Скважинный фильтр

Авторы патента:

E21B43/08 - фильтры или фильтровальные трубы

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при оборудовании скважины фильтрующими устройствами, отделяющими вредные примеси от флюида, поступающего из нефтегазоносного пласта. Скважинный фильтр содержит несущий каркас из перфорированной трубы, и фильтрующее покрытие из проволочного нетканого материала, выполненное в виде трубчатого элемента и установленное на несущем каркасе в пазах опорных колец, зафиксированных переводниками. Между фильтрующим покрытием и несущим каркасом установлен дренажный слой из проволоки, по спирали намотанной на каркас. Спираль, образующая дренажный слой, может быть выполнена из пружинной проволоки. Трубчатый фильтрующий элемент может быть изготовлен из проволочного нетканого материала, полученного путем прессования путанки из проволоки, или из металлорезины. Снаружи фильтр защищен кожухом с отверстиями. Технический результат - повышение надежности и эффективности работы скважинного фильтра.

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 величины межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, особенно в горизонтальную, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу, на которой установлен фильтрующий элемент из пенометалла с уменьшающимся размером пор в радиальном направлении от наружной поверхности к внутренней (заявка на изобретение РФ №2004100973, МПК 7 Е 21 В 43/08, опубл. 2005 г.).

Уменьшение размера пор в радиальном направлении от наружной поверхности к внутренней приведет к засорению фильтра, т.к. частицы механических примесей смогут проникнуть внутрь порового пространства и перекрыть его в сужающейся части. Таким образом, открытые поры станут тупиковыми и скорость фильтрации значительно снизится.

Наиболее близкой является конструкция скважинного фильтра, состоящего из несущего трубчатого перфорированного каркаса и волокнистого фильтрующего покрытия, выполненного в виде отдельных пластин из проволочного нетканого материала, жестко закрепленных внахлест при помощи сварки и пайки на трубчатом каркасе фильтра против

перфорационных отверстий (авт. свидетельство СССР №941548, МКИ 3 Е 21 В 43/08, опубл. 1982 г.).

Недостатком известной конструкции является наличие сварных и паяных зон, активирующих процессы электрохимической коррозии, возникающие вследствие применения в фильтрах металлов с различными электрическими потенциалами. Крепление отдельных пластин из проволочного нетканого материала на поверхности фильтра недостаточно надежно и при установке фильтра в скважину может произойти отрыв фильтрующих элементов. Плотное прилегание фильтрующих элементов к перфорированной трубе снижает эффективность работы фильтра, ограничивая его полезную площадь площадью отверстия. Вне зон отверстий фильтрующий материал «прилипает» к трубе и препятствует прохождению флюида. Фильтрующие элементы не имеют защиты и могут быть повреждены при монтаже и в процессе эксплуатации от эрозионного воздействия механических примесей. Кроме того, происходит механическое засорение фильтра, характерное для всех фильтров с проволочной или сетчатой наружной поверхностью.

Задачей, на решение которой направлено создание полезной модели, является повышение надежности и эффективности работы скважинного фильтра.

Решение поставленной задачи достигнуто тем, что в скважинном фильтре, содержащем несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, и фильтрующее покрытие из проволочного нетканого материала, фильтрующее покрытие выполнено в виде трубчатого элемента и установлено на несущем каркасе в пазах опорных колец, зафиксированных переводниками. Между фильтрующим покрытием и несущим каркасом установлен дренажный слой, выполненный в виде спирали из проволоки, намотанной на несущий каркас. Эта спираль, образующая дренажный слой, может быть выполнена из пружинной проволоки. Трубчатый фильтрующий элемент может быть изготовлен из проволочного нетканого материала,

полученного путем прессования путанки из проволоки, или из металлорезины. Снаружи фильтр защищен кожухом с отверстиями.

Сущность полезной модели поясняет чертеж.

На фиг.1 представлен скважинный фильтр.

Скважинный фильтр содержит выполненный из перфорированной трубы несущий каркас 1, концентрично которому установлен трубчатый фильтрующий элемент 2 из проволочного нетканого материала. Между каркасом 1 и фильтрующим элементом 2 имеется дренажный слой, образованный проволокой 3, намотанной по спирали на каркас. Трубчатый фильтрующий элемент 2 установлен на несущем каркасе 1 с помощью опорных колец 4, имеющих пазы 5 под фильтрующий элемент. Опорные кольца 4 зафиксированы на несущем каркасе 1 переводниками 6, которые служат также для соединения скважинного фильтра с другими секциями и с пакером. Спираль из проволоки 3, образующая дренажный слой, может быть изготовлена из пружинной проволоки и обладать свойствами пружины сжатия или пружины кручения. Снаружи фильтр защищен кожухом 7 с отверстиями 8. Кожух 7 может быть установлен с радиальным зазором 9 по отношению к фильтрующему элементу.

Трубчатый фильтрующий элемент 2 может быть изготовлен из проволочного нетканого материала, полученного путем прессования путанки из проволоки, или из металлорезины, представляющей собой прессованные проволочные спирали. Такой материал отличается высокой пористостью, при этом все поры являются открытыми, что гарантирует его высокую пропускную способность. Кроме того, фильтрующие элементы, изготовленные из таких материалов, обладают пружинистыми свойствами, как в осевом, так и в поперечном направлении. Находясь в условиях нестационарного давления работающей скважины, трубчатый фильтрующий элемент совершает колебания, изменяющие конфигурацию межпроволочного пространства, что способствует самоочищению фильтра. Для усиления этого эффекта спираль из проволоки 3, намотанной на трубчатый

перфорированный каркас 1 в качестве дренажа, может быть выполнена из пружинной проволоки и обладать свойствами пружины сжатия или пружины кручения. Трубчатый фильтрующий элемент может состоять из нескольких отдельных кольцевых фрагментов, установленных на несущем каркасе в опорных кольцах. Кожух 7 установлен концентрично наружной поверхности фильтра и служит для отфильтровывания крупных фракций механических примесей и защиты фильтрующего слоя.

Скважинный фильтр устанавливают в составе обсадной эксплуатационной колонны в области продуктивного пласта нефтегазодобывающей скважины. В зависимости от дебита скважины фильтр может состоять из нескольких секций, соединенных последовательно или равномерно распределенных вдоль продуктивного пласта.

Благодаря отсутствию сварных и паяных зон, повышена коррозионная стойкость скважинного фильтра. Использование трубчатого фильтрующего элемента гарантирует надежное крепление к несущему каркасу. Изготовление фильтрующего элемента из металлорезины или из материала, полученного путем прессования путанки из проволоки, создает условия для самоочищения фильтра. Наличие дренажного слоя обеспечивает работу всей поверхности фильтрующего элемента, не ограничивая ее зонами отверстий перфорированного каркаса. Кожух фильтра служит для отфильтровывания крупных фракций механических примесей и защиты фильтрующего слоя от эрозии и от повреждений при монтаже. Конструкция скважинного фильтра обеспечивает его многократное использование, т.к. фильтрующие элементы из прессованной проволоки обладают высокой износостойкостью и полностью восстанавливают свои свойства после промывки. Поэтому предлагаемый скважинный фильтр отличается высокой надежностью и весьма эффективен в работе.

1. Скважинный фильтр, включающий несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, и фильтрующее покрытие из проволочного нетканого материала, отличающийся тем, что фильтрующее покрытие выполнено в виде трубчатого элемента, установленного на несущем каркасе в пазах опорных колец, зафиксированных переводниками, между несущим каркасом и фильтрующим покрытием установлен дренажный слой, выполненный в виде спирали из проволоки, намотанной на несущий каркас, а снаружи фильтр защищен кожухом с отверстиями.

2. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующее покрытие выполнено из металлорезины.

3. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующее покрытие выполнено из прессованной проволочной путанки.

4. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что спираль, образующая дренажный слой, выполнена из пружинной проволоки.