FR2462547A1 - Well screen welded to pipe at one end only - overlies spaced perforations and has O=ring sealing screen to unperforated portion of pipe base - Google Patents

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    • B01D29/48—Edge filtering elements, i.e. using contiguous impervious surfaces of spirally or helically wound bodies

Abstract

Well screen assembly comprises an elongate tubular pipe base portion which is threaded for attachment to an adjacent member in a pipe string and has an arrangement of perforation along a portion of its length. A well screen overlies the spaced perforation and has a ring on each end. One ring is welded to an unperforated portion of the pipe and the other ring member carries a seal which bears against the pipe base portion. Used in prodn. of oil and gas. The seal prevents through flow while permitting relative axial movement of the pipe base and well screen portions when tensile loads sufficient to elongate the pipe base portion are applied. Welding of the screen at only one end prevents destruction of the screen when subjected to tensile and torsional stresses. Any failure from upwardly applied pulling loads results in stripping of the threads and permits easy retrieval of the well screen assembly using a fishing tool.

Description

La présente invention est relative aux filtres pour puits et elle concerne plus particulièrement les filtres comportant un tube de support perforé, du type habituellement utilisé dans 11 extraction du pétrole et du gaz. Pendant de nombreuses années, on a utilisé dans les puits d'alimentation en eau des filtres enroulés en spirale, du type décrit dans le brevet U.SA, nu 2 046 458, pour permettre le passage de l'eau à travers la surface du filtre jusqu'S l'intérieur d'un tube relié à l'extrémité supérieure de celui-ci, qui amène l'eau à la surface. Les puits d'alimentation en eau sont généralement bien moins profonds que ceux utilisés pour l'extraction du pétrole et du gaz et il y a habituellement très peu de raisons de reti rer de ces puits le tube et le filtre qui y est fixé, une fois le puits achevé.La situation est tout à fait différente dans l'extraction du pétrole et du gaz du fait que ces puits se prolongent souvent à plusieurs centaines de mètres au-dessous de la surface du sol. La profondeur plus grande des puits nécessite que les filtres et les tubes présentent une résistance aux contraintes de compression, de traction et de torsion bien plus grande que celle exigée que dans le cas des puits d'eau. Dans la pratique, il semble qu'il existe dans plus de 50 % des puits forés, des raisons d'extraire un tube et un filtre après leur pose. The present invention relates to filters for wells and more particularly relates to filters comprising a perforated support tube, of the type usually used in the extraction of oil and gas. For many years, spiral wound filters of the type described in U.S. Patent No. 2,046,458 have been used in water supply wells to allow water to pass through the surface of the filters inside a tube connected to the upper end of the tube, which brings water to the surface. Water supply wells are generally much shallower than those used for oil and gas extraction, and there is usually little reason to remove the tube and filter attached to it, a The situation is quite different in the extraction of oil and gas since these wells often extend several hundred meters below the surface of the ground. The greater depth of the wells requires that the filters and the tubes have a resistance to compressive, tensile and torsional stresses much greater than that required than in the case of water wells. In practice, it seems that there are more than 50% of wells drilled, reasons to extract a tube and a filter after their installation.

Un écran de gravier est habituellement prévu autour du filtre pour assurer un effet de filtrage supplémentaire et il est évident que des forces très importantes doivent etre appliquées pour sortir la colonne de tube de l'écran de gravier. A gravel screen is usually provided around the filter to provide an additional filtering effect and it is obvious that very large forces must be applied to remove the tube column from the gravel screen.

Bien que les filtres utilisés dans ces cas, tels que les filtres "super-soudés" vendus par la firme des Etats-Unis JOHNSON
DIVISION OF UOP INC., aient habituellement une résistance considérablement augmentée par le fait qu'ils sont soudés a' chaque extrémité à une longueur de tube perforé sur laquelle ils sont enfilés, on a constaté que de très fortes contraintes de traction peuvent provoquer un allongement et une rupture du tube, qui se sépare du filtre. Ce type de défaillance supprime l'in béret du filtre et ouvre entre l'organe filtrant et les perfora tions du tube sous-jacent un grand intervalle a' travers lequel des matières indésirables telles que du sable peuvent pénétrer.Although the filters used in these cases, such as the "super-welded" filters sold by the US firm JOHNSON
DIVISION OF UOP INC., Usually have a resistance considerably increased by the fact that they are welded at each end to a length of perforated tube on which they are threaded, it has been found that very high tensile stresses can cause elongation and a rupture of the tube, which separates from the filter. This type of failure removes the inertia of the filter and opens a large gap between the filter element and the perforations of the underlying tube through which unwanted material such as sand can penetrate.

La défaillance peut se produire meme si le tube présente habituellement une résistance à la traction par unité de surface de section bien plus faible que celle de 1' organe filtrant. Les tiges longitudinales du filtre sont habituellement en un acier inoxydable, qui présente une résistance à la traction habituellement plus élevée que l'acier caractéristique API qualité J-55 utilisé pour le tube de support. Cependant du fait que le tube de support présente une surface de section susceptible d'absorber les contraintes de traction qui est bien plus grande que celle des tiges du filtre, ce tube tend à s'allonger tandis que le filtre tend à se rompre à la jonction de ses tiges avec l'une des bagues extrêmes de support.Failure can occur even if the tube usually has a much lower tensile strength per unit cross-sectional area than that of the filter member. The longitudinal rods of the filter are usually made of stainless steel, which has a tensile strength usually higher than the characteristic API quality J-55 steel used for the support tube. However, because the support tube has a cross-sectional area capable of absorbing tensile stress which is much larger than that of the filter rods, this tube tends to elongate while the filter tends to break at the junction of its rods with one of the extreme support rings.

La rupture d'un filtre sous l'action de forces de traction excessives peut avoir pour résultat un déplacement des tiges du filtre et du fil métallique enroulé de leurs positions habituelles jusque dans des positions dans lesquelles ils peuvent gêner considérablement l'extraction du tube hors du puits. Il est ainsi préférable de concevoir le filtre du puits de telle# sorte que son intègrité soit préservée et que toute défaillance se produise, non pas dans la partie filtrante de l'ensemble, mais, par un arrachement, dans les filetages au moyen desquels le tube de support du filtre est fixé sur la portion de tube ou de filtre adjacente dans la colonne de tubes. Failure of a filter under the action of excessive tensile forces may result in displacement of the filter rods and the coiled wire from their usual positions to positions in which they can significantly impede the extraction of the tube from of Wells. It is therefore preferable to design the well filter in such a way that its integrity is preserved and that any failure occurs, not in the filtering part of the assembly, but, by tearing, in the threads by means of which the filter support tube is attached to the adjacent tube or filter portion in the tube column.

L'arrachement du filetage est le type de défaillance préféré du fait qu'il ne gène pas la fixation consécutive d'outils spécialement conçus pour retirer le filtre.Thread removal is the preferred type of failure since it does not interfere with the subsequent attachment of specially designed tools to remove the filter.

L'invention a principalement pour buts de fournir un filtre à support tubulaire perfectionné, dans lequel l'organe filtrant est monté sur. un organe de support tubulaire sous-jacent de telle manière que des charges excessives de traction ou de torsion appliquées lors de l'extraction du filtre d'un puits ne provoquent pas une détérioration du filtre. The main object of the invention is to provide an improved tubular support filter, in which the filter member is mounted on. an underlying tubular support member such that excessive tensile or torsional loads applied during removal of the filter from a well do not cause deterioration of the filter.

Ces buts et d'autres sont atteints grâce au montage perfectionné du filtre pour puits dans lequel une section d'un organe filtrant enroulé en hélice est montée sur un organe de support sous-jacent, constitué par un tube muni de perforations, au moyen de deux bagues d'extrémité cylindriques. La bague d' extrémité supérieure est soudée sur le tube de support de la façon habituelle, mais la bague inférieure est un peu allongée et comprend une gorge interne de logement d'un joint torique en une matière élastomère telle que le "VITON" ou autre matériau analogue a' du caoutchouc résistant aux températures élevées.Le joint torique permet à l'une des extrémités du filtre de se déplacer librement par rapport au tube de support sousjacent de sorte qu'un excès de charges appliqué à ce titre de support alors qu'on tente d'extraire l'ensemble du filtre d'un puits ne peut pas détruire l'intègrité des liaisons des tiges de support du filtre, du fil enroulé et des bagues d'extrémité
En variante, la bague d'extrémité inférieure peut être soudée et l'extrémité supérieure de l'organe filtrant laissée libre, mais un tel agencement tendrait a' permettre l'application d'une charge de compression excessive sur l'élément filtrant si l'ex trémité supérieure libre du filtre rencontrait une partie plus étroite pendant qu'il est tiré vers le haut.Les parties plus étroites n'ont pas une importance particulière lors de l'installation ou dans le sens descendant du fait que la colonne de tubes est simplement descendue à travers un chemisage. Les prier cipales parties rétrécies se rencontrent après la mise en place d'un écran de graviers autour du filtre et c'est alors qu'il est nécessaire de remonter la colonne de tubes. Il est par suite préférable que le filtre soit fixé à l'extrémité supérieure et soit libre à son extrémité inférieure.These and other aims are achieved by the improved mounting of the well filter in which a section of a helically wound filter member is mounted on an underlying support member, consisting of a tube provided with perforations, by means of two cylindrical end rings. The upper end ring is welded to the support tube in the usual way, but the lower ring is a little elongated and includes an internal groove for housing an O-ring in an elastomeric material such as "VITON" or other rubber-like material resistant to high temperatures. The O-ring allows one end of the filter to move freely relative to the underlying support tube so that an excess of loads applied to that support medium while trying to extract the entire filter from a well cannot destroy the integrity of the connections of the filter support rods, coiled wire and end rings
Alternatively, the lower end ring can be welded and the upper end of the filter member left free, but such an arrangement would tend to allow the application of excessive compression load on the filter element if the the free upper end of the filter encountered a narrower part as it is pulled upwards, the narrower parts are not of particular importance during installation or in the downward direction as the tube column just went down through a jacket. The praying narrowed parts meet after the installation of a gravel screen around the filter and it is then that it is necessary to reassemble the column of tubes. It is therefore preferable that the filter is fixed at the upper end and is free at its lower end.

Les caractéristiques et avantages de l'invention appa rairont mieux au cours de la description qui va suivre d'un mode de réalisation représenté au dessin annexé dont la figure unique est une vue en perspective, avec coupe et arrachement partiels, d'un filtre selon l'invention, montrant les positions relatives de l'organe filtrant et d'un organe de support sousjacent constitué par un tube perforé. The characteristics and advantages of the invention will appear better during the following description of an embodiment shown in the accompanying drawing, the single figure of which is a perspective view, with partial section and cutaway, of a filter according to the invention, showing the relative positions of the filter member and an underlying support member constituted by a perforated tube.

En se référant au dessin, on voit que le filtre de puits, désigné d'une façon générale par la référence 10 comprend un organe filtrant, désigné dans son ensemble par la référence 12, qui est monté télescopiquement autour d'un organe de support 14 constitué par un tube muni de perforations. Le tube de support 14 comporte une extrémité supérieure filetée 16 et une extrémité inférieure filetée 18. Une partie perforée 20 comportant un certain nombre de trous 22 est recouverte par l'organe filtrant 12 et permet aux fluides qui s'écoulent radialement vers l'intérieur à travers le filtre 12, de pénétrer à l'intérieur du tube 4. Referring to the drawing, it can be seen that the well filter, generally designated by the reference 10 comprises a filtering member, generally designated by the reference 12, which is mounted telescopically around a support member 14 consisting of a tube provided with perforations. The support tube 14 has a threaded upper end 16 and a threaded lower end 18. A perforated part 20 having a certain number of holes 22 is covered by the filter member 12 and allows the fluids which flow radially inwards through the filter 12, to penetrate inside the tube 4.

L'organe filtrant 12 est formé de tiges longitudinales 26 qui sont soudées de façon classique à un fil métallique 28 enroulé en hélice de façon à délimiter une série de fentes ou ouvertures 30. Les tiges 26 et l'enroulement de fil métallique 28 sont soudés à leur extrémité supérieure sur une bague annulaire supérieure 32 qui est à son tour soudée sur la partie supérieure du tube de support 14 au moyen d'un anneau soudé 34. The filtering member 12 is formed of longitudinal rods 26 which are conventionally welded to a metal wire 28 wound in a helix so as to delimit a series of slots or openings 30. The rods 26 and the wire winding 28 are welded at their upper end on an upper annular ring 32 which is in turn welded to the upper part of the support tube 14 by means of a welded ring 34.

Les extrémités inférieures des tiges 26 et du fil métallique 28 sont soudées sur un manchon annulaire inférieur 36 qui a une longueur axiale supérieure à celle de la bague supérieure 32 et comprend dans sa surface interne une gorge annulaire 38 dans laquelle est monté un joint torique 40 en matière élastomère.The lower ends of the rods 26 and of the metal wire 28 are welded to a lower annular sleeve 36 which has an axial length greater than that of the upper ring 32 and comprises in its internal surface an annular groove 38 in which is mounted an O-ring 40 in elastomeric material.

Le joint en élastomère 40 doit de préférence être en un matériau capable de résister à l'environnement auquel il est soumis pendant une durée indéterminée. Un caoutchouc à haute température tel que celui vendu sous la Marque "VITON" est approprié pour cet usage. The elastomer seal 40 should preferably be made of a material capable of withstanding the environment to which it is subjected for an indefinite period. A high temperature rubber such as that sold under the Mark "VITON" is suitable for this use.

Comme on l'a indiqué plus haut, les filtres utilisés dans l'industrie pétrolière sont habituellement disposés à 1' intérieur d'un bottier (non représenté) et entourés par un cran de gravier (non représenté) qui s'étend vers le haut un peu au-dessus de la bague annulaire 32. Evidemment un tel écran exerce une force importante de retenue contre tout effort de remontée du tube de support 14 . En raison de la liaison coulissante plutôt que rigide entre l'organe filtrant 12 et le tube 14 au voisinage du joint torique 40, il ne peut pas se déve lopper entre cet organe filtrant 12 et ce tube 14 de contraintes susceptibles de provoquer une séparation des tiges 26 ou du fil enroulé 28 de la bague 32, comme cela pourrait se produire si l'organe 12 était soudé à chaque extrémité sur le tube 14. Ainsi toute détérioration due à des charges de traction dirigées vers le haut a pour effet un arrachement des filets de l'extre- mité supérieure filetée 16 et rend relativement facile l'enlè- vement du filtre 10 avec un outil conçu spécialement à cette fin.  As indicated above, the filters used in the petroleum industry are usually arranged inside a casing (not shown) and surrounded by a notch of gravel (not shown) which extends upwards. a little above the annular ring 32. Obviously such a screen exerts a significant retaining force against any effort of raising the support tube 14. Due to the sliding rather than rigid connection between the filtering member 12 and the tube 14 in the vicinity of the O-ring 40, it cannot develop between the filtering member 12 and this tube 14 of stresses liable to cause separation of the rods 26 or coiled wire 28 of the ring 32, as could happen if the member 12 was welded at each end to the tube 14. Thus any deterioration due to tensile loads directed upwards has the effect of tearing threads of the upper threaded end 16 and makes it relatively easy to remove the filter 10 with a tool specially designed for this purpose.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1 - Filtre pour puits qui comporte un organe de support allongé formé par un tube comportant des perforations espacées sur une partie de sa longueur, un organe filtrant recouvrant les perforations espacées et comportant des tiges de support longitudinales et un fil métallique enroulé en hélice, entourant les tiges et soudé sur celles-ci, afin de délimiter la surface ouverte en forme de fente du filtre et un organe annulaire fixé à chaque extrémité de l'organe filtrant, l'un de ces organes annulaires était soudé sur une partie non perforée de la partie du tube de support située axialement au delà d'une extrémité de l'ensemble des perforations tandis que l'autre organe annulaire recouvre une partie non perforée de la partie du tube de support située axialement au delà de l'extrémité opposée de l'ensemble des perforations et porte un organe d'étanchéité, en saillie radialement vers l'intérieur, qui prend appui contre le tube de support et ferme de façon étanche l'es- pace entre ce tube et le second organe annulaire, afin d'empocher tout écoulement entre eux tout en permettant un déplacement axial relatif du tube de support et de l'organe filtrant. 1 - Well filter which comprises an elongated support member formed by a tube comprising perforations spaced apart over a part of its length, a filtering member covering the spaced perforations and comprising longitudinal support rods and a metal wire wound in a helix, surrounding the rods and welded thereon, in order to delimit the open slit-shaped surface of the filter and an annular member fixed to each end of the filtering member, one of these annular members was welded to an unperforated part of the part of the support tube situated axially beyond one end of the set of perforations while the other annular member covers an unperforated part of the part of the support tube situated axially beyond the opposite end of the assembly of the perforations and carries a sealing member, projecting radially inwards, which bears against the support tube and sealingly closes the space between this tube and the second annular member, in order to pocket any flow between them while allowing relative axial displacement of the support tube and the filter member. 2 - Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe annulaire soudé est situé au voisinage de l'ex- trémité supérieure du tube de support. 2 - Filter according to claim 1, characterized in that the welded annular member is located in the vicinity of the upper end of the support tube. 3 - Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité sont constitués par un joint torique en matière élastomère. 3 - Filter according to claim 1, characterized in that the sealing means consist of an O-ring made of elastomeric material. 4 - Filtre suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le joint torique en matière élastomère est monté dans une gorge ouverte radialement vers l'intérieur ménagée dans le second organe annulaire.  4 - Filter according to claim 3, characterized in that the O-ring made of elastomeric material is mounted in a groove open radially inwardly formed in the second annular member.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2521211A1 (en) * 1982-02-11 1983-08-12 Uop Inc BIMETALLIC WELL FILTER FOR INJECTION WELLS, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
FR2542803A1 (en) * 1983-03-17 1984-09-21 Uop Inc WELL FILTER DEVICE AND PREFABRICATED TUBING
FR2727718A1 (en) * 1994-12-01 1996-06-07 Houston Well Screen Co METHOD AND DEVICE FOR ANCHORING A WELL SCREEN ON A PERFORATED STAINLESS STEEL MANDREL

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