RU2359109C2

RU2359109C2 - Combined well screen

Info

Publication number: RU2359109C2
Application number: RU2007119055/03A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Федорович Соловьев (RU); Эдуард Федорович Соловьев; Сергей Евгеньевич Варламов (RU); Сергей Евгеньевич Варламов
Original assignee: Эдуард Федорович Соловьев; Сергей Евгеньевич Варламов
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2009-06-20
Also published as: RU2007119055A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and can be used during the producing of oil and gas. Combined well screen includes load-carrying framework, implemented of perforated pipe and slotted filter element, implemented of wire spiral winded on side-member. Under side-members it is installed reticulate filter element in the form at least one strainer basket, fixed by fixing spiral winded wire. Between strainer basket and perforated pipe it is installed drainage layer, implemented of spiral winded wire. Additionally wire winding in drainage layer differs by direction from winding of fixing wire.

EFFECT: increasing of discharge capacity and quality of cleaning of liquids and gas, arrived to filtration and life time increasing of well screen.

6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при добыче жидкости и газов из недр.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the extraction of liquids and gases from the bowels.

Известен скважинный фильтр, представляющий собой стальную трубу с отверстиями, на которую намотана профилированная проволока (Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1985, с.7-9).Known downhole filter, which is a steel pipe with holes on which a profiled wire is wound (Gavrilko V.M. Filters for boreholes. M., "Nedra", 1985, p.7-9).

Основным недостатком такой конструкции является изменение межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, отсутствие защиты фильтрующей сетки от механических воздействий в процессе транспортировки и установки фильтра, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.The main disadvantage of this design is the change in the inter-turn gaps when installing the filter in the well, the lack of protection of the filter mesh from mechanical influences during transportation and installation of the filter, which negatively affects the quality of filtration.

Известен скважинный фильтр, состоящий из несущего трубчатого перфорированного каркаса и волокнистого фильтрующего покрытия, выполненного в виде отдельных пластин из проволочного нетканого материала, жестко закрепленных внахлест при помощи сварки и пайки на трубчатом каркасе фильтра против перфорационных отверстий (авт. свидетельство СССР №941548, МКИ 3 Е21В 43/08, опубл. 1982 г.).Known downhole filter, consisting of a supporting tubular perforated frame and a fibrous filter coating made in the form of individual plates of wire non-woven material, rigidly lapped by welding and soldering on a tubular frame of the filter against perforation holes (USSR author's certificate No. 941548, MKI 3 ЕВВ 43/08, publ. 1982).

Основным недостатком данной конструкции является наличие сварных зон, что со временем активизирует процессы коррозии металла. Плотное прилегание фильтрующего элемента к перфорированной трубе существенно уменьшает зону фильтрации, которая ограничена площадью отверстия в трубе. Отсутствует защита фильтрующего элемента от механических воздействий в процессе транспортировки и установки фильтра.The main disadvantage of this design is the presence of welded zones, which over time activates the processes of metal corrosion. The snug fit of the filter element to the perforated pipe significantly reduces the filtration zone, which is limited by the area of the hole in the pipe. There is no protection of the filter element from mechanical influences during transportation and installation of the filter.

Известна конструкция фильтра по патенту РФ на полезную модель №51664, состоящего из несущего каркаса, выполненного из перфорированной трубы, и фильтрующее покрытие из проволочного нетканого материала, фильтрующее покрытие выполнено в виде трубчатого элемента и установлено на несущем каркасе в пазах опорных колец, зафиксированных переводниками. Между фильтрующим покрытием и несущим каркасом установлен дренажный слой, выполненный в виде спирали из проволоки, намотанной на несущий каркас. Эта спираль, образующая дренажный слой, может быть выполнена из пружинной проволоки. Трубчатый фильтрующий элемент изготовлен из проволочного нетканого материала, полученного путем прессования проволоки (металлорезины). Металлорезина разработана в Самарском государственном аэрокосмическом университете (ранее Куйбышевский авиационный институт) и применялась преимущественно для демпферов опор двигателей. Скважинный фильтр защищен кожухом с отверстиями.A known filter design according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 51644, consisting of a supporting frame made of perforated pipe, and a filter coating of wire nonwoven material, the filter coating is made in the form of a tubular element and is mounted on the supporting frame in the grooves of the support rings fixed by the sub. Between the filter coating and the supporting frame there is a drainage layer made in the form of a spiral of wire wound on a supporting frame. This spiral forming the drainage layer may be made of spring wire. The tubular filter element is made of wire non-woven material obtained by pressing wire (metal rubber). Metal rubber was developed at the Samara State Aerospace University (formerly Kuibyshev Aviation Institute) and was used primarily for engine mount dampers. The downhole filter is protected by a casing with holes.

Недостатком известной конструкции фильтра является быстрое засорение фильтрующего элемента механическими примесями. Защитный кожух с отверстиями (радиальными зазорами) не выполняет функцию защиты фильтрующего элемента от засорения крупными частицами механических примесей, выполняя функцию защиты фильтра от механических повреждений в процессе транспортировки и установки. Кроме этого, защитный кожух с радиальными зазорами создает повышенное сопротивление при прохождении жидкости через защитный кожух, что снижает скорость поступления жидкости к фильтрующему элементу и, соответственно, уменьшает пропускную способность скважинного фильтра.A disadvantage of the known filter design is the rapid clogging of the filter element with mechanical impurities. The protective casing with holes (radial gaps) does not fulfill the function of protecting the filter element from clogging of mechanical particles by large particles, performing the function of protecting the filter from mechanical damage during transportation and installation. In addition, the protective casing with radial clearances creates increased resistance when the fluid passes through the protective casing, which reduces the rate of fluid flow to the filter element and, accordingly, reduces the throughput of the downhole filter.

Известны щелевые скважинные фильтры по патенту США №4771829, прототип. Эти фильтры содержат перфорированную трубу и проволоку, намотанную по спирали с зазором между ними. Проволока намотана на продольные элементы.Known downhole well filters according to US patent No. 4771829, prototype. These filters contain a perforated pipe and a wire wound in a spiral with a gap between them. The wire is wound on the longitudinal elements.

Недостатки: большой допуск на ширину щели между рядами проволоки (до 40%), что приводит к тому, что фильтр пропускает частицы на 40% больше заявленных, и, кроме того, если при транспортировке фильтра или его спуске происходит местное увеличение зазора между рядами проволоки в несколько раз, соответственно более крупные абразивные частицы проникают с добываемым продуктом за фильтр, что вызывает износ наземного оборудования: насоса и арматуры.Disadvantages: large tolerance on the width of the gap between the rows of wires (up to 40%), which leads to the fact that the filter passes particles 40% more than declared, and, in addition, if the filter is transported or lowered, there is a local increase in the gap between the rows of wires several times, respectively, larger abrasive particles penetrate with the produced product behind the filter, which causes wear on the ground equipment: pump and valves.

Задача создания изобретения - повышение пропускной способности и качества очистки жидкостей и газов, поступающих на фильтрацию, и увеличение его срока службы.The objective of the invention is to increase the throughput and quality of purification of liquids and gases entering the filtration, and increase its service life.

Решение указанных задач достигнуто в комбинированном скважинном фильтре, включающем несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, и щелевого фильтрующего элемента, выполненного из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали, тем, что под продольными элементами установлен сетчатый фильтрующий элемент в виде, по меньшей мере, одной фильтрующей сетки. Фильтрующие сетки закреплены фиксирующей проволокой, намотанной по спирали. Между фильтрующей сеткой и перфорированной трубой выполнен дренажный слой. Дренажный слой выполнен из проволоки, намотанной по спирали. Навивка проволоки в дренажном слое отличается по направлению от навивки фиксирующей проволоки. Дренажный слой выполнен из сетки. Диаметр проволоки дренажного слоя выполнен меньше, чем высота поперечного сечения проволоки щелевого фильтрующего элемента. Диаметр проволоки фильтрующей сетки выполнен меньше, чем диаметр проволоки дренажного слоя. Дренажный слой зафиксирован направляющими кольцами. Фильтрующие сетки и фиксирующая проволока закреплены направляющими кольцами. Направляющие кольца выполнены из полосы стального листа.The solution of these problems was achieved in a combined downhole filter, including a supporting frame made of a perforated pipe, and a slotted filter element made of wire wound on the longitudinal elements in a spiral, in that a mesh filter element is installed under the longitudinal elements in the form of at least , one filter mesh. The filter nets are fixed with a fixing wire wound in a spiral. A drainage layer is made between the filter screen and the perforated pipe. The drainage layer is made of spiral wound wire. The winding of the wire in the drainage layer differs in direction from the winding of the fixing wire. The drainage layer is made of mesh. The diameter of the wire of the drainage layer is made smaller than the height of the cross section of the wire of the slit filter element. The diameter of the wire of the filter mesh is made smaller than the diameter of the wire of the drainage layer. The drainage layer is fixed by guide rings. The filter nets and the fixing wire are fixed by guide rings. Guide rings are made of a strip of steel sheet.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, i.e. all the criteria of the invention.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…7. где:The invention is illustrated in figure 1 ... 7. Where:

на фиг.1 представлен скважинный фильтр,figure 1 presents the downhole filter,

на фиг.2…4 представлен вид А,figure 2 ... 4 presents a view,

на фиг.5 представлен разрез Б-Б,figure 5 presents a section bB,

на фиг.6 представлен вид В,figure 6 presents a view,

на фиг.7 приведено взаимное положение проволоки дренажного слоя и фиксирующей проволоки.Fig.7 shows the relative position of the wire of the drainage layer and the fixing wire.

Комбинированный скважинный фильтр (фиг.1) содержит несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы 1 с отверстиями «Г», ниппельную часть 2, муфтовую часть 3 с соответствующими внешней и внутренней резьбами и фильтрующего элемента 4. В отверстиях «Г» могут быть установлены пробки 5, срезаемые перед эксплуатацией. Фильтрующий элемент 4 установлен между ограничительными кольцами 6. Фильтрующий элемент 4 (фиг.2) выполнен из проволоки 7, намотанной на продольные элементы 8 по спирали, под продольными элементами 8 установлен сетчатый фильтрующий элемент в виде, по меньшей мере, одной фильтрующей сетки 9, которая закреплена на перфорированной трубе 1, фиксирующей проволоки 10, намотанной по спирали. Пробки 5 на фиг.2…6 не показаны. Между фильтрующей сеткой 9 и перфорированной трубой 1 может быть выполнен дренажный слой 11. Дренажный слой 11 может быть выполнен из проволоки 12, намотанной по спирали (фиг.3), или из относительно крупной сетки 13 (фиг.4). Навивка проволоки 12 в дренажном слое 11 отличается по направлению от навивки фиксирующей проволоки 10. Щелевой фильтрующий элемент выполнен из проволоки высотой в поперечном сечении от 2,0 до 6,0 мм. Ширина щели «В» от 0,1 до 1,0 мм и зависит от вязкости добываемого продукта, преимущественно нефти. Диаметр проволоки дренажного слоя 11 выполнен меньшего диаметра, чем проволока 7 щелевого фильтрующего элемента. Диаметр проволоки фильтрующей сетки 9 выполнен меньше, чем диаметр проволоки 12 дренажного слоя 11. Фильтрующие сетки 9, фиксирующая проволока 10 (при ее наличии) и дренажный слой 11 (при его наличии) закреплены направляющими кольцами 14, выполненными из полосы стального листа. Комбинированные скважинные фильтры могут изготавливаться с пробками 13, установленными в отверстиях «Б» и без них.The combined well filter (Fig. 1) contains a supporting frame made of a perforated pipe 1 with holes "G", a nipple part 2, a sleeve part 3 with corresponding external and internal threads and a filter element 4. In the holes "G" plugs can be installed 5, cut off before operation. The filter element 4 is installed between the restrictive rings 6. The filter element 4 (figure 2) is made of wire 7, wound on the longitudinal elements 8 in a spiral, a mesh filter element is installed under the longitudinal elements 8 in the form of at least one filter mesh 9, which is mounted on a perforated pipe 1, a fixing wire 10 wound in a spiral. Plugs 5 in figure 2 ... 6 are not shown. Between the filtering mesh 9 and the perforated pipe 1, a drainage layer 11. A drainage layer 11 may be made of a wire 12 wound in a spiral (FIG. 3) or a relatively large mesh 13 (FIG. 4). The winding of the wire 12 in the drainage layer 11 differs in direction from the winding of the fixing wire 10. The slotted filter element is made of wire with a cross-sectional height of 2.0 to 6.0 mm. The width of the slit "B" from 0.1 to 1.0 mm and depends on the viscosity of the produced product, mainly oil. The diameter of the wire of the drainage layer 11 is made of a smaller diameter than the wire 7 of the slit filter element. The diameter of the wire of the filter mesh 9 is made smaller than the diameter of the wire 12 of the drainage layer 11. The filter mesh 9, the fixing wire 10 (if any) and the drainage layer 11 (if any) are fixed by guide rings 14 made of a strip of steel sheet. Combined downhole filters can be made with plugs 13 installed in openings "B" and without them.

Фиксирующая проволока 10 и проволока 12 дренажного слоя 11 навиты в противоположных направлениях, это улучшает дренаж добываемого продукта.The fixing wire 10 and the wire 12 of the drainage layer 11 are wound in opposite directions, this improves the drainage of the produced product.

При работе скважинный фильтр устанавливают в колонну обсадных труб и цементируют в скважине. Потом колонну вместе с щелевым скважинным фильтром спрессовывают. При наличии пробок 6 их срезают. Добываемый продукт проходит через щели между радами проволоки 7, поступает на фильтрующую сетку 9 и далее через дренажный слой 11 в отверстия «Г», выполненные в перфорированной трубе 1. При этом происходит двойная фильтрация добываемого продукта: сначала в щелях между радами проволоки 7, потом - на фильтрующей сетке 9. Даже при одинаковых номинальных размерах щели и ячейки фильтрующей сетки, в случае местной деформации радов проволоки и местного увеличения щели, например, при транспортировке или спуске фильтра в скважину фильтрующая сетка 9 предотвратит прохождение относительно крупных частиц к устьевому оборудованию и их преждевременный износ.During operation, the downhole filter is installed in the casing string and cemented in the well. Then the column is pressed together with the slotted well filter. In the presence of traffic jams 6 they are cut off. The produced product passes through the slots between the rails of the wire 7, enters the filter mesh 9 and then through the drainage layer 11 into the holes “G” made in the perforated pipe 1. At the same time, the produced product is double filtered: first, in the slots between the rads of the wire 7, then - on the filter screen 9. Even with the same nominal dimensions of the slit and cell of the filter screen, in the case of local deformation of the wire rades and a local increase in the gap, for example, when transporting or lowering the filter into the well, the filter screen 9 p edotvratit passage of relatively large particles to the wellhead and premature wear.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Создать фильтр, имеющий очень высокую пропускную способность и обладающий хорошими фильтрующими свойствами. Хорошие фильтрующие свойства комбинированного фильтра обусловлены применением двух фильтрующих систем: щелевой и сетчатой.1. Create a filter that has a very high throughput and has good filtering properties. The good filtering properties of the combined filter are due to the use of two filtering systems: slotted and mesh.

2. Обеспечить длительную эксплуатацию фильтра без засорения.2. Ensure long-term operation of the filter without clogging.

3. Предотвратить засорение фильтра при его спуске в скважину и предотвратить отрицательные последствия локального повреждения или деформации проволоки, образующей фильтрующие щели.3. To prevent clogging of the filter when it is lowered into the well and to prevent the negative consequences of local damage or deformation of the wire forming the filter slots.

4. Упростить конструкцию фильтра.4. Simplify the design of the filter.

5. Снизить себестоимость фильтра.5. Reduce the cost of the filter.

6. Автоматизировать и механизировать производство фильтра.6. Automate and mechanize filter production.

Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.The well filter passed bench and industrial tests and showed high filtering ability and operational reliability.

Claims

1. Combined downhole filter, comprising a supporting frame made of a perforated pipe and a slotted filter element made of wire wound on longitudinal elements in a spiral, and a mesh filter element mounted under the longitudinal elements in the form of at least one filter mesh fixed a fixing wire wound in a spiral, while between the filter mesh and the perforated pipe there is a drainage layer made of a wire wound in a spiral, characterized by That the winding wire in the drain layer is different from the direction of winding the fixing wire.

2. The combined downhole filter according to claim 1, characterized in that the diameter of the wire of the drainage layer is made smaller than the cross-sectional height of the wire of the slotted filter element.

3. The combined downhole filter according to claim 1, characterized in that the drainage layer is fixed by the guide rings.

4. The combined downhole filter according to claim 1, characterized in that the filter mesh and the fixing wire are fixed by guide rings.

5. The combined well filter according to claim 4, characterized in that the guide rings are made of a strip of steel sheet.

6. The combined well filter according to claim 1, characterized in that at the beginning and at the end of the slit filter element, restrictive rings are installed.