Патент на изобретение №2334865

(54) СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Скважинный фильтр включает трубу с выполненными на ее боковой поверхности спиральными рядами отверстий. В отверстия герметично установлены срезаемые пластмассовые пустотелые пробки. Концентрично трубе установлены, по меньшей мере, один слой опорно-дренажной сетки и три слоя фильтрующих сеток и наружный перфорированный защитный кожух. Фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующих сеток с крупными ячейками. Фильтр дополнительно содержит перекрывающую ленту, выполненную из нержавеющей стали. Ширина ленты равна удвоенному диаметру отверстий на трубе, толщина 0,1-1,0 мм. Лента располагается на трубе между наружным перфорированным защитным кожухом и фильтрующей сеткой с крупными ячейками над отверстиями по одной и той же спирали, что и отверстия на боковой поверхности трубы. Техническим результатом является повышение фильтрационных характеристик при низком гидравлическом сопротивлении. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано при освоении и эксплуатации нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений, осложненных повышенным выносом из разрабатываемых продуктивных горизонтов вместе с добываемыми углеводородными флюидам и пластовой водой твердой фазы с размером частиц от долей микрона до 0,1-2 мм, что приводит к быстрому выходу из строя насосного оборудования из-за их закупорки или абразивного износа, а также к срывам технологического режима на установках подготовки нефти газа и воды и образованию большого количества твердых нефтесодержащих отходов.

Применение эффективных скважинных фильтров в ряде случаев является единственным способом борьбы с вышеуказанными осложнениями.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические фильтрующие элементы, установленные с наружной стороны трубы. (Авт. свид. SU №1788219). Недостаток данного скважинного фильтра – необходимость частой замены фильтрующих элементов и их низкая прочность при изгибающих нагрузках.

Известен скважинный фильтр, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками. Колонну обсадных труб с фильтром опускают в скважину. Скважину цементируют выше фильтра. После схватывания цементного раствора в скважину опускают колонну насосно-компрессорных труб с воронкой. Скважину промывают. Срезают воронкой герметичные концы пробок и скважину промывают вторично. После чего вскрывают продуктивный пласт и пускают скважину в работу (Патент RU 2108447). Недостаток данного фильтра – низкая степень фильтрации, которая лимитируется диаметром отверстий в пробках.

Известен скважинный фильтр, содержащий трубу в отверстиях, на боковой поверхности которой кроме герметизирующих срезаемых пробок концентрично установлены дренажная сетка, по меньшей мере одна фильтрующая сетка и защитный перфорированный кожух, при этом площадь отверстий защитного кожуха в 3-7 раз больше проходного сечения трубы, фильтрующая сетка(ки) имеет ячейки размером 0,1-1,0 мм, а дренажная сетка имеет размер ячейки больше, чем размер ячеек у фильтрующей сетки (Патент на полезную модель RU 16758 U1, опубл. 2001). Недостаток – отверстия в трубе и защитном кожухе выполнены рядами на боковой поверхности, последнее может привести к тому, что в горизонтальной скважине лежачий бок обсадной колонны с отверстиями из-за их забивки грунтом будет полностью выключен из работы, а при вертикальном совпадении отверстий в трубе и защитном кожухе снижается эффективность фильтрации и увеличивается абразивный износ скважинного оборудования.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу с отверстиями и герметизирующими пробками, опорно-дренажную сетку выполненную из проволоки диаметром 0,8-1,2 мм с размером ячеек 3,0-4,5 мм, фильтрующий слой, содержащий одну или более фильтрующих сеток с размером ячейки 0,15-0,25 мм и защитный кожух выполненный из просечно-вытяжного листа (Патент на полезную модель RU 38833, опубл. 2004).

Недостаток – повышается вероятность увеличения вертикальных совпадений отверстий в перфорированной трубе и щелей в просечно-вытяжном листе защитного кожуха, что ведет к снижению эффективности фильтрации и увеличению абразивного износа скважинного оборудования.

Известен скважинный фильтр, взятый в качестве прототипа, содержащий трубу с выполненными по спирали на ее боковой поверхности рядам отверстий, в которых герметично установлены срезаемые пустотелые пробки, выполненные из алюминия, установленные концентрично на трубе три слоя фильтрующей сетки, где фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующей сетки с крупными ячейками, защитный кожух выполнен из нескольких уложенных встык по длине трубы перфорированных листов, продольные стыки которых, а также ряды отверстий на соседних листах смещены относительно друг друга в окружном направлении, при этом концы фильтрующих сеток и перфорированного кожуха с торцов закрыты ограничительными кольцами, зафиксированными на трубе, а площадь отверстий защитного кожуха больше площади проходного сечения трубы (Патент RU 2259472 С2, 2005.08.27).

Недостатки – сложность изготовления и высокая стоимость алюминиевых пустотелых пробок, большие гидравлические сопротивления на фильтре из-за перекрытия большей части поверхности фильтрующих сеток неперфорированной частью листа защитного кожуха, сложность при сборке фильтра с спиралевидными рядами отверстий по трубе, достичь их надежного перекрытия не перфорированной частью защитного кожуха и исключить совпадение по вертикале отверстий в трубе и защитном кожухе. Кроме того, после срезания алюминиевых пустотелых пробок частицы алюминия при пуске скважины в эксплуатацию часто попадают в насосное оборудование, что вызывает их остановку ли поломку.

Целью данного изобретения является скважинный фильтр с низкими гидравлическими сопротивлениями, высокими фильтрационными характеристиками, способный обеспечить фильтрацию заданного объема добываемой из пласта продукции и ее эффективную очистку от выносимых из пласта твердых частиц примеси и исключающий попадание на прием насосов частиц алюминия.

Поставленная цель достигается за счет того, что скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными по спирали на ее боковой поверхности рядами отверстий, в которые герметично установлены срезаемые пустотелые пробки с концентрично установленными на ней по крайней мере одного слоя опорно-дренажной сетки и трех слоев фильтрующих сеток, где фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующих сеток с крупными ячейкам, а наружный перфорированный защитный кожух дополнительно содержит перекрывающую ленту, выполненную из нержавеющей стали шириной, равной удвоенному диаметру отверстий на трубе и толщиной 0,1-1,0 мм, которая по той же спирали, что и отверстия на боковой поверхности трубы, располагается между фильтрующей сеткой с крупными ячейками и наружным перфорированным защитным кожухом и перекрывает расположенные под ней отверстия в трубе.

При этом в качестве защитного кожуха используют кожух, выполненный из нержавеющего листа металла, у которого суммарной площадь перфорационных отверстий превышает суммарную площадь неперфорированной части листа более чем в 3 раза, при этом форма перфорационных отверстий листа защитного кожуха может быть любая: круглая, овальная, в виде продольных или поперечных прорезей и т.д.

При этом в качестве фильтрующей сетки с малыми ячейкам, располагающейся между двумя слоями фильтрующих сеток с крупными ячейками, используют стеклоткань саржевого плетения с толщиной слоя в 1-3 мм, выполненную из тонких стеклянных нитей диаметром 0,01-0,02 мм, и размерам фильтрующих ячеек (пор) в стеклоткани в пределах 0,01-0,15 мм.

При этом отверстия в трубе имеют резьбу M16, а срезаемые пустотелые пробки, вставляемые в данные отверстия, изготавливают путем прессования порошкообразных термореактивных смол, например фенолформальдегидных смол, с последующим нанесением на готовые пустотелые пробки, извлекаемые из пресс-форм, на их наружной верхней части поверхности лишь резьбы М-16, а учитывая то, что на 1 погонный метр скважинного фильтра требуется около 40 пустотелых пробок, последнее не только решает проблему предотвращения попадания частиц алюминия на прием насосов, извлекающих и перекачивающих продукцию скважин, но и существенно снижает стоимость изготовления таких фильтров.

При этом герметизацию в трубе обеспечивают путем нанесения на резьбу пустотелых пластмассовых пробок, завинчивающихся в отверстия трубы, герметика, в качестве которого используют эпоксидную смолу марки ЭД-20, выпускаемую по ГОСТ 105787-63.

При этом в качестве опорно-дренажной сетки используют сетку из нержавеющей стали, изготовленную из проволоки диаметром 0,8-1,5 мм с размером ячеек 3,0-5,0 мм, а в качестве фильтрационных из нержавеющей стали с крупными ячейками используют сетки, изготовленные из проволоки диаметром 0,15-0,5 мм с размером ячеек 0,5-1,0 мм.

Кроме того, предлагаемый скважинный фильтр, так же как и скважинный фильтр, взятый в качестве прототипа, содержит ограничительные кольца, закрывающие с торцов концы применяемых дренажно-опорных и фильтрующих сеток, перекрывающую ленту и защитный кожух.

Отличительная особенность предлагаемого скважинного фильтра от известного фильтра, взятого в качестве прототипа, прослеживается из чертежа, где показана принципиальная конструкция фильтра в поперечном разрезе.

Из чертежа следует, что предлагаемый скважинный фильтр состоит из трубы 1, на боковой поверхности которой по спиральной линии изготовлены отверстия 2, в которые на резьбе вставляются пластмассовые пустотелые срезаемые пробки 3. На трубе 1 концентрично ей установлен защитный перфорированный кожух 4 с высокой степенью перфорации, а между трубой 1 и защитным кожухом 4 установлена по меньшей мере одна опорно-дренажная сетка 5, фильтрующие сетки 6 и 7 с крупными ячейками, между которыми расположена стеклоткань саржевого плетения 8, а между фильтрующей сеткой 7 и перфорированным кожухом 4 по спиральной линии располагается лента 9, перекрывающая по вертикали на трубе 1 отверстия 2, что позволяет использовать в качестве защитного кожуха листы металла с их высокой степенью перфорирования, при этом исключаются вертикальные совмещения отверстий на трубе с отверстиями в перфорированном кожухе, что повышает эффективность очистки добываемого продукта от твердых примесей, снижает гидравлические сопротивления и повышает пропускную способность предлагаемого скважинного фильтра.

Исследование патентной и научно-технической литературы показали, что предложенные в конструкции скважинного фильтра указанные выше технические решения обладают новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Эти решения позволяют не только существенно упростить и удешевить изготовление скважинного фильтра, но и открывают возможность осуществлять при минимальных гидравлических сопротивлениях более тонкую очистку извлекаемой из пласта продукции от механических примесей, а в случае закупорки фильтра тонкой очистки (стеклоткани) частицами твердой фазы осуществлять восстановление его фильтрующей способности, например, путем закачки в скважину кислотного поверхностно-активного состава КПАС, эффективно растворяющего и диспергирующего эти частицы, что доказано результатами широкомасштабного применения КПАС для очистки в скважинах призабойной зоны пласта.

Компонентный состав КПАС и способ его применения защищен патентом RU №2126082, 1999 г.

Предложенный фильтр работает следующим образом.

Перед эксплуатацией скважинный фильтр устанавливают в колонну обсадных труб, скважину цементируют выше фильтра. Потом срезают пустотелые пластмассовые пробки механическим способом и скважину пускают в эксплуатацию без какой-либо опасения закупорки добывающих и перекачивающих насосов частицами металла, образующихся при разрушении алюминиевых пустотелых пробок и твердых примесей, вносимых из пласта с добываемой продукцией.

Формула изобретения

1. Скважинный фильтр, включающий трубу с выполненными по спирали на ее боковой поверхности рядами отверстий, в которые герметично установлены срезаемые пустотелые пробки с концентрично установленными на ней, по меньшей мере, одним слоем опорно-дренажной сетки и трех слоев фильтрующих сеток, где фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующих сеток с крупными ячейками и наружный перфорированный защитный кожух, отличающийся тем, что скважинный фильтр дополнительно содержит перекрывающую ленту, выполненную из нержавеющей стали, шириной равной удвоенному диаметру отверстий на трубе и толщиной 0,1-1,0 мм, которая располагается на трубе между наружным перфорированным защитным кожухом и фильтрующей сеткой с крупными ячейками над отверстиями по одной и той же спирали, что и отверстия на боковой поверхности трубы.

2. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного кожуха используют кожух, выполненный из нержавеющего листа металла, суммарная площадь перфорационных отверстий которого превышает суммарную площадь неперфорированной части листа более чем в 3 раза, при этом форма перфорационных отверстий листа защитного кожуха может быть любая.

3. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве сетки с мелкими ячейкам, располагающейся между двумя фильтрующими сетками с крупными ячейками, используют стеклоткань саржевого плетения с толщиной слоя в 1-3 мм, выполненную из тонких стеклянных нитей диаметром 0,01-0,02 мм и размерами фильтрующих ячеек (пор) в стеклоткани в пределах 0,01-0,15 мм.

4. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что отверстия в трубе имеют резьбу М-16, а срезаемые пустотелые пробки, вставляемые в данные отверстия, изготавливают путем прессования порошкообразных термореактивных материалов, например, на основе фенолформальдегидной смолы, с последующим нанесением на наружную сторону изготавливаемых пробок лишь резьбы М-16, при этом герметизацию в трубе обеспечивают путем нанесения на резьбу пустотелых пластмассовых пробок, завинчивающихся в отверстия трубы, герметика, в качестве которого используют эпоксидную смолу марки ЭД-20.

5. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве опорно-дренажной сетки используют сетку_; выполненную из нержавеющей стали, с толщиной проволоки 0,8-1,5 мм и размером ячеек 3,0-5,0 мм.

6. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей сетки с крупными ячейками используют сетку, выполненную из нержавеющей стали, с толщиной проволоки 0,15-0,5 мм и размером ячейки 0,5-1,0 мм.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 31.08.2008

Извещение опубликовано: 27.06.2010 БИ: 18/2010

NF4A – Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.07.2010

Извещение опубликовано: 20.07.2010 БИ: 20/2010