EA024517B1 - Скважинный фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для предотвращения поступления песка из призабойной зоны в скважину. Поставленная задача достигается тем, что в скважинном фильтре, содержащем установленный на обсадной колонне корпус с перекрытыми отверстиями и защитный кожух, перекрытия отверстий и защитный кожух которого выполнены из материала, разрушаемого при химическом воздействии, на корпусе концентрично установлены внутренний и внешний фильтрующие элементы, выполненные из проволоки, намотанной на опорные стержни, и зафиксированы внутренними и наружными кольцами, при этом кольцевое пространство между фильтрующими элементами заполнено гравием и ограничено шайбой, фиксируемой пружинным кольцом, при этом защитный кожух установлен на внешнем фильтрующем элементе. Внешний фильтрующий элемент может быть установлен на внешней перфорированной трубе. Внутренний и внешний фильтрующие элементы скважинного фильтра выполнены из проволоки ромбического сечения.

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для предотвращения поступления песка из призабойной зоны в скважину.

Известен скважинный фильтр, состоящий из двух концентрично расположенных перфорированных патрубков, механического пакера, магнита, двух втулок, одна из которых подпружинена [1].

Недостатком фильтра является необходимость проведения дополнительных операций для освоения скважин (перфорация, распакеровка и т.д.), что значительно удорожает и удлиняет процесс освоения.

Известен скважинный фильтр, содержащей установленный на обсадной колонне корпус с отверстиями, перекрытыми заглушками в виде стакана, заполненного вязкопластичным веществом и выступающего донной частью во внутрь корпуса [2].

Недостатком скважинного фильтра является поступление песка в скважину из-за разрушения скелета пласта под действием большого градиента давления и скорости фильтрационного потока жидкости.

Наиболее близким к изобретению является скважинный фильтр, содержащий установленный на обсадной колонне корпус с перекрытыми отверстиями и кожух, перекрытия отверстий и кожух выполнены из материала, разрушаемого при химическом воздействии [3].

Однако из-за отсутствия дополнительного фильтрующего слоя при эксплуатации происходит пескование скважины.

Задачей изобретения является предотвращение разрушения эксплуатационной колонны и цементного камня, а также ограничение поступления песка в скважину.

Поставленная задача достигается тем, что в скважинном фильтре, содержащем установленный на обсадной колонне корпус с перекрытыми отверстиями и защитный кожух, перекрытия отверстий и защитный кожух которого выполнены из материала, разрушаемого при химическом воздействии, на корпусе концентрично установлены внутренний и внешний фильтрующие элементы, выполненные из проволоки, намотанной на опорные стержни, и зафиксированы внутренними и наружными кольцами, при этом кольцевое пространство между фильтрующими элементами заполнено гравием и ограничено шайбой, фиксируемой пружинным кольцом, при этом защитный кожух установлен на внешнем фильтрующем элементе.

Внешний фильтрующий элемент может быть установлен на внешней перфорированной трубе.

Внутренний и внешний фильтрующие элементы скважинного фильтра выполнены из проволоки ромбического сечения.

Предлагаемый скважинный фильтр (фиг. 1) состоит из перфорированной обсадной трубы - корпуса (1), внутреннего (2) и внешнего (3) фильтрующих элементов, верхнего (4) и нижнего (5) переходников, внутренних (6) и наружных (7) колец, заглушек (8), гравийной набивки (9), защитного кожуха (10). Внутренний (2) и внешний (3) фильтрующие элементы изготовлены из коррозионно-стойкой проволоки ромбического сечения путем намотки на опорные стержни. Большое количество опорных стержней увеличивает прочностные характеристики фильтра как в осевом, так и в радиальном направлении. Проволока и опорные стержни соединены с помощью контактной сварки в каждой точке пересечения. Применение контактной сварки обеспечивает прочное и надежное соединение проволоки с опорными стержнями, а также неизменную величину межвиткового зазора в процессе эксплуатации фильтра. Размер щели внешнего фильтрующего элемента определяется исходя из размера частиц пластового песка, а размер щели внутреннего фильтрующего элемента из размера частиц гравийной набивки. Специально подготовленный гравий вводится в кольцевое пространство между внутренним и внешним фильтрующими элементами, формируя гравийный слой с определенной толщиной, чтобы защитить песчаную формацию от потока в скважину. Оптимальная толщина набивки гравия должна быть не менее 20 мм. Равномерно расположенные отверстия в зоне фильтрующей части перфорированной обсадной трубы-корпуса (1) смещены относительно друг друга на 30° и при монтаже перекрыты заглушками (8) из химически активного металла.

Сборка фильтра осуществляется в следующей последовательности: отверстия соответствующей перфорированной обсадной трубы-корпуса (1), имеющей на концах присоединительную резьбу, сначала глушатся заглушками (8) из материала, разрушаемого химическим воздействием. Затем на перфорированную обсадную трубу-корпус (1) надевается внутренний фильтрующий элемент (2). В зоне отверстий на определенном расстоянии от края перфорированной обсадной трубы-корпуса (1) внутренний фильтрующий элемент (2) фиксируют, зажимая с двух сторон внутренними кольцами (6), которые затем привариваются к трубе. Перфорированная обсадная труба-корпус (1) вместе с внутренним фильтрующим элементом (2) ввинчивается в нижний переходник (5), на который затем насаживается упор (11) и приваривается к нему. Надев на упор (11) внешний фильтрующий элемент (3) последний приваривают к нему. Полость между внутренним (2) и внешним (3) фильтрующими элементами заполняется гравийной набивкой (9) и блокируется шайбой (12), которая фиксируется пружинным кольцом (13). Навинтив на перфорированную обсадную трубу-корпус (1) верхний переходник (4) и надев на него наружное кольцо (7) последний, прижимая к внешнему фильтрующему элементу (3), приваривают к верхнему переходнику (4). Затем на внешний фильтрующий элемент (3) надевают защитный кожух (10) из тонкого листа активного металла, который предохраняет поверхность фильтра при установке его в скважину. Защитный кожух (10) одним концом садится на упор (11) и зажимается гайкой (14), которая фиксируется на верхнем

- 1 024517 переходнике (4) винтами (15). При спуске в скважину фильтр центрируется наружными диаметрами нижнего переходника (5) и гайки (14).

Скважинный фильтр в зависимости от мощности продуктивного пласта может состоять из нескольких звеньев, которые соединяются вместе с помощью присоединительной резьбы на концах переходников (4, 5), муфт и патрубков.

На фиг. 2 показан скважинный фильтр, отличительной чертой которого является то, что внешний фильтрующий элемент установлен на поверхность перфорированной трубы (утяжеленная бурильная труба с обработанным внутренним диаметром). Этот скважинный фильтр (фиг. 2) состоит из внутренней перфорированной обсадной трубы-корпуса (1), внутреннего (2) и внешнего (3) фильтрующих элементов, внешней перфорированной трубы (4), верхнего (5) и нижнего (6) переходников, внутренних (7) и наружных (8) колец, заглушек (9), гравийной набивки (10), защитного кожуха (11). Внутренний (2) и внешний (3) фильтрующие элементы также изготовлены из профильной проволоки ромбического сечения, путем намотки на опорные стержни. Начало сборки второго варианта скважинного фильтра осуществляется в той же последовательности, что и первый. Сначала отверстия соответствующей внутренней перфорированной обсадной трубы-корпуса (1), имеющей на концах присоединительную резьбу, глушатся заглушками (9) из материала, разрушаемого химическим воздействием. Затем на внутреннюю перфорированную обсадную трубу-корпус (1) надевается внутренний фильтрующий элемент (2). В зоне отверстий на определенном расстоянии от края перфорированной обсадной трубы (1) внутренний фильтрующий элемент (2) фиксируется, зажимаясь с двух сторон внутренними кольцами (7), которые затем привариваются к трубе. Далее внутренняя перфорированная обсадная труба-корпус (1) вместе с внутренним фильтрующим элементом (2) ввинчивается в нижний переходник (6), на который затем завинчивается внешняя перфорированная труба (4). На внешнюю перфорированную трубу (4) надевается внешний фильтрующий элемент (3) и зажимается с двух сторон наружными кольцами (8), которые затем привариваются к внешней трубе (4) в зоне отверстий на определенном расстоянии от края. Полость между внутренним (2) и внешним (3) фильтрующими элементами заполняется гравийной набивкой (10) и блокируется шайбой (12), которая фиксируется пружинным кольцом (13). Затем на внешний фильтрующий элемент (3) надевают защитный кожух (11) из тонкого листа активного металла, который предохраняет поверхность фильтра при установке его в скважину. Защитный кожух (11) одним концом упирается на нижний переходник (6) и зажимается гайкой (14), которая фиксируется на внешней перфорированной трубе (4) винтами (15). Далее на внутреннюю перфорированную обсадную трубу-корпус (1) навинчивается верхний переходник (5), на наружную поверхность которого заодно насаживается внешняя перфорированная труба (4), которая и приваривается к нему. При спуске в скважину фильтр центрируется наружными диаметрами нижнего (6) и верхнего (5) переходников.

Этот скважинный фильтр в зависимости от мощности продуктивного пласта также может состоять из нескольких звеньев, которые соединяются вместе с помощью присоединительной резьбы на концах переходников (5, 6), муфт и патрубков.

Изготовленный фильтр, собранный в зависимости от длины продуктивного объекта, на обсадной колонне спускается в скважину и устанавливается против эксплуатационного объекта. В зависимости от высоты подъема цемента за колонной в обсадную трубу закачивают расчетный объем цементного раствора и оставляют для затвердения цемента.

После затвердения цемента в насосно-компрессорные трубы, спущенные до нижних отверстий на корпусе фильтра, закачивают соляную кислоту расчетного объема, затем трубы приподнимают выше уровня кислоты. После закачки соляная кислота, вступая в реакцию с заглушками (8), растворяет их. Одновременно кислота, проходящая через внутренний фильтрующий элемент (2), фильтрующий барьер слой гравия (9) и внешний фильтрующий элемент (3), вступает в реакцию с защитным кожухом (10) из активного металла.

Таким образом, против продуктивного объекта создается проницаемый барьер, который предотвращает разрушения эксплуатационной колонны и цементного камня, а также ограничение поступления песка в скважину.

При эксплуатации скважин пластовая жидкость с песком и механическими примесями, фильтруясь через внешний фильтрующий элемент (3), барьер из слоя гравия (9), внутренний фильтрующий элемент (2) и проходя через отверстия на корпусе (1) фильтра, входит в скважину и по насосно-компрессорным трубам поднимается на дневную поверхность (фиг. 1).

Скважинный фильтр является частью обсадной колонны, монтаж и установка совмещены со спуском обсадной колонны, что не требует дополнительных спускоподъемных операций и, следовательно, исключается использование дополнительных грузоподъемных механизмов и скважинного оборудования.

Использование устройства позволяет упростить технологию вскрытия пласта, поскольку исключаются пристрелочные работы с помощью перфораторов и вызов геофизической партии для ведения этих работ, а это, в свою очередь, исключает опасность разрушения цементного кольца в заколонном пространстве, а также ограничение поступления песка, что в конечном итоге приведет к увеличению межремонтного периода скважин, сокращению текущих и капитальных работ, увеличению дебита скважин.

- 2 024517

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 874990, Е21В 43/08, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР № 1091619, Кл Е21В 43/08, 1996.

3. Авторское свидетельство СССР № 1055860, Кл Е21В 43/08; Е21В 3/08, 1981.

Claims (3)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Скважинный фильтр, содержащий установленный на обсадной колонне корпус с перекрытыми отверстиями и защитный кожух, перекрытия отверстий и защитный кожух которого выполнены из материала, разрушаемого при химическом воздействии, отличающийся тем, что на корпусе концентрично установлены внутренний и внешний фильтрующие элементы, выполненные из проволоки, намотанной на опорные стержни, и зафиксированы внутренними и наружными кольцами, при этом кольцевое пространство между фильтрующими элементами заполнено гравием и ограничено шайбой, фиксируемой пружинным кольцом, а защитный кожух установлен на внешнем фильтрующем элементе.
2. 2. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что внешний фильтрующий элемент установлен на внешней перфорированной трубе.
3. 3. Скважинный фильтр по пп.1, 2, отличающийся тем, что внутренний и внешний фильтрующие элементы выполнены из проволоки ромбического сечения.