RU138881U1 - Скважинный фильтр - Google Patents

Abstract

1. Скважинный фильтр, содержащий опорную трубу с отверстиями, на которую поочередно насажены проставки и щелевые фильтроэлементы, состоящие из продольных стержней и навивки из призматического профиля, отличающийся тем, что в качестве проставок использованы толстостенные втулки, на внутренней стенке которых выполнены спиральные нарезы, сообщающиеся с каналами между продольными стержнями следующего щелевого фильтроэлемента по ходу движения жидкости в опорной трубе, и кольцевая проточка, соединяющая спиральные нарезы между собой и отделенная кольцевой перегородкой от каналов между продольными стержнями предыдущего щелевого фильтроэлемента по ходу движения жидкости в опорной трубе, а отверстия на опорной трубе размещены группами, расположенными напротив кольцевой проточки каждой толстостенной втулки.2. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что наружный диаметр толстостенных втулок составляет не менее диаметра щелевых фильтроэлементов.3. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что глубина спиральных нарезов сопоставима с размером продольных стержней в радиальном направлении.4. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что число щелевых фильтроэлементов и толстостенных втулок одинаково, при этом толстостенная втулка установлена первой по ходу движения жидкости в опорной трубе.5. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что количество, ширина и угол наклона спиральных нарезов в толстостенных втулках выбраны в зависимости от их месторасположения на опорной трубе.

Description

Полезная модель относится к устройствам, применяемым при добыче пластовой жидкости, а именно, к скважинным фильтрам, предупреждающим вынос частиц породы преимущественно из горизонтальных скважин.

Известен скважинный фильтр, содержащий ниппельную и муфтовую части и приваренный к ним щелевой фильтрующий элемент, выполненный из продольных ребер и намотки из профилированной проволоки со скругленными углами (Патент №2374433 РФ, E21B 43/08, 2009).

Недостатками скважинного фильтра являются ограниченный ресурс работы вследствие быстрой кольматации щели между витками круглой проволоки, низкая конструкционная прочность и ограниченная ремонтопригодность из-за применения сварки.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями, и, по меньшей мере, с одной наружной спиралевидной проточкой, и концентрично установленный снаружи трубы фильтрующий пакет из отдельных колец с радиальными канавками на торцовых поверхностях (Патент №76966 РФ, E21B 43/08, 2008).

Недостатком известного скважинного фильтра является неравномерный приток жидкости по длине в сочетании с вероятностью быстрого засорения канавок механическими примесями, а также низкая конструкционная прочность.

Известен скважинный фильтр, содержащий трубчатый каркас, верхний конец которого соединен с патрубком, а нижний конец заглублен в отстойник, щелевые фильтроэлементы снаружи и внутри трубчатого каркаса, образующие вертикальные каналы, наружные из которых герметично закрыты сверху и соединены с отстойником снизу, а внутренние герметично закрыты внизу и соединены с патрубком вверху, и клапан, отделяющий полость внутреннего щелевого фильтроэлемента от патрубка (Пат. №2446274 РФ, E21B 43/08, 2012).

В таком скважинном фильтре невозможно обеспечить однородное распределение притока пластовой жидкости по его длине. Кроме того, он имеет ограниченные функциональные возможности, в частности, непригоден для заканчивания горизонтальных скважин.

В качестве прототипа принят скважинный фильтр, содержащий опорную трубу с равномерно расположенными отверстиями по длине и установленные на ней щелевые фильтроэлементы, состоящие из продольных стержней и навивки из призматического профиля, образующей непрерывную спиралевидную щель между витками, причем между торцами щелевых фильтроэлементов размещены проставки в виде пружин (Патент №2446275 РФ, E21B 43/08, 2012).

Недостатком данного скважинного фильтра является неравномерный приток пластовой жидкости по его длине, повышенная загрязняемость частицами верхних по ходу движения жидкости щелевых фильтроэлементов и ограниченный срок службы. Кроме того, применение такого фильтра в горизонтальных нефтяных скважинах снижает время образования водяного и газового конуса в призабойной зоне, что приводит к повышенной обводненности и газосодержанию в добываемой пластовой жидкости и уменьшению ее общего извлечения.

Задачей настоящей полезной модели является выравнивание притока по длине скважинного фильтра для увеличения объема выкачиваемой пластовой жидкости из горизонтальной скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном фильтре, содержащем опорную трубу с отверстиями, на которую поочередно насажены проставки и щелевые фильтроэлементы, состоящие из продольных стержней и навивки из призматического профиля, согласно полезной модели, в качестве проставок использованы толстостенные втулки, на внутренней стенке которых выполнены спиральные нарезы, сообщающиеся с каналами между продольными стержнями следующего щелевого фильтроэлемента по ходу движения жидкости в опорной трубе, и кольцевая проточка, соединяющая спиральные нарезы между собой и отделенная кольцевой перегородкой от каналов между продольными стержнями предыдущего щелевого фильтроэлемента, а отверстия на опорной трубе размещены группами, расположенными напротив кольцевой проточки каждой толстостенной втулки.

Наружный диаметр толстостенных втулок составляет не менее диаметра щелевого фильтроэлемента.

Глубина спиральных нарезов в толстостенной втулке сопоставима с размером продольных стержней в радиальном направлении.

Число щелевых фильтроэлементов и толстостенных втулок одинаково, при этом толстостенная втулка установлена первой по ходу движения жидкости в опорной трубе.

Количество, ширина и угол закрутки спиральных нарезов могут изменяться в толстостенных втулках в зависимости от их месторасположения на опорной трубе.

На фиг. 1 схематично изображен скважинный фильтр, продольный разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез A-A фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный разрез B-B фиг. 1.

Скважинный фильтр содержит опорную трубу 1 с распределенными по длине группами отверстий 2, на которую поочередно насажены в равных количествах толстостенные втулки 3 и щелевые фильтроэлементы 4, при этом первой по ходу движения жидкости в опорной трубе 1 насаживают толстостенную втулку 3 (фиг. 1). Наружный диаметр толстостенной втулки 3 составляет не менее диаметра щелевого фильтроэлемента 4, что исключает образование зазоров между ними. Суммарная площадь отверстий 2 на опорной трубе 1 приблизительно равняется площади ее проходного сечения. Отверстия 2 могут быть сосредоточены в кольцевых канавках (не показаны), сформированных на наружной поверхности опорной трубы 1. Кроме того, для выравнивания притока по длине скважинного фильтра диаметр отверстий 2 может уменьшаться от группы к группе по ходу движения жидкости в опорной трубе 1. Длина толстостенной втулки 3 определяется из гидравлических соображений и составляет 0,04…0,2 от длины щелевого фильтроэлемента 4.

Щелевые фильтроэлементы 4 состоят из продольных стержней 5 и навивки из призматического профиля 6, которые сварены в каждой точке контакта (фиг. 2). Между витками навивки 6 вдоль всего щелевого фильтроэлемента 4 идет непрерывная щель 7, через которую осуществляется фильтрация исходной пластовой жидкости (фиг. 1), а между продольными стержнями 5 и опорной трубой 1 образуются продольные каналы 8, по которым течет очищенная жидкость (фиг. 2). В каждом щелевом фильтроэлементе 4 суммарная площадь поперечного сечения продольных каналов 8 равняется приблизительно площади сечения непрерывной щели 7, что минимизирует потери напора жидкости. Поперечные размеры и количество продольных стержней 5 рассчитываются из условия обеспечения конструкционной прочности щелевых фильтроэлементов 4, испытывающих в горизонтальной скважине грунтовое давление.

На внутренней стенке толстостенных втулок 3 сформированы спиральные нарезы 9, отделенные друг от друга полями 10 (фиг. 3), и кольцевая проточка 11, связывающая вышеназванные нарезы в окружном направлении (фиг. 1). Глубина спиральных нарезов 9 сопоставима с размером продольных стержней 5 в радиальном направлении, что обеспечивает беспрепятственное течение жидкости из продольных каналов 8 в спиральные нарезы 9. Толстостенные втулки 3 в зависимости от их местоположения на опорной трубе 1 выполнены с отличающимися характеристиками спиральных нарезов 9 - шириной, углом закрутки, а также их количеством, за счет чего обладают различным гидравлическим сопротивлением и пропускной способностью. Внутренний диаметр толстостенных втулок 3 по полям 10 сопоставим с наружным диаметром опорной трубы 1, благодаря чему перетоки жидкости между ними практически исключаются.

Каждая группа отверстий 2 на опорной трубе 1 сориентирована напротив кольцевой проточки 11 соответствующей толстостенной втулки 3. Спиральные нарезы 9 в толстостенных втулках 3 соединяются с продольными каналами 8 следующих по ходу движения жидкости в опорной трубе 1 щелевых фильтроэлементов 4 и изолированы кольцевой перегородкой 12 от продольных каналов 8 предыдущих щелевых фильтроэлементов (фиг. 1).

Скважинный фильтр работает следующим образом.

Предварительно производят математическое моделирование работы скважины на приток. С учетом полученных расчетных данных и для достижения поставленной в заявке цели скважинный фильтр комплектуют толстостенными втулками 3 с изменяющимися характеристиками спиральных нарезов 9 в опорной трубе 1, обеспечивающими повышение гидравлического сопротивления и снижение пропускной способности у вышеназванных втулок по ходу движения жидкости в трубе 1.

Скважинный фильтр размещают в интервале продуктивного пласта и включают погружной насос (не показан). Пластовая жидкость втекает во все щелевые фильтроэлементы 4 скважинного фильтра. Жидкость фильтруется через непрерывную щель 7 каждого щелевого фильтроэлемента 4 и освобождается от частиц примесей размером более ширины щели. Далее жидкость оказывается в продольных каналах 8 и течет по ним в осевом направлении в сторону, противоположную движению жидкости в опорной трубе 1 (фиг. 1). Из продольных каналов 8 жидкость попадает в спиральные нарезы 9 толстостенных втулок 3 и движется в них к проточкам 11, где потоки жидкости объединяются. Из проточек 11 жидкость устремляется в радиальном направлении через отверстия 2 внутрь опорной трубы 1, изменяет направление движения на 90° и течет на прием погружного насоса.

Благодаря изменяющимся по определенному закону характеристикам спиральных нарезов 9 в толстостенных втулках 3 увеличивается гидравлическое сопротивление и снижается пропускная способность вышеназванных втулок в направлении движения жидкости в опорной трубе 1. Этим компенсируется увеличение скорости потока жидкости в щелевые фильтроэлементы 4 в направлении движения жидкости в опорной трубе 1, то есть по мере их приближения к погружному насосу. Вследствие этого через каждую пару щелевой фильтроэлемент 4 - толстостенная втулка 3, сообщающуюся посредством продольных каналов 8 и спиральных нарезов 9, протекает одинаковое количество жидкости, что обеспечивает равномерный приток по длине скважинного фильтра в целом.

Регулированию притока также способствует уменьшение диаметра отверстий на опорной трубе в направлении движения в ней жидкости.

За счет того, что поступающая в скважинный фильтр пластовая жидкость не устремляется сразу на прием погружного насоса, а движется в противоположном от него направлении по продольным каналам и спиральным нарезам, происходит сглаживание пульсаций ее входной скорости и давления, что благоприятно сказывается на работе горизонтальной скважины. Скважинный фильтр с однородным распределением притока по длине способствует увеличению продолжительности работы и продуктивности горизонтальной скважины без появления в ней воды и газа.

В случае значительной длины горизонтальной скважины ее обустройство осуществляется составным скважинным фильтром, собранным на основе нескольких десятков опорных труб, при этом на каждой из них может размещаться по одному щелевому фильтроэлементу и одной толстостенной втулке со спиральными нарезами. В этом случае приток пластовой жидкости регулируется по отдельным скважинным фильтрам аналогично тому, как было описано выше для скважинного фильтра с одной опорной трубой и несколькими парами щелевой фильтроэлемент - толстостенная втулка на ней.

Claims (5)

1. Скважинный фильтр, содержащий опорную трубу с отверстиями, на которую поочередно насажены проставки и щелевые фильтроэлементы, состоящие из продольных стержней и навивки из призматического профиля, отличающийся тем, что в качестве проставок использованы толстостенные втулки, на внутренней стенке которых выполнены спиральные нарезы, сообщающиеся с каналами между продольными стержнями следующего щелевого фильтроэлемента по ходу движения жидкости в опорной трубе, и кольцевая проточка, соединяющая спиральные нарезы между собой и отделенная кольцевой перегородкой от каналов между продольными стержнями предыдущего щелевого фильтроэлемента по ходу движения жидкости в опорной трубе, а отверстия на опорной трубе размещены группами, расположенными напротив кольцевой проточки каждой толстостенной втулки.

2. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что наружный диаметр толстостенных втулок составляет не менее диаметра щелевых фильтроэлементов.

3. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что глубина спиральных нарезов сопоставима с размером продольных стержней в радиальном направлении.

4. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что число щелевых фильтроэлементов и толстостенных втулок одинаково, при этом толстостенная втулка установлена первой по ходу движения жидкости в опорной трубе.

5. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что количество, ширина и угол наклона спиральных нарезов в толстостенных втулках выбраны в зависимости от их месторасположения на опорной трубе.

Images