Фильтр щелевой наборный

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использована при освоении нефтяных и газовых скважин. Задача создания полезной модели: улучшение фильтрующих свойств фильтра при добыче нефти или газа и упрощение технологии его изготовления. Решение указанных задач достигнуто в фильтре щелевом наборном, содержащем перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями концентрично которой установлен фильтрующий элемент, выполненный из колец, на соприкасающихся торцах которых выполнены канавки, причем кольца фильтрующего элемента выполнены с продольными радиальными выступами внутри, сцентрированными на трубе по внутреннему диаметру и обеспечивающими дренаж, отличающийся тем, что каждое кольцо имеет, по меньшей мере, один элемент для его окружной ориентации. Элемент для окружной ориентации колец выполнен в виде выступа на одном из торцов и аналогичной по размерам и форме впадины на другом торце. Кольца фильтрующего элемента установлены между двумя упорами. Один из упоров выполнен в виде резьбового кольца, установленного с возможностью осевого перемещения на втулке, закрепленной неподвижно на перфорированной трубе. Кольца фильтрующего элемента сгруппированы в пакеты, установленные, между промежуточными кольцами. Торцы колец фильтрующего элемента выполнены коническими. Канавки выполнены пересекающимися. Канавки выполнены радиальными. Канавки выполнены тангенциально. Канавки на противолежащих торцах соседних колец выполнена противоположно по направлению. Профиль канавок выполнен прямоугольным или треугольными. Профиль канавок выполнен полукруглым. Канавки выполнены методом электрохимической или электроэрозионной обработки, или травлением с растворе кислоты с защитой необратываемых поверхностей. Кольца фильтрующего элемента выполнены из нержавеющей стали. Кольца фильтрующего элемента выполнены из пластмассы. 1 с.п.-кт ф.-лы, 14 зав. п.-ов, илл. 15

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использована при освоении нефтяных и газовых скважин.

Известен скважинный фильтр по А.Св. СССР 1645470, содержащий перфорированную трубу, на которую уложен проволочный фильтрующий элемент с выступами. Выступы, размещенные достаточно часто на проволоке, обеспечивают постоянный зазор между рядами.

Недостатком фильтра является возможность деформации проволоки при транспортировке фильтра или его установке в скважину. Это может привести к местному увеличению зазора между рядами проволоки и проходу в устье скважины крупных частиц посторонних примесей.

Известен гравийный скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель 38830, содержащий перфорированную трубу с муфтовой и ниппельной частями и, фильтрующий элемент в виде фильтрующей сетки и защитный кожух. Размер ячеек сетки фильтрующего элемента 0,15...0,25 мм.

Недостаток: фильтр не приспособлен для добычи вязкой нефти по двум причинам: малый размер ячеек фильтрующей сетки и наложение фильтрующей сетки в стыках друг на друга, что приводит к дополнительному уменьшению проходного сечения в месте наложения слоев фильтрующей сетки.

Известен фильтр для водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин по А.Св. СССР 192125, содержащий кольцевые элементы с опорными площадками, образующие расположенные в радиальном направлении водоприемные каналы, при этом кольцевые элементы стянуты болтами в нескольких местах.

Недостатками этой конструкции являются:

- большие габариты и вес фильтра, обусловленные тем, что наружный диаметр кольцевых элементов при такой компоновке должен составлять 1,5...2,0 диаметра обсадной колонны, т.к. на кольцевых элементах необходимо разместить по окружности крепежные болты,

- низкая прочность по сравнению с фильтрами, в которых в качестве силового каркаса используется перфорированная труба, т.к. поперечное сечение трубы с учетом перфорации будет всегда больше, чем поперечное сечение нескольких болтов.

- нетехнологичность изготовления и трудности при сборке, обусловленные повышенными требованиями к точности совмещения отверстий под болты,

- возможность деформации фильтра по фильтрующим элементам при спуске в наклонно-направленные и горизонтальные скважины из-за низкой жесткости и отсутствия силового каркаса.

Кроме того, фильтр по А.Св. СССР 192125 не предназначен для использования в нефтегазодобывающей промышленности. Невозможность использования подобных фильтров в нефтегазодобывающей промышленности обусловлена, в первую очередь большим диаметральным габаритом фильтра, во-вторых, его низкой прочностью. Таким образом, этот фильтр имеет другое назначение.

Известен скважинный фильтр, предназначенный для добычи нефти или газа по патенту РФ на изобретение 2254420, содержащий установленные на перфорированную трубу, выполняющую роль каркаса, кольцевые элементы. Кольцевые элементы установлены с зазором, выполняющим роль фильтрующих каналов. В описании не указано, за счет каких средств достигается установка кольцевых элементов с зазорами между ними. Кроме того, не предусмотрен дренажный слой между перфорированной трубой и кольцевыми элементами, поэтому такой фильтр будет иметь низкий дебит добываемого продукта и быстро забьется посторонними частицами.

Недостатком щелевых скважинных фильтров является низкая прочность и возможность прохода через фильтрующий элемент крупных частиц, имеющих некруглую форму, а недостатком сетчатых фильтров является быстрая кольматация фильтрующего элемента, связанная с профилем проходного сечения ячейки проволочной сетки.

Известен фильтр щелевой наборный по патенту РФ на полезную модель 74957, прототип. Этот фильтр содержит перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями концентрично которой установлен фильтрующий элемент, выполненный из колец, на соприкасающихся торцах которых выполнены канавки, причем кольца фильтрующего элемента выполнены с продольными радиальными выступами внутри, сцентрированными на трубе по внутреннему диаметру и обеспечивающими дренаж.

Недостатком фильтра является то, что при сборке фильтрующих элементов канавки могут совмещаться друг с другом, что приведет к ухудшению фильтрующих свойств фильтра, т.к. через него будут проходить частицы в два раза крупнее, чем поперечный размер канавки.

Задача создания полезной модели: улучшение фильтрующих свойств фильтра при добыче нефти или газа и упрощение технологии изготовления фильтра.

Решение указанных задач достигнуто в фильтре щелевом наборном, содержащем перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями концентрично которой установлен фильтрующий элемент, выполненный из колец, на соприкасающихся торцах которых выполнены с двух сторон канавки, причем кольца фильтрующего элемента содержат внутри радиальные выступы, обеспечивающие центрирование колец на трубе по

внутреннему диаметру и дренаж, тем, что кольца сориентированы друг относительно друга в окружном направлении, а канавки смещены относительно друг друга. Окружная ориентации колец выполнена при помощи уступа на одном из торцов и аналогичной по размерам и форме впадины на другом торце. Кольца фильтрующего элемента установлены между двумя упорами. Один из упоров выполнен в виде резьбового кольца, установленного с возможностью осевого перемещения на втулке, закрепленной неподвижно на перфорированной трубе. Кольца фильтрующего элемента сгруппированы в пакеты, установленные, между промежуточными кольцами. Торцы колец фильтрующего элемента выполнены коническими. Канавки выполнены пересекающимися. Канавки выполнены радиальными. Канавки выполнены тангенциальными. Канавки на противолежащих торцах соседних колец выполнены противоположными по направлению. Профиль канавок выполнен прямоугольным или треугольными. Профиль канавок выполнен полукруглым. Канавки выполнены методом электрохимической или электроэрозионной обработки, или травлением с растворе кислоты с защитой необратываемых поверхностей. Кольца фильтрующего элемента выполнены из нержавеющей стали. Кольца фильтрующего элемента выполнены из пластмассы.

Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е всеми критериями полезной модели.

Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении фильтра применяются недефицитные материалы и известные технологии.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1...15, где:

- на фиг.1 - приведен фильтр щелевой наборный в сборе,

- на фиг.2 - приведен фильтр щелевой наборный с промежуточными кольцами,

- на фиг.3 - приведен внешний вид колец фильтрующего элемента,

- на фиг.4 - приведен вид А,

- на фиг.5 - приведен вид Б,

- на фиг.6 - приведен вид В для первого варианта фильтрующего элемента,

- на фиг.7 - приведен вид В для второго варианта фильтрующего элемента,

- на фиг.8 - приведен вид первого варианта кольца фильтрующего элемента,

- на фиг.9 - приведен вид второго варианта кольца фильтрующего элемента,

- на фиг.10 - приведен вид третьего варианта кольца фильтрующего элемента,

- на фиг.11 - приведен разрез Г-Г,

- на фиг.12 - приведен разрез Г-Г,

- на фиг.13 - также приведен разрез Г-Г,

- на фиг.14 - приведен вариант колец с канавками, выполненными с двух сторон,

- на фиг.15 - приведен разрез «Д-Д».

Предложенная конструкция фильтра щелевого наборного (фиг.1...15) содержит перфорированную трубу 1 с отверстиями «Е», ниппельную и муфтовую части, соответственно 2 и 3, фильтрующий элемент 4, установленный концентрично перфорированной трубе 1. Фильтрующий элемент 4 выполнен из колец 5, контактирующих друг с другом по торцам и имеющих канавки 6 на одном или обеих торцах. Кольца 5 зажаты между упорами 7. Один из упоров 7 выполнен в виде резьбового кольца 8, установленного с возможностью осевого перемещения на втулке 9, закрепленной неподвижно на перфорированной трубе 1.

При большой длине фильтра между упорами 7 могут быть установлены промежуточные кольца 10, которые зафиксированы сваркой 11 (фиг.2). Кольца 5 центрируется на трубе 1 при помощи радиальных выступов 12 (фиг.3). В отверстиях «Е» могут быть установлены срезаемые пробки 13. Особенностью колец 5 является то, что они имеют по меньшей мере по одному элементу окружной ориентации, который может быть выполнен в виде уступа 14 на одном торце и впадины 15 - на другом торце.

На торцах «Ж» колец 5 выполнены канавки 6 (фиг.6 и 7). Канавки 6 могут иметь переменную высоту. Торцы «Ж» колец 5 могут быть выполнены коническими (фиг.7). Канавки 6 могут быть выполнены радиальными (фиг.8) или тангенциальными (фиг.9) или перекрещивающимися (фиг.10).

Канавки 6 на противолежащих торцах соседних колец 5 могут быть выполнены противоположными по направлению (фиг.14). Толщина колец 5 равна 1,0...3,0 мм. Наружный диаметр колец Dф должен быть не более диаметра муфты Dм, для того, чтобы исключить возможность повреждения фильтрующего элемента 4 при транспортировке и при спуске фильтра в скважину.

Профиль углублений канавок 6 может быть выполнен треугольным (фиг.11) или радиусным (фиг.12) или прямоугольным (фиг.13). Для металлических колец 5 канаки 6 могут быть изготовлены электрохимической или электроэрозионной обработкой. Кольца 5 выполнены из нержавеющей стали или из пластмассы. Глубина канавок h1 определяет степень фильтрации скважинного фильтра и может быть равна 0,1...1,0 мм. Ширина канавок приблизительно равна их глубине.

При эксплуатации добываемый продукт, содержащий посторонние примеси проходит через канавки 6 на кольцах 5 и далее через отверстия «Е» внутрь фильтра. За счет того, что размер канавок 6 колец 5 фильтрующего элемента 4 составляет на входе 0,1...1,0 мм частицы более крупных размеров отфильтровываются и не попадают к насосному оборудованию и арматуре, установленным на устье скважины, что предотвращает их преждевременный износ. Увеличение глубины канавок от наружной поверхности «И» к оси фильтра уменьшает вероятность его кольматации. Частицы, имеющие размер меньше, чем

ширина канавки 6, проходят в нее и не забивают, потому, что она расширяется дальше по потоку. Крупные частицы падают вниз вне фильтра вдоль его наружной поверхности «И».

Применение полезной модели позволит получить ряд преимуществ по сравнению с использовавшимися ранее скважинными фильтрами, а именно:

1. Улучшить пропускную способность фильтрующего элемента за счет увеличения количества канавок и их совмещения при сборке фильтра.

2. Уменьшить кольматацию скважинного фильтра.

3. Повысить степень очистки добываемого продукта от примесей некруглой формы.

4. Обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление прохождению вязкой нефти и за счет этого увеличить дебит нефти.

5. Упростить конструкцию фильтра.

6. Обеспечить высокую технологичность фильтра.

7. Уменьшить затраты на изготовление фильтра.

8. Снизить экономические затраты на освоение скважины.

1. Фильтр щелевой наборный, содержащий перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями, концентрично которой установлен фильтрующий элемент, выполненный из колец, на соприкасающихся торцах которых с двух сторон выполнены канавки, причем кольца фильтрующего элемента содержат внутри радиальные выступы, обеспечивающие центрирование колец на трубе по внутреннему диаметру, и дренаж, отличающийся тем, что кольца сориентированы относительно друг друга в окружном направлении, а канавки на прилегающих торцах смещены относительно друг друга.

2. Фильтр щелевой наборный по п.1, отличающийся тем, что элемент окружная ориентация колец выполнен при помощи уступа на одном из торцов кольца и аналогичной по размерам и форме впадины на другом торце.

3. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольца фильтрующего элемента установлены между двумя упорами.

4. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что один из упоров выполнен в виде резьбового кольца, установленного с возможностью осевого перемещения на втулке, закрепленной неподвижно на перфорированной трубе.

5. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольца фильтрующего элемента сгруппированы в пакеты, установленные между промежуточными кольцами.

6. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что торцы колец фильтрующего элемента выполнены коническими.

7. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что канавки выполнены пересекающимися.

8. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что канавки выполнены радиальными.

9. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что канавки выполнены тангенциальными.

10. Фильтр щелевой наборный по п.8, отличающийся тем, что канавки на противолежащих торцах соседних колец выполнены противоположными по направлению.

11. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что профиль канавок выполнен прямоугольным или треугольным.

12. Фильтр скважинный наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что профиль канавок выполнен полукруглым.

13. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что канавки выполнены методом электрохимической или электроэрозионной обработки, или травлением в растворе кислоты с защитой необратываемых поверхностей.

14. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольца фильтрующего элемента выполнены из нержавеющей стали.

15. Фильтр щелевой наборный по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольца фильтрующего элемента выполнены из пластмассы.