RU2706981C1

RU2706981C1 - Well filter manufacturing method

Info

Publication number: RU2706981C1
Application number: RU2019104279A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2019-11-21

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to production of well filters for oil and gas industry. Proposed method comprises fabrication of filter material web by drawing non-woven linen of basalt or polypropylene fibers inside mesh hose from stainless wire and spiraling winding of filter material strip under tension onto revolving perforated pipe.EFFECT: creation of efficient filter by simplified technology with possibility of formation fluid cleaning with rocks non-homogeneous by granulometric composition.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления скважинных фильтров для нефте- и газодобывающей промышленности.The invention relates to the manufacture of downhole filters for the oil and gas industry.

Известен способ изготовления скважинного фильтра, который включает намотку фильтрационной металлической сетки на трубу, имеющую более высокий по сравнению с сеткой коэффициент линейного теплового расширения, и их совместное спекание (а.с. №1126312 СССР, B01D 39/10, 1984). В другом известном способе на металлическую трубу, совершающую вращение и возвратно-поступательное перемещение, наносят волокна расплава полимера с помощью струи горячего воздуха, в результате чего происходит сплавление волокон в местах их контактов и формирование фильтрующего волокнисто-пористого материала (пат. №2290479 РФ, Е21В 43/08, 2006).A known method of manufacturing a downhole filter, which includes winding a filter metal mesh onto a pipe having a higher coefficient of linear thermal expansion compared to the mesh, and their joint sintering (A.S. No. 1126312 USSR, B01D 39/10, 1984). In another known method, a polymer melt fiber is applied to a metal pipe that rotates and reciprocates using a jet of hot air, which results in fusion of the fibers at their contacts and the formation of a filtering fiber-porous material (US Pat. No. 2290479 RF, ЕВВ 43/08, 2006).

Общим недостатком перечисленных способов является то, что используемое в них технологическое оборудование не позволяет получать цельные длинные фильтры, в большинстве случаев востребованные в нефтегазодобывающих скважинах.A common drawback of these methods is that the technological equipment used in them does not allow to obtain solid long filters, in most cases demanded in oil and gas producing wells.

Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий размещение в чередующемся порядке на перфорированной трубе дисков из металлической сетки и дисков из волокнистого полимерного материала (пат. №2468189 РФ, Е21В 43/08, 2012).A known method of manufacturing a downhole filter, comprising placing in an alternating order on a perforated pipe disks of a metal mesh and disks of fibrous polymeric material (US Pat. No. 2468189 of the Russian Federation, ЕВВ 43/08, 2012).

Недостатком способа является трудоемкость и материалоемкость, поскольку металлические и полимерные диски получают вырубкой из листов соответствующих материалов с большим количеством отходов.The disadvantage of this method is the complexity and material consumption, since metal and polymer disks are obtained by cutting from sheets of the corresponding materials with a large amount of waste.

Известен способ получения скважинного фильтра, включающий закрепление на перфорированной опорной трубе продольных стержней, насаживание на них фильтрующих трубчатых элементов из спрессованной проволочной спирали и установку защитного кожуха с отверстиями (пат. на ПМ №51664 РФ, Е21В 43/08, 2006; пат. на ПМ №89188 РФ, F04D 29/00, 2009).A known method of producing a downhole filter, comprising attaching longitudinal rods to a perforated support pipe, fitting filter tubular elements on them from a compressed wire spiral and installing a protective casing with holes (US Pat. No. 51664 RF, ЕВВ 43/08, 2006; US Pat. PM No. 89188 of the Russian Federation, F04D 29/00, 2009).

Недостаток способа заключается в высокой стоимости получаемых скважинных фильтров, поскольку в них применяется большое количество дорогостоящих фильтроэлементов из спрессованной проволочной спирали.The disadvantage of this method is the high cost of the obtained downhole filters, since they use a large number of expensive filter elements from a compressed wire spiral.

Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий намотку на опорную трубу с перфорациями фильтрующих слоев с зернистым наполнителем и покрытия из ворсистого абразивостойкого материала (а.с. №587242 СССР, Е21В 43/08, 1978).A known method of manufacturing a downhole filter, including winding on a support pipe with perforations of the filter layers with granular filler and coatings from fleecy abrasion-resistant material (AS No. 5887242 of the USSR, ЕВВ 43/08, 1978).

Недостаток способа состоит в том, что получаемые скважинные фильтры имеют низкую удельную пропускную способность.The disadvantage of this method is that the resulting downhole filters have a low specific throughput.

Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий установку по образующей базальтопластиковых стержней круглого сечения, соединение стержней кольцами жесткости из полипропилена, приклеивание к стержням фильтрующих матов из базальтового волокна (пат. №2606993 РФ, Е21В 43/08, 2017).A known method of manufacturing a downhole filter, including installing basalt-plastic rods of circular cross section along the generatrix, connecting the rods with stiffening rings made of polypropylene, gluing basalt fiber filter mats to the rods (US Pat. No. 2,606,993 RF, ЕВВ 43/08, 2017).

Недостаток способа заключается в задействовании ручных операций, отрицательно сказывающихся на качестве скважинного фильтра, в том числе на его механической прочности, которая необходима для работы фильтра в нефтегазодобывающих скважинах.The disadvantage of this method is the involvement of manual operations that adversely affect the quality of the well filter, including its mechanical strength, which is necessary for the filter to work in oil and gas wells.

Известен способ изготовления скважинного фильтра, включающий сверление отверстий на поверхности трубы, обертывание трубы металлической фильтрующей сеткой, закрепление металлической фильтрующей сетки на трубе с помощью контактной сварки, размещение кожуха вокруг металлической фильтрующей сетки с полным закрытием ее внешней поверхности и закрепление кожуха на трубе (пат. №2361069 РФ, Е21В 43/08, 2009).A known method of manufacturing a downhole filter, including drilling holes on the surface of the pipe, wrapping the pipe with a metal filter mesh, fixing the metal filter mesh to the pipe by contact welding, placing a casing around the metal filter mesh with the complete closure of its outer surface and securing the casing to the pipe (US Pat. No. 2361069 of the Russian Federation, ЕВВ 43/08, 2009).

Недостатком способа является то, что для его реализации требуется специализированное сварочное оборудование и дорогостоящая металлическая фильтрующая сетка.The disadvantage of this method is that its implementation requires specialized welding equipment and an expensive metal filter mesh.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления скважинного фильтра, включающий сверление отверстий на трубе, закрепление трубы в токарном станке, размещение полосы фильтровального материала из волокон нержавеющей стали под углом к оси трубы, спиральную навивку нескольких слоев полосы фильтровального материала под натяжением на вращающуюся трубу и установку снаружи перфорированного кожуха (пат. №2159143 РФ, Е21В 27/06, 2000).Closest to the technical nature of the claimed is a method of manufacturing a downhole filter, comprising drilling holes on a pipe, securing the pipe in a lathe, placing a strip of filter material from stainless steel fibers at an angle to the axis of the pipe, spiral winding several layers of a strip of filter material under tension on a rotating pipe and installation outside the perforated casing (US Pat. No. 2159143 RF, ЕВВ 27/06, 2000).

Недостатком принятого за прототип способа является высокая стоимость изготавливаемых скважинных фильтров, поскольку полоса фильтровального материала выполнена из дорогостоящих волокон нержавеющей стали, полученных экстракцией из расплава.The disadvantage of the prototype method is the high cost of manufactured well filters, since the filter strip is made of expensive stainless steel fibers obtained by melt extraction.

Задачей настоящего изобретения является разработка несложного и недорогого способа изготовления эффективных скважинных фильтров.The objective of the present invention is to develop a simple and inexpensive method of manufacturing effective downhole filters.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления скважинного фильтра, включающем получение полосы фильтровального материала, закрепление перфорированной трубы в оснастке с возможностью вращения, спиральную навивку полосы фильтровального материала под натяжением на вращающуюся трубу и установку снаружи перфорированного кожуха, согласно изобретению, для получения полосы фильтровального материала используют нетканый холст из волокон базальта или полипропилена, который протягивают внутрь сетчатого рукава из нержавеющей проволоки.This goal is achieved in that in a method of manufacturing a downhole filter, which includes obtaining a strip of filter material, securing the perforated pipe in a snap with rotation, spiral winding the strip of filter material under tension on a rotating pipe and installing the perforated casing outside, according to the invention, to obtain a filter strip The material used is a non-woven canvas made of basalt or polypropylene fibers, which is pulled inside a stainless steel mesh sleeve wire.

Способ поясняется фиг. 1-5: на фиг. 1 представлен нетканый холст из волокон базальта; на фиг. 2 - сетчатый рукав из нержавеющей проволоки; на фиг. 3 - полоса фильтровального материала; на фиг. 4 - скважинный фильтр в стадии изготовления; на фиг. 5 - продольное сечение скважинного фильтра, схематично.The method is illustrated in FIG. 1-5: in FIG. 1 shows a non-woven canvas of basalt fibers; in FIG. 2 - mesh sleeve made of stainless wire; in FIG. 3 - a strip of filter material; in FIG. 4 - well filter in the manufacturing stage; in FIG. 5 is a longitudinal section of a downhole filter, schematically.

Основным компонентом для получения полосы фильтровального материала служит нетканый холст, в частности, из волокон базальта (фиг. 1), характеризующийся высокой сообщающейся пористостью и грязеемкостью, химической и термической стойкостью (Базальтовое волокно и базальтовые материалы //www.pzki59.ru). При этом нетканый холст из волокон базальта имеет низкую себестоимость, поскольку его получают из дешевого сырья по простому технологическому процессу на высокопроизводительном оборудовании. Нетканый холст из волокон базальта отличается низкой прочностью на растяжение, исключающей возможность его навивки под натяжением на перфорированную трубу. Для устранения этого ограничения полосу нетканого холста из волокон базальта протягивают с помощью специальной оснастки внутрь сетчатого рукава из нержавеющей проволоки (фиг. 2). Сетчатый рукав образован непрерывными рядами петель из нержавеющей проволоки, например, диаметром 0,2-0,3 мм и имеет высокие механические свойства - прочность на растяжение, упругость и гибкость (ТУ 26-02-1099-89). Сетчатый рукав как чехол охватывает полосу нетканого холста, в результате такой комбинации получается полоса фильтровального материала с хорошими технологическими свойствами (фиг. 3). Специалисту будет понятно, что подобная полоса фильтровального материала может быть получена с использованием нетканого холста из волокон полипропилена с достижением аналогичного технического результата.The main component for obtaining a strip of filter material is a non-woven canvas, in particular from basalt fibers (Fig. 1), characterized by high interconnected porosity and dirt capacity, chemical and thermal resistance (Basalt fiber and basalt materials //www.pzki59.ru). At the same time, non-woven canvas made of basalt fibers has a low cost, since it is obtained from cheap raw materials by a simple technological process on high-performance equipment. Non-woven canvas made of basalt fibers is characterized by low tensile strength, which excludes the possibility of winding it under tension on a perforated pipe. To eliminate this limitation, a strip of non-woven canvas made of basalt fibers is pulled with special equipment inside a mesh sleeve made of stainless wire (Fig. 2). The mesh sleeve is formed by continuous rows of stainless wire loops, for example, with a diameter of 0.2-0.3 mm and has high mechanical properties - tensile strength, elasticity and flexibility (TU 26-02-1099-89). A mesh sleeve as a cover covers a strip of non-woven canvas, as a result of such a combination, a strip of filter material with good technological properties is obtained (Fig. 3). One skilled in the art will understand that a similar band of filter material can be obtained using a non-woven canvas made of polypropylene fibers to achieve a similar technical result.

Полученную таким образом полосу фильтровального материала 1 размещают под углом к оси перфорированной насосно-компрессорной трубы 2, закрепленной, например, в токарном станке. При вращении трубы 2 происходит спиральная навивка на нее полосы фильтровального материала 1; в результате многократного повторения навивки полосы фильтровального материала 1 перекрывают друг друга (фиг. 4, 5). Сетчатый рукав 3 из нержавеющей проволоки компенсирует низкую механическую прочность нетканого холста из волокон базальта 4 и допускает навивку полосы фильтровального материала 1 под натяжением, благодаря чему слои нетканого холста 4 уплотняются в радиальном направлении и обеспечивается возможность регулирования их размера пор. Снаружи спирально навитые полосы фильтровального материала 1 защищают перфорированным кожухом 5.Thus obtained strip of filter material 1 is placed at an angle to the axis of the perforated tubing 2, mounted, for example, in a lathe. When the pipe 2 rotates, there is a spiral winding onto it of a strip of filter material 1; as a result of repeated repetition of winding, the bands of the filter material 1 overlap each other (Fig. 4, 5). The stainless steel mesh sleeve 3 compensates for the low mechanical strength of the non-woven canvas made of basalt fibers 4 and allows the strip of filter material 1 to be wound under tension, so that the layers of the non-woven canvas 4 are sealed in the radial direction and it is possible to control their pore size. Outside, spiral wound strips of filter material 1 are protected by a perforated casing 5.

В скважинном фильтре слои нетканого холста из волокон базальта 4 чередуются с сетчатым рукавом из нержавеющей проволоки 3, при этом сетчатый рукав 3 прилегает к насосно-компрессорной трубе 2, перекрывает имеющиеся в ней отверстия 6 и служит опорой для волокон базальта, предотвращая их разрушение под действием перепада давления пластовой жидкости. Сетчатый рукав из нержавеющей проволоки 3 образует микрощели 7 между слоями нетканого холста 4, которые улучшают сообщение между объемами скважинного фильтра, и увеличивает тем самым грязеемкость и продолжительность его работы. В нетканом холсте 4 из волокон базальта форма и размер пор могут варьироваться в широких пределах, благодаря чему скважинный фильтр характеризуется низкой чувствительностью к размеру частиц породы и наилучшим образом подходит для очистки пластовой жидкости с неоднородными по гранулометрическому составу частицами породы.In the well filter, the layers of non-woven canvas made of basalt fibers 4 alternate with a mesh sleeve of stainless wire 3, while the mesh sleeve 3 is adjacent to the tubing 2, overlaps the openings 6 in it and serves as a support for basalt fibers, preventing their destruction by differential pressure of the reservoir fluid. The mesh sleeve of stainless wire 3 forms micro-slots 7 between the layers of non-woven canvas 4, which improve communication between the volumes of the downhole filter, and thereby increase the dirt capacity and duration of its operation. In a non-woven canvas 4 made of basalt fibers, the shape and size of the pores can vary widely, so that the well filter is characterized by low sensitivity to the size of the rock particles and is best suited for cleaning formation fluids with rock particles that are heterogeneous in particle size distribution.

Claims

A method of manufacturing a downhole filter, including obtaining a strip of filter material, fastening the perforated pipe in a snap, spiral winding the strip of filter material under tension on a rotating perforated pipe and installing an outside of the perforated casing, characterized in that a non-woven canvas of fibers of basalt or propylene, which are pulled inside the mesh sleeve of stainless steel wire.