EA019497B1 - Разделительное устройство для отделения частиц песка и породы - Google Patents

Разделительное устройство для отделения частиц песка и породы Download PDF

Info

Publication number
EA019497B1
EA019497B1 EA201170707A EA201170707A EA019497B1 EA 019497 B1 EA019497 B1 EA 019497B1 EA 201170707 A EA201170707 A EA 201170707A EA 201170707 A EA201170707 A EA 201170707A EA 019497 B1 EA019497 B1 EA 019497B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
separation device
disks
materials
sleeve
shaped elements
Prior art date
Application number
EA201170707A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201170707A1 (ru
Inventor
Армин Кайзер
Original Assignee
Эск Керамикс Гмбх Унд Ко. Кг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эск Керамикс Гмбх Унд Ко. Кг filed Critical Эск Керамикс Гмбх Унд Ко. Кг
Publication of EA201170707A1 publication Critical patent/EA201170707A1/ru
Publication of EA019497B1 publication Critical patent/EA019497B1/ru

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02Subsoil filtering
    • E21B43/08Screens or liners
    • E21B43/086Screens with preformed openings, e.g. slotted liners

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Согласно первому варианту выполнения изобретение относится к разделительному устройству для отделения частиц песка и породы при транспортировке жидкостей или газов из скважин в породе, содержащему множество штабелированных друг на друга и стянутых в осевом направлении с помощью опорной структуры кольцеобразных дисков из хрупкого твердого материала, при этом диски на своей верхней стороне имеют по меньшей мере три равномерно распределенные по окружности дисков распорки, при этом диски штабелированы друг на друга так, что распорки лежат друг над другом, и между отдельными дисками имеется разделительный зазор высотой 0,05-1 мм, предпочтительно 0,2-0,5 мм. Согласно другому варианту выполнения изобретение относится к разделительному устройству для отделения частиц песка и породы при транспортировке жидкостей или газов из скважин в породе, содержащему множество штабелированных друг на друга и стянутых в осевом направлении с помощью опорной структуры имеющих форму втулки элементов из хрупкого твердого материала, при этом в имеющих форму втулки элементах образованы прорези шириной 0,05-1 мм, предпочтительно 0,2-0,5 мм.

Description

Изобретение относится к разделительным устройствам, с помощью которых можно отделять частицы песка и породы в способе транспортировки жидкостей или газов из скважин в породе и тем самым эффективно транспортировать жидкости или газы.
При добыче жидкостей и газов из скважин в породе существует, в принципе, проблема вымывания мелких частица песка и породы, которые необходимо отделять от подлежащей транспортировке среды уже в скважине. Эта проблема возникает, в частности, при добыче нефти и природного газа, но также при добыче питьевой воды или при использовании тепла земли.
Обычно это отделение осуществляют с помощью щелевых сит, которые могут быть выполнены в различных вариантах выполнения в виде снабженного прорезями металлического листа, проволочного плетения или проволочной намотки. Описание решения с помощью проволочного плетения приведено в И8 5624560. Эти сита опираются на металлическую опорную структуру с целью обеспечения механической стабильности. Существенным недостатком этой конструкции является небольшая стойкость к износу. Сильный износ вызывается абразивным действием частиц породы.
В И8 2004/0050217 А1 и \УО 2008/080402 А1 приведено описание решений, в которых вместо металлических щелевых сит используются разделительные устройства из пористых проницаемых материалов. Пористые фильтровальные материалы, согласно И8 2004/0050217 А1, могут быть металлическими, керамическими или органическими, в \УО 2008/080402 А1 используются пористые керамические материалы.
Недостатком указанных в этих обеих публикациях решений является то, что фильтры из пористых керамических материалов проявляют на основании их небольшой вязкости разрушения склонность к разрушению за счет нагрузки на изгиб. Прочность на излом составляет, как правило, значительно меньше 30% прочности соответствующего сплошного материала и поэтому недостаточна для механических нагрузок в условиях использования в скважинах в породе.
Другой недостаток состоит в том, что стойкость к износу пористых керамических материалов значительно ниже, чем у плотных керамических материалов.
Кроме того, недостаток указанных в И8 2004/0050217 А1 и \УО 2008/080402 А1 решений состоит в том, что очень быстро происходит закупоривание свободной поверхности сита. На основании этого недостатка при использовании пористых керамических материалов для фильтровальных целей фильтровальные мембраны при стационарном применении обычно работают с циклическим промыванием с помощью противодавления. Поскольку работа с циклическим противодавлением отрицательно сказывается на производительности добычи, то промывку необходимо осуществлять с возможно более длительными интервалами.
Задача изобретения
В основу изобретения положена задача создания с преодолением недостатков уровня техники разделительного устройства для отделения частиц песка и породы при транспортировке жидкостей или газов из скважины в породе, которое имеет лучшую стойкость к износу и абразии и меньшую склонность к разрушению, чем известные из уровня техники разделительные устройства, которое дополнительно является более стойким к коррозии относительно кислот и щелочей и в котором не происходит быстрого закупоривания свободной фильтрующей поверхности.
Сущность изобретения
Указанная выше задача решена согласно изобретению с помощью разделительного устройства, согласно пп.1 и 12 формулы изобретения, а также их применения согласно п.23 формулы изобретения. Предпочтительные и особенно целесообразные варианты выполнения предмета изобретения содержаться в зависимых пунктах формулы изобретения.
Таким образом, предметом изобретения согласно первому варианту выполнения является разделительное устройство для отделения частиц песка и породы при транспортировке жидкостей или газов из скважин в породе, содержащее множество штабелированных друг на друга и стянутых в осевом направлении с помощью опорной структуры кольцеобразных дисков из хрупкого твердого материала, при этом диски на своей верхней стороне имеют по меньшей мере три равномерно распределенные по окружности дисков распорки, при этом диски штабелированы друг на друга так, что распорки лежат друг над другом и что между отдельными дисками имеется разделительный зазор с высотой 0,05-1 мм, предпочтительно 0,2-0,5 мм.
Предметом изобретения согласно второму варианту выполнения является разделительное устройство для отделения частиц песка и породы при транспортировке жидкостей или газов из скважин в породе, содержащее множество штабелированных друг на друга и стянутых в осевом направлении с помощью опорной структуры, имеющих форму втулки элементов из хрупкого твердого материала, при этом в имеющих форму втулки элементах образованы прорези с шириной прорезей 0,05-1 мм, предпочтительно 0,2-0,5 мм.
Предметом изобретения является также применение разделительных устройств согласно изобретению для отделения частиц песка и породы в способе транспортировки жидкостей или газов из скважин в породе.
Разделительные устройства согласно изобретению проявляют меньшую склонность к разрушению
- 1 019497 при нагрузке на изгиб, чем системы, описание которых приведено в И8 2004/0050217 А1 и АО 2008/080402 А1.
Другое преимущество разделительных устройств согласно изобретению состоит в том, что за счет использования плотных, хрупких твердых материалов, в частности керамических материалов, проявляются преимущества стойкости к абразии и коррозии. Понятие плотный означает применительно к материалам согласно изобретению, что они, в противоположность решениям, согласно уровню техники не являются пористыми, так что используемые согласно изобретению материалы сами не имеют фильтрующего действия. Таким образом, стойкость к абразии и износу и стойкость к коррозии разделительных устройств согласно изобретению значительно выше, чем в устройствах согласно указанному выше уровню техники.
Стойкость к коррозии разделительных устройств согласно изобретению, в частности относительно кислот, является важной, поскольку может быть необходимо промывать их кислотами.
Другое преимущество разделительных устройств согласно изобретению состоит в том, что не происходит быстрого закупоривания свободных поверхностей сита. Поэтому нет необходимости в регулярной промывке разделительных устройств согласно изобретению, как в известных из указанного выше уровня техники решениях. Поэтому достаточно промывать при необходимости разделительные устройства с более продолжительными интервалами времени.
Кроме того, свободная фильтрующая поверхность разделительного устройства согласно изобретению превышает свободную поверхность обычных фильтровальных решений в виде проволочной намотки, согласно, например, АО 2008/080402 А1, которая составляет, как правило, меньше 10%.
Кроме того, разделительные устройства согласно изобретению можно вводить в изогнутые скважины, что является преимуществом по сравнению с указанными в И8 2004/0050217 А1 и АО 2008/080402 А1 системами.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1а-1д - кольцеобразный диск согласно первому варианту выполнения изобретения в различных проекциях;
фиг. 2а-2б - штабелированные друг на друга кольцеобразные диски согласно первому варианту выполнения изобретения в различных проекциях;
фиг. 3а-3с - штабелированные друг на друга и стянутые в осевом направлении с помощью опорной структуры кольцеобразные диски согласно первому варианту выполнения изобретения в различных проекциях;
фиг. 4а-4с - имеющий форму втулки, снабженный прорезями в радиальном направлении элемент согласно второму варианту выполнения изобретения в различных проекциях;
фиг. 5а-5с - имеющий форму втулки, снабженный прорезями в осевом направлении элемент согласно второму варианту выполнения изобретения в различных проекциях.
Разделительное устройство согласно изобретению содержит в первом варианте выполнения кольцеобразные диски, которые просты и экономичны в изготовлении. Изготовление этих кольцеобразных дисков возможно с помощью порошковых металлургических или керамических способов в автоматизированном массовом производстве. Кольцеобразные диски можно прессовать в так называемом процессе с приближением к конечной форме, в котором кольцевые диски прессуют из порошков с близкой к конечной формой. Отпадает необходимость в затратной механической обработке кольцевых дисков. Частично неизбежные в процессе спекания отклонения от формы и размеров в отдельных кольцевых дисках допустимы при заявляемой конструкции разделительного устройства.
На фиг. 1а показана основная форма кольцеобразного диска 1 согласно изобретению, который имеет на своей верхней стороне 2 по меньшей мере три равномерно распределенные по окружности дисков распорки 3. На фиг. 1Ь показан разрез по линии В-В на фиг. 1а. На фиг. 1с показан кольцеобразный диск на виде сбоку, при этом распорка расположена в зоне Υ. Как следует из изображения в увеличенном масштабе зоны Υ на фиг. 1£, распорки 3 выполнены предпочтительно в виде отрезков шара. На фиг. 16 показан разрез по линии А-А на фиг. 1а. Зона X распорки 3 показана в увеличенном масштабе на фиг. 1е.
Верхняя сторона 2 кольцеобразного диска 1 может быть выполнена под прямым углом к оси диска или с понижающейся внутрь плоской или изогнутой поверхностью. Выполнение с понижением внутрь является предпочтительным в плане уменьшенной склонности к закупориванию разделительного устройства.
Нижняя сторона 4 (дно кольца) кольцеобразного диска предпочтительно выполнена с понижением внутрь, предпочтительно вогнутым, как показано на фиг. 1е. В данном случае дно кольца выполнено с радиусом В, при этом вогнутую форму на дне кольца следует понимать в целом. За счет вогнутой формы отдельные кольцеобразные диски могут легко уклоняться от нагрузки на изгиб в соответствии с принципом конструкции известного само по себе сферического осевого подшипника.
За счет вогнутой формы кольцевого дна в комбинации с прилеганием в трех точках можно легко компенсировать возможные отклонения формы и размеров.
В одном предпочтительном варианте выполнения наружные контуры 6 кольцеобразных дисков вы
- 2 019497 полнены с фаской, как показано на фиг. 1е. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения кромки могут быть также скруглены. Это обеспечивает еще лучшую защиту кромок от критичной для хрупких твердых материалов нагрузки кромок.
На фиг. 1д кольцеобразный диск согласно изобретению показан в изометрической проекции.
Внутренний диаметр кольцеобразных дисков составляет предпочтительно меньше 90%, более предпочтительно меньше 85% наружного диаметра кольцеобразных дисков, а радиальная толщина стенки кольцеобразных дисков составляет предпочтительно по меньшей мере 2,5 мм. Толщина дисков составляет предпочтительно 2-20 мм, более предпочтительно 2-10 мм.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения кольцеобразные диски могут иметь защиту от проворачивания, такую как, например, канавки 11, показанные на фиг. 1а и 1д За счет этого обеспечивается, что при осевой нагрузке на кольцеобразных дисках не возникают изгибающие моменты и осевая нагрузка всегда действует через точки прилегания. Таким образом, кольцеобразные диски находятся в соответствии с материалом лишь под нагрузкой сжатия.
Кольцеобразные диски для выполнения разделительного устройства согласно изобретению штабелируются друг на друга в осевом направлении и стягиваются в осевом направлении с помощью опорной структуры, как показано на фиг. 2а-2б и 3а-3с. На фиг. 2а показан на виде сверху штабель согласно изобретению из кольцеобразных дисков 1. На фиг. 2Ь показан разрез по линии А-А на фиг. 2а. При штабелировании друг на друга кольцеобразных дисков расположенные со сдвигом относительно друг друга на 120° распорки 3 оказываются друг над другом, так что ввод нагрузки происходит по оси трех распорок. За счет этого предотвращаются критичные для хрупких твердых материалов нагрузки кромок, и достигается также при кольцевых дисках с отклонениями по форме трехточечное прилегание в желаемых точках прилегания. Между отдельными дисками образуется разделительный зазор 5 с высотой 0,05-1 мм, предпочтительно 0,2-0,5 мм.
На фиг. 2с схематично показан на виде сбоку штабель из кольцеобразных дисков 1 с образованием разделительных зазоров 5. На фиг. 26 показан в изометрической проекции разрез кольцевого штабеля.
Разделительное устройство из штабелированных кольцеобразных дисков, которые стянуты в осевом направлении с помощью опорной структуры, показано на фиг. 3а-3с. При этом опорная структура выполнена в виде снабженной отверстиями опорной трубы 7.
Штабель из кольцеобразных дисков можно выполнять любой высоты, которая ограничена лишь имеющейся длиной опорных структур, таких как опорные трубы 7. Любое количество этих разделительных устройств можно соединять друг с другом и стягивать в осевом направлении за счет обычных винтовых соединений с помощью систем 13 и 14 фланцев и расположенных между ними пружин 15. На фиг. 3а показано разделительное устройство согласно изобретению на виде сверху. На фиг. 3Ь показан разрез по линии А-А на фиг. 3 а, а на фиг. 3 с показан в изометрической проекции разрез разделительного устройства согласно фиг. 3а и 3Ь.
Опорные трубы 7 установлены на фиг. 3а-3с снаружи, однако могут быть также расположены внутри. Опорные трубы должны иметь имеющие любую форму проходы 16 для подлежащей транспортировке среды. Размеры проходов 16 должны быть больше фильтровальных зазоров, чтобы не действовать в свою очередь в качестве фильтров.
За счет опорных труб обеспечивается осевая ориентация и осевое сжатие штабеля кольцеобразных дисков. С помощью установленных на опорные трубы фланцев 14 обеспечивается возможность соединения двух или более штабельных пакетов. Кроме того, с помощью опорных труб 7 передаются возникающие при введении разделительного устройства в скважину, соответственно, при удалении из скважины силы. При лежащей снаружи опорной трубе разделительное устройство защищено от возникающей за счет породы в скважине ударной нагрузки.
Лежащие снаружи опорные трубы подвергаются повышенному износу окружающими твердыми частицами породы. Однако эта проблема намного меньше, чем для самого разделительного устройства, поскольку опорная труба не имеет узких щелей. Кроме того, опорную трубу можно при необходимости защищать от абразии с помощью обычных защищающих от износа слоев.
Кроме того, опорные трубы могут быть выполнены с зазором или без зазора к кольцевому штабелю. Выполнение с зазором позволяет лучше использовать фильтрующую поверхность и улучшенное омывание штабеля дисков.
Опорные трубы 7 стягивают с помощью пружинных элементов 15 штабель из дисков и тем самым предотвращают расширение фильтровального зазора 5 даже при введении в изогнутые скважины. Пружинные элементы могут быть выполнены, например, в виде стальных пружин или эластомерных пружин.
Основной функцией показанного в качестве примера на фиг. 3а-3с разделительного устройства согласно изобретению является отделение втекающей снаружи смеси жидкости или газа с частицами песка или породы от проходящего внутри потока транспортировки жидкости или газа. Все частицы, которые больше разделительного зазора между соседними дисками 1, эффективно отделяются от транспортируемого потока.
Упомянутый выше принцип конструкции сферического подшипника позволяет в зависимости от
- 3 019497 величины радиуса Я (см. фиг. 1е) на нижней стороне 4 кольцеобразных дисков 1 вводить разделительное устройство в изогнутые скважины.
Указанные выше размеры отдельных кольцеобразных дисков обеспечивают высокую механическую допустимую нагрузку при применении и хорошую надежность в изготовлении. Ширина кольцеобразных дисков не имеет решающего значения на разделительную функцию. Поэтому возможны отклоняющиеся размеры.
В противоположность этому высота кольцеобразных дисков является решающей для доли свободной фильтрующей поверхности. Поэтому высота кольцеобразных дисков представляет компромисс между механической допустимой нагрузкой и максимальной производительностью транспортировки. Ее необходимо согласовывать со свойствами изготовления материала и нагрузкой. Радиус сферического осевого подшипника больше в 5-50 раз, более предпочтительно в 10-40 раз наружного диаметра кольцеобразных дисков.
Радиус выполненных в виде отрезков шара распорок выбирается в зависимости от желаемого разделительного зазора и ширины кольцеобразных дисков и получается конструктивно из обоих значений. Типичные разделительные зазоры имеют высоту между 0,2 и 0,5 мм и ориентируются на величину зерен подлежащей отделению песка и породы и максимально допустимой величины частиц в потоке продукта. Размер разделительного зазора соответствует максимально допустимой величине частиц в транспортируемом потоке.
Свободная фильтрующая поверхность в конкретном примере выполнения при высоте кольцеобразных дисков в целом 3 мм и высоте зазора 0,4 мм уже составляет 13%. При соответственно меньших высотах кольцеобразных дисков доля свободной поверхности может быть еще увеличена. Ограничение максимальной доли свободной поверхности обусловливается лишь механической допустимой нагрузкой кольцеобразных дисков. Она, в свою очередь, зависит от опорной структуры и прочности материала.
Согласно второму варианту выполнения разделительное устройство, согласно изобретению, содержит множество штабелированных друг на друга и стянутых в осевом направлении с помощью опорной структуры, имеющих форму втулки элементов, в которых за счет механической обработки предусмотрены шлицы. При этом шлицы могут быть расположены в радиальном направлении и/или в осевом направлении к оси втулки.
На фиг. 4а-4с показан вариант выполнения, в котором шлицы 9 расположены в осевом направлении относительно оси втулки. На фиг. 4а показан имеющий форму втулки элемент 8 на виде сверху.
На фиг. 4Ь показан разрез по линии А-А на фиг. 4а имеющего форму втулки элемента 8. На фиг. 4с имеющий форму втулки элемент 8 показан в изометрической проекции. Как показано на фиг. 3а-3с, отдельные ряды шлицев 9 в этом варианте выполнения расположены со смещением относительно друг друга.
На фиг. 5а-5с показан другой вариант выполнения имеющего форму втулки элемента 8, в котором шлицы 10 расположены в осевом направлении относительно оси втулки. На фиг. 5Ь показан такой имеющий форму втулки элемент 8 на виде сверху. На фиг. 5Ь показан разрез по линии А-А на фиг. 5а имеющего форму втулки элемента 8, а на фиг. 5с показан имеющий форму втулки элемент 8 в изометрической проекции. Можно видеть, что в этом варианте выполнения по окружности втулки расположены три ряда осевых шлицев 11 на расстоянии друг от друга.
Подходящими способами обработки для выполнения прорезей являются, например, резание с помощью мулитовой проволоки или дисковое резание. Аналогично высоте разделительного зазора в первом варианте выполнения изобретения осевые и/или радиальные шлицы имеют ширину 0,05-1 мм, предпочтительно 0,2-0,5 мм, при этом ширина шлицев меньше 0,4 мм является более предпочтительной для сдерживания песка.
Имеющие форму втулки элементы в соответствии с конструкцией в первом варианте выполнения разделительного устройства согласно изобретению направляются в осевом направлении и предварительно сжимаются с помощью лежащих внутри или снаружи опорных труб. Таким образом, они также могут быть расположены штабелями, имеющими любую высоту.
Для обеспечения возможности введения также в изогнутые скважины, одна торцевая сторона втулки выполнена вогнутой, а другая - выпуклой, с целью обеспечения угловой подвижности штабеля имеющих форму втулки элементов по принципу сферического осевого подшипника. Радиус Я, показанный на фиг. 4Ь и 5Ь, предпочтительно в 5-50 раз, более предпочтительно в 10-40 раз превышает наружный диаметр имеющего форму втулки элемента 8.
Высота втулки определяется экономичностью изготовления в процессе формирования. В конкретном варианте выполнения высота составляет, например, 80 мм. Такую высоту можно надежно обеспечивать с помощью осевого прессования с использованием обычных прессовочных порошков.
При имеющих форму втулки элементах отпадает необходимость в распорках, поскольку фильтрующее действие осуществляется с помощью выполненных прорезей. Однако можно также выполнять идентичную с первым вариантом выполнения конструкцию относительно распорок и защиты от проворачивания.
Выполнение с имеющими форму втулки элементами является предпочтительным по сравнению с
- 4 019497 выполнением с кольцеобразными дисками тем, что необходимо меньшее количество конструктивных элементов для выполнения разделительного устройства согласно изобретению. Однако принципиально более высокая прочность втулок по сравнению с кольцеобразными дисками несколько снижается за счет необходимых для большой свободной фильтрующей поверхности прорезей.
Свободная фильтрующая поверхность в имеющих форму втулки элементах является аналогично кольцеобразным дискам компромиссом между механической допустимой нагрузкой втулок и максимальной свободной фильтрующей поверхностью. При одинаковой механической допустимой нагрузке максимальная свободная фильтрующая поверхность в первом варианте выполнения с кольцеобразными дисками выше, чем во втором варианте выполнения с имеющими форму втулки элементами.
Внутренний диаметр имеющих форму втулки элементов составляет предпочтительно меньше 90%, более предпочтительно меньше 85% наружного диаметра имеющих форму втулки элементов, а радиальная толщина стенки имеющих форму втулки элементов составляет предпочтительно по меньшей мере 2,5 мм.
Наружный диаметр как кольцеобразных дисков в первом варианте выполнения, так и имеющих форму втулки элементов во втором варианте выполнения составляет предпочтительно 50-200 мм.
Механические нагрузки хрупких твердых кольцеобразных дисков и имеющих форму втулки элементов можно дополнительно уменьшать, когда между кольцеобразными дисками или имеющими форму втулки элементами расположена пластмассовая пленка в виде промежуточного кольца, и/или нижние стороны кольцеобразных дисков или имеющих форму втулки элементов покрыты пластмассовым слоем. За счет этого уменьшаются, в частности, точечные нагрузки на хрупкие твердые кольцеобразные диски.
Следовательно, можно либо уменьшать высоту кольцеобразных дисков, либо повышать механическую допустимую нагрузку при той же высоте.
Подходящие пластмассы можно выбирать в зависимости от температуры и транспортируемой среды. Для температур ниже 100°С и транспортировки, например, воды можно использовать простые стандартные пластмассы, такие как полипропилен и полиэтилен. При температурах до примерно 140°С необходимы так называемые инженерные пластмассы, такие как, например, полиамид или полиоксиметилен (РОМ). При температурах до примерно 200°С и транспортировке нефти или газа можно использовать так называемые высокотемпературные пластмассы. Такие материалы, как полиэфирэфиркетон (РЕЕК) или политетрафторэтилен (РТЕЕ), имеют также при этих условиях еще хорошую стойкость. Стойкость пленки или покрытия относительно абразивного износа можно еще значительно повышать за счет армирования керамическими наполнителями.
Хрупкий твердый материал кольцеобразных дисков или имеющих форму втулки элементов предпочтительно выбирается из оксидных или не оксидных керамических материалов, смешанной из этих материалов керамики, керамических материалов с добавлением вторичных фаз, смешанных материалов с долями керамических твердых материалов и с металлической связующей фазой, дисперсионнотвердеющих литых материалов, металлургических порошковых материалов с образуемыми на месте твердыми фазами и армированных короткими и/или длинными волокнами керамических материалов.
Примерами оксидных керамических материалов являются А12О3, ΖτΟ2, муллит, шпинель и смешанные оксиды. Примерами для не оксидных материалов являются 81С, В4С, Т1В2 и 8ί3Ν4. Керамическими твердыми материалами являются, например, карбиды и бориды. Примерами смешанных материалов с металлической связующей фазой являются \УС-Со, Т1С-Ее и Т1В2-Ее№Ст. Примерами создаваемых на месте фаз твердого материала являются карбиды хрома. Примером армированного волокном керамического материала является С-81С.
Указанные выше материалы отличаются тем, что они являются более твердыми, чем обычно имеющиеся частицы породы, т.е. значения твердости по Виккерсу или твердости по шкале С Роквелла этих материалов превышают соответствующие значения окружающей породы. Все эти материалы отличаются одновременно тем, что они имеют большую хрупкость, чем типичные не закаленные стальные сплавы. В этом смысле эти материалы называются здесь хрупкими твердыми материалами.
Предпочтительно используются материалы с плотностью, составляющей по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 95% теоретической плотности, с целью достижения возможно более высоких значений твердости и высокой стойкости к абразии и коррозии. Предпочтительно в качестве хрупких твердых материалов используются спеченный карбид кремния (881С) или карбид бора. Эти материалы являются не только стойкими к абразии, но также стойкими к коррозии относительно обычно применяемых для промывки разделительных устройств кислот, таких как, например, НС1.
Особенно пригодными являются, например, материалы 881С с мелкозернистой структурой (средняя величина зерен менее 5 мкм), такие как, например, предлагаемые под названием ЕКа§1С®Е фирмы Е8К Сеташ1С8 ОшЬН&Со.КО. Кроме того, можно использовать крупнозернистые материалы 881С, например, с бимодальной структурой, при этом предпочтительно 50-90% распределения величины зерен состоит из призматических, имеющих форму пластинок кристаллитов 81С с длиной 100-1500 мкм, и 10-50% - из призматических, имеющих форму пластинок кристаллитов 81С с длиной от 5 до менее 100 мкм (ЕКа§1С®Е фирмы Е8К Сеташгск ОшЬН&Со.КО).
- 5 019497
Примеры
Приведенный ниже пример служит для дальнейшего пояснения изобретения.
Пример.
Керамическое разделительное устройство.
В одном примере выполнения наружный диаметр фильтрующих кольцеобразных дисков составляет 100 мм, внутренний диаметр 80 мм. Высота кольцеобразного диска составляет 3 мм. Радиус Я сферического осевого подшипника (см. фиг. 1е) составляет 2000 мм. Кольцевой зазор между смежными кольцеобразными дисками составляет 0,4 мм. Радиус трех имеющих форму отрезка шара распорок на кольцеобразных дисках составляет 25 мм. Толщина стенки металлической опорной клетки составляет 3 мм (см. фиг. 3Ь и 3 с). Свободная фильтрующая поверхность составляет 13%.
Общая длина разделительного устройства в этом примере составляет 1000 мм, что соответствует 294 дискам с указанными выше размерами в штабеле из дисков.
В этом примере выполнения используется материал 881С (ЕКа§1с®Е).

Claims (21)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Разделительное устройство для отделения частиц песка и породы при транспортировке жидкостей или газов из скважин в породе, содержащее множество штабелированных друг на друга и стянутых в осевом направлении с помощью опорной структуры (7) кольцеобразных дисков (1) из хрупкого твердого материала, причем диски (1) на своей верхней стороне (2) имеют по меньшей мере три равномерно распределенные по окружности дисков (1) распорки (3), причем диски (1) штабелированы друг на друга так, что распорки (3) лежат друг над другом, и между отдельными дисками (1) имеется разделительный зазор (5) высотой 0,05-1 мм, причем хрупкий твердый материал кольцеобразных дисков (1) выбран из группы, включающей оксидные или не оксидные керамические материалы, смешанную из этих материалов керамику, керамические материалы с добавлением вторичных фаз, смешанные материалы с долями керамических твердых материалов и с металлической связующей фазой, дисперсионно-твердеющие литые материалы, металлургические порошковые материалы с образуемыми на месте фазами твердого материала и армированных короткими и/или длинными волокнами керамических материалов.
  2. 2. Разделительное устройство по п.1, в котором распорки (3) выполнены в виде участков шара.
  3. 3. Разделительное устройство по п.1 или 2, в котором верхняя сторона (2) кольцеобразных дисков (10) выполнена под прямым углом к оси диска.
  4. 4. Разделительное устройство по п.1 или 2, в котором верхняя сторона (2) кольцеобразных дисков (1) выполнена с понижающейся внутрь плоской или изогнутой поверхностью.
  5. 5. Разделительное устройство по любому из пп.1-4, в котором нижняя сторона (4) кольцеобразных дисков (1) выполнена с понижением внутрь, предпочтительно вогнутой в соответствии с принципом конструкции сферического осевого подшипника.
  6. 6. Разделительное устройство по любому из пп.1-5, в котором наружные кромки (6) кольцеобразных дисков (1) снабжены фаской или скруглены.
  7. 7. Разделительное устройство по любому из пп.1-6, в котором внутренний диаметр кольцеобразных дисков (1) составляет меньше 90% наружного диаметра кольцеобразных дисков (1).
  8. 8. Разделительное устройство по любому из пп.1-7, в котором радиальная толщина стенки кольцеобразных дисков (1) составляет по меньшей мере 2,5 мм.
  9. 9. Разделительное устройство по любому из пп.1-8, в котором толщина кольцеобразных дисков (1) составляет 2-20 мм.
  10. 10. Разделительное устройство по любому из пп.1-9, в котором кольцеобразные диски (1) имеют защиту (11) от проворачивания.
  11. 11. Разделительное устройство по любому из пп.1-10, в котором опорная структура (7) является установленной внутри и/или снаружи опорной трубой.
  12. 12. Разделительное устройство для отделения частиц песка и породы при транспортировке жидкостей или газов из скважин в породе, содержащее множество штабелированных друг на друга и стянутых в осевом направлении с помощью опорной структуры (7) имеющих форму втулки элементов (8) из хрупкого твердого материала, причем в имеющих форму втулки элементах (8) образованы прорези (9, 10) шириной 0,05-1 мм, причем хрупкий твердый материал имеющих форму втулки элементов (8) выбран из группы, включающей оксидные или не оксидные керамические материалы, смешанную из этих материалов керамику, керамические материалы с добавлением вторичных фаз, смешанные материалы с долями керамических твердых материалов и с металлической связующей фазой, дисперсионно-твердеющие литые материалы, металлургические порошковые материалы с образуемыми на месте фазами твердого материала и армированных короткими и/или длинными волокнами керамических материалов.
  13. 13. Разделительное устройство по п.12, в котором прорези (9, 10) расположены в радиальном направлении и/или в осевом направлении относительно оси втулки.
  14. 14. Разделительное устройство по п.12 или 13, в котором одна торцевая сторона имеющих форму втулки элементов (8) выполнена вогнутой, а другая торцевая сторона - выпуклой для обеспечения угло
    - 6 019497 вой подвижности штабеля имеющих форму втулки элементов (8) по принципу сферического осевого подшипника.
  15. 15. Разделительное устройство по п.5 или 14, в котором радиус сферического осевого подшипника в 5-50 раз превышает наружный диаметр кольцеобразных дисков (1) или имеющих форму втулки элементов (8).
  16. 16. Разделительное устройство по любому из пп.12-15, в котором внутренний диаметр имеющих форму втулки элементов (8) составляет меньше 90% наружного диаметра имеющих форму втулки элементов (8).
  17. 17. Разделительное устройство по любому из пп.12-16, в котором радиальная толщина стенки имеющих форму втулки элементов (8) составляет по меньшей мере 2,5 мм.
  18. 18. Разделительное устройство по любому из пп.12-17, в котором опорная структура (7) является установленными внутри и/или снаружи опорными трубами.
  19. 19. Разделительное устройство по любому из пп.1-18, в котором хрупкие твердые материалы имеют плотность, составляющую по меньшей мере 90% теоретической плотности.
  20. 20. Разделительное устройство по любому из пп.1-19, в котором хрупкий твердый материал является спеченным карбидом кремния (881С) или карбидом бора.
  21. 21. Разделительное устройство по любому из пп.1-20, в котором между кольцеобразными дисками (1) или имеющими форму втулки элементами (8) расположена пластмассовая пленка в качестве промежуточного кольца, и/или нижние стороны кольцеобразных дисков или имеющих форму втулки элементов покрыты пластмассовым слоем.
EA201170707A 2008-11-18 2009-11-10 Разделительное устройство для отделения частиц песка и породы EA019497B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008057894A DE102008057894A1 (de) 2008-11-18 2008-11-18 Trennvorrichtung zur Abtrennung von Sand- und Gesteinspartikeln
PCT/EP2009/008021 WO2010057591A1 (de) 2008-11-18 2009-11-10 Trennvorrichtung zur abtrennung von sand- und gesteinspartikeln

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201170707A1 EA201170707A1 (ru) 2011-10-31
EA019497B1 true EA019497B1 (ru) 2014-04-30

Family

ID=42084174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201170707A EA019497B1 (ru) 2008-11-18 2009-11-10 Разделительное устройство для отделения частиц песка и породы

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8893781B2 (ru)
EP (1) EP2347092B1 (ru)
CN (1) CN102216558B (ru)
DE (1) DE102008057894A1 (ru)
EA (1) EA019497B1 (ru)
WO (1) WO2010057591A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645393C1 (ru) * 2014-07-30 2018-02-21 3М Инновейтив Пропертиз Компани Сепарирующее устройство для удаления твердых частиц из потоков жидкости и газа для больших перепадов давления

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008057894A1 (de) * 2008-11-18 2010-06-02 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Trennvorrichtung zur Abtrennung von Sand- und Gesteinspartikeln
ES2435892T3 (es) * 2009-07-20 2013-12-26 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Dispositivo de separación para dispositivos tubulares de circulación continua
US9347295B2 (en) * 2012-11-14 2016-05-24 Schlumberger Technology Corporation Filtration system and method for a packer
US9695675B2 (en) 2014-01-03 2017-07-04 Weatherford Technology Holdings, Llc High-rate injection screen assembly with checkable ports
GB201401066D0 (en) * 2014-01-22 2014-03-05 Weatherford Uk Ltd Improvements in and relating to screens
US10408022B2 (en) 2014-10-09 2019-09-10 Weatherford Technology Holdings, Llc Enhanced erosion resistance wire shapes
EP3336305A1 (en) 2016-12-19 2018-06-20 3M Innovative Properties Company Separating device, process for making a separating device, and use of a separating device
US11173427B2 (en) 2017-09-25 2021-11-16 Sand Separation Technologies Inc. Device for separating solids from a fluid stream
EP3477043A1 (en) 2017-10-26 2019-05-01 3M Innovative Properties Company Separating device and use of a separating device
EP3604734B1 (en) * 2018-08-01 2021-10-20 3M Innovative Properties Company Separating device and use of a separating device
AU2019333933A1 (en) 2018-09-06 2021-05-13 Sand Separation Technologies Inc. Counterflow vortex breaker
WO2020121170A1 (en) 2018-12-10 2020-06-18 3M Innovative Properties Company Separating device and use of a separating device
EP3670828A1 (en) 2018-12-18 2020-06-24 3M Innovative Properties Company Separating device and use of a separating device
EP3760831B1 (en) 2019-07-03 2022-03-23 3M Innovative Properties Company Separating device and use of a separating device
EP3779121A1 (en) 2019-08-14 2021-02-17 3M Innovative Properties Company Separating device and use of a separating device
US12006800B2 (en) 2020-04-21 2024-06-11 Weatherford Technology Holdings, Llc Screen assembly having permeable handling area
EP3922810A1 (en) 2020-06-10 2021-12-15 3M Innovative Properties Company Separating device and use of a separating device
CN112081563A (zh) * 2020-10-27 2020-12-15 山东荣正石油科技有限公司 石油防砂筛管

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2016383A1 (de) * 1969-11-21 1971-05-27 Reijonen, Yr o, Reijonen, Veh, Helsinki Siebrohr fur Rohrbrunnen
DE2246747A1 (de) * 1971-10-11 1973-04-19 Veli Reijonen Siebrohr fuer rohrbrunnen
US3789924A (en) * 1971-06-17 1974-02-05 Upo Oy Fountain well
BE903486A (en) * 1985-10-21 1986-02-17 Kabel Und Gummiwerke Ag Abgeku Well water extraction system - has suction passage wall resistance decreasing in stages from top
GB2217626A (en) * 1988-04-28 1989-11-01 Borsod Abauj Zemplen Megyei Vi Filter element
DE3920098A1 (de) * 1988-07-29 1990-03-22 Projekt Wasserwirtschaft Veb Filterrohr fuer infiltrations- und entnahmebrunnen
DE9303331U1 (de) * 1993-03-08 1994-07-14 Preussag Anlagenbau Gmbh, 30625 Hannover Filterrohr für Brunnen

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1533747A (en) * 1923-05-21 1925-04-14 Lough William David Adjustable well casing and sand screen
US1709222A (en) * 1926-01-13 1929-04-16 Joseph P Lawlor Well casing and strainer
US1705848A (en) * 1928-04-30 1929-03-19 Austin George Well screen
US1995850A (en) * 1933-08-14 1935-03-26 Charles J Harter Strainer
DE930331C (de) 1938-03-12 1955-07-14 Siemens Ag Einrichtung zur Entstoerung
US2250871A (en) * 1938-09-27 1941-07-29 Johns Manville Well screen
US2314477A (en) * 1940-11-25 1943-03-23 Edward E Johnson Inc Well screen having water contacting surfaces formed of plastic material
US2746552A (en) * 1950-04-04 1956-05-22 Grospas Sa Ets Cylindrical strainer or filter units
US2646126A (en) * 1950-08-18 1953-07-21 Grover D Goodner Well screen
US3009519A (en) * 1959-07-31 1961-11-21 Western Well Screen Mfg Compan Well screen
US3568842A (en) * 1969-03-11 1971-03-09 John W Bozek Apparatus for separating mixtures of immiscible liquids
GB1385193A (en) 1971-05-20 1975-02-26 Sykes Ltd Henry Well points
US4102395A (en) * 1977-02-16 1978-07-25 Houston Well Screen Company Protected well screen
US4267045A (en) * 1978-10-26 1981-05-12 The Babcock & Wilcox Company Labyrinth disk stack having disks with integral filter screens
IL71674A0 (en) * 1984-04-27 1984-07-31 Drori Mordeki Multiple-disc type filters
US4752394A (en) * 1986-01-07 1988-06-21 Loadarm Australia Pty. Limited Bore screen
DE3909810A1 (de) * 1989-03-24 1990-09-27 Simon Lajos Filter fuer zylindrische oder ebene filteranlagen fuer die mechanische reinigung von fluessigkeiten
US5249626A (en) * 1992-06-11 1993-10-05 Lynn Gibbins Bottom hole well strainer
USD365139S (en) * 1993-10-04 1995-12-12 Lynn Gibbins Bottom hole well strainer ring
US5624560A (en) 1995-04-07 1997-04-29 Baker Hughes Incorporated Wire mesh filter including a protective jacket
US6772837B2 (en) * 2001-10-22 2004-08-10 Halliburton Energy Services, Inc. Screen assembly having diverter members and method for progressively treating an interval of a welibore
US7066252B2 (en) 2002-08-29 2006-06-27 Shell Oil Company Erosion resistant, self and/or artificial external cleaning solid exclusion system
US6769484B2 (en) * 2002-09-03 2004-08-03 Jeffrey Longmore Downhole expandable bore liner-filter
DK178114B1 (da) 2006-12-29 2015-06-01 Mærsk Olie Og Gas As Keramisk skærmsi
CN201031672Y (zh) * 2007-04-20 2008-03-05 易会安 一种桥式过滤筛管
DE102008057894A1 (de) * 2008-11-18 2010-06-02 Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg Trennvorrichtung zur Abtrennung von Sand- und Gesteinspartikeln
US8196653B2 (en) * 2009-04-07 2012-06-12 Halliburton Energy Services, Inc. Well screens constructed utilizing pre-formed annular elements
DK2553216T3 (en) * 2010-03-31 2014-03-03 Esk Ceramics Gmbh & Co Kg Wear resistant separation device for separating sand and stone particles

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2016383A1 (de) * 1969-11-21 1971-05-27 Reijonen, Yr o, Reijonen, Veh, Helsinki Siebrohr fur Rohrbrunnen
US3789924A (en) * 1971-06-17 1974-02-05 Upo Oy Fountain well
DE2246747A1 (de) * 1971-10-11 1973-04-19 Veli Reijonen Siebrohr fuer rohrbrunnen
BE903486A (en) * 1985-10-21 1986-02-17 Kabel Und Gummiwerke Ag Abgeku Well water extraction system - has suction passage wall resistance decreasing in stages from top
GB2217626A (en) * 1988-04-28 1989-11-01 Borsod Abauj Zemplen Megyei Vi Filter element
DE3920098A1 (de) * 1988-07-29 1990-03-22 Projekt Wasserwirtschaft Veb Filterrohr fuer infiltrations- und entnahmebrunnen
DE9303331U1 (de) * 1993-03-08 1994-07-14 Preussag Anlagenbau Gmbh, 30625 Hannover Filterrohr für Brunnen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645393C1 (ru) * 2014-07-30 2018-02-21 3М Инновейтив Пропертиз Компани Сепарирующее устройство для удаления твердых частиц из потоков жидкости и газа для больших перепадов давления

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010057591A1 (de) 2010-05-27
US20110220347A1 (en) 2011-09-15
CN102216558A (zh) 2011-10-12
EP2347092B1 (de) 2019-12-25
DE102008057894A1 (de) 2010-06-02
EP2347092A1 (de) 2011-07-27
EA201170707A1 (ru) 2011-10-31
US8893781B2 (en) 2014-11-25
CN102216558B (zh) 2016-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA019497B1 (ru) Разделительное устройство для отделения частиц песка и породы
DK2662124T3 (en) Separation device for tubular flow devices
DK2553216T3 (en) Wear resistant separation device for separating sand and stone particles
CN106574494B (zh) 用于从液体和气体流移除固体颗粒以用于高压差的分离装置
WO2018118859A1 (en) Separating device, process for making a separating device, and use of a separating device
CN111279051A (zh) 分离装置和分离装置的用途
CN112840100B (zh) 分离装置和分离装置的用途
US20220290531A1 (en) Separating device and use of a separating device
CN113167111A (zh) 分离装置和分离装置的用途
US20220349291A1 (en) Separating device and use of a separating device
CN113195868A (zh) 分离装置和分离装置的用途
EP3922810A1 (en) Separating device and use of a separating device

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ RU