RU2334865C2

RU2334865C2 - Well screen

Info

Publication number: RU2334865C2
Application number: RU2006131256/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Присекин (RU); Юрий Иванович Присекин; Антон Александрович Корпачев (RU); Антон Александрович Корпачев; Геннадий Николаевич Позднышев (RU); Геннадий Николаевич Позднышев
Original assignee: Антон Александрович Корпачев
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-09-27
Also published as: RU2006131256A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention refers to oil and gas industry. A well screen includes a pipe with spiral rows of apertures made on its side surface. Cut off hollow plugs are pressurized into the apertures. At least one layer of support-drain strainer, three layers of filter strainers and an exterior perforated protective case are assembled concentric to the pipe. The filter strain with small cells is installed between two layers with bigger cells. The screen is additionally equipped with an overlapping tape made out of stainless steel. The width of the tape is equal to double diameter of pipe apertures, and the thickness is equal to 0.1-1.0 mm. The tape is arranged on the pipe between the exterior perforated protective case and the filter strain with bigger cells above the apertures on the same spiral as the apertures on the side surface of the pipe.

EFFECT: upgrading of filter characteristics at low hydraulic resistance.

6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано при освоении и эксплуатации нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений, осложненных повышенным выносом из разрабатываемых продуктивных горизонтов вместе с добываемыми углеводородными флюидам и пластовой водой твердой фазы с размером частиц от долей микрона до 0,1-2 мм, что приводит к быстрому выходу из строя насосного оборудования из-за их закупорки или абразивного износа, а также к срывам технологического режима на установках подготовки нефти газа и воды и образованию большого количества твердых нефтесодержащих отходов.The invention relates to the mining industry, and in particular to the oil and gas industry, and can be used in the development and operation of oil and gas condensate fields complicated by increased removal from developed productive horizons together with produced hydrocarbon fluids and produced solid water with particle sizes from fractions of a micron to 0 , 1-2 mm, which leads to a quick failure of the pumping equipment due to their blockage or abrasive wear, as well as to disruption of the technological mode at the mouth Novki gas preparation of oil and water, and formation of a large amount of solid oil-containing waste.

Применение эффективных скважинных фильтров в ряде случаев является единственным способом борьбы с вышеуказанными осложнениями.The use of effective downhole filters in some cases is the only way to deal with the above complications.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические фильтрующие элементы, установленные с наружной стороны трубы. (Авт. свид. SU №1788219). Недостаток данного скважинного фильтра - необходимость частой замены фильтрующих элементов и их низкая прочность при изгибающих нагрузках.Known downhole filter containing a perforated pipe and removable cermet filtering elements mounted on the outside of the pipe. (Aut. Certificate. SU No. 1788219). The disadvantage of this downhole filter is the need for frequent replacement of filter elements and their low strength under bending loads.

Известен скважинный фильтр, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками. Колонну обсадных труб с фильтром опускают в скважину. Скважину цементируют выше фильтра. После схватывания цементного раствора в скважину опускают колонну насосно-компрессорных труб с воронкой. Скважину промывают. Срезают воронкой герметичные концы пробок и скважину промывают вторично. После чего вскрывают продуктивный пласт и пускают скважину в работу (Патент RU 2108447). Недостаток данного фильтра - низкая степень фильтрации, которая лимитируется диаметром отверстий в пробках.Known downhole filter containing a pipe with sealed shear plugs. The casing string with the filter is lowered into the well. The well is cemented above the filter. After the cement slurry has set, a tubing string with a funnel is lowered into the well. The well is washed. The sealed ends of the plugs are cut off with a funnel and the well is washed again. Then open the reservoir and put the well into operation (Patent RU 2108447). The disadvantage of this filter is the low degree of filtration, which is limited by the diameter of the holes in the plugs.

Известен скважинный фильтр, содержащий трубу в отверстиях, на боковой поверхности которой кроме герметизирующих срезаемых пробок концентрично установлены дренажная сетка, по меньшей мере одна фильтрующая сетка и защитный перфорированный кожух, при этом площадь отверстий защитного кожуха в 3-7 раз больше проходного сечения трубы, фильтрующая сетка(ки) имеет ячейки размером 0,1-1,0 мм, а дренажная сетка имеет размер ячейки больше, чем размер ячеек у фильтрующей сетки (Патент на полезную модель RU 16758 U1, опубл. 2001). Недостаток - отверстия в трубе и защитном кожухе выполнены рядами на боковой поверхности, последнее может привести к тому, что в горизонтальной скважине лежачий бок обсадной колонны с отверстиями из-за их забивки грунтом будет полностью выключен из работы, а при вертикальном совпадении отверстий в трубе и защитном кожухе снижается эффективность фильтрации и увеличивается абразивный износ скважинного оборудования.A well-known filter containing a pipe in the holes, on the side surface of which, in addition to sealing cut-off plugs, a drainage grid, at least one filtering grid and a protective perforated casing are concentrically installed, while the area of the holes of the protective casing is 3-7 times larger than the pipe cross-section, filtering the mesh (s) has a mesh size of 0.1-1.0 mm, and the drainage mesh has a mesh size larger than the mesh size of the filter mesh (Utility Model Patent RU 16758 U1, publ. 2001). The disadvantage is that the holes in the pipe and the protective casing are made in rows on the side surface, the latter can lead to the fact that in the horizontal well the lying side of the casing with holes due to their clogging with soil will be completely turned off from work, and if the holes in the pipe coincide vertically protective casing decreases filtration efficiency and increases abrasive wear of downhole equipment.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу с отверстиями и герметизирующими пробками, опорно-дренажную сетку выполненную из проволоки диаметром 0,8-1,2 мм с размером ячеек 3,0-4,5 мм, фильтрующий слой, содержащий одну или более фильтрующих сеток с размером ячейки 0,15-0,25 мм и защитный кожух выполненный из просечно-вытяжного листа (Патент на полезную модель RU 38833, опубл. 2004).Known downhole filter containing a perforated pipe with holes and sealing plugs, support and drainage mesh made of wire with a diameter of 0.8-1.2 mm with a mesh size of 3.0-4.5 mm, a filter layer containing one or more filter nets with a mesh size of 0.15-0.25 mm and a protective casing made of expanded metal sheet (Patent for utility model RU 38833, publ. 2004).

Недостаток - повышается вероятность увеличения вертикальных совпадений отверстий в перфорированной трубе и щелей в просечно-вытяжном листе защитного кожуха, что ведет к снижению эффективности фильтрации и увеличению абразивного износа скважинного оборудования.The disadvantage is that the likelihood of increasing the vertical coincidence of the holes in the perforated pipe and the cracks in the expanded metal sheet of the protective casing increases, which leads to a decrease in the filtration efficiency and an increase in the abrasive wear of the downhole equipment.

Известен скважинный фильтр, взятый в качестве прототипа, содержащий трубу с выполненными по спирали на ее боковой поверхности рядам отверстий, в которых герметично установлены срезаемые пустотелые пробки, выполненные из алюминия, установленные концентрично на трубе три слоя фильтрующей сетки, где фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующей сетки с крупными ячейками, защитный кожух выполнен из нескольких уложенных встык по длине трубы перфорированных листов, продольные стыки которых, а также ряды отверстий на соседних листах смещены относительно друг друга в окружном направлении, при этом концы фильтрующих сеток и перфорированного кожуха с торцов закрыты ограничительными кольцами, зафиксированными на трубе, а площадь отверстий защитного кожуха больше площади проходного сечения трубы (Патент RU 2259472 С2, 2005.08.27).Known downhole filter, taken as a prototype, containing a pipe with a spiral made on the lateral surface of the rows of holes in which cut open hollow plugs made of aluminum are hermetically mounted, three layers of filter mesh are installed concentrically on the pipe, where a filter mesh with small cells is installed between two layers of a filter mesh with large cells, the protective casing is made of several perforated sheets laid end-to-end along the length of the pipe, the longitudinal joints of which, as well as the rows from the holes on adjacent sheets are offset relative to each other in a circumferential direction, while the ends of the filter nets and the perforated casing from the ends are closed by restrictive rings fixed on the pipe, and the opening area of the protective casing is larger than the pipe bore (Patent RU 2259472 C2, 2005.08.27) .

Недостатки - сложность изготовления и высокая стоимость алюминиевых пустотелых пробок, большие гидравлические сопротивления на фильтре из-за перекрытия большей части поверхности фильтрующих сеток неперфорированной частью листа защитного кожуха, сложность при сборке фильтра с спиралевидными рядами отверстий по трубе, достичь их надежного перекрытия не перфорированной частью защитного кожуха и исключить совпадение по вертикале отверстий в трубе и защитном кожухе. Кроме того, после срезания алюминиевых пустотелых пробок частицы алюминия при пуске скважины в эксплуатацию часто попадают в насосное оборудование, что вызывает их остановку ли поломку.Disadvantages - the difficulty of manufacturing and the high cost of aluminum hollow plugs, high hydraulic resistance on the filter due to the overlapping of most of the surface of the filter nets with a non-perforated part of the sheet of the protective cover, the difficulty in assembling the filter with spiral rows of holes in the pipe, to achieve their reliable overlap by the non-perforated part of the protective the casing and exclude the vertical coincidence of the holes in the pipe and the protective casing. In addition, after cutting aluminum hollow plugs, aluminum particles often get into the pumping equipment when a well is put into operation, which causes them to stop or break.

Целью данного изобретения является скважинный фильтр с низкими гидравлическими сопротивлениями, высокими фильтрационными характеристиками, способный обеспечить фильтрацию заданного объема добываемой из пласта продукции и ее эффективную очистку от выносимых из пласта твердых частиц примеси и исключающий попадание на прием насосов частиц алюминия.The aim of this invention is a downhole filter with low hydraulic resistances, high filtration characteristics, capable of filtering a given volume of products extracted from the formation and its effective cleaning from solid particles removed from the formation of impurities and preventing aluminum particles from entering the pump intake.

Поставленная цель достигается за счет того, что скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными по спирали на ее боковой поверхности рядами отверстий, в которые герметично установлены срезаемые пустотелые пробки с концентрично установленными на ней по крайней мере одного слоя опорно-дренажной сетки и трех слоев фильтрующих сеток, где фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующих сеток с крупными ячейкам, а наружный перфорированный защитный кожух дополнительно содержит перекрывающую ленту, выполненную из нержавеющей стали шириной, равной удвоенному диаметру отверстий на трубе и толщиной 0,1-1,0 мм, которая по той же спирали, что и отверстия на боковой поверхности трубы, располагается между фильтрующей сеткой с крупными ячейками и наружным перфорированным защитным кожухом и перекрывает расположенные под ней отверстия в трубе.This goal is achieved due to the fact that the downhole filter, containing a pipe with a spiral made on its lateral surface, rows of holes in which cut-off hollow plugs are tightly installed with at least one layer of support-drainage mesh and three layers of filtering mesh concentrically installed on it where the filter mesh with small mesh is installed between two layers of filter mesh with large mesh, and the outer perforated protective casing further comprises an overlapping tape, stainless steel with a width equal to twice the diameter of the holes on the pipe and a thickness of 0.1-1.0 mm, which in the same spiral as the holes on the side surface of the pipe, is located between the filter mesh with large cells and the outer perforated protective casing and overlaps the openings underneath in the pipe.

При этом в качестве защитного кожуха используют кожух, выполненный из нержавеющего листа металла, у которого суммарной площадь перфорационных отверстий превышает суммарную площадь неперфорированной части листа более чем в 3 раза, при этом форма перфорационных отверстий листа защитного кожуха может быть любая: круглая, овальная, в виде продольных или поперечных прорезей и т.д.In this case, as a protective casing, a casing is used, made of a stainless sheet of metal, in which the total area of the perforation holes exceeds the total area of the non-perforated part of the sheet by more than 3 times, while the shape of the perforation holes of the sheet of the protective casing can be any: round, oval, in the form of longitudinal or transverse slots, etc.

При этом в качестве фильтрующей сетки с малыми ячейкам, располагающейся между двумя слоями фильтрующих сеток с крупными ячейками, используют стеклоткань саржевого плетения с толщиной слоя в 1-3 мм, выполненную из тонких стеклянных нитей диаметром 0,01-0,02 мм, и размерам фильтрующих ячеек (пор) в стеклоткани в пределах 0,01-0,15 мм.At the same time, as a filter mesh with small mesh located between two layers of filter mesh with large mesh, use a twill glass fabric with a layer thickness of 1-3 mm, made of thin glass fibers with a diameter of 0.01-0.02 mm, and size filtering cells (pores) in fiberglass within 0.01-0.15 mm.

При этом отверстия в трубе имеют резьбу M16, а срезаемые пустотелые пробки, вставляемые в данные отверстия, изготавливают путем прессования порошкообразных термореактивных смол, например фенолформальдегидных смол, с последующим нанесением на готовые пустотелые пробки, извлекаемые из пресс-форм, на их наружной верхней части поверхности лишь резьбы М-16, а учитывая то, что на 1 погонный метр скважинного фильтра требуется около 40 пустотелых пробок, последнее не только решает проблему предотвращения попадания частиц алюминия на прием насосов, извлекающих и перекачивающих продукцию скважин, но и существенно снижает стоимость изготовления таких фильтров.At the same time, the holes in the pipe have an M16 thread, and the cut-off hollow plugs inserted into these holes are made by pressing powdered thermosetting resins, for example phenol-formaldehyde resins, followed by applying them to the finished hollow plugs extracted from the molds on their outer upper surface only M-16 threads, and considering that about 40 hollow plugs are required per 1 meter of the downhole filter, the latter not only solves the problem of preventing aluminum particles from entering the pump intake, extracting and pumping production wells, but also significantly reduces the cost of manufacturing such filters.

При этом герметизацию в трубе обеспечивают путем нанесения на резьбу пустотелых пластмассовых пробок, завинчивающихся в отверстия трубы, герметика, в качестве которого используют эпоксидную смолу марки ЭД-20, выпускаемую по ГОСТ 105787-63.In this case, the sealing in the pipe is provided by applying to the thread hollow plastic plugs screwed into the holes of the pipe, sealant, which is used as an epoxy resin grade ED-20, manufactured in accordance with GOST 105787-63.

При этом в качестве опорно-дренажной сетки используют сетку из нержавеющей стали, изготовленную из проволоки диаметром 0,8-1,5 мм с размером ячеек 3,0-5,0 мм, а в качестве фильтрационных из нержавеющей стали с крупными ячейками используют сетки, изготовленные из проволоки диаметром 0,15-0,5 мм с размером ячеек 0,5-1,0 мм.In this case, a stainless steel mesh made of a wire with a diameter of 0.8-1.5 mm with a mesh size of 3.0-5.0 mm is used as a support and drainage mesh, and mesh is used as a filter mesh of stainless steel with large cells made of wire with a diameter of 0.15-0.5 mm with a mesh size of 0.5-1.0 mm.

Кроме того, предлагаемый скважинный фильтр, так же как и скважинный фильтр, взятый в качестве прототипа, содержит ограничительные кольца, закрывающие с торцов концы применяемых дренажно-опорных и фильтрующих сеток, перекрывающую ленту и защитный кожух.In addition, the proposed downhole filter, as well as the downhole filter, taken as a prototype, contains restrictive rings that cover the ends of the used drainage support and filter nets from the ends, an overlapping tape and a protective casing.

Отличительная особенность предлагаемого скважинного фильтра от известного фильтра, взятого в качестве прототипа, прослеживается из чертежа, где показана принципиальная конструкция фильтра в поперечном разрезе.A distinctive feature of the proposed downhole filter from the known filter, taken as a prototype, can be traced from the drawing, which shows the basic design of the filter in cross section.

Из чертежа следует, что предлагаемый скважинный фильтр состоит из трубы 1, на боковой поверхности которой по спиральной линии изготовлены отверстия 2, в которые на резьбе вставляются пластмассовые пустотелые срезаемые пробки 3. На трубе 1 концентрично ей установлен защитный перфорированный кожух 4 с высокой степенью перфорации, а между трубой 1 и защитным кожухом 4 установлена по меньшей мере одна опорно-дренажная сетка 5, фильтрующие сетки 6 и 7 с крупными ячейками, между которыми расположена стеклоткань саржевого плетения 8, а между фильтрующей сеткой 7 и перфорированным кожухом 4 по спиральной линии располагается лента 9, перекрывающая по вертикали на трубе 1 отверстия 2, что позволяет использовать в качестве защитного кожуха листы металла с их высокой степенью перфорирования, при этом исключаются вертикальные совмещения отверстий на трубе с отверстиями в перфорированном кожухе, что повышает эффективность очистки добываемого продукта от твердых примесей, снижает гидравлические сопротивления и повышает пропускную способность предлагаемого скважинного фильтра.From the drawing it follows that the proposed downhole filter consists of a pipe 1, on the lateral surface of which holes 2 are made in a spiral line, into which plastic hollow cut-off plugs 3 are inserted on the thread. A protective perforated casing 4 with a high degree of perforation is concentrically installed on the pipe 1, and between the pipe 1 and the protective casing 4 is installed at least one support-drainage mesh 5, filtering mesh 6 and 7 with large cells, between which there is a fiberglass twill weave 8, and between the filter a mesh 9 and a perforated casing 4 along a spiral line is a tape 9, overlapping vertically on the pipe 1 of the hole 2, which allows you to use sheets of metal with their high degree of perforation as a protective casing, while eliminating the vertical alignment of the holes on the pipe with holes in the perforated the casing, which increases the efficiency of cleaning the produced product from solid impurities, reduces hydraulic resistance and increases the throughput of the proposed well filter.

Исследование патентной и научно-технической литературы показали, что предложенные в конструкции скважинного фильтра указанные выше технические решения обладают новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.A study of patent and scientific and technical literature showed that the above technical solutions proposed in the design of a downhole filter have novelty, inventive step, and industrial applicability.

Эти решения позволяют не только существенно упростить и удешевить изготовление скважинного фильтра, но и открывают возможность осуществлять при минимальных гидравлических сопротивлениях более тонкую очистку извлекаемой из пласта продукции от механических примесей, а в случае закупорки фильтра тонкой очистки (стеклоткани) частицами твердой фазы осуществлять восстановление его фильтрующей способности, например, путем закачки в скважину кислотного поверхностно-активного состава КПАС, эффективно растворяющего и диспергирующего эти частицы, что доказано результатами широкомасштабного применения КПАС для очистки в скважинах призабойной зоны пласта.These solutions can not only significantly simplify and reduce the cost of producing a well filter, but also make it possible to carry out finer cleaning with mechanical impurities at minimum hydraulic resistances, and in case of blockage of a fine filter (fiberglass) by solid particles to restore its filter abilities, for example, by injecting into the well an acidic surfactant composition of KPAS, which effectively dissolves and disperses these h the particle, that results proved KPAS widespread use for cleaning wells bottomhole formation zone.

Компонентный состав КПАС и способ его применения защищен патентом RU №2126082, 1999 г.The composition of the KPAS and the method of its use are protected by patent RU No. 2126082, 1999.

Предложенный фильтр работает следующим образом.The proposed filter works as follows.

Перед эксплуатацией скважинный фильтр устанавливают в колонну обсадных труб, скважину цементируют выше фильтра. Потом срезают пустотелые пластмассовые пробки механическим способом и скважину пускают в эксплуатацию без какой-либо опасения закупорки добывающих и перекачивающих насосов частицами металла, образующихся при разрушении алюминиевых пустотелых пробок и твердых примесей, вносимых из пласта с добываемой продукцией.Before operation, the well filter is installed in the casing string, the well is cemented above the filter. Then, hollow plastic plugs are cut off mechanically and the well is put into operation without any fear of blocking the production and pumping pumps with metal particles formed during the destruction of aluminum hollow plugs and solid impurities introduced from the reservoir with the produced products.

Claims

1. A downhole filter, comprising a pipe with a series of holes made in a spiral fashion on its lateral surface, into which cut-off hollow plugs are hermetically mounted with at least one layer of support-drainage mesh and three layers of filtering mesh concentrically installed on it, where the filtering mesh with small cells installed between two layers of filter screens with large cells and an outer perforated protective casing, characterized in that the downhole filter further comprises an overlapping tape made stainless steel, with a width equal to twice the diameter of the holes on the pipe and a thickness of 0.1-1.0 mm, which is located on the pipe between the outer perforated protective casing and the filter mesh with large cells above the holes in the same spiral as the holes on side surface of the pipe.

2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that as a protective casing use a casing made of stainless sheet of metal, the total area of the perforation holes of which exceeds the total area of the non-perforated part of the sheet more than 3 times, while the shape of the perforations of the sheet of protective the casing can be any.

3. The downhole filter according to claim 1, characterized in that as a mesh with small cells located between two filter grids with large cells, use a twill weave fiberglass with a layer thickness of 1-3 mm, made of thin glass threads with a diameter of 0, 01-0.02 mm and the size of the filtering cells (pores) in the glass fabric in the range of 0.01-0.15 mm.

4. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the holes in the pipe have an M-16 thread, and cut-off hollow plugs inserted into these holes are made by pressing powdered thermoset materials, for example, based on phenol-formaldehyde resin, followed by applying to the outer side of the manufactured plugs is only M-16 thread, while sealing in the pipe is ensured by applying hollow plastic plugs screwed into the holes of the pipe onto the thread, a sealant that uses EPOK Syndrome resin brand ED-20.

5. The downhole filter according to claim 1, characterized in that a mesh is used as a support and drainage mesh _; made of stainless steel, with a wire thickness of 0.8-1.5 mm and a mesh size of 3.0-5.0 mm.

6. The downhole filter according to claim 1, characterized in that as a filter mesh with large cells use a mesh made of stainless steel, with a wire thickness of 0.15-0.5 mm and a mesh size of 0.5-1.0 mm .