RU2244103C1

RU2244103C1 - Well filter

Info

Publication number: RU2244103C1
Application number: RU2003117245/03A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Данченко (RU); Ю.В. Данченко; О.Е. Иванов (RU); О.Е. Иванов; С.В. Кулаков (RU); С.В. Кулаков; П.Б. Куприн (RU); П.Б. Куприн; В.Н. Маслов (RU); В.Н. Маслов; М.Ю. Мельников (RU); М.Ю. Мельников; О.М. Перельман (RU); О.М. Перельман; А.И. Рабинович (RU); А.И. Рабинович; В.А. Бульба (RU); В.А. Бульба; С.А. Рабинович (RU); С.А. Рабинович
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-01-10
Also published as: RU2003117245A

Abstract

FIELD: oil extractive industry.

SUBSTANCE: device has perforated body, multi-layer filtering element and is additionally provided with torsion spring, concentrically placed between body and filtering element, while filtering element is made with possible increase or decrease of dimensions in radial direction during coiling or uncoiling of spring.

EFFECT: higher efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти и других жидкостей из буровых скважин и может быть использовано в фильтровых устройствах, предотвращающих вынос песка из продуктивного пласта в скважину.The invention relates to techniques for the extraction of oil and other liquids from boreholes and can be used in filter devices to prevent the removal of sand from the reservoir into the well.

Известен скважинный щелевой трубчатый фильтр, содержащий многослойный фильтрующий элемент, закрепленный на каркасном элементе, два патрубка, примыкающих к концам фильтрующего элемента и имеющих пригодные к соединению концы, и соединительные элементы с вставками на верхнем и нижнем концах, установленные внутри фильтра соосно и с зазором относительно него (а.с. СССР №1116144, МКИ Е 21 В 43/08, 1984).Known downhole slit tubular filter containing a multilayer filter element mounted on a frame element, two nozzles adjacent to the ends of the filter element and having ends suitable for connection, and connecting elements with inserts at the upper and lower ends, mounted inside the filter coaxially and with a clearance relative to him (A.S. USSR No. 1116144, MKI E 21 V 43/08, 1984).

Недостаток известного фильтра заключается в его неплотном прилегании к эксплуатационной колонне, которое приводит к выносу песка из продуктивного пласта в прифильтровую зону, накапливанию его в кольцевом пространстве между фильтром и эксплуатационной колонной, попаданию на забой скважины и заполнению ее. Необходимость систематической очистки скважины от песчаных пробок удорожает ее эксплуатацию. Недостатком фильтра является также невозможность его извлечения без нарушения целостности в случае прихвата в скважине осажденными частицами песка.A disadvantage of the known filter lies in its loose fit to the production string, which leads to the removal of sand from the reservoir into the prefilter zone, its accumulation in the annular space between the filter and the production string, hit the bottom of the well and fill it. The need for systematic cleaning of the well from sand plugs increases the cost of its operation. The disadvantage of the filter is the impossibility of removing it without violating the integrity in the event of trapping in the well by deposited sand particles.

Наиболее близким к предлагаемому является скважинный фильтр, содержащий перфорированный корпус с фильтрующим элементом, наружная поверхность которого покрыта слоем фильтрующего ворсистого материала (а.с. №587242 СССР, МКИ Е 21 В 43/08, 1978). В известной многослойной конструкции фильтрующий слой ворсистого материала предохраняет фильтрующий элемент от кольматации при его спуске по стволу скважины в процессе установки в продуктивном пласте.Closest to the proposed is a downhole filter containing a perforated housing with a filter element, the outer surface of which is covered with a layer of filtering fluffy material (AS No. 5887242 of the USSR, MKI E 21 V 43/08, 1978). In the known multilayer construction, the filter layer of the fluffy material protects the filter element from clogging during its descent along the wellbore during installation in the reservoir.

Недостатком этого фильтра является то, что он не препятствует выносу песка из продуктивного пласта, что приводит к разрушению последнего. Фильтр замедляет эти процессы благодаря частичному восстановлению ворсистым материалом объема и формы после спуска фильтра в скважину и уменьшению тем самым кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и фильтрующим элементом, в которое попадает песок.The disadvantage of this filter is that it does not interfere with the removal of sand from the reservoir, which leads to the destruction of the latter. The filter slows down these processes due to the partial restoration of volume and shape by the fluffy material after the filter is lowered into the well and thereby reducing the annular space between the production string and the filter element into which sand enters.

Настоящее изобретение решает задачу повышения эффективности работы скважинного фильтра за счет предотвращения выноса песка из призабойной зоны в эксплуатационную колонну.The present invention solves the problem of improving the efficiency of the downhole filter by preventing sand from the bottomhole zone into the production casing.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый скважинный фильтр, состоящий из перфорированного корпуса и многослойного фильтрующего элемента, дополнительно снабжен пружиной кручения, концентрично расположенной между корпусом и фильтрующим элементом, причем фильтрующий элемент выполнен с возможностью увеличения или уменьшения размеров в радиальном направлении при раскрутке или закрутке пружины.The specified technical result is achieved by the fact that the inventive downhole filter, consisting of a perforated housing and a multilayer filter element, is additionally equipped with a torsion spring concentrically located between the housing and the filter element, the filter element being configured to increase or decrease dimensions in the radial direction when spinning or twisting springs.

На фиг.1 изображен скважинный фильтр в эксплуатационной колонне в нерабочем положении при скрученной пружине - общий вид; на фиг.2 - фильтр в рабочем положении при раскрученной пружине.Figure 1 shows the downhole filter in the production casing in the idle position with a twisted spring - General view; figure 2 - filter in position with the untwisted spring.

Скважинный фильтр состоит из перфорированного корпуса 1, многослойного фильтрующего элемента 2 и пружины кручения 3, помещенной в кольцевое пространство 4. Пружина 3 рассчитана таким образом, что в скрученном состоянии диаметр ее витков не превышает внутреннего диаметра фильтрующего элемента 2 и между ними имеется зазор 5; зазор 6 имеется также между фильтрующим элементом 2 и эксплуатационной колонной 7, и перфорации 8 в последней открыты (фиг.1). В раскрученном состоянии диаметр витков пружины 3 превосходит внутренний диаметр фильтрующего элемента 2, при этом последний прижат витками пружины 3 к эксплуатационной колонне 7 так, что перфорации 8 на ней перекрыты (фиг.2). Многослойный фильтрующий элемент может быть выполнен из слоев продольно-гофрированной металлической сетки с различной степенью фильтрации слоев.The well filter consists of a perforated housing 1, a multilayer filter element 2 and a torsion spring 3 placed in the annular space 4. The spring 3 is designed so that in a twisted state the diameter of its turns does not exceed the inner diameter of the filter element 2 and there is a gap 5 between them; there is also a gap 6 between the filter element 2 and the production casing 7, and the perforations 8 in the latter are open (Fig. 1). In the untwisted state, the diameter of the coils of the spring 3 exceeds the inner diameter of the filter element 2, while the latter is pressed by the coils of the spring 3 to the production casing 7 so that the perforations 8 are closed on it (FIG. 2). The multilayer filter element can be made of layers of longitudinally corrugated metal mesh with varying degrees of filtration of the layers.

Предлагаемый скважинный фильтр работает следующим образом.The proposed downhole filter operates as follows.

Фильтр помещают в контейнер (на фиг.1, фиг.2 не показан) в виде тонкостенной трубы для защиты от повреждения и кольматации фильтрующей поверхности. Фильтр устанавливают в контейнере с возможностью осевого смещения без задира наружного слоя фильтрующего элемента 2. Предварительно пружину 3 закручивают до образования зазора 5 и исчезновения натяга между витками 3 и фильтрующим элементом 2. Затем фильтр в сборе спускают на насосно-компрессорных трубах по эксплуатационной колонне в интервал продуктивного пласта. После спуска к месту установки с фильтра снимают контейнер. Затем раскручивают пружину 3, при этом ее витки разжимают внутренние слои фильтрующего элемента 2, усилие поэтапно передается на последующие слои, выбирается зазор 6 и происходит расправление и прилегание с натягом наружного слоя фильтрующего элемента 2 к стенкам эксплуатационной колонны 7 с перекрытием перфораций 8 (фиг.2). За счет натяга, обеспечиваемого усилием раскрученной пружины 3, фильтр надежно удерживается в эксплуатационной колонне 7. Этой же цели служат манжетные уплотнения (не показаны), выполненные на верхнем и нижнем концах фильтра с возможностью сопряжения с внутренним диаметром эксплуатационной колонны.The filter is placed in a container (figure 1, figure 2 is not shown) in the form of a thin-walled pipe to protect against damage and clogging of the filter surface. The filter is installed in the container with the possibility of axial displacement without scuffing of the outer layer of the filter element 2. Previously, the spring 3 is twisted until a gap 5 is formed and the interference between the coils 3 and the filter element 2 disappears. Then the filter assembly is lowered on the tubing along the production string in the interval productive formation. After descent to the installation site, the container is removed from the filter. Then, the spring 3 is untwisted, while its coils open the inner layers of the filter element 2, the force is gradually transferred to the subsequent layers, the gap 6 is selected, and the outer layer of the filter element 2 is expanded and snug against the walls of the production string 7 with overlapping perforations 8 (Fig. 2). Due to the tightness provided by the force of the untwisted spring 3, the filter is held firmly in the production casing 7. The same purpose is provided by lip seals (not shown) made on the upper and lower ends of the filter with the possibility of interfacing with the inner diameter of the production casing.

При пуске скважины в эксплуатацию пластовый флюид с механическими частицами выносится из прифильтровой зоны продуктивного пласта и поступает через перфорации 8 в эксплуатационной колонне 7 к наружной поверхности фильтрующего элемента 2. Жидкость проходит через фильтрующие слои 2 и отверстия корпуса 1, поступает в полость фильтра и далее поднимается на поверхность. Наиболее крупные частицы задерживаются на наружном слое фильтрующего элемента 2, перекрывающего перфорации 8 в эксплуатационной колонне 7, и формируют перед фильтром 2 и внутри перфораций 8 песчаный каркас. Более мелкие частицы проходят через песчаный каркас из крупных частиц и наружный фильтрующий слой и образуют песчаный каркас перед следующим фильтрующим слоем и так далее.When the well is put into operation, the formation fluid with mechanical particles is removed from the prefilter zone of the reservoir and flows through the perforations 8 in the production string 7 to the outer surface of the filter element 2. The fluid passes through the filter layers 2 and the openings of the housing 1, enters the filter cavity and then rises to the surface. The largest particles are trapped on the outer layer of the filter element 2, overlapping the perforations 8 in the production casing 7, and form a sand frame in front of the filter 2 and inside the perforations 8. Smaller particles pass through the sand frame of large particles and the outer filter layer and form a sand frame in front of the next filter layer and so on.

Для конкретного месторождения в зависимости от характерного для него фракционного состава пластового песка, а также требований к очистке пластового флюида фильтр может содержать два и три фильтрующих слоя.For a particular field, depending on the characteristic fractional composition of the formation sand, as well as the requirements for cleaning the formation fluid, the filter may contain two and three filter layers.

По мере эксплуатации скважины и работы фильтра созданный перед наружным фильтрующим слоем свод из вынесенных из пласта крупных зерен песка сам начинает работать как “искусственный” фильтр, препятствуя движению через него более мелких фракций песка. При этом объем “искусственного” фильтра увеличивается за счет вовлечения в процесс фильтрации глубоко лежащих слоев призабойной зоны. Постепенно движение частиц замедляется, а затем прекращается. Это укрепляет изначально рыхлый продуктивный пласт, увеличивает его породоудерживающую способность и предотвращает его разрушение. Снижение пескопроявлений удлиняет срок службы не только скважинного фильтра, но и всего подземного оборудования, увеличивая таким образом межремонтный период скважин и эффективность отбора пластового флюида.As the well operates and the filter works, the arch created in front of the outer filter layer from large sand grains removed from the formation itself starts to work as an “artificial” filter, preventing the movement of smaller sand fractions through it. The volume of the “artificial” filter increases due to the involvement of deeply lying layers of the bottomhole zone in the filtering process. Gradually, the movement of particles slows down and then stops. This strengthens the initially loose productive layer, increases its rock-holding ability and prevents its destruction. Reducing sand occurrences prolongs the service life of not only the downhole filter, but also of the entire underground equipment, thereby increasing the overhaul period of the wells and the efficiency of formation fluid selection.

Claims

A downhole filter consisting of a perforated housing and a multilayer filter element, characterized in that it is further provided with a torsion spring concentrically located between the housing and the filter element, the filter element being configured to increase or decrease dimensions in the radial direction when the spring is unwound or twisted.