Скважинный фильтр

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.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится в общем к скважинному фильтру для отфильтровывания твердых частиц в скважинных текучих средах.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известны различные скважинные трубные изделия, служащие различным целям. Скважинный фильтр является трубным изделием, включающим в себя материал фильтра, образующий стенку трубного изделия или вмонтированный в нее. Скважинный фильтр можно использовать в стволах скважин, например, для нагнетания воды, пара и/или получения нефтесодержащей жидкости. Скважинный фильтр применяется для отделения частиц слишком большого диаметра из текучих сред, проходящих через него, и действует, стабилизируя ствол скважины.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно общему аспекту настоящего изобретения создано устройство для отфильтровывания твердых частиц в скважинной текучей среде, содержащее: основную трубу, имеющую внутренний канал; и секцию фильтра, установленную в секции основной трубы, причем секция фильтра содержит: (I) наружную рубашку, имеющую внутреннюю поверхность и калиброванные отверстия, проходящие через наружную рубашку, (II) внутреннюю стенку, имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность и окна, проходящие через внутреннюю стенку от внутренней поверхности к наружной поверхности, (III) кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью наружной рубашки и наружной поверхностью внутренней стенки; (IV) фильтрующее средство для калиброванных отверстий наружной рубашки; и (V) 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.

Согласно другому общему аспекту настоящего изобретения, создан способ отфильтровывания твердых частиц текучей среды в стволе скважины, содержащий: установку фильтра в стволе скважины, причем фильтр содержит основную трубу, имеющую внутренний канал; и секцию фильтра, установленную в секции основной трубы, причем секция фильтра содержит: (I) наружную рубашку, имеющую внутреннюю поверхность и калиброванные отверстия, проходящие через наружную рубашку, (II) внутреннюю стенку, имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность и окна, проходящие через внутреннюю стенку от внутренней поверхности к наружной поверхности, (III) кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью наружной рубашки и наружной поверхностью внутренней стенки, (IV) фильтрующее средство для калиброванных отверстий наружной рубашки; и (V) фильтрующий диск, установленный в окне внутренней стенки; и обеспечение прохода потока текучей среды, подлежащей фильтрованию, через фильтр, при этом скважинная текучая среда снаружи фильтра проходит во внутренний канал через калиброванные отверстия, фильтрующее средство, кольцевое пространство и фильтрующий диск.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах, где одинаковыми позициями указаны аналогичные части в нескольких видах, несколько аспектов настоящего изобретения подробно показaны в качестве примера и без ограничения этим на следующих чертежах.

На Фиг. 1 показана часть продольного сечения скважинного фильтра.

На Фиг. 2 показана часть продольного сечения другого скважинного фильтра.

На Фиг. 3 показан вид сбоку скважинного фильтра с вырезом части наружной рубашки и фильтрующего средства для обеспечения рассмотрения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В подробном описании, приведенном ниже с приложением чертежей, раскрыты различные варианты осуществления настоящего изобретения и представлены не только варианты осуществления, предложенные изобретателем. Подробное описание включает в себя конкретные детали для обеспечения понимания настоящего изобретения. Вместе с тем, специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение можно реализовать без данных конкретных деталей.

На Фиг.1 показан скважинный фильтр 10, включающий в себя основную трубу 11 и секцию фильтра.

Секция скважинного фильтра содержит наружную рубашку 12 и внутреннюю стенку 14. В одном варианте осуществления наружная поверхность 12a наружной рубашки 12 обращена наружу и может подвергаться воздействию внешней среды вокруг скважинного фильтра. Внутренняя поверхность 14a внутренней стенки 14 может открываться во внутренний диаметр 24 основной трубы 11. Пространство, например кольцевое пространство 13, образуется между внутренней поверхностью наружной рубашки 12 и наружной поверхностью 14b внутренней стенки 14.

Наружная рубашка 12 имеет калиброванные отверстия 20, обеспечивающие проход текучей среды от наружной поверхности к внутренней поверхности наружной рубашки 12. Фильтрующее средство 16 предусмотрен для фильтрования текучих сред, проходящих через калиброванные отверстия 20. Фильтрующее средство 16 для калиброванных отверстий 20 может устанавливаться в калиброванных отверстиях 20, прикрепляться снаружи к наружной рубашке 12 или может располагаться смежно с внутренней поверхностью наружной рубашки 12. На Фиг. 1 показано фильтрующее средство 16, установленное в кольцевом пространстве 13 смежно с внутренней поверхностью наружной рубашки 12 и между наружной рубашкой и внутренней стенкой 14. В данном положении фильтрующее средство защищено наружной рубашкой 12 от наружных воздействий, например, абразивного воздействия, прихвата и истирания. Фильтрующее средство 16 установлено на пути потока текучей среды, проходящего через калиброванные отверстия 20, так что любая текучая среда, проходящая через калиброванные отверстия 20, должна проходить через фильтрующее средство 16.

Внутренняя стенка 14 включает в себя одно или несколько окон 17. Окна 17 обеспечивают проход текучей среды от наружной поверхности к внутренней поверхности 14a внутренней стенки 14. Наружная рубашка 12 проходит по меньшей мере поверх участка стенки 14 с окнами 17, так что единственный путь текучей среды снаружи скважинного фильтра к окнам 17 проходит через калиброванные отверстия 20 рубашки 12.

Окна 17 являются входными точками для прохода текучей среды через стенку 14 во внутренний канал 24. При этом число, размер и расположение окон 17 определяют возможное проходное сечение секции фильтра.

Каждое окно 17 заполнено фильтрующим диском 18 для фильтрования текучих сред, проходящих через окна 17. На Фиг. 1 и 3 окна 17 показаны расположенными вблизи одного конца внутренней стенки 14/наружной рубашки 12 и аксиально смещенными от калиброванных отверстий 20 на часть сплошного, без калиброванных отверстий участка 12b наружной рубашки, проходящего над окнами 17. Вместе с тем, понятно, что для некоторых вариантов применения, таких как показанные на Фиг. 2, окна 17 могут устанавливаться приблизительно по одной радиальной линии с калиброванными отверстиями 20.

Таким образом, для текучих сред, проходящих в скважинный фильтр, фильтрующее средство 16 создает первую ступень фильтрования, и фильтрующие диски 18 создают вторую ступень фильтрования.

Фильтрующее средство 16 может выполняться, например, включающим в себя прессованные волокна, беспорядочно расположенные волокна, сетку, пористый материал или их комбинации, а также может включать в себя специализированные фильтрующие материалы, например, ламинат из связанных сплавлением сеток, содержащий несколько слоев тканых стальных сеток и/или спрессованной стальной шерсти с беспорядочно расположенными волокнами, например, фильтрующее средство MeshRite™ (производится и продается Absolute Completion Technologies Ltd., Calgary, Alberta, Canada) или т.п., которое может работать в условиях в стволе скважины. Фильтрующее средство должно быть проницаемым для заданных текучих сред, например, одной или нескольких из следующего: пар, текучие среды интенсификации притока, нефть и/или газ, и исключать проход слишком крупных твердых частиц, например, взвешенных частиц, песка или частиц горной породы. Естественно, проход некоторых твердых частиц может допускаться, если не создаются проблемы эксплуатации скважины. Фильтрующее средство выбирается с возможностью отделения (т.е. отфильтровывания) твердых частиц крупнее заданного размера, если требуется.

В одном варианте осуществления фильтрующее средство 16 включает в себя фильтрующее средство MeshRite. Волокна в фильтрующем средстве MeshRite являются гранеными, например, приблизительно треугольного сечения и имеют толщину приблизительно 70-100 мкм. В результате имеется множество пор угловатой формы с размером в диапазоне 15-600 мкм. В другом варианте осуществления волокна укладываются с прессованием на основную трубу в вид прокладки шириной около 5-15 см, например, шириной 10 см, с весом приблизительно 44 г/м. В еще одном варианте осуществления фильтрующее средство 16 включает в себя фильтрующее средство MeshRite, имеющее фильтрующий слой толщиной приблизительно 2-8 мм, например 5 мм, и плотностью приблизительно 0,65-0,9 г/см3. Данное фильтрующее средство отфильтровывает частицы с диаметром, превышающим около 80 мкм, и может отфильтровывать большинство частиц диаметром до 25 мкм. Мелкодисперсным частицам меньше данных размеров обеспечивается проход, при этом уменьшается закупоривание средств.

В еще одном варианте осуществления фильтрующее средство 16 включает в себя ламинат из связанных сплавлением сеток, который может содержать множество, например, два - четыре слоя тканых стальных сеток различных размеров и рисунков плетения. Понятно, что и другие материалы, функционирующие в условиях в стволе скважины, можно применять для фильтрующего материала 16.

Фильтрующие диски 18 можно устанавливать размещенными в толще стенки, при этом если требуется, они не выступают из наружной поверхности 14b или внутренней поверхности 14a внутренней стенки 14. Таким образом их можно устанавливать без риска создания преград во внутреннем диаметре или кольцевом пространстве 13. Обеспечивая установку заподлицо с наружной поверхностью стенки 14, наружный диаметр скважинного фильтра можно минимизировать, при этом наружный диаметр фильтра, например, по наружной поверхности 12a наружной рубашки требует только придания размера для соответствия сумме толщины внутренней стенки 14, ширины кольцевого пространства 13 с фильтрующим средством 16 в нем и толщины наружной рубашки 12. При этом получается наружный диаметр, гораздо меньше диаметра обычного многослойного фильтра, который может обеспечивать максимальный внутренний диаметр для любого конкретного наружного диаметра.

Фильтрующие диски 18 можно выполнять из материалов, например, включающих в себя слой спрессованных беспорядочно расположенных волокон, тканого материала, ламината из связанных сплавлением сеток, керамического и/или спеченного материала, способного работать в условиях в стволе скважины. Материал фильтра должен быть проницаемым для заданных текучих сред, например, одной или нескольких из следующего; пар, текучие среды интенсификации притока, нефть и/или газ, но при этом способным исключать проход слишком крупных твердых частиц, например, взвесей, песка или частиц породы. Естественно, проход некоторых твердых частиц может допускаться, если не создаются проблемы эксплуатации скважины. Материал фильтра выбирается отделяющим твердые частицы крупнее заданного размера, если требуется. Представленные фильтрующие диски 18 могут иметь один или несколько слоев или видов материалов фильтра. В одном варианте осуществления фильтрующие диски 18 включают в себя внутренний тканый фильтр, наружный тканый фильтр и волокнистый материал между ними. В другом варианте осуществления фильтрующий диск может включать в себя один слой материала фильтра для упрощения изготовления. Спеченный материал может являться предпочтительным в качестве материала однослойного фильтра. В одном варианте осуществления фильтрующие диски 18 выполняются из множества слоев (например, 10-15 слоев) сплетенной стальной проволоки, например, сетки из нержавеющей стали. Слои могут сплавляться, например, с помощью спекания.

В одном варианте осуществления фильтрующие диски 18 выполняются из фильтрующих дисков FacsRite (производятся и продаются Absolute Completion Technologies Ltd., Calgary, Alberta, Canada). Диски FacsRite обычно имеют толщину приблизительно 2-10 мм (например, 6,5 мм) и диаметр 12-40 мм (например 25,4 мм), но можно использовать диски других размеров. Диски FacsRite обычно выполняются из множества слоев спеченной сетки из нержавеющей стали 316L, которые связаны сплавлением вместе. Сетки в дисках FacsRite в общем включают в себя волокна, сплетенные по типу ткани, и волокна, проходящие различных направлениях в "ткани", могут иметь отличающиеся диаметры. "Ткани" могут также иметь различные рисунки плетения. Волокна сетки, применяемые в фильтровальных дисках FacsRite, часто по существу имеют круглое сечение и их диаметр находится в диапазоне от 20 до более 1000 мкм. Понятно, что другие фильтровальные материалы, работающие в условиях забоя скважины можно использовать для фильтрующих дисков 18.

Прочностные, деформационные и фильтрационные свойства материала, применяемого для фильтрующих дисков 18, могут отличаться от аналогичных свойств материала, применяемого для фильтрующего средства 16. Например, фильтрующее средство 16 и фильтрующие диски могут отличаться применяемыми материалами, номинальной характеристикой отделения (размером отделяемых материалов), долговечностью и т.д.

Фильтрующее средство 16 может заполнять часть или весь объем кольцевого пространства 13. Фильтрующее средство 16 устанавливается действующим на поток, проходящий через все калиброванные отверстия 20, но в кольцевом пространстве 13 могут оставаться места без фильтрующего средства. В одном варианте осуществления, например, фильтрующее средство 16 не устанавливается непосредственно поверх окон 17, так что кольцевое пространство содержит пустое пространство 13a между фильтрующими средствами 16 и окнами 17, например, между внутренней поверхностью наружной рубашки 12 и фильтрующими дисками 18.

Фильтрующие средства 16 могут укладываться непосредственно на наружной поверхности. В одном варианте осуществления вместе с тем, фильтрующее средство 16 отнесено по меньшей мере на некоторое расстояние от наружной поверхности 14b внутренней стенки 14, при этом что образуется канал проходного сечения. Хотя отдельные дистанцирующие устройства можно применять для отведения фильтрующего средства 16 в направлении наружу, в одном варианте осуществления наружная поверхность 14b выполняется на нем на одном или нескольких углублениях с образованием одного или нескольких каналов 15 потока. Каналы 15 потока могут выполняться с помощью удаления части наружной поверхности 14b, например, фрезерованием.

Каналы 15 потока проходят вдоль наружной поверхности внутренней стенки 14 и создают пространство между нижней стороной фильтрующего средства 16 и внутренней стенкой 14. Каналы 15 потока проходят от низа фильтрующего средства к окнам 17. Например, завершающие концы каналов потока могут проходить за концом 16a фильтрующего средства. В одном варианте осуществления каналы 15 потока являются углублениями на наружной поверхности внутренней стенки 14 и являются отнесенными друг от друга, с поднятыми участками между ними, где внутренняя стенка остается не удаленной. Таким образом, каждый канал потока может являться изолированным с помощью интервалов и поднятых участков, на которые опирается фильтрующее средство 16, от других каналов потока, так что поток, выходящий из каждого канала потока, может главным образом проходить из выбранных калиброванных отверстий 20, отличающихся от калиброванных отверстий смежных каналов потока. Как лучше показано на Фиг. 3, каналы 15 потока в одном варианте осуществления могут являться по существу прямыми, проходящими по существу аксиально от низа фильтрующего средства 16 к окнам 17, и каждый являться изолированным поднятыми участками от других. В одном варианте осуществления каналы 15 потока заканчиваются на окнах 17 или в открытом пространстве 13a кольцевого пространства 13, которое по существу является свободным от средства 16 и смежных окон 17. Если каналы 15 потока заканчиваются на расстоянии от окон 17, их завершением на концах может являться уступ 15a, который может быть резким или плавным. С каналами 15 потока фильтрующее средство 16 опирается на нормальный диаметр на внутренней поверхности 14b внутренней стенки 14, но открытые пространства остаются в каналах 15 потока.

В одном варианте осуществления секция фильтра полностью окружает основную трубу. В альтернативном варианте осуществления секция фильтра перекрывает только участок окружности основной трубы. В другом варианте осуществления скважинный фильтр имеет несколько секций фильтра, расположенных по длине основной трубы. Показанный скважинный фильтр является по существу симметричным относительно своей продольной оси x. Показан только вырез четверти вдоль оси x.

Скважинный фильтр 10 может иметь концы 10a, 10b, выполненные для соединения в скважинной трубной колонне. Например, концы 10a, 10b могут выполняться с возможностью резьбового соединения со смежными фильтрами или другими скважинными трубными изделиями.

При эксплуатации, текучая среда снаружи скважинного фильтра может проходить во внутренний канал 24 скважинного фильтра по путям потока, обозначенным позицией F (Фиг. 1) или F2 (Фиг. 2).

Более конкретно, в нормальных условиях текучая среда вначале проходит через калиброванные отверстия 20 и проходит через фильтрующее средство 16. Текучая среда может содержать твердые частицы, и фильтрующее средство 16 может задерживать некоторую часть твердых частиц при проходe текучей среды через него. Когда текучая среда выходит из фильтрующего средства 16, текучая среда проходит окна 17 через фильтрующие диски 18. Текучая среда затем выходит из фильтрующих дисков 18 и проходит во внутренний канал 24 скважинного фильтра.

Когда участок наружной рубашки 12, который содержит калиброванные отверстия 20, расположен фактически прямо над участком внутренней стенки 14, содержащем окна 17, как показано на Фиг. 2, поток F2 является по существу радиальным, проходящим снаружи фильтра во внутренний канал 24 фильтра.

Когда участок наружной рубашки 12, который содержит калиброванные отверстия 20, аксиально смещен от положения над участком внутренней стенки 14, содержащей окна 17, как показано на Фиг. 1, поток F является вначале по существу радиальным при проходе от наружной поверхности 12a наружной рубашки к наружной поверхности 14b внутренней стенки. Затем направление потока меняется на аксиальное, по существу близкое к направлению вдоль наружной поверхности 14b, например, через каналы 15. Затем, поток F отклоняется сплошным участком 12b наружной рубашки для прохода радиально через фильтрующие диски 18 и во внутренний канал фильтра. Отклонение потоков от радиального к аксиальному и вновь к радиальному направлению рассеивает энергию в потоках и уменьшает вредное воздействие, например эрозионное, потоков текучей среды и улучшает отфильтровывание твердых частиц, поскольку сила текучей среды, несущая отходы, может снижаться.

В одном варианте осуществления фильтрующее средство 16 удаляет частицы с размером менее крупные, чем частицы, удаляемые фильтрующими дисками 18, так что частицы, проходящие через фильтрующее средство 16 при нормальной эксплуатации, могут также проходить через фильтрующие диски 18. Таким образом, например, в одном варианте осуществления фильтрующее средство 16 удаляет частицы с размером больше около 80 мкм, и диски 18 только удаляют частицы с размером больше 80 мкм и возможно даже больше 100 мкм при более низком расчетном показателе. Таким образом, мелкодисперсные частицы, проходящие через средство 16, при нормальной эксплуатации, не задерживаются на дисках 18, при этом уменьшается удержание частиц в кольцевом пространстве 13, и поэтому уменьшается возможность засорения фильтра при нормальной эксплуатации.

В случае, когда фильтрующее средство 16 не работает, например фильтрующее средство 16 вышло из строя от разрушения, эрозии, повреждения при установке и т.д., большинство или все твердые частицы в текучей среде должны проходить без отфильтровывания через перфорации 20 в зоне неработающего средства и в кольцевое пространство 13. При продолжении прохода текучей среды через кольцевое пространство 13 к фильтрующим дискам 18 твердые частицы, слишком крупные для прохода через фильтрующие диски 18, должны накапливаться в кольцевом пространстве 13 на дисках 18, например, в одном или нескольких каналах 15 потока и/или в открытом пространстве 13a, смежном с окнами 17. Когда пространство 13a над фильтрующим диском по существу заполняется твердыми частицами, уменьшенный объем текучей среды может проходить через такой фильтрующий диск. При этом, проход через диск во внутренний канал 24 автоматически перекрывается без вмешательства оператора, механически или иным способом. В зависимости от характера частиц, накапливающихся в пространстве 13a, проход через соответствующую секцию фильтра может частично или полностью перекрываться. Если накопление частиц резервируется каналом потока, который возникает в результате отсутствия фильтрования до блокирования всех дисков 18, проход потока через фильтры может продолжаться, но проход через один или несколько каналов потока, принимающих поток из зоны неработающего фильтрующего средства, перекрывается.

Например, если фильтр включает в себя первый канал потока и второй канал потока, и каждый, первый канал потока и второй канал потока, не имеет фильтрующего средства, проходит между фильтрующим средством и наружной поверхностью и включает в себя завершающий конец, выходящий от кромки фильтрующего средства к окну, и при этом первый канал потока изолирован фильтрующим средством от второго канала потока, кроме завершающего конца, во время нормальной эксплуатации поток текучей среды, подлежащий фильтрованию, может включать в себя первую часть, проходящую вдоль первого канала текучей среды и вторую часть потока текучей среды, проходящую вдоль второго канала текучей среды. Если частицы начинают накапливаться в кольцевом пространстве от первой части потока текучей среды, частицы могут с нарастанием накапливаться и препятствовать прохождению потока мимо них до остановки по существу прохода через первый канал. Данное может происходить при продолжении прохода потока текучей среды через второй канал текучей среды.

С другой стороны, если происходит более серьезный выход из строя фильтрующего средства 16, все диски 18 могут блокироваться, полностью перекрывая проход потока через секцию фильтра. Данное может возникать, даже если имеется множество каналов потока, поскольку потоку в конечном счете требуется канал прохода через диски 18 во внутренний канал. Если частицы начинают накапливаться в кольцевом пространстве около окон, частицы могут с нарастанием накапливаться и противодействовать потоку, проходящему мимо них до, по существу, остановки потока через окна.

Поэтому скважинный фильтр, описанный в данном документе, обеспечивает резервированное отфильтровывание твердых частиц и создает механизм автоматического перекрывания, который может предотвращать вход неотфильтрованной текучей среды и создающих проблемы твердых частиц во внутренний канал 24.

Поскольку размер, число и место установки окон 17 определяют возможное проходное сечение секции фильтра, число, размер и место установки окон 17 можно выбирать, задавая время срабатывания перекрывающего механизма, т.е. скорость, с которой фильтр должен перекрывается в случае выхода из строя фильтрующего средства 16. Например, если требуется фильтр с более высокой скоростью срабатывания при отсутствии фильтрования, который перекрывается быстрее, можно применять фильтр, в котором меньше окон 17.

Понятно, что скважинный фильтр можно сконструировать различными способами. Например, на Фиг. 1 наружная рубашка 12 показана как одно целое с основной трубой 11; вместе с тем, понятно, что наружная рубашка 12 может являться отдельной частью, установленной на основной трубе 11, как показано на Фиг. 3, где рубашка обжата на основной трубе для создания уплотнения на стыке с последней. Также на Фиг. 1, внутренняя стенка 14 показана, как одно целое с основной трубой; вместе с тем, понятно, что внутренняя стенка может являться отдельной частью, соединенной на основной трубе 11. Можно упростить конструкцию, выполняя внутреннюю стенку 14 как одно целое с основной трубой 11. При этом можно увеличить долговечность и срок эксплуатации фильтра, например, обеспечивая его превосходное реагирование и не меняющуюся проницаемость даже под воздействием крутящего момента и/или сил растяжения и сжатия. Можно упростить конструкцию, выполняя наружную рубашку 12 как часть, отдельную от основной трубы 11, но установленную поверх нее с помощью концевого кольца, обжатия, сварки и т.д.

Приведенное выше описание вариантов осуществления изобретения обеспечивает специалисту в данной области техники реализацию настоящего изобретения. Различные модификации вариантов осуществления должны быть понятны специалисту в данной области техники, и основные принципы, изложенные в данном документе, можно применять в других вариантах осуществления без отхода от сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, показанными в данном документе, но его объем соответствует формуле изобретения. Все конструктивные и функциональные эквиваленты элементов различных вариантов осуществления, приведенные в описании, которые известны или станут позже известны специалисты в данной области техники, должны охватываться элементами формулы изобретения. Кроме того, описанное в данном документе не делается всеобщим достоянием безотносительно прямого указания на описанное в формуле изобретения. Никакой элемент заявки не должен подпадать под действие документа 35 USC 112, sixth paragraph, если элемент прямо не указан с использованием фразы "средство для" или "этап для".

1. Устройство для отфильтровывания твердых частиц в скважинной текучей среде, содержащее:

основную трубу, имеющую внутренний канал; и

секцию фильтра, установленную в секции основной трубы, причем секция фильтра содержит: (I) наружную рубашку, имеющую внутреннюю поверхность и калиброванные отверстия, проходящие через наружную рубашку, (II) внутреннюю стенку, имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность и окна, проходящие через внутреннюю стенку от внутренней поверхности к наружной поверхности, (III) кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью наружной рубашки и наружной поверхностью внутренней стенки, (IV) фильтрующее средство для калиброванных отверстий наружной рубашки и (V) фильтрующий диск, установленный в окне внутренней стенки, при этом скважинная текучая среда снаружи основной трубы проходит во внутренний канал через калиброванные отверстия, фильтрующее средство, кольцевое пространство и фильтрующий диск, причем 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.

2. Устройство по п. 1, в котором фильтрующее средство установлено в кольцевом пространстве смежно с внутренней поверхностью наружной рубашки.

3. Устройство по п. 1, в котором кольцевое пространство лишено фильтрующего средства в области, смежной с окном.

4. Устройство по п. 1, в котором окно аксиально смещено от калиброванных отверстий.

5. Устройство по п. 1, в котором окно радиально расположено по одной линии по меньшей мере с одним из калиброванных отверстий.

6. Устройство по п. 1, в котором фильтрующее средство включает в себя спрессованную стальную шерсть.

7. Устройство по п. 6, в котором спрессованная стальная шерсть включает в себя беспорядочно расположенные волокна, по существу, треугольного сечения толщиной 70-100 мкм.

8. Устройство по п. 1, в котором фильтрующий диск установлен во внутренней стенке по возможности заподлицо с наружной поверхностью и внутренней поверхностью.

9. Устройство по п. 1, в котором фильтрующий диск включает в себя ламинат из связанных сплавлением сеток.

10. Устройство по п. 9, в котором ламинат из связанных сплавлением сеток включает в себя 10-15 слоев тканых стальных сеток, спеченных вместе.

11. Устройство по п. 1, в котором фильтрующее средство отнесено от наружной поверхности по меньшей мере в некоторых областях.

12. Устройство по п. 1, в котором каждый из одного или более каналов потока является углублением на наружной поверхности.

13. Устройство по п. 1, в котором имеется множество каналов потока и каждый из множества каналов потока является углублением на наружной поверхности и отнесен от фильтрующего средства между каждым из множества каналов потока.

14. Способ отфильтровывания твердых частиц из текучей среды в стволе скважины, содержащий: установку фильтра в стволе скважины, причем фильтр содержит основную трубу, имеющую внутренний канал; и секцию фильтра, установленную в секции основной трубы, причем секция фильтра содержит: (I) наружную рубашку, имеющую внутреннюю поверхность и калиброванные отверстия, проходящие через наружную рубашку, (II) внутреннюю стенку, имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность и окна, проходящие через внутреннюю стенку от внутренней поверхности к наружной поверхности, (III) кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью наружной рубашки и наружной поверхностью внутренней стенки, (IV) фильтрующее средство для калиброванных отверстий наружной рубашки и (V) фильтрующий диск, установленный в окне внутренней стенки; и обеспечение прохода потока текучей среды, подлежащей фильтрованию, через фильтр, при этом скважинная текучая среда снаружи фильтра проходит во внутренний канал через калиброванные отверстия, фильтрующее средство, кольцевое пространство и фильтрующий диск; накопление частиц из потока текучей среды в кольцевом пространстве на фильтровальном диске до остановки прохода потока через фильтрующий диск.

15. Способ по п. 14, в котором часть потока текучей среды является, по существу, проходящей радиально от калиброванных отверстий во внутренний канал.

16. Способ по п. 14, в котором поток текучей среды должен перемещаться аксиально вдоль наружной поверхности из фильтрующего средства в фильтрующий диск.

17. Способ по п. 14, в котором фильтрующее средство отфильтровывает более крупные отходы, чем фильтрующий диск.

18. Способ по п. 14, в котором фильтр включает в себя первый канал потока и второй канал потока и каждый, первый канал потока и второй канал потока, является свободным от фильтрующего средства, проходит между фильтрующим средством и наружной поверхностью и включает в себя завершающий конец, проходящий наружу от края фильтрующего средства к окну, и при этом первый канал потока изолирован фильтрующим средством от второго канала потока, кроме завершающего конца; и при этом во время обеспечения прохода потока текучей среды, подлежащей фильтрованию, первая часть потока текучей среды проходит вдоль первого канала текучей среды и вторая часть потока текучей среды проходит вдоль второго канала текучей среды.

19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий накопление частиц из первой части потока текучей среды в первом канале до остановки прохода потока через первый канал, при этом поток текучей среды продолжает проходить через второй канал текучей среды.

20. Способ отфильтровывания твердых частиц из текучей среды в стволе скважины, содержащий: установку фильтра в стволе скважины, причем фильтр содержит основную трубу, имеющую внутренний канал; и секцию фильтра, установленную в секции основной трубы, причем секция фильтра содержит: (I) наружную рубашку, имеющую внутреннюю поверхность и калиброванные отверстия, проходящие через наружную рубашку, (II) внутреннюю стенку, имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность и окна, проходящие через внутреннюю стенку от внутренней поверхности к наружной поверхности, (III) кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью наружной рубашки и наружной поверхностью внутренней стенки, (IV) фильтрующее средство для калиброванных отверстий наружной рубашки; и (V) фильтрующий диск, установленный в окне внутренней стенки; и обеспечение прохода потока текучей среды, подлежащей фильтрованию, через фильтр, при этом скважинная текучая среда снаружи фильтра проходит во внутренний канал через калиброванные отверстия, фильтрующее средство, кольцевое пространство и фильтрующий диск, (VI) первый канал потока и второй канал потока и каждый, первый канал потока и второй канал потока, является свободным от фильтрующего средства, проходит между фильтрующим средством и наружной поверхностью и включает в себя завершающий конец, проходящий наружу от края фильтрующего средства к окну, и при этом первый канал потока изолирован фильтрующим средством от второго канала потока, кроме завершающего конца; и при этом во время обеспечения прохода потока текучей среды, подлежащей фильтрованию, первая часть потока текучей среды проходит вдоль первого канала текучей среды и вторая часть потока текучей среды проходит вдоль второго канала текучей среды.

21. Способ по п. 20, в котором часть потока текучей среды является, по существу, проходящим радиально от калиброванных отверстий во внутренний канал.

22. Способ по п. 20, в котором поток текучей среды должен перемещаться аксиально вдоль наружной поверхности из фильтрующего средства в фильтрующий диск.

23. Способ по п. 14, в котором фильтрующее средство отфильтровывает более крупные отходы, чем фильтрующий диск.

24. Способ по п. 20, дополнительно содержащий накопление частиц из потока текучей среды в кольцевом пространстве на фильтровальном диске до остановки прохода потока через фильтрующий диск.

25. Способ по п. 20, дополнительно содержащий накопление частиц из первой части потока текучей среды в первом канале до остановки прохода через первый канал, при этом поток текучей среды продолжает проходить через второй канал текучей среды.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к устройствам для продолжительной защиты электроцентробежных насосов от попадания механических примесей.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к фильтрующим устройствам, размещаемым в интервале перфораций эксплуатационной колонны скважины для предотвращения выноса частиц породы из призабойной зоны пласта.

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 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.

Группа изобретений относится к оборудованию, применяемому при добыче нефти, а именно к самоочищающимся скважинным фильтрам, защищающим погружные насосы от механических примесей. По первому варианту устройство содержит щелевой фильтрующий элемент, насаженный на перфорированную трубу, крыльчатку, связанную с валом, укрепленным в подшипниковых опорах, установленных в трубе с возможностью вращения. Перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки. Лопасти крыльчатки выполнены с дисбалансом масс не менее 20 г⋅мм. Во втором варианте выполнения фильтр снабжен дополнительной массой, подвижно закрепленной на радиально установленной оси, связанной с крыльчаткой и снабженной упорами с двух сторон относительно дополнительной массы. Между массой и дальним относительно вала упором установлен упругий элемент. Упрощается изготовление, повышается способность к самоочистке, повышается ресурс погружной насосной установки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области мелиоративного, транспортного, жилищно-коммунального, водохозяйственного строительства для дренажа присклоновых территорий. Фильтр одновременно служит и буровой колонной, а фильтровая часть выполнена по всей ее длине и расположена в кольцевых углублениях, соединенных с внутренней полостью круглыми отверстиями, перекрытыми впотай геотекстилем. С верхних кромок кольцевых углублений сняты фаски для предупреждения образования сальников из суглинисто-глинистого материала и забивки геотекстиля и водопропускных отверстий при проходке. Обеспечивается улучшение качества и уменьшение трудоемкости работ, предупреждение пескования дренажа. 2 ил.

Изобретение относится к области фильтрующих устройств. Фильтр состоит из круглых водоприемных отверстий в кольцевых углублениях по всей длине луча и установлен на глубинах, при этом он одновременно служит и буровой колонной. Водоприемные отверстия перекрыты опорной металлической сеткой из нержавеющей стали, геотекстилем из минеральных волокон. Лучи расположены под углом к фронту дренируемого участка. Обеспечивается улучшение качества работ по дренированию территории. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурильного инструмента от попадания крупных частиц. Фильтр включает перфорированную трубу с переводником, захватом и опорным кольцом, установленным на сужении в осевом канале полого корпуса. В теле верхнего переводника выполнены перепускные отверстия, гидравлически соединяющие осевой канал бурильной колонны труб с внутренней полостью перфорированной трубы. Захват снабжен турбулизатором потока, размещенным в осевом канале перфорированной трубы и выполненным в виде стержня, в средней части которого выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке по высоте. На нижнем конце стержня выполнена винтовая спиральная нарезка. Перфорированная труба выполнена в виде усеченного конуса и снабжена донышком с рядом дренажных отверстий и центральным отверстием в виде коноидальной насадки. Повышается эффективность и надежность фильтрации. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц. Фильтр включает перфорированную трубу, установленную в осевом канале полого корпуса. На верхнем конце перфорированной трубы установлен переводник, снабженный захватным устройством, для съема фильтра. В осевом канале переводника установлен завихритель в виде спирали. В средней части перфорированной трубы, перпендикулярно к его оси, установлен рассекатель потока в виде стержня, на котором выполнены два скоса с образованием в сечении треугольника, обращенного вершиной к переводнику. На нижнем конце перфорированной трубы установлено донышко с перфорационными отверстиями и одним радиальным отверстием, для установки тросика, верхний конец которого закреплен в отверстии на теле опорного кольца, жестко связанного с переводником. Повышается надежность за счет предотвращения забивания шламом перфорационных отверстий, удержания элементов фильтра в случае их разрушения, снижения скорости потока. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц. Фильтр включает перфорированную трубу, установленную в осевом канале полого корпуса. На верхнем конце перфорированной трубы установлен переводник, снабженный захватным устройством, для съема фильтра. В осевом канале переводника установлен завихритель в виде спирали. В средней части перфорированной трубы, перпендикулярно к его оси, установлен рассекатель потока в виде стержня, на котором выполнены два скоса с образованием в сечении треугольника, обращенного вершиной к переводнику. На нижнем конце перфорированной трубы установлено донышко с перфорационными отверстиями и одним радиальным отверстием, для установки тросика, верхний конец которого закреплен в отверстии на теле опорного кольца, жестко связанного с переводником. Повышается надежность за счет предотвращения забивания шламом перфорационных отверстий, удержания элементов фильтра в случае их разрушения, снижения скорости потока. 3 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к скважинным фильтрам. Устройство включает кольцевой пакет из как минимум трех хрупко-твердых дисков, верхняя сторона кольцевых дисков выполнена с как минимум тремя распорками, расположенными на равном расстоянии друг от друга по периметру дисков и плоского участка контакта этих распорок, так что распорки соприкасаются по плоскости с нижней стороной смежного кольцевого диска и кольцевых дисков, укладываемых пакетом и закрепляемых так, что между отдельными дисками в каждом случае имеется разделительный зазор для удаления твердых частиц, с круглой осевой проекцией кольцевых дисков на внутренний и внешний периметр. Хрупко-твердый материал кольцевых дисков выбирается из оксидных и неоксидных керамических материалов, смешанной керамики этих материалов, керамических материалов с добавкой вторичных фаз, смешанных материалов с включениями керамики или металлических твердых материалов и с металлической связующей фазой, материалов порошковой металлургии с фазами твердого материала, изготовленными на месте и керамических материалов, армированных короткими или длинными волокнами. На боковой поверхности перфорированного патрубка, на который нанизаны хрупко-твердые кольцевые диски, расположены как минимум три полосы, параллельные оси и равноудаленных друг от друга. Диски расположены по центру перфорированного патрубка. На нижнем и верхнем конце кольцевого пакета закреплены концевые крышки. Повышается надежность, срок службы. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 61 ил., 4 табл.

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для удержания механических примесей в составе бурового или тампонажного растворов. Устройство содержит корпус с резьбами на концах, на которых закреплен верхний и нижний присоединительные узлы. В осевом канале корпуса установлены фильтрующая труба и завихритель потока в виде цилиндра с коническим осевым отверстием и внутренним винтовым спиральным каналом. На верхнем конце фильтрующей трубы размещен обтекатель, снабженный турбулизатором потока, состоящим из стержня, верхний конец которого имеет винтовую спиральную нарезку. Нижний конец стержня выполнен сферическим и установлен в расточке обтекателя с фиксацией гайкой. В средней части на стержне выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке по высоте. Завихритель потока выполнен из эластичного материала. Увеличивается время эффективной работы фильтра, снижается гидравлическое сопротивление потока, повышаются надежность и долговечность фильтра. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для удержания механических примесей в составе бурового или тампонажного растворов. Устройство содержит корпус с резьбами на концах, на которых закреплен верхний и нижний присоединительные узлы. В осевом канале корпуса установлены фильтрующая труба и завихритель потока в виде цилиндра с коническим осевым отверстием и внутренним винтовым спиральным каналом. На верхнем конце фильтрующей трубы размещен обтекатель, снабженный турбулизатором потока, состоящим из стержня, верхний конец которого имеет винтовую спиральную нарезку. Нижний конец стержня выполнен сферическим и установлен в расточке обтекателя с фиксацией гайкой. В средней части на стержне выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке по высоте. Завихритель потока выполнен из эластичного материала. Увеличивается время эффективной работы фильтра, снижается гидравлическое сопротивление потока, повышаются надежность и долговечность фильтра. 1 з.п. ф-лы. 1 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.

Наверх