущего каркаса скважинного фильтра, фильтрующие элементы зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы кольцами и сваркой.
2. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность срезаемых пробок выполнена конической, соответствующую конусность имеют отверстия перфорированной трубы.
3. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации.
4. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что отверстия перфорированной трубы выполнены с расточкой для установки фильтрующего элемента и кольца, диаметр фильтрующего элемента больше диаметра срезаемой пробки.
5. Скважинный фильтр по п. 4, отличающийся тем, что кольцо фильтрующего элемента установлено заподлицо с поверхностью перфорированной трубы и закреплено сваркой не менее чем в трех точках.
6. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующий элемент содержит по меньшей мере одну фильтрующую сетку и по меньшей мере одну дренажную сетку.
7. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что сетки фильтрующих элементов соединены между собой контактной сваркой.
8. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что края фильтрующих элементов обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет.
9. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей сетки применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации фильтра.
10. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что в качестве дренажной сетки применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность фильтрующего элемента.
