RU2416713C2

RU2416713C2 - Well filter

Info

Publication number: RU2416713C2
Application number: RU2006134907/03A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Федорович Соловьев (RU); Эдуард Федорович Соловьев; Алексей Михайлович Черек (RU); Алексей Михайлович Черек
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "РосФиН"
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2011-04-20
Also published as: RU2006134907A

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: well filter consists of pipe with orifices made on its side surface; shear plugs are inserted into said orifices. Also, well filter consists of a protective jacket with orifices and a filter net. The filter net is installed between the jacket and the pipe and is made as lengthwise, crosswise or inclined to the filter corrugations. Surfaces of corrugations adjacent to the pipe are attached to the surface of the pipe by means of point weld. A protective net with dimension of a mesh 1-5 mm is installed between the protective jacket and the filter net. Ends of the filter net are secured to the pipe by means of ferrules, while the jacket and the protective net are attached to the pipe by means of support-fit rings. A lower support-fit ring for securing the protective net and the jacket is positioned below a lower ferrule fixing the filter net, thus forming a collecting chamber for mechanical impurities.

EFFECT: increased filter surface of filter net, elimination of blockage of filter surface due to filter self-cleaning.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к добыче жидкости (воды, нефти) из недр и может быть использовано в нефтяной, горной и других промышленностях.The present invention relates to the extraction of liquids (water, oil) from the bowels and can be used in oil, mining and other industries.

Известен скважинный фильтр по а.с. СССР №1788219, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические элементы, установленные с наружной стороны трубы. Недостатком данного фильтра является низкая надежность, необходимость периодической замены фильтрующих элементов из-за их засорения и низкой прочности, особенно при изгибающих нагрузках.Known downhole filter by and.with. USSR No. 1788219, containing a perforated pipe and removable cermet elements mounted on the outside of the pipe. The disadvantage of this filter is its low reliability, the need for periodic replacement of filter elements due to their clogging and low strength, especially with bending loads.

Известен скважинный фильтр по патенту РФ №2108447, содержащий перфорированную трубу с герметичными срезаемыми пробками, предотвращающими засорение отверстий в трубе при монтаже фильтра и последующем цементировании скважины. Недостатком фильтра является низкая степень фильтрации, которая ограничивается размером отверстий в срезаемых пробках.Known downhole filter according to the patent of the Russian Federation No. 2108447, containing a perforated pipe with sealed shear plugs that prevent clogging of holes in the pipe during installation of the filter and subsequent cementing of the well. The disadvantage of the filter is the low degree of filtration, which is limited by the size of the holes in the shear plugs.

Известен также скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №16758, выбранный в качестве прототипа. Данный скважинный фильтр содержит перфорированную трубу, в отверстия которой вставлены срезаемые пробки, фильтрующую сетку и защитный кожух с отверстиями. Недостатком данного фильтра является низкий КПД использования поверхности фильтрующей сетки и, соответственно, его низкая фильтрующая способность, а также снижение в процессе эксплуатации пропускной способности фильтра. Это связано с тем, что основной поток фильтруемой жидкости проходит через участки фильтрующей сетки, расположенные непосредственно над отверстиями в перфорированной трубе, количество и размер которых ограничены прочностью трубы. Соответственно, основные отложения механических примесей, парафинов и т.д. происходят на участках поверхности фильтра, расположенных непосредственно над отверстиями в трубе. За счет перепада давления между полостью перфорированной трубы и наружной поверхностью фильтра фильтрующая сетка прижимается к отверстиям в трубе и со временем, по мере загрязнения, полностью перекрывает проходное сечение отверстий, что приводит к снижению пропускной способности фильтра. Остальные участки фильтрующей сетки, расположенные между отверстиями в трубе, практически не участвуют в процессе фильтрации жидкости. Таким образом, основными недостатками данного фильтра являются неэффективное использование всей поверхности фильтрующей сетки и снижение со временем пропускной способности фильтра из-за закупоривания отверстий в трубе загрязненной поверхностью фильтрующей сетки.Also known well filter according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 16758, selected as a prototype. This downhole filter contains a perforated pipe, into the openings of which cut-off plugs, a filter mesh and a protective casing with holes are inserted. The disadvantage of this filter is the low efficiency of the use of the surface of the filter mesh and, accordingly, its low filtering ability, as well as a decrease in the filter capacity during operation. This is due to the fact that the main flow of the filtered fluid passes through sections of the filter mesh located directly above the holes in the perforated pipe, the number and size of which are limited by the strength of the pipe. Accordingly, the main deposits of mechanical impurities, paraffins, etc. occur on the surface of the filter located directly above the holes in the pipe. Due to the pressure difference between the cavity of the perforated pipe and the outer surface of the filter, the filter mesh is pressed against the holes in the pipe and eventually, as it becomes dirty, completely blocks the bore of the holes, which reduces the filter capacity. The remaining sections of the filter mesh located between the holes in the pipe practically do not participate in the process of filtering the liquid. Thus, the main disadvantages of this filter are the inefficient use of the entire surface of the filter mesh and the decrease in filter capacity over time due to clogging of the holes in the pipe with a dirty surface of the filter mesh.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности фильтрации за счет использования всей поверхности фильтрующей сетки, увеличение пропускной способности фильтра, сохранение неизменной пропускной способности, обеспечение самоочистки фильтра от загрязнений.The problem to which the present invention is directed is to increase filtration efficiency by using the entire surface of the filter mesh, increase the filter capacity, maintain a constant throughput, and ensure self-cleaning of the filter from contamination.

Указанная задача решена тем, что скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности отверстиями, в которых установлены срезаемые пробки, защитный кожух с отверстиями и фильтрующую сетку, расположенную между кожухом и трубой, при этом фильтрующая сетка выполнена в виде гофров с продольной, поперечной или наклонной волнистостью относительно фильтра, причем поверхности гофров, прилегающие к трубе, прикреплены к поверхности трубы, например с помощью точечной сварки. Между защитным кожухом и фильтрующей сеткой установлена защитная сетка с размером ячеек 1-5 мм. Торцы фильтрующей сетки прикреплены к трубе с помощью обжимных колец, установленных за пределами рядов отверстий в трубе, а защитная сетка и кожух прикреплены к трубе с помощью опорно-прижимных колец. При этом нижнее опорно-прижимное кольцо расположено ниже обжимного кольца с образованием накопительной камеры для сбора механических примесей.This problem is solved in that the downhole filter containing a pipe with holes made on its side surface, in which shear plugs are installed, a protective casing with holes and a filter mesh located between the casing and the pipe, while the filter mesh is made in the form of corrugations with a longitudinal transverse or inclined undulation relative to the filter, and the surface of the corrugations adjacent to the pipe attached to the surface of the pipe, for example by spot welding. A protective mesh with a mesh size of 1-5 mm is installed between the protective casing and the filter screen. The ends of the filter mesh are attached to the pipe using crimp rings installed outside the rows of holes in the pipe, and the protective mesh and casing are attached to the pipe using support and clamping rings. In this case, the lower supporting-clamping ring is located below the crimping ring with the formation of a storage chamber for collecting mechanical impurities.

Проведенные исследования патентной и научно-технической литературы показали, что данное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Используемая в данном техническом решении совокупность существенных признаков позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию «новизна». Все элементы скважинного фильтра могут быть изготовлены с помощью стандартного оборудования из недефицитных материалов, что делает данное решение соответствующим критерию «промышленная применимость».Studies of patent and scientific and technical literature have shown that this technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability. The set of essential features used in this technical solution allows us to conclude that this solution meets the “novelty” criterion. All elements of the downhole filter can be manufactured using standard equipment from non-deficient materials, which makes this solution meet the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 представлена конструкция скважинного фильтра,figure 1 presents the design of the downhole filter,

на фиг.2 приведен вид по Б,figure 2 shows a view of B,

на фиг.3 приведен продольный разрез фильтра,figure 3 shows a longitudinal section of a filter,

на фиг.4 приведен поперечный разрез фильтра.figure 4 shows a cross section of a filter.

Фильтр содержит трубу 1 с отверстиями на боковой поверхности, в которые вставлены срезаемые пробки 2. Поверх перфорированной трубы 1 установлена гофрированная фильтрующая сетка 3, нижние (внутренние) ребра гофров которой прикреплены к трубе, например с помощью точечной сварки 4. Крепеж выполняется таким образом, чтобы полости гофров проходили над отверстиями в трубе. Сверху фильтрующей сетки установлены защитная сетка 5 и защитный кожух 6. По всей поверхности защитного кожуха выполнены ряды отверстий 7. Торцы фильтрующей сетки прикреплены к трубе с помощью обжимных колец 8, установленных за пределами рядов отверстий в трубе. Защитная сетка и кожух закреплены с помощью опорно-прижимных колец 9. Нижнее опорно-прижимное кольцо 9 расположено ниже обжимного кольца 8 на 0,2-2 м, что обеспечивает создание накопительной камеры 10 между трубой и поверхностями защитной сетки и кожуха, а нижняя граница рядов отверстий в защитном кожухе ограничивается границей монтажа нижнего обжимного кольца. Фильтр спускают в скважину, проводят работы по цементированию скважины. Удаляют герметичные пробки 2 из трубы 1, например путем механического срезания концов пробок, промывают скважину.The filter contains a pipe 1 with holes on the side surface into which the cut-off plugs 2 are inserted. A perforated pipe 1 is fitted with a corrugated filter mesh 3, the lower (inner) ribs of the corrugations of which are attached to the pipe, for example by spot welding 4. The fasteners are made in such a way so that the corrugation cavities pass over the holes in the pipe. A protective mesh 5 and a protective casing 6 are installed on top of the filter mesh. Rows of holes 7 are made over the entire surface of the protective casing. The ends of the filter mesh are attached to the pipe using crimp rings 8 installed outside the rows of holes in the pipe. The protective net and the casing are fixed with support-clamping rings 9. The lower support-clamping ring 9 is located below the compression ring 8 by 0.2-2 m, which ensures the creation of a storage chamber 10 between the pipe and the surfaces of the protective net and the casing, and the lower boundary rows of holes in the protective casing is limited by the boundary of the installation of the lower crimp ring. The filter is lowered into the well, cementing work is carried out. Sealed plugs 2 are removed from pipe 1, for example, by mechanical cutting of the ends of the plugs, the well is washed.

Скважинный фильтр работает следующим образом. Через отверстия 7 в защитном кожухе 6 жидкость (вода или нефть) поступает на фильтрацию. Защитная сетка 5 предотвращает попадание грубодиспергированных механических примесей на поверхность фильтрующей сетки, предохраняя ее от деформации и повреждения. Попавшая на фильтрующую сетку 3 жидкость фильтруется через боковые поверхности гофров по всей длине сетки. Отфильтрованная жидкость поступает в пространство между фильтрующей сеткой и трубой во внутренние полости гофров и далее движется к отверстиям в трубе 1. При этом в процессе фильтрации используется вся поверхность фильтрующей сетки, а не только участки, расположенные непосредственно над отверстиями в трубе. Подвижность гофров обеспечивает самоочистку (стряхивание) отложений механических примесей с фильтрующей поверхности сетки 3, которые под действием силы тяжести осаждаются в полость накопительной камеры 10.Well filter works as follows. Through holes 7 in the protective casing 6, the liquid (water or oil) enters the filtration. The protective mesh 5 prevents the penetration of coarse dispersed mechanical impurities on the surface of the filter mesh, protecting it from deformation and damage. The liquid that has got on the filtering mesh 3 is filtered through the side surfaces of the corrugations along the entire length of the mesh. The filtered liquid enters the space between the filter screen and the pipe into the internal cavities of the corrugations and then moves to the holes in the pipe 1. In this process, the entire surface of the filter screen is used, and not just the sections located directly above the holes in the pipe. The mobility of the corrugations provides self-cleaning (shaking) of deposits of mechanical impurities from the filtering surface of the mesh 3, which under the influence of gravity are deposited in the cavity of the storage chamber 10.

Исполнение фильтрующей сетки в виде гофров (гофрированная поверхность) приводит к увеличению суммарной фильтрующей поверхности фильтра. Гофры могут быть как продольные, так и поперечные или наклонные относительно фильтра. Гофрированная фильтрующая сетка обеспечивает фильтрацию жидкости через боковые стенки гофров по всей фильтрующей поверхности сетки. Отфильтрованная жидкость проходит вдоль поверхности трубы по внутренним полостям гофров к отверстиям в перфорированной трубе. За счет подвижности гофров, связанной с движением жидкости, загрязнения, наносимые на фильтрующую сетку, отваливаются и под действием силы тяжести опускаются вниз, обеспечивая самоочистку поверхности фильтрующей сетки. Защитная сетка с размером ячеек от 1 до 5 мм, расположенная между гофрированной фильтрующей сеткой и кожухом, предохраняет гофры от смятия и защищает фильтрующую сетку от повреждения грубо диспергированными механическими примесями. Размер ячеек защитной сетки выбирается исходя из ожидаемой природы механических примесей.The design of the filter mesh in the form of corrugations (corrugated surface) leads to an increase in the total filter surface of the filter. The corrugations can be either longitudinal or transverse or inclined relative to the filter. The corrugated filter mesh provides fluid filtration through the side walls of the corrugations along the entire filter surface of the mesh. The filtered liquid passes along the surface of the pipe along the internal cavities of the corrugations to the holes in the perforated pipe. Due to the mobility of the corrugations associated with the movement of the liquid, the contaminants applied to the filter screen fall off and, under the influence of gravity, fall down, ensuring self-cleaning of the surface of the filter screen. A protective mesh with a mesh size of 1 to 5 mm, located between the pleated filter mesh and the casing, protects the corrugations from being crushed and protects the filter mesh from damage by coarsely dispersed mechanical impurities. The mesh size of the protective mesh is selected based on the expected nature of the mechanical impurities.

Обжимные кольца прижимают торцы фильтрующей сетки к трубе, делая ее внутреннее пространство замкнутым. Обжимные кольца крепятся к трубе за пределами размещения рядов отверстий в трубе. Нижнее опорно-прижимное кольцо для крепления защитной сетки и кожуха расположено ниже нижнего обжимного кольца на расстоянии 0,2-2 м. Это позволяет создать полость между защитной сеткой и кожухом с одной стороны и участком трубы без перфорации. Такая конструкция обеспечивает «складирование» отделенных от фильтрующей сетки загрязнений (механических примесей), которые под действием силы тяжести опускаются вниз.Crimp rings press the ends of the filter mesh to the pipe, making its inner space closed. Crimp rings are attached to the pipe beyond the placement of the rows of holes in the pipe. The lower supporting-clamping ring for attaching the protective mesh and the casing is located below the lower crimping ring at a distance of 0.2-2 m. This allows you to create a cavity between the protective mesh and the casing on one side and the pipe section without perforation. This design provides for “storage” of contaminants (mechanical impurities) separated from the filter screen, which, under the influence of gravity, fall down.

Увеличение суммарной фильтрующей поверхности фильтрующей сетки, обеспечение использования всей фильтрующей поверхности и, соответственно, более равномерное распределение потока жидкости по поверхности фильтрующей сетки, обеспечение самоочистки поверхности фильтрующей сетки в процессе работы и исключение закупорки отверстий в трубе загрязненной поверхностью сетки, неизменная в течение длительного времени производительность скважинного фильтра - основные отличия и преимущества скважинного фильтра данной конструкции.Increasing the total filtering surface of the filter mesh, ensuring the use of the entire filtering surface and, consequently, more evenly distributing the liquid flow over the surface of the filtering mesh, ensuring self-cleaning of the filtering mesh surface during operation and eliminating plugging of holes in the pipe with a dirty mesh surface, long-term performance downhole filter - the main differences and advantages of the downhole filter of this design.

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

A downhole filter comprising a pipe with holes made on its side surface in which shear plugs are installed, a protective casing with holes and a filter screen located between the casing and the pipe, characterized in that the filter screen is made in the form of corrugations with a longitudinal, transverse or inclined relative to from the filter with undulation, and the surface of the corrugations adjacent to the pipe is attached to the surface of the pipe by spot welding, between the protective casing and the filter mesh a protective mesh with with a mesh size of 1-5 mm, the ends of the filter mesh are attached to the pipe using crimp rings, and the casing and the protective mesh are attached to the pipe with support-clamping rings, the lower support-clamping ring for attaching the protective mesh and the casing is located below the lower compression ring for attaching a filter mesh with the formation of a storage chamber for collecting mechanical impurities.