Скважинный щеточный фильтр (варианты)

Изобретение относится к фильтрующим устройствам, размещаемым в интервале перфораций эксплуатационной колонны скважины для предотвращения выноса частиц породы из призабойной зоны пласта. Устройство содержит несущую перфорированную трубу и размещенную на ней щетку, наружный диаметр щетинок которой составляет не менее внутреннего диаметра эксплуатационной колонны. Корпус щетки образован сомкнутыми витками U-образного желоба спиральной полосовой щетки, а функцию радиальных каналов выполняют канавки на боковых стенках U-образного желоба или отверстия в его стенке. Сохраняется производительность скважины, удлиняется период между ее ремонтами, уменьшается износ и увеличивается наработка погружного насосного оборудования, снижается трудоемкость изготовления фильтра. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому в нефтедобыче, в частности к фильтрующим устройствам, размещаемым в интервале перфораций эксплуатационной колонны (ЭК) скважины для предотвращения выноса в нее частиц породы и пропанта из призабойной зоны пласта (ПЗП).

Известен целый ряд скважинных фильтров, препятствующих попаданию частиц породы из продуктивного пласта в ствол скважины. Примером является скважинный фильтр, содержащий опорную трубу с продольными прорезями и закрепленные на ней с перекрытием друг друга в осевом и окружном направлении фильтровальные листы в форме ирисовой диаграммы (Патент РФ №2197600, Е21В 43/08, 1998), а также скважинный фильтр, включающий опорную трубу с перфорациями, дренажную и фильтрующую металлические сетки, проволоки основы и утка которых расположены под углом к оси (Патент США №6607032, Е21В 43/08, 2003).

Недостаток описанных скважинных фильтров заключается в том, что для их приведения в рабочее положение в скважине необходимо применение специальной технологической оснастки и привлечение высококвалифицированного персонала. Это приводит к значительным эксплуатационным затратам и ограничивает использование фильтров дорогостоящими высокопродуктивными скважинами.

Известен скважинный щеточный фильтр (СЩФ), включающий несущую штангу и пакет щеточных дисков с радиально ориентированными пучками щетинок из коррозионностойкой стали, в котором диаметр дисков превышает внутренний диаметр ЭК (ПМ №103842 РФ, Е21В 43/08, 2010).

Недостатком СЩФ является высокое гидравлическое сопротивление, поскольку из-за отсутствия радиальных отверстий в несущей штанге жидкость движется на прием ЭЦН в осевом направлении сквозь весь пакет щеточных дисков, обтекая бессчетное множество щетинок.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является СЩФ, содержащий несущую перфорированную трубу, закрепленные на ней фильтрующие круглые щетки в виде цилиндрического корпуса с радиальными каналами и радиально ориентированными пучками щетинок, превышающими в диаметре внутренний диаметр ЭК, и разобщитель межтрубного пространства, установленный сверху (Пат. РФ №2504643, Е21В 43/08, 2014).

Недостатком принятого за прототип СЩФ является невысокая способность к удержанию частиц породы, поскольку круглые щетки имеют низкую наполненность щетинками, которые сгруппированы в пучки, закрепленные в корпусе на некотором расстоянии друг от друга. Следствием низкой наполненности щетинками является необходимость установки выше СЩФ разобщителя межтрубного пространства для предотвращения движения неочищенной пластовой жидкости к ЭЦН в осевом направлении между пучками щетинок, что усложняет конструкцию СЩФ. Кроме того, СЩФ не технологичен в изготовлении.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является улучшение фильтрационных характеристик и упрощение технологии изготовления СЩФ.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном щеточном фильтре, содержащем несущую трубу с перфорациями и щетку, состоящую из корпуса с радиальными каналами и щетинок с наружным диаметром не менее внутреннего диаметра ЭК, согласно изобретению, корпус щетки образован сомкнутыми витками U-образного желоба спиральной полосовой щетки, на боковых стенках которого выполнены канавки, выполняющие функцию радиальных каналов.

В другом варианте исполнения функцию радиальных каналов выполняют отверстия в основании U-образного желоба.

В скважинном щеточном фильтре щетинки могут быть выполнены гофрированными.

На фиг. 1-4 схематично изображен заявляемый СЩФ по первому варианту: фиг. 1 - продольное сечение; фиг. 2 - фрагмент А (увеличено) фиг. 1, щетка с прямыми щетинками; фиг. 3 - фрагмент А (увеличено) фиг. 1, щетка с гофрированными щетинками; фиг. 4 - поперечное сечение. На фиг. 5-8 схематично изображен заявляемый СЩФ по второму варианту: фиг. 5 - продольное сечение; фиг. 6 - фрагмент А (увеличено) фиг. 5, щетка с прямыми щетинками; фиг. 7 - фрагмент А (увеличено) фиг. 5, щетка с гофрированными щетинками; фиг. 8 - поперечное сечение.

СЩФ (фиг. 1, 4, 5, 8) содержит несущую трубу 1 с перфорациями 2 и спиральную полосовую щетку 3, состоящую из сомкнутых витков спирали 4 U-образного желоба 5, в который заделаны вплотную друг к другу щетинки 6 (фиг. 2, 6). Щетинки 6 могут быть выполнены гофрированными с образованием между собой лабиринтообразных каналов переменного сечения (фиг. 3, 7). Материалом щетинок 6 служит преимущественно коррозионно- и износостойкая сталь; возможно изготовление щетинок из износо- и термостойкого полимера. Диаметр щетинок 6 изменяется в диапазоне 0,3…0,7 мм в зависимости от условий эксплуатации СЩФ. Витки спирали 4 U-образного желоба 5, навитые впритык друг к другу на несущей трубе 1, образуют единый корпус 7 щетки 3 (фиг. 2, 6). U-образный желоб 5 выполнен из тонколистового металла, поэтому щетинки 6 соседних витков спирали переплетаются между собой и формируют непрерывное щеточное поле в осевом направлении. В первом варианте СЩФ на боковых стенках 8 U-образного желоба 5 сформировано множество канавок 9, выполняющих функцию радиальных каналов и гидравлически связывающих лицевую и тыльную поверхности щетки 3 (фиг. 2, 4). Во втором варианте СЩФ эту функцию выполняют отверстия 11, расположенные на основании 10 U-образного желоба 5 (фиг. 6). Изнутри к виткам спирали 4 приварены продольные стержни 12, обеспечивающие прочность корпуса 7 щетки 3 и образование кольцевого зазора 13 между корпусом 7 и несущей трубой 1. Кольцевой зазор 13 исключает появление тупиковых, то есть упирающихся в стенку трубы 1 канавок 9 и отверстий 11 (фиг. 4, 8).

Несущая труба 1 может быть выполнена не только круглой, но и профильной, например, шестигранной формы (не показана). В этом случае корпус 7 щетки 3 будет опираться на ребра вышеназванной трубы и все канавки 9 или отверстия 11 будут сообщаться с сегментообразными каналами, образующимися между гранями профильной трубы и корпусом щетки.

Следствием анизотропной структуры щетки 3 и большой густоты щетинок 6 является то, что величина гидравлического сопротивления щетки 3 при поперечном обтекании щетинок 6 значительно выше, чем при продольном обтекании. Благодаря сказанному и наличию в желобе 5 канавок 9 или отверстий 11 пластовая жидкость движется в СЩФ только в радиальном направлении. Отсутствие осевого потока жидкости исключает потребность в разобщителе межтрубного пространства, устанавливаемом выше СЩФ для направления очищенной жидкости на прием ЭЦН, что упрощает монтаж СЩФ в скважине.

СЩФ работает следующим образом.

СЩФ, щетинки 6 которого образует цилиндр с наружным диаметром, равным или несколько большим внутреннего диаметра ЭК 14, спускают в интервал перфораций 15 (фиг. 1, 4, 5, 8). После расправления щетинки 6 соприкасаются со стенкой ЭК 14 и перегораживают сечение перфораций 15.

При работе ЭЦН (не показан) жидкость с находящимися в ней частицами породы течет к перфорациям 15 из ПЗП 16. На выходе из перфораций 15 наиболее крупные частицы породы сталкиваются с щетинками 6 щетки 3, теряют скорость, застревают и накапливаются в пространстве между ними. Благодаря гофрированной форме щетинок 6 движение жидкости происходит по лабиринтообразной траектории, что увеличивает вероятность задержания частиц. Задержанные частицы формируют проницаемую структуру, препятствующую движению частиц породы из продуктивного пласта внутрь ЭК14, но не ограничивающую течение пластовой жидкости по этой траектории. Свободная от частиц жидкость продолжает движение по линии наименьшего гидравлического сопротивления вдоль щетинок 6. При этом щетинки 6 практически не изменяют свою конфигурацию и положение относительно перфораций 15, что исключает неконтролируемый вынос частиц породы из ПЗП в скважину. После прохождения между щетинками 6 жидкость попадает в канавки 9 в первом варианте СЩФ или в отверстия 11 во втором варианте ФСЩ в корпусе 7 щетки 3. Пройдя сквозь них, жидкость оказывается в кольцевом зазоре 13, откуда через перфорации 2 втекает в несущую трубу 1. Поднявшись по несущей трубе 1 за пределы щетки 3, жидкость выходит в межтрубное пространство, достигает приема ЭЦН и поднимается по лифту НКТ на дневную поверхность.

Благодаря высокой наполненности щетки щетинками, достигаемой за счет ее изготовления из плотно прижатых друг к другу витков спиральной полосовой щетки, СЩФ хорошо задерживает частицы породы, выносимые из пласта в ЭК. Этим сохраняется производительность скважины и удлиняется период между ее ремонтами. Одновременно уменьшается износ работающего в скважине погружного оборудования и увеличивается его наработка.

СЩФ благодаря своей конструкции и принципу работы может эффективно применяться в многопластовых скважинах, при этом на одном лифте НКТ возможно размещение СЩФ напротив каждого интервала перфораций. За счет предотвращения миграции частиц породы из пласта в ствол скважины сохраняется целостность всех коллекторов в скважине.

1. Скважинный щеточный фильтр, содержащий несущую перфорированную трубу и щетку, состоящую из корпуса с радиальными каналами и щетинок, с наружным диаметром не менее внутреннего диаметра эксплуатационной колонны, отличающийся тем, что корпус щетки образован сомкнутыми витками U-образного желоба спиральной полосовой щетки, на боковых стенках которого выполнены канавки, выполняющие функцию радиальных каналов.

2. Скважинный щеточный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что щетинки выполнены гофрированными.

3. Скважинный щеточный фильтр, содержащий несущую перфорированную трубу и щетку, состоящую из корпуса с радиальными каналами и щетинок, с наружным диаметром не менее внутреннего диаметра эксплуатационной колонны, отличающийся тем, что корпус щетки образован сомкнутыми витками U-образного желоба спиральной полосовой щетки, при этом в основании желоба просверлены отверстия, выполняющие функцию радиальных каналов.

4. Скважинный щеточный фильтр по п. 3, отличающийся тем, что щетинки выполнены гофрированными.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к скважинным фильтрам. Устройство включает перфорированную несущую трубу и по меньшей мере один щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали.

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к скважинным фильтрующим устройствам, предупреждающим попадание частиц породы и проппанта в электроцентробежный насос.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при доразработке нефтяной залежи преимущественно с повышенной и высокой вязкостью нефти.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к скважинным фильтрам. Устройство включает два ниппеля и по меньшей мере один фильтрующий элемент, выполненный между ограничительными кольцами, из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче жидкости и газов в составе обсадной или эксплуатационной колонны.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке скважинной жидкости. Способ включает спуск в скважину и подъем из скважины фильтра очистки скважинной жидкости, содержащего фильтрующую сетку и щелевой патрубок.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Устройство включает два ниппеля, по меньшей мере, один щелевой фильтрующий элемент между ограничительными кольцами, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали.

Изобретение относится к технике для текущего ремонта скважин в нефтедобывающей промышленности, в частности к фильтрам для очистки жидкости глушения. Устройство содержит входной и выкидной патрубки, герметичный цилиндрический корпус, в котором внутренняя полость разделена перегородкой, выполненной с отверстиями, на две секции.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке жидкости в стволе скважины от плавающего мусора и взвешенных частиц. Устройство включает щелевой патрубок, сетку, клапан, герметизатор межтрубного пространства скважины, муфту, корпус и цилиндрическое днище.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке жидкости в стволе скважины от плавающего мусора и взвешенных частиц. Техническим результатом является повышение эффективности очистки скважинной жидкости.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Фильтр включает два ниппеля и по меньшей мере один фильтрующий элемент, закрытый защитным кожухом, имеющим отверстия, и выполненный между ограничительными кольцами. Каждый фильтрующий элемент уложен на продольные элементы, а оба ниппеля приварены к крайним ограничительным кольцам. Внутри фильтра без кольцевого зазора установлен кольцевой кожух, внутри которого с кольцевым зазором установлено средство закрутки добываемого продукта. Фильтрующий элемент может быть выполнен сетчатым. Фильтрующий элемент может быть выполнен в виде одной фильтрующей сетки и двух дренажных сеток, уложенных концентрично. Повышается пропускная способность фильтра, уменьшается его вес, обеспечивается возможность очистки фильтра. 27 з.п. ф-лы, 30 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического, мелиоративного, водохозяйственного строительства для оборудования горизонтальных дренажей. Фильтр изготовлен из стержней круглого сечения, установленных по образующей вдоль оси фильтра, соединенных кольцами жесткости из полипропилена, и имеет снаружи водоприемную поверхность из фильтрующих матов на основе базальтового волокна. Каркасообразующие стержни и фильтрующие маты отдельных звеньев соединены между собой «внахлест» с нанесением клея «Спрут» с образованием по длине сплошной водоприемной поверхности. Повышается эффективность фильтрации за счет создания сплошного однородного фронта приема дренажных вод. 5 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение на нефтепромысле при очистке попутной воды и прочих технологических жидкостей. Устройство включает корпус, отвод, сетку в отводе, крышку на отводе и уплотнение крышки. Корпус и отвод выполнены цилиндрическими, цилиндрический отвод вварен в цилиндрический корпус под углом 40-50 градусов к оси цилиндрического корпуса со стороны, обратной потоку очищаемой воды. В качестве сетки использована сетка Рабица из пружинной проволоки, свернутая в цилиндр с нахлестом от четверти до половины поверхности цилиндра с наружным диаметром, соответствующим внутреннему диаметру отвода, и длиной, равной длине от крышки до внутренней поверхности корпуса, дальней от крышки, с образованием части сетки, касающейся дальней стенки корпуса, и частично выступающей из отвода части сетки, расположенной первой по направлению потока очищаемой пластовой воды. Повышается работоспособность фильтра. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Устройство включает перфорированную несущую трубу и по меньшей мере один щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали. Внутри несущей трубы с кольцевым зазором установлен кожух, внутри которого с кольцевым зазором установлено устройство для закрутки добываемого продукта. Щелевые фильтрующие элементы присоединены к несущей трубе приваркой одного ограничительного кольца. Повышается устойчивость к абразивному износу, обеспечивается необходимый уровень фильтрации и дебита в течение длительного времени, увеличивается жесткость и прочность, обеспечивается возможность самоочистки. 11 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к скважинным фильтрам, применяемым для предотвращения попадания частиц породы в погружной насос. Устройство содержит несущую трубу с отверстиями, дренажный каркас и размещенный на нем фильтрующий элемент, состоящий из полимерной пленки и абразивных частиц на ее клейкой стороне. Полимерная пленка выполнена с перфорациями и намотана в виде рулона. Снижается трудоемкость изготовления скважинного фильтра. 2 ил.

Изобретение относится к области нефтяных внутрискважинных инструментов и может быть использовано для борьбы с пескопроявлением. Устройство содержит муфты, подвижные промежуточные втулки, внешний подвижный фильтр с радиальными щелями, разрезное поддерживающее кольцо, внутренний фильтр с осевыми щелями. Две муфты соединены соответственно с обоими концами внутреннего фильтра. Две подвижные промежуточные втулки установлены на обоих концах внутреннего фильтра и могут аксиально перемещаться между муфтами и вращаться вокруг осевой линии внутреннего фильтра. Внешний фильтр установлен на промежуточных втулках и разрезном кольце, может аксиально перемещаться между муфтами и вращаться вокруг осевой линии внутреннего фильтра. Разрезное кольцо установлено в кольцевом пазу внутреннего фильтра, который соединен с муфтами, подвижными втулками и разрезным кольцом. Повышается эффективность добычи нефти за счет уменьшения накопления и уплотнения песка при фильтрации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к устройствам для продолжительной защиты электроцентробежных насосов от попадания механических примесей. Устройство содержит фильтрующий элемент, ведущий и ведомый валы, соединенные между собой посредством редуктора, лопасть и элементы очистки, установленные на ведомом валу. Ведомый вал окружен фильтрующим элементом, нижний торец которого открыт, а верхний торец закрыт крышкой, через которую проходит ведомый вал. На ведущем валу расположена лопасть, заключенная в корпус с входными отверстиями внизу и выходными отверстиями вверху. На корпусе выше входных отверстий и на нижнем конце фильтрующего элемента установлены уплотнительные кольца. Повышается эффективность самоочистки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности, в частности к скважинным расширяемым фильтрам для предотвращения выноса частиц породы из пласта. Устройство содержит выполненную с возможностью расширения несущую трубу с фильтрующим элементом на поверхности. Несущая труба выполнена продольно-изогнутой в форме С-образного профиля. В качестве фильтрующего элемента использован упругий материал. Наружный периметр фильтрующего элемента в поперечном сечении равен внутреннему периметру обсадной колонны в месте установки фильтра. Способ включает размещение фильтрующего элемента на поверхности несущей трубы, спуск собранного фильтра в ствол скважины к зоне перфорации, расширение несущей трубы путем перемещения через нее в осевом направлении расширяющей оправки до примыкания фильтрующего элемента к стенке ствола скважины. Расширяющую оправку закрепляют на колонне штанг и устанавливают ниже фильтра. Во время расширения фильтр удерживают с помощью колонны насосно-компрессорных труб. В качестве расширяющей оправки используют усеченный конус, имеющий поперечное сечение, на верхнем торце повторяющее внутреннюю полость фильтра и плавно переходящее в цилиндрическую форму на нижнем торце. Повышается надежность фильтра, а также технологичность его изготовления и установки в скважине. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к отфильтровыванию твердых частиц в скважинных текучих средах. Устройство содержит основную трубу, имеющую внутренний канал; и секцию фильтра, установленную в секции основной трубы, причем секция фильтра содержит: наружную рубашку, имеющую внутреннюю поверхность и калиброванные отверстия, проходящие через наружную рубашку, внутреннюю стенку, имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность и окна, проходящие через внутреннюю стенку от внутренней поверхности к наружной поверхности, кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью наружной рубашки и наружной поверхностью внутренней стенки, фильтрующее средство для калиброванных отверстий наружной рубашки; и фильтрующий диск, установленный в окне внутренней стенки, в котором скважинная текучая среда снаружи основной трубы проходит во внутренний канал через калиброванные отверстия, фильтрующее средство, кольцевое пространство и фильтрующий диск. Наружная поверхность включает в себя один или несколько каналов потока, свободных от фильтрующего средства, и при этом окна аксиально смещены от калиброванных отверстий и один или несколько каналов потока проходят из-под фильтрующего средства к окну. Повышается эффективность фильтрации и уменьшается эрозионное воздействие текучей среды. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к фильтрующим устройствам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин. Устройство содержит концентрически расположенные перфорированный полый корпус, центральную трубу с отверстиями на нижнем конце, патрубки для ввода очищаемой жидкости, кожух, по обоим его торцам герметично закрепленный на корпусе, фильтроэлементы, сопло с раструбом, установленным на центраторах напротив отверстий на корпусе. Снаружи перфорированного полого корпуса концентрично размещен цилиндрический полый обтекатель, закрепленный на ребрах-центраторах в интервале патрубков для ввода очищаемой жидкости с зазором относительно торца кожуха. Раструб герметично прикреплен к перфорированному корпусу. Крепление выполнено по наружному периметру раструба и расположено у кромки отверстий со стороны сопла. Повышается качество и надежность фильтрации и вывода механических примесей из фильтра, обеспечивается отделение попутного газа на входе в фильтр, предотвращается закупорка фильтрующих элементов, благодаря чему расчетная пропускная способность фильтра сохраняется непрерывно. 3 ил.

Изобретение относится к фильтрующим устройствам, размещаемым в интервале перфораций эксплуатационной колонны скважины для предотвращения выноса частиц породы из призабойной зоны пласта. Устройство содержит несущую перфорированную трубу и размещенную на ней щетку, наружный диаметр щетинок которой составляет не менее внутреннего диаметра эксплуатационной колонны. Корпус щетки образован сомкнутыми витками U-образного желоба спиральной полосовой щетки, а функцию радиальных каналов выполняют канавки на боковых стенках U-образного желоба или отверстия в его стенке. Сохраняется производительность скважины, удлиняется период между ее ремонтами, уменьшается износ и увеличивается наработка погружного насосного оборудования, снижается трудоемкость изготовления фильтра. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх