RU200711U1

RU200711U1 - OIL WELL FILTER

Info

Publication number: RU200711U1
Application number: RU2020128476U
Authority: RU
Inventors: Айдар Данирович Музипов; Сергей Владимирович Гаврилов
Original assignee: Айдар Данирович Музипов
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2020-11-06

Abstract

Предполагаемая полезная модель относится к нефтяной отрасли промышленности для фильтрации добываемой продукции от твердых взвешенных частиц (ТВЧ), выносимых из продуктивного пласта.Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение эффективности фильтрации продукции пласта от твердых взвешенных частиц и межочистного периода эксплуатации фильтра.Фильтр для нефтяной скважины, включающий несущую трубу с центратором, подвешенную снизу к скважинному насосу, набор горизонтальных пакетов с диаметрами, превышающими внутренний диаметр эксплуатационной колонны, заполненных стальной проволокой и поинтервально закрепленных на несущей трубе, отличающийся тем, что горизонтальные пакеты выполнены с различными размерами ячеек, образуемых проволокой, уменьшающимися в направлении к устью скважины, причем размеры ячеек выбирают исходя из диапазонов изменения размеров твердых взвешенных частиц в продукции скважины.The proposed utility model relates to the oil industry for filtering produced products from suspended solids (HSP) carried out from the reservoir. The technical objective of the proposed utility model is to improve the filtration efficiency of formation products from particulate matter and the inter-treatment period of the filter. , including a support pipe with a centralizer, suspended from the bottom to the downhole pump, a set of horizontal packages with diameters exceeding the inner diameter of the production string, filled with steel wire and periodically fixed to the support pipe, characterized in that the horizontal packages are made with different sizes of cells formed by wire, decreasing in the direction towards the wellhead, and the sizes of the cells are selected based on the ranges of changes in the size of solid suspended particles in the well product.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к нефтяной отрасли промышленности для фильтрации добываемой продукции от твердых взвешенных частиц (ТВЧ), выносимых из продуктивного пласта. Присутствие ТВЧ в добываемой продукции вызывает повышенный износ скважинного оборудования, накопление осадков в емкостном оборудовании и осложнения в подготовке товарной нефти.The proposed utility model relates to the oil industry for filtering produced products from suspended solids (PM) carried out from the reservoir. The presence of HFC in the produced product causes increased wear and tear of downhole equipment, accumulation of sediments in the storage equipment and complications in the preparation of commercial oil.

Фильтры предназначены для удержания слабосцементированных частиц породы, продуктов коррозии металла, а также различных твердых веществ, вносимых в призабойную зону пласта в период проведения геолого-технических мероприятий по обработке скважин химическими реагентами.Filters are designed to retain poorly cemented rock particles, metal corrosion products, as well as various solid substances introduced into the bottomhole formation zone during the period of geological and technical measures for treating wells with chemical reagents.

Известен скважинный щеточный фильтр (варианты) (RU №2603868 С1, Заявл. 29.07.2015. Опубл.10.12.2016. БИ №34), препятствующий попаданию частиц породы из продуктивного пласта в ствол скважины. Фильтр представляет собой несущую перфорированную трубу и размещенную на ней щетку, наружный диаметр щетинок которой составляет не менее внутреннего диаметра эксплуатационной колонны. Корпус щетки образован сомкнутыми витками U-образного желоба спиральной полосовой щетки, а функцию радиальных каналов выполняют канавки на боковых стенках U-образного желоба или отверстия в его стенке.Known downhole brush filter (options) (RU No. 2603868 C1, Appl. 07/29/2015. Publ. 10/12/2016. BI No. 34), preventing the ingress of rock particles from the productive formation into the wellbore. The filter is a supporting perforated pipe and a brush placed on it, the outer diameter of the bristles of which is not less than the inner diameter of the production string. The brush body is formed by closed turns of a U-shaped groove of a spiral strip brush, and the function of the radial channels is performed by grooves on the side walls of the U-shaped groove or holes in its wall.

Недостатком фильтра является быстрое засорение ячеек фильтра, выносимыми из пласта ТВЧ, так как весь спектр их размеров, в том числе и очень крупных, входит в фильтр, перекрывающий продуктивный разрез пласта. Малый межочистной период эксплуатации фильтра приводит к значительным издержкам и потерям в добыче нефти.The disadvantage of the filter is the rapid clogging of the filter cells removed from the reservoir by HFC, since the entire range of their sizes, including very large ones, is included in the filter, which covers the productive section of the reservoir. The short inter-treatment period of the filter leads to significant costs and losses in oil production.

Недостаток фильтра заключается также в том, что для приведения его в рабочее положение в скважине необходимо применение специальной технологической оснастки и привлечение высококвалифицированного персонала. Кроме того, конструкция и размещение фильтра исключают возможность его очистки без подъема на поверхность, что влечет за собой также и механические повреждения.The disadvantage of the filter also lies in the fact that in order to bring it to its working position in the well, it is necessary to use special technological equipment and to attract highly qualified personnel. In addition, the design and placement of the filter exclude the possibility of cleaning it without lifting to the surface, which also entails mechanical damage.

Известен скважинный раскрывающийся фильтр (RU №2504643 С1. Заявл. 15.08.2012. Опубл. 20.01.2014. БИ №2), включает несущий каркас, фильтрующие круглые щетки в виде цилиндрического корпуса с радиально ориентированными пучками ворса, диаметр которых превышает внутренний диаметр эксплуатационной колонны скважины. Межтрубное пространство между несущим каркасом и эксплуатационной колонной перекрыто разобщителем, расположенным выше фильтра.Known downhole drop-down filter (RU No. 2504643 C1. Appl. 15.08.2012. Publ. 20.01.2014. BI No. 2), includes a supporting frame, filtering round brushes in the form of a cylindrical body with radially oriented bundles of pile, the diameter of which exceeds the inner diameter of the operational well columns. The annular space between the supporting frame and the production casing is closed by a disconnector located above the filter.

Устройство так же, как и в предыдущем случае, быстро засоряется ТВЧ из-за наполнения ими пучков ворса, входящими непосредственно в перфорационные каналы колонны.The device, as in the previous case, is quickly clogged with HDTV due to the filling of the pile bundles with them, entering directly into the perforation channels of the column.

Известен скважинный фильтр, включающий проволочный элемент, выполненный из горизонтального пакета заменяемых и дополняемых гибких щеточных дисков, материалом которого является коррозионностойкая сталь, устанавливаемый напротив продуктивного пласта с упором на забой, причем наружный диаметр пакета превышает внутренний диаметр эксплуатационной колонны, обеспечивая гарантированный механический контакт с перфорационными отверстиями колонны (RU №103848 U1. Заявл. 18.10.2010. Опубл. 27.04.2011. БИ №12).Known downhole filter, including a wire element made of a horizontal package of replaceable and supplemented flexible brush discs, the material of which is corrosion-resistant steel, installed opposite the productive formation with an emphasis on the bottomhole, and the outer diameter of the package exceeds the inner diameter of the production string, providing guaranteed mechanical contact with perforating column holes (RU No. 103848 U1. Appl. 18.10.2010. Publ. 27.04.2011. BI No. 12).

Недостатками фильтра являются сложность его посадки на большой глубине в зоне перфорации из-за эффекта «поршневания», сложность конструкции, высокий риск засорения фильтроэлементов, что требует замены фильтра, связанной с остановкой работы насоса.The disadvantages of the filter are the difficulty of planting it at a great depth in the perforation zone due to the "piston" effect, the complexity of the design, the high risk of clogging of the filter elements, which requires replacement of the filter due to the pump shutdown.

Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является фильтр скважинный (RU №138070 U1. Заявл. 24.07.2013. Опубл. 27.02.2014. БИ №6), включающий узел крепления, фильтрующие элементы, выполненные из горизонтальных пакетов заменяемых и дополняемых гибких щеточных дисков, устанавливаемых напротив продуктивного пласта, наружный диаметр которых превышает внутренний диаметр эксплуатационной колонны и закрепляемых на соединительной штанге с внутренним сквозным каналом. При этом пространство зоны фильтрации между пакетами заполнено гравийным или иным наполнителем.The closest to the proposed utility model is a downhole filter (RU No. 138070 U1. Appl. 07.24.2013. Publ. 02.27.2014. BI No. 6), including a mounting unit, filter elements made of horizontal packages of replaceable and supplemented flexible brush disks, installed opposite the productive formation, the outer diameter of which exceeds the inner diameter of the production string and fixed on a connecting rod with an internal through channel. The space of the filtration zone between the packs is filled with gravel or other filler.

Очистка фильтрующих элементов и наполнителя может осуществляться методом периодической промывки растворителем, например кислотой, с устья скважины через затрубное пространство, без подъема установки на земную поверхность.Cleaning of filter elements and filler can be carried out by periodic flushing with a solvent, for example, acid, from the wellhead through the annulus, without lifting the unit to the earth's surface.

Недостаток фильтра, выбранного в качестве прототипа, состоит в сложности растворения горных пород, в частности кварцевого песка, какими-либо растворителями.The disadvantage of the filter selected as a prototype is the difficulty of dissolving rocks, in particular quartz sand, with any solvents.

Кроме того, наличие ТВЧ большого спектра размеров в продукции пласта является причиной их так называемой плотной упаковки в ячейках фильтра. Пространства между удержанными крупными ТВЧ в фильтре заполняют более мелкие частицы, между которыми, в свою очередь, располагаются еще более мелкие ТВЧ. Такая плотная упаковка ТВЧ не позволяет эффективно вытеснить их из фильтра. Под давлением закачки промывочной жидкости они будут еще более консолидироваться и образовывать непроницаемый барьер для промывки. Движение продукции через плотную упаковку ТВЧ в ячейках фильтра становится невозможным и оборудование приходится поднимать на поверхность для очистки или замены фильтра.In addition, the presence of HFCs of a wide range of sizes in the formation product is the reason for their so-called dense packing in filter cells. The spaces between the retained large HDTVs in the filter are filled with smaller particles, between which, in turn, even smaller HDTVs are located. Such a dense packing of HDTVs does not allow them to be effectively displaced from the filter. Under the injection pressure of the flushing fluid, they will further consolidate and form an impermeable flushing barrier. The movement of products through the dense HFC package in the filter cells becomes impossible and the equipment has to be lifted to the surface to clean or replace the filter.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение эффективности фильтрации продукции пласта от твердых взвешенных частиц и межочистного периода эксплуатации фильтра.The technical task of the proposed utility model is to increase the efficiency of filtration of formation products from solid suspended particles and the inter-treatment period of the filter.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном устройстве, включающем несущую трубу с центратором, подвешенную снизу к скважинному насосу, набор горизонтальных пакетов с диаметрами, превышающими внутренний диаметр эксплуатационной колонны, заполненных стальной проволокой, и поинтервально закрепленных на несущей трубе, согласно полезной модели, горизонтальные пакеты выполнены с различными размерами ячеек, образуемых проволокой, уменьшающимися в направлении к устью скважины, причем размеры ячеек выбирают исходя из диапазонов изменения размеров твердых взвешенных частиц в продукции скважины.The solution to the technical problem is achieved by the fact that in the known device, which includes a support pipe with a centralizer suspended from the bottom to a downhole pump, a set of horizontal packages with diameters exceeding the inner diameter of the production string, filled with steel wire, and periodically fixed to the support pipe, according to the utility model, horizontal packs are made with different sizes of the cells formed by the wire, decreasing towards the wellhead, and the sizes of the cells are selected based on the ranges of changes in the size of solid suspended particles in the well product.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы фильтра нефтяной скважины. В скважину 1, вскрывшей продуктивный пласт 2, на колонне насосно-компрессорных труб 3 спущен электроцентробежный насос (ЭЦН) 4 с приводом от кабеля 5. Снизу к насосу закреплена несущая труба 6 с центратором 7 и поинтервально размещенными на ней горизонтальными пакетами 8. Каждый пакет выполнен из втулки 9, верхней 10 и нижней 11 круглых пластин с отверстиями 12, ограничивающих стальные проволочные набивки 13. Наружный диаметр набивок 13 превышает внутренний диаметр эксплуатационной колонны в целях герметизации пакетов в скважине.FIG. 1 and 2 show oil well filter schemes. An electric centrifugal pump (ESP) 4 driven by cable 5 is lowered into the well 1, which has penetrated the productive layer 2, on the tubing string 3, an electric centrifugal pump (ESP) 4 driven by a cable 5. A carrier pipe 6 with a centralizer 7 and horizontal packs 8 are fixed to the pump at intervals. made of a sleeve 9, upper 10 and lower 11 round plates with holes 12, limiting the steel wire packing 13. The outer diameter of the packings 13 exceeds the inner diameter of the production string in order to seal the packages in the well.

Набивка нижнего пакета 8 выполнена с ячейками наибольшего размера. Набивка вышерасположенного пакета выполнена с ячейками меньшего размера и т.д. Самый верхний пакет выполнен с наименьшим размером ячеек набивки. Такое расположение пакетов позволяет разделить ТВЧ на фракции, каждая из которых удерживается в соответствующем пакете. Самый нижний пакет удерживает самую крупную фракцию ТВЧ, позволяя более мелким фракциям проходить через этот пакет в вышерасположенные. В следующем пакете будет удерживаться фракция меньшего размера, не препятствуя более мелким ТВЧ проходить в следующий вышерасположенный пакет и т.д.The packing of the lower pack 8 is made with the largest cells. The upstream bag is stuffed with smaller cells, etc. The uppermost pack is made with the smallest packing mesh. This arrangement of packages allows you to divide HDTV into fractions, each of which is kept in the corresponding package. The lowest package holds the largest fraction of HDTV, allowing smaller fractions to pass through this package to the higher ones. In the next packet, the fraction of the smaller size will be retained, without preventing the smaller HDTV from passing to the next higher packet, etc.

Удерживание в каждом пакете фракции ТВЧ примерно одного размера не позволяет получить их плотную упаковку, препятствующую течение продукции пласта через этот пакет. Таким образом, раздельное удерживание ТВЧ по фракциям в различных пакетах позволяет, с одной стороны, продлить период их засорения, с другой - сохранять течение жидкости через пакеты благодаря предупреждению образования плотных упаковок ТВЧ. При одинаковых размерах ячеек происходило бы быстрое засорение первого снизу пакета и образование плотной упаковки ТВЧ.Retention in each packet of the HFC fraction of approximately the same size does not allow obtaining their dense packing, which impedes the flow of formation production through this packet. Thus, the separate retention of HDTV by fractions in different packages allows, on the one hand, to extend the period of their clogging, on the other hand, to maintain the flow of liquid through the packages due to the prevention of the formation of dense HDTV packages. With the same mesh sizes, there would be a rapid clogging of the first package from the bottom and the formation of a dense HFC packing.

Для определения размеров ячеек пакетов используется дифференциальная кривая распределения ТВЧ по размерам для данной залежи нефти, получаемая в лабораторных условиях (фиг. 3).To determine the size of the cells of the packets, the differential curve of the HDTV size distribution for a given oil deposit, obtained under laboratory conditions, is used (Fig. 3).

Из фиг. 3 видно, что кривую можно разделить на 4 интервала размеров ТВЧ, Первый - 112…200 мкм, второй - 87…112 мкм, третий - 50…87 мкм, четвертый - 12…50 мкм. Таким образом, видно, что первый пакет должен быть выполнен с ячейками не менее 112 мкм, второй - не менее 87 мкм, третий - не менее 50 мкм, и четвертый не менее 12 мкм. Для практических случаев установка 4 пакетов является достаточной.From FIG. 3 it can be seen that the curve can be divided into 4 ranges of HDTV sizes, the first - 112 ... 200 microns, the second - 87 ... 112 microns, the third - 50 ... 87 microns, the fourth - 12 ... 50 microns. Thus, it can be seen that the first package must be made with cells of at least 112 µm, the second at least 87 µm, the third at least 50 µm, and the fourth at least 12 µm. For practical cases, installing 4 packages is sufficient.

Технико-экономическим преимуществом предложенного решения является увеличение межочистного периода работы фильтра и сохранение объемов добычи нефти.The technical and economic advantage of the proposed solution is the increase in the inter-treatment period of the filter and the preservation of oil production volumes.

Claims

A filter for an oil well, including a support pipe with a centralizer for hanging from the bottom to a downhole pump, a set of horizontal packages with diameters exceeding the inner diameter of the production string, filled with steel wire and fixed on a support pipe at intervals, characterized in that the horizontal packages are made with different mesh sizes formed by the wire, decreasing in the direction towards the wellhead, and the sizes of the cells are selected based on the ranges of changes in the size of solid suspended particles in the well product.