RU2473787C1

RU2473787C1 - Well strainer

Info

Publication number: RU2473787C1
Application number: RU2011137617/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-01-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: well strainer contains perforated framework and filtering elements concentrically arranged on it in a form of disks with central hole. The disks are made of metal screen and form slots between themselves. Perforated framework is made of shaped tube of square or hexagonal shape. Between the planes of shaped tube and disks there are longitudinal channels with cross section in a form of segment.

EFFECT: provision of required fine purification of formation fluid, increase of throughput capacity and operational life of submersible pump.

2 dwg

Description

Изобретение относится к погружному оборудованию, а именно к скважинным фильтрам для предотвращения загрязнения насосного агрегата механическими примесями из пластовой жидкости.The invention relates to submersible equipment, namely, downhole filters to prevent contamination of the pumping unit with mechanical impurities from the reservoir fluid.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный корпус, слоистый фильтрующий элемент на основе зернистого наполнителя и покрытие из ворсистого материала (А.с. №587242 СССР, Е21В 43/08, 1978).Known downhole filter containing a perforated housing, a layered filter element based on granular filler and a coating of fleecy material (AS No. 587242 of the USSR, ЕВВ 43/08, 1978).

Недостаток скважинного фильтра состоит в неэффективном использовании объема слоистого фильтрующего элемента, так как задержание механических примесей происходит преимущественно в его поверхностных слоях.The disadvantage of a downhole filter is the inefficient use of the volume of the layered filter element, since the retention of mechanical impurities occurs mainly in its surface layers.

Известен скважинный фильтр, состоящий из перфорированного корпуса и плоских корундовых кругов, расположенных между поджимными и центрирующими кольцами с образованием щелей между собой (А.с. №981592 СССР, Е21В 43/08, 1982).Known downhole filter, consisting of a perforated housing and flat corundum circles located between the clamping and centering rings with the formation of gaps between themselves (A.S. No. 981592 USSR, ЕВВ 43/08, 1982).

Скважинный фильтр обладает низкой удельной пропускной способностью, так как определяемая суммарной шириной щелей площадь его проходного сечения составляет незначительную часть площади боковой поверхности корундовых кругов.The downhole filter has a low specific throughput, since the area of its cross-section determined by the total width of the slots is an insignificant part of the area of the side surface of corundum circles.

Известен проволочный многослойный фильтр, содержащий перфорированный каркас, слои продольных опорных металлических лент на каркасе с уменьшающейся толщиной от наружного к внутреннему слою и обмотки проволоки круглого сечения, навитые вокруг каждого слоя лент с расположением витков каждой последующей обмотки между витками предыдущей обмотки (А.с. №927058 СССР, Е21В 43/08, 1982).Known wire multilayer filter containing a perforated frame, layers of longitudinal supporting metal tapes on the frame with decreasing thickness from the outer to the inner layer and windings of round wire, wound around each layer of tapes with the arrangement of turns of each subsequent winding between the turns of the previous winding (A.S. No. 927058 USSR, ЕВВ 43/08, 1982).

Недостатками фильтра являются непродолжительный ресурс работы вследствие быстрой кольматации зазоров между витками проволоки круглого сечения, нестабильность размеров щелей из-за невысокой жесткости, а также сложность и трудоемкость изготовления.The disadvantages of the filter are a short service life due to the rapid co-formation of gaps between the turns of round wire, the instability of the dimensions of the slots due to the low rigidity, as well as the complexity and complexity of manufacturing.

Известен скважинный щелевой трубчатый фильтр, содержащий многослойный фильтрующий элемент, каркасный элемент с патрубками на концах и соединительную штангу квадратного или круглого сечения с вставками на концах для соединения с патрубками (А.с. №1116144 СССР, Е21В 43/08, 1984).Known downhole slit tube filter containing a multilayer filter element, a frame element with nozzles at the ends and a connecting rod of square or circular cross-section with inserts at the ends for connection with nozzles (AS No. 1116144 USSR, ЕВВ 43/08, 1984).

Недостаток фильтра - ограниченная жесткость и нестабильность геометрических и рабочих характеристик из-за способа крепления фильтрующих элементов к каркасным элементам, а штанги - к патрубкам.The disadvantage of the filter is the limited rigidity and instability of the geometric and operating characteristics due to the method of attaching the filter elements to the frame elements, and the rod to the nozzles.

Наиболее близким к заявляемому фильтру является скважинный фильтр, содержащий перфорированный каркас, на котором концентрично размещены основные и дополнительные слои фильтрующих элементов в виде пластмассовых дисков переменной и одинаковой толщины с центральным отверстием, образующих между собой щели и каналы (А.с. №1530759 СССР, Е21В 43/08, 1989).Closest to the claimed filter is a downhole filter containing a perforated frame, on which the main and additional layers of filter elements are arranged concentrically in the form of plastic disks of variable and uniform thickness with a central hole, forming slots and channels between themselves (A.S. No. 1530759 USSR, E21B 43/08, 1989).

Недостатками скважинного фильтра являются повышенная потеря напора вследствие высокого отношения длины щелей к их ширине, неудовлетворительная тонкость очистки, определяемая шириной щелей, а также низкая грязеемкость.The disadvantages of the downhole filter are the increased pressure loss due to the high ratio of the length of the slits to their width, unsatisfactory cleaning fineness determined by the width of the slots, and low dirt holding capacity.

Настоящее изобретение решает задачу создания скважинного фильтра с высоким качеством очистки пластовой жидкости, низким гидравлическим сопротивлением, увеличенными грязеемкостью и ресурсом работы, надежного в эксплуатации и технологичного в изготовлении.The present invention solves the problem of creating a downhole filter with high quality cleaning fluid, low hydraulic resistance, increased dirt capacity and service life, reliable in operation and technologically advanced in manufacture.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном фильтре, содержащем перфорированный каркас и концентрично размещенные на нем фильтрующие элементы в виде дисков с центральным отверстием, образующие щели между собой, согласно изобретению диски изготовлены из металлической сетки, а перфорированный каркас выполнен из профильной трубы квадратной или шестигранной формы с образованием продольных каналов между ее гранями и дисками.The specified technical result is achieved by the fact that in the well filter containing a perforated frame and filter elements concentrically placed on it in the form of disks with a central hole, forming slots between each other, according to the invention, the disks are made of metal mesh, and the perforated frame is made of a square or square profile pipe hexagonal shape with the formation of longitudinal channels between its faces and disks.

Диски из металлической сетки могут быть выполнены двух размеров ячейки и установлены в чередующемся порядке, при этом центральное отверстие в дисках из крупноячеистой сетки выполнено большего диаметра, чем в дисках из мелкоячеистой сетки. За счет чередования дисков с большим и маленьким размером ячейки формируются щели разной ширины, что повышает пропускную способность и грязеемкость скважинного фильтра.Disks made of metal mesh can be made in two cell sizes and installed in alternating order, while the central hole in the coarse mesh disks is made of a larger diameter than in the fine mesh disks. Due to the alternation of disks with large and small cell sizes, slots of different widths are formed, which increases the throughput and dirt capacity of the downhole filter.

На фиг.1 схематично изображен скважинный фильтр, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечное сечение.Figure 1 schematically shows a downhole filter, a longitudinal section, figure 2 is the same, cross section.

Скважинный фильтр состоит из каркаса в виде профильной трубы 1, например, квадратного сечения с перфорациями 2 на гранях и фильтрующих элементов в виде дисков 3 из металлической сетки, установленных между поджимными кольцами (не показаны) на концах профильной трубы 1. Размеры профильной трубы 1 выбираются на основе прочностного и гидравлического расчетов. Между гранями профильной трубы 1 и дисками 3 образованы продольные каналы 4, имеющие форму сегмента в поперечном сечении, при этом ребра профильной трубы 1 центрируют диски 3 (фиг.1).The downhole filter consists of a frame in the form of a profile pipe 1, for example, a square section with perforations 2 on the faces and filter elements in the form of disks 3 of a metal mesh installed between the clamping rings (not shown) at the ends of the profile pipe 1. The dimensions of the profile pipe 1 are selected based on strength and hydraulic calculations. Between the faces of the profile pipe 1 and the disks 3, longitudinal channels 4 are formed, having a segment shape in cross section, while the ribs of the profile pipe 1 center the disks 3 (Fig. 1).

Металлическая сетка, из которой изготовлены диски 3, может быть, например, рифленой с квадратными ячейками из предварительно деформированной проволоки или тканой полотняного переплетения с квадратными ячейками. Размер ячеек в свету подбирается под фракционный состав механических примесей в добываемой жидкости.The metal mesh of which the disks 3 are made can, for example, be corrugated with square cells from pre-deformed wire or a woven plain weave with square cells. The cell size in the light is selected according to the fractional composition of mechanical impurities in the produced fluid.

Между синусоидальными проволоками основы 5 и утка 6 в плоскости дисков 3 и между дисками имеются щели 7 извилистой формы с переменной величиной просвета, зависящей от типа металлической сетки и составляющей 0,3... 0,4 от размера ячейки в свету. Щели 7 соединяют периферийную область дисков 3 с продольными каналами 4, что позволяет вовлечь в процесс фильтрации весь объем дисков 3. В продольном направлении диски 3 сообщаются через ячейки 8 между соседними проволоками основы 5 и утка 6 (фиг.2).Between the sinusoidal wires of the warp 5 and the weft 6 in the plane of the disks 3 and between the disks there are slits 7 of a sinuous shape with a variable clearance, depending on the type of metal mesh and constituting 0.3 ... 0.4 on the cell size in the light. Slots 7 connect the peripheral region of the disks 3 with the longitudinal channels 4, which allows the entire volume of the disks 3 to be involved in the filtering process. In the longitudinal direction, the disks 3 communicate through cells 8 between adjacent wires of the base 5 and the weft 6 (Fig. 2).

За счет поджимных колец диски 3 деформируются в осевом направлении настолько, что образуют цельный фильтрующий элемент в форме цилиндра с приемлемой радиальной жесткостью для противодействия перепаду давления. Упругость и жесткость металлической сетки влияет на сжимаемость дисков 3.Due to the clamping rings, the disks 3 are deformed in the axial direction so that they form a solid filter element in the form of a cylinder with acceptable radial stiffness to counter the pressure drop. The elasticity and rigidity of the metal mesh affects the compressibility of the disks 3.

Снаружи дисков 3 установлен защитный кожух 9 с отверстиями 10 для входа жидкости.Outside the disks 3, a protective casing 9 is installed with holes 10 for liquid inlet.

Скважинный фильтр работает следующим образом. Под действием создаваемого погружным насосом перепада давления пластовая жидкость с механическими частицами поступает из скважины через отверстия 10 в защитном кожухе 9 к дискам 3 из металлической сетки. Поток жидкости распределяется по щелям 7 и движется преимущественно в радиальном направлении. При этом наиболее крупные частицы задерживаются снаружи щелей 7, а частицы меньшего размера движутся с потоком жидкости по лабиринтообразным щелям 7. Во время движения частицы многократно сталкиваются с проволоками основы 5 и утка 6, изменяют траектории движения, теряют скорость и, в конечном счете, задерживаются в ячейках 8. На выходе из щелей 7 жидкость попадает в продольные каналы 4 и течет в радиальном направлении через отверстия 2 внутрь профильной трубы 1, а затем оказывается на приеме погружного насоса.Well filter works as follows. Under the action of the differential pressure created by the submersible pump, the reservoir fluid with mechanical particles enters from the well through the openings 10 in the protective casing 9 to the disks 3 of the metal mesh. The fluid flow is distributed along the slots 7 and moves mainly in the radial direction. In this case, the largest particles are delayed outside the slots 7, and the smaller particles move with the fluid flow through the labyrinth-like slots 7. During the movement, the particles repeatedly collide with the wires of the warp 5 and weft 6, change their motion paths, lose their speed and, ultimately, are delayed in cells 8. At the exit from the slots 7, the liquid enters the longitudinal channels 4 and flows radially through the openings 2 into the profile pipe 1, and then it is received by the submersible pump.

Использование тонких дисков из металлической сетки увеличивает число фильтрующих щелей на единицу длины скважинного фильтра и общую площадь фильтрующей поверхности. Это, в свою очередь, повышает пропускную способность и ресурс работы скважинного фильтра.The use of thin disks made of metal mesh increases the number of filter slots per unit length of the downhole filter and the total area of the filter surface. This, in turn, increases the throughput and service life of the downhole filter.

За счет выбора типа металлической сетки для дисков, учитывающего фракционный состав механических примесей, обеспечивается требуемая тонкость очистки пластовой жидкости.By choosing the type of metal mesh for the disks, taking into account the fractional composition of mechanical impurities, the required fineness of cleaning the formation fluid is ensured.

Благодаря контактированию сеточных дисков с ребрами профильной трубы все фильтрующие щели сообщаются с продольными каналами, а не заканчиваются на непроницаемой поверхности. Этим в процесс фильтрации вовлекается все поровое пространство сеточных дисков и повышается грязеемкость скважинного фильтра, а также уменьшаются потери давления на нем.Due to the contact of the mesh disks with the ribs of the profile pipe, all filter slots communicate with the longitudinal channels, and do not end on an impenetrable surface. This involves the entire pore space of the mesh disks in the filtration process and increases the dirt capacity of the downhole filter, as well as reduces pressure loss on it.

Применение профильной трубы исключает необходимость в дренажном слое, функцию которого выполняют сегментообразные продольные каналы, и позволяет уменьшить число перфораций на трубе. Это упрощает конструкцию скважинного фильтра и улучшает ее технологичность.The use of a profile pipe eliminates the need for a drainage layer, the function of which is performed by segmented longitudinal channels, and allows to reduce the number of perforations on the pipe. This simplifies the design of the downhole filter and improves its manufacturability.

Claims

A downhole filter containing a perforated frame and filter elements concentrically placed on it in the form of disks with a central hole, forming slots between them, characterized in that the disks are made of metal mesh, and the perforated frame is made of a square or hexagonal shaped pipe with the formation of longitudinal channels between its faces and discs.