RU2729298C1 - Downhole filter and its cleaning method - Google Patents

Downhole filter and its cleaning method Download PDF

Info

Publication number
RU2729298C1
RU2729298C1 RU2020108270A RU2020108270A RU2729298C1 RU 2729298 C1 RU2729298 C1 RU 2729298C1 RU 2020108270 A RU2020108270 A RU 2020108270A RU 2020108270 A RU2020108270 A RU 2020108270A RU 2729298 C1 RU2729298 C1 RU 2729298C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
stringers
downhole
downhole filter
outer cylinder
Prior art date
Application number
RU2020108270A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2020108270A priority Critical patent/RU2729298C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729298C1 publication Critical patent/RU2729298C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/08Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells cleaning in situ of down-hole filters, screens, e.g. casing perforations, or gravel packs
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02Subsoil filtering
    • E21B43/08Screens or liners
    • E21B43/088Wire screens

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: group of inventions relates to oil and gas industry, specifically to means of oil and gas filtration. Downhole filter comprises nipples, a coupling and a filter element with stringers laid parallel to the axis of the downhole filter between the limit rings, and coils of profiled wire wound on them, inner core installed inside filtering element, external cylinder in the form of a flat spiral with stringers laid on it, made of elastic material, two cross pieces: lower and upper, installed inside the limit rings. High-pressure cylinder with BRS union is connected to the upper crosspiece. Inner rod is connected with lower crosspiece by rigid connection, and with upper crosspiece with possibility of inner rod sliding along sliding fit. Stringers height is made from the following ratio: H=(2…5)δ, where His stringer height, δis thickness of outer cylinder.EFFECT: reducing weight, increasing bending strength while maintaining torsional strength; providing efficient cleaning.9 cl, 23 dwg

Description

Группа изобретений относится к нефтегазобобывающей промышленности, конкретно - к средствам фильтрования нефти и газа.The group of inventions relates to the oil and gas industry, specifically to the means for filtering oil and gas.

Известен щелевой скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №71694, МПК Е21В 43/08, опубл. 20.03.2008 г.Known slotted well filter according to the RF patent for useful model No. 71694, IPC E21B 43/08, publ. 03/20/2008

Фильтр содержит перфорированную трубу, на которой установлены продольные опорные элементы, на внешней поверхности которых намотана проволока с образованием зазоров между витками, при этом проволока приварена или припаяна к продольным элементам, а соотношение шага установки продольных элементов к их высоте выполнено в диапазоне от 1,0 до 10. Между трубой и продольными опорными элементами установлена фильтрующая сетка. Между опорными продольными элементами и фильтрующей сеткой намотана проволока, выполняющая роль дренажного слоя. Между трубой и фильтрующей сеткой установлена дренажная сетка. Между продольными опорными элементами и фильтрующей сеткой установлена дренажная сетка.The filter contains a perforated pipe on which longitudinal support elements are installed, on the outer surface of which a wire is wound with the formation of gaps between the turns, while the wire is welded or soldered to the longitudinal elements, and the ratio of the pitch of the longitudinal elements to their height is made in the range from 1.0 up to 10. A filter mesh is installed between the pipe and the longitudinal support elements. A wire is wound between the supporting longitudinal elements and the filter mesh, which acts as a drainage layer. A drainage mesh is installed between the pipe and the filter mesh. A drainage mesh is installed between the longitudinal support elements and the filter mesh.

Недостатками фильтра являются сложность конструкции скважинного фильтра, трудоемкость изготовления, низкая надежность и быстрый абразивный износ фильтрующего элемента.The disadvantages of the filter are the complexity of the design of the well filter, the laboriousness of manufacture, low reliability and rapid abrasive wear of the filter element.

Известен скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2507384, МПК Е21В 43/08, опубл. 20.02.2014 г.Known downhole filter according to the RF patent for invention No. 2507384, IPC E21B 43/08, publ. 20.02.2014

Этот щелевой скважинный фильтр содержит перфорированную несущую трубу и щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали, причем поперечное сечение проволоки, намотанной по спирали выполнено пятигранным, одна из граней проволоки выполнена параллельно продольной оси фильтра и образует его наружную поверхность, а каждая боковая сторона выполнена с двумя гранями, верхние образуют фильтрующий зазор, а нижние сходятся, образуя острый угол.This slotted borehole filter contains a perforated carrier pipe and a slotted filter element made of wire wound on longitudinal elements in a spiral, and the cross-section of the wire wound in a spiral is made pentagonal, one of the edges of the wire is made parallel to the longitudinal axis of the filter and forms its outer surface, and each lateral side is made with two edges, the upper ones form a filtering gap, and the lower ones converge, forming an acute angle.

Недостатки: низкая прочность проволоки фильтрующего элемента, что приводит к изменению зазоров при спуске скважинного фильтра, и быстрый абразивный износ «самого узкого места» фильтрующего элемента.Disadvantages: low strength of the wire of the filter element, which leads to a change in the gaps when running the well screen, and rapid abrasive wear of the "narrowest point" of the filter element.

Известен бескаркасный скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2606470, МПК В21В 43/08, опубл. 10.01.2017 г., прототип.Known frameless downhole filter according to the RF patent for invention No. 2606470, IPC В21В 43/08, publ. 01/10/2017, prototype.

Достигнутый технический результат: уменьшение веса, увеличении прочности на изгиб при сохранении прочности на кручение и обеспечении качественной промывки фильтра.Achieved technical result: weight reduction, increase in bending strength while maintaining torsional strength and ensuring high-quality filter flushing.

Решение указанной задачи достигнуто в скважинном фильтре, содержащем ниппели, муфту и фильтрующий элемент со стрингерами, уложенными параллельно оси скважинного фильтра между ограничительными кольцами, и намотанные на них витки профилированной проволоки, тем, что он содержит внутренний стержень, установленный внутри фильтрующего элемента, внешний цилиндр в виде спирали с радиальными отверстиями и с уложенными на него стрингерами, выполненными из эластичного материала, две крестовины: нижнюю и верхнюю, установленные внутри ограничительных колец, при этом соединение с нижней крестовиной выполнено жестким, с верхней - с возможностью взаимного осевого перемещения и к ней присоединен цилиндр высокого давления с штуцером БРС, внутренний стержень соединен с нижней крестовиной жестким соединением, а с верхней крестовиной с возможностью осевого внутреннего стержня по скользящей посадке, при этом высота стрингеров выполнена из соотношения:The solution to this problem is achieved in a downhole filter containing nipples, a sleeve and a filter element with stringers laid parallel to the axis of the downhole filter between the restricting rings, and profiled wire turns wound around them, in that it contains an inner rod installed inside the filter element, an outer cylinder in the form of a spiral with radial holes and with stringers laid on it, made of elastic material, two crosses: lower and upper, installed inside the restraining rings, while the connection with the lower cross is made rigid, with the upper one - with the possibility of mutual axial movement and to it a high-pressure cylinder with a quick coupling is connected, the inner rod is connected to the lower cross by a rigid connection, and to the upper cross with the possibility of an axial inner rod along a sliding fit, while the height of the stringers is made from the ratio:

Н2=(2…5)δ2 где:Н 2 = (2 ... 5) δ 2 where:

Н2 - высота стрингера,Н 2 - stringer height,

δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder.

Внешний диаметр внутреннего стержня может быть выполнен из соотношения:The outer diameter of the inner bar can be made from the ratio:

Dвн1=(0,2…0,3)Dвнф, где:D vn1 = (0.2 ... 0.3) D vnf , where:

Dвн1 - внешний диаметр внутреннего стержня,D vn1 - outer diameter of the inner rod,

Dвнф - внутренний диаметр фильтра.D vnf is the inner diameter of the filter.

Толщина стрингеров может быть выполнена из соотношения:The thickness of the stringers can be made from the ratio:

δс=(0,8…1,0)δ2, где:δ c = (0.8 ... 1.0) δ 2 , where:

δс - толщина стрингера,δ с - stringer thickness,

δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder.

Профилированная проволока может быть выполнена треугольного поперечного сечения с радиусным скруглением вершины, обращенной к оси скважного фильтра.The profiled wire can be made of a triangular cross-section with a radius rounding of the apex facing the axis of the well screen.

Радиусное скругление вершины, обращенной к оси скважного фильтра может быть выполнено из условия:Radial rounding of the vertex facing the axis of the well screen can be performed from the condition:

R=(0,2…0,25) а, где:R = (0.2 ... 0.25) a, where:

R -радиус скругления вершины,R is the radius of rounding of the vertex,

а - ширина профилированной проволоки. a - the width of the profiled wire.

Укладка внешнего цилиндра со стингерами при сборке может быть выполнена таким образом, чтобы внутренний диаметр внешнего цилиндра был больше внутреннего диаметра фильтра:Laying the outer cylinder with stingers during assembly can be done in such a way that the inner diameter of the outer cylinder is larger than the inner diameter of the filter:

D2 > Dвн.D 2 > D int .

Укладка внешнего цилиндра со стингерами при сборке может быть выполнена таким образом, чтобы внешний диаметр фильтрующего элемента был меньше внешнего диаметра муфты:Laying the outer cylinder with stingers during assembly can be done in such a way that the outer diameter of the filter element is less than the outer diameter of the sleeve:

D2 > Dвн.D 2 > D int .

Решение указанных задач достигнуто в способе очистки скважинного фильтра путем воздействия на фильтрующий элемент, тем, что на фильтрующий элемент воздействую цилиндром высокого давления, временно удлиняющим фильтрующий элемент и увеличивающим фильтрующие зазоры между рядами профилированной проволоки, потом промывают скважинный фильтр подачей промывочной жидкости из полости эксплуатационной колонны.The solution of these problems is achieved in the method of cleaning the well filter by acting on the filter element, by the fact that the filter element is influenced by a high-pressure cylinder, temporarily lengthening the filter element and increasing the filtering gaps between the rows of profiled wire, then the well filter is washed by supplying flushing fluid from the cavity of the production string ...

При очистке скважинного фильтра фильтрующие зазоры могут быть увеличены в 2…3 раза.When cleaning the well filter, the filtering gaps can be increased by 2 ... 3 times.

Сущность группы изобретений поясняется на чертежах фиг. 1-23, где:The essence of the group of inventions is illustrated in the drawings of FIG. 1-23, where:

- на фиг. 1 приведена скважный фильтр,- in Fig. 1 shows the well filter,

- на фиг. 2 приведен фильтрующий элемент,- in Fig. 2 shows the filter element,

- на фиг. 3 приведена внутренняя труба с продольными ребрами,- in Fig. 3 shows an inner tube with longitudinal ribs,

- на фиг. 4 приведено внешний цилиндр со стрингерами,- in Fig. 4 shows the outer cylinder with stringers,

- на фиг. 5 приведен конец внешнего цилиндра со стрингерами,- in Fig. 5 shows the end of the outer cylinder with stringers,

- на фиг. 6 приведен конец продольного ребра на внутренней трубе,- in Fig. 6 shows the end of the longitudinal rib on the inner pipe,

- на фиг. 7 приведен первый вариант профилированной проволоки,- in Fig. 7 shows the first version of the profiled wire,

- на фиг. 8 приведен второй вариант профилированной проволоки,- in Fig. 8 shows the second version of the profiled wire,

- на фиг. 9 приведена сборка внутренней трубы и внешнего цилиндра,- in Fig. 9 shows the assembly of the inner pipe and the outer cylinder,

- на фиг. 10 приведен первый вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 10 shows the first version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 11 приведен второй вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 11 shows the second version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 12 приведен третий вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 12 shows the third version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 13 приведен четвертый вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 13 shows the fourth version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 14 приведен пятый вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 14 shows the fifth version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 15 приведен шестой вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 15 shows the sixth version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 16 приведен вид А,- in Fig. 16 shows view A,

- на фиг. 17 приведено ограничительное кольцо в разрезе, первый вариант,- in Fig. 17 shows the restrictive ring in section, the first option,

- на фиг. 18 приведено ограничительное кольцо в разрезе, второй вариант,- in Fig. 18 shows the restrictive ring in section, the second option,

- на фиг. 19 приведено ограничительное кольцо в разрезе, третий вариант,- in Fig. 19 shows the restrictive ring in section, the third option,

- на фиг. 20 приведен вид В,- in Fig. 20 shows view B,

- на фиг. 21 приведен первый вариант сборки фильтрующего блока,- in Fig. 21 shows the first version of the assembly of the filter unit,

- на фиг. 22 приведен второй вариант сборки фильтрующего блока,- in Fig. 22 shows the second version of the assembly of the filter unit,

- на фиг. 23 приведен скважинный фильтр с присоединенным к нему колтюбингом.- in Fig. 23 shows a well screen with a coiled tubing attached to it.

Обозначения, принятые в описании:Description notation:

ниппель 1,nipple 1,

муфта 2,clutch 2,

центратор 3,centralizer 3,

фильтрующий элемент 4,filter element 4,

стрингер 5,stringer 5,

ограничительное кольцо 6,stop ring 6,

профилированная проволока 7,profiled wire 7,

сварочный шов 8,welding seam 8,

клеевое соединение 9,adhesive joint 9,

внутренняя полость 10,inner cavity 10,

внутренний стержень 11,inner core 11,

нижняя крестовина 12,lower cross 12,

верхняя крестовина 13,upper crosspiece 13,

жесткое соединение 14,rigid connection 14,

скользящая посадка 15,sliding fit 15,

цилиндр высокого давления 16,high pressure cylinder 16,

внешний цилиндр 17,outer cylinder 17,

плоская спираль 18,flat spiral 18,

внешняя обойма 19,outer cage 19,

внутренняя обойма 20,inner cage 20,

стойка крестовины 21,cross stand 21,

внутренняя проточка 22,inner groove 22,

внутренний торец 23,inner end 23,

внешняя проточка 24,external groove 24,

внешний торец 25,outer end 25,

внутренняя фаска 26,inner chamfer 26,

внешняя фаска 27,outer chamfer 27,

внутренний сварной шов 28,inner weld 28,

вторая внутренняя проточка 29,second inner groove 29,

внутренняя поверхность 30,inner surface 30,

входной обтекатель 31,inlet fairing 31,

штуцер быстроразъемного соединение 32,quick-connect fitting 32,

ответный штуцер быстроразъемного соединение 33,mating union quick-release coupling 33,

колтюбинг 34,coiled tubing 34,

нижний упор 35,lower stop 35,

верхний упор 36,top stop 36,

башмак 37,shoe 37,

поверхность 38,surface 38,

эксплуатационная колонна 39,production casing 39,

система подачи высокого давления 40,high pressure supply system 40,

система подачи промывочной жидкости 41.flushing fluid supply system 41.

Н0 - высота фильтрующего элемента в поперечном сечении,H 0 - the height of the filter element in the cross section,

H1 - основной зазор,H 1 - main gap,

Н2 - высота профиля стрингера,Н 2 - the height of the stringer profile,

Н3 - высота поперечного сечения профилированной проволоки.H 3 - the height of the cross-section of the profiled wire.

D1 - внутренний диаметр внутренней трубы,D 1 - inner diameter of the inner pipe,

D2 - внутренний диаметр наружного цилиндра,D 2 - inner diameter of the outer cylinder,

Dм - наружный диаметр муфты,D m - outer diameter of the coupling,

Dф - наружный диаметр фильтрующего элемента,D f - outer diameter of the filter element,

δ1 - толщина внутренней трубы,δ 1 - thickness of the inner pipe,

δс - толщина стрингера,δ с - stringer thickness,

δ2 - толщина наружного цилиндра,δ 2 - thickness of the outer cylinder,

δ3 - зазор между витками пружины,δ 3 - the gap between the turns of the spring,

δпр - боковой зазор между рядами профилированной проволоки,δ pr - lateral gap between the rows of profiled wire,

t - шаг установки стрингеров,t - step of installing stringers,

а - ширина профилированной проволоки,a - the width of the profiled wire,

R - радиус скругления контактной поверхности профилированной проволоки,R - radius of rounding of the contact surface of the profiled wire,

r1 - радиус скругления вершины поперечного сечения профилированной проволоки.r 1 - radius of rounding of the apex of the cross-section of the profiled wire.

Скважинный фильтр (фиг. 1…23) предназначен для очистки нефти или газа. 3The downhole filter (Fig. 1 ... 23) is designed for oil or gas purification. 3

Скважинный фильтр (фиг. 1) содержит ниппели 1, муфту 2 на верхнем ниппеле 1 и может быть установлен центратор 3.The downhole filter (Fig. 1) contains nipples 1, a sleeve 2 on the upper nipple 1 and a centralizer 3 can be installed.

Фильтрующий элемент 4, (фиг. 2) содержит стрингеры 5, уложенные параллельно оси ОО скважинного фильтра между ограничительными кольцами 6, и намотанные на них витки профилированной проволоки 7 треугольного сечения.The filter element 4 (Fig. 2) contains stringers 5, laid parallel to the axis of the OO downhole filter between the limiting rings 6, and wound on them turns of profiled wire 7 of triangular section.

Особенностью заявленного изобретения является то, что стрингеры 5 выполнены из эластичного материала способного растягиваться в длину на 3…7%, например, из пластмассы.A feature of the claimed invention is that the stringers 5 are made of an elastic material capable of stretching in length by 3 ... 7%, for example, of plastic.

Соединения ниппелей 1 с ограничительными кольцами 6 и ограничительных колец 6 с фильтрующими элементами 4 выполнено сварочными швами 8.Connections of nipples 1 with stop rings 6 and stop rings 6 with filter elements 4 are made with welds 8.

Соединение профилированной проволоки 7 со стрингерами 5 выполнено клеевым соединением 9.The connection of the profiled wire 7 with the stringers 5 is made with an adhesive joint 9.

Внутри скважинного фильтра образована внутренняя полость 10, в которую поступает очищенный добываемый продукт.An internal cavity 10 is formed inside the well screen, into which the purified produced product enters.

Высота стрингеров 5 может быть выполнена из соотношения:The height of the stringers 5 can be made from the ratio:

Н2=(3…5)δс, где:Н 2 = (3 ... 5) δ с , where:

Н2 - высота стрингера 5,Н 2 - the height of the stringer 5,

δс - толщина стрингера 5.δ с - stringer thickness 5.

При такой толщине стрингера 5 его вес уменьшается в 4…5 раз, а прочность на изгиб возрастает в 7 раз при условии выполнения соответствующей высоты профилей стрингеров 5 Н1.With such a thickness of the stringer 5, its weight decreases by 4 ... 5 times, and the flexural strength increases by 7 times, provided that the corresponding height of the stringer profiles is 5 N 1 .

Сборка стрингеров 5 показана на фиг. 5, 18 и 19.The assembly of stringers 5 is shown in FIG. 5, 18 and 19.

Доказательство оптимальности указанного соотношения размеров для определения высоты стрингера Н2.Proof of the optimality of the specified ratio of dimensions for determining the height of the stringer Н 2 .

Из сопротивления материалов известно (для прямоугольного профиля):It is known from the resistance of materials (for a rectangular profile):

Figure 00000001
Figure 00000001

W - момент сопротивления изгибу,W is the moment of resistance to bending,

H2 - высота стрингера 5,H 2 - stringer height 5,

δ2 - толщина стрингера 5.δ 2 - thickness of stringer 5.

Из этой формулы следует, что с увеличением высоты стрингера 5 - Н2 его сопротивление изгибу возрастает с квадратичной зависимостью. Однако верхний передел ограничен наружным диаметральным габаритом скважинного фильтра: сделать фильтрующий элемент 4 диаметром больше внешнего диаметра муфты 7 Dм нельзя из-за возможности разрушения фильтрующего элемента 4 при спуске в скважину.From this formula it follows that with an increase in the height of the stringer 5 - H 2, its bending resistance increases with a quadratic dependence. However, the upper redistribution is limited by the outer diametrical dimension of the downhole filter: it is impossible to make the filter element 4 with a diameter greater than the outer diameter of the sleeve 7 D m because of the possibility of destruction of the filter element 4 when running into the well.

Более подробное обоснование высоты стрингеров 5 с использованием некоторых данных, частично позаимствованных из ГОСТ 633- 80. Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия, приведено в табл. 1.More detailed substantiation of the height of stringers 5 using some data, partially borrowed from GOST 633-80. Tubing pipes and couplings for them. Specifications are given in table. 1.

Также возможно применение на практике труб по ГОСТ 632 - 80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия.It is also possible to use in practice pipes according to GOST 632 - 80. Casing pipes and couplings for them. Technical conditions.

Figure 00000002
Figure 00000002

Из табл. 1 следует, что высота фильтрующего элемента Н0=13,5…16,0 мм.From table. 1 it follows that the height of the filtering element is H 0 = 13.5 ... 16.0 mm.

При высоте профилированной проволоки 7 - Н3 равной 3 мм, учитывая, что Н032 имеем высоту Н2 (фиг. 3) стрингеров 5:With the height of the profiled wire 7 - H 3 equal to 3 mm, given that H 0 = H 3 + H 2 we have the height H 2 (Fig. 3) of stringers 5:

Н2=10,5…13,0 мм, что вполне достаточно для изготовления внешней трубы со стрингерами.H 2 = 10.5 ... 13.0 mm, which is quite enough for the manufacture of an outer pipe with stringers.

Например, при δ2=1,0 мм и δс=1,0 мм, имеем, что высота стрингеров 5 будет находиться в диапазоне:For example, with δ 2 = 1.0 mm and δ c = 1.0 mm, we have that the height of the stringers 5 will be in the range:

Н2=3,0…5,0 мм.H 2 = 3.0 ... 5.0 mm.

При δ2=2,0 мм и δс=2,0 мWith δ 2 = 2.0 mm and δ c = 2.0 m

Н2=6,0…10,0 мм, что немного меньше максимально-допустимого диапазона Н2=10,5…13,0 мм.H 2 = 6.0 ... 10.0 mm, which is slightly less than the maximum permissible range H 2 = 10.5 ... 13.0 mm.

Кроме того, скважинный фильтр содержит (фиг. 5 и 6) внутренний стержень 11, нижнюю крестовину 12 и верхнюю крестовину 13, в которых внутренний стержень 11 установлен.In addition, the well screen contains (Fig. 5 and 6) an inner rod 11, a lower cross 12 and an upper cross 13, in which the inner rod 11 is installed.

При этом внутренний стержень 11 соединен с нижней крестовиной 12 жестким соединением 14, а с верхней крестовиной 13 с возможностью осевого перемещения внутреннего стержня 11 по скользящей посадке 15. К внутреннему стержню 11 со стороны верхней крестовины 13 присоединен цилиндр высокого давления 16.In this case, the inner rod 11 is connected to the lower cross 12 by a rigid connection 14, and to the upper cross 13 with the possibility of axial movement of the inner rod 11 along a sliding fit 15. A high pressure cylinder 16 is connected to the inner rod 11 from the side of the upper cross 13.

Коаксиально внутреннему стержню 11 установлен внешний цилиндр 17 с радиальными отверстиями 18 и стрингерами 5, выполненными заодно с внешним цилиндром 17.Coaxially to the inner rod 11 there is an outer cylinder 17 with radial holes 18 and stringers 5, made integral with the outer cylinder 17.

Стрингеры 5 контактируют с профилированной проволокой 7 и соединены с ней клеевым соединением 9 (фиг. 2, 5 и 6).The stringers 5 are in contact with the profiled wire 7 and are connected to it with an adhesive bond 9 (Figs. 2, 5 and 6).

Возможны два варианта выполнения профилированной проволоки 7 фиг. 7 и 8.There are two possible versions of the profiled wire 7 of FIG. 7 and 8.

По первому варианту профилированная проволока 7 скруглена в месте контакта со стрингерами 5 радиусом R.According to the first option, the profiled wire 7 is rounded at the point of contact with the stringers 5 with radius R.

Радиусное скругление вершины, обращенной к оси скважного фильтра может быть выполнено из условия:Radial rounding of the vertex facing the axis of the well screen can be performed from the condition:

R=(0,2…0,25)а, где:R = (0.2 ... 0.25) a, where:

R - радиус скругления вершины,R - radius of rounding of the vertex,

а - ширина профилированной проволоки. a - the width of the profiled wire.

По второму варианту (фиг. 8) возможно применение проволоки трапециевидного поперечного сечения, при этом ее меньшее основание обращено к оси скважинного фильтра ОО.According to the second option (Fig. 8), it is possible to use a wire of a trapezoidal cross-section, while its smaller base is directed to the axis of the downhole filter OO.

Внешний диаметр внутреннего стержня 11 может быть выполнен из соотношения: D1=(0,2…0,3)D2, где:The outer diameter of the inner rod 11 can be made from the ratio: D 1 = (0.2 ... 0.3) D 2 , where:

D1 - внешний диаметр внутреннего стержня,D 1 - outer diameter of the inner rod,

D2 - внутренний диаметр внешней трубы.D 2 - inner diameter of the outer pipe.

При таких соотношениях размеров загромождение сечения фильтра внутренним стержнем 11 гнзначительно.With such aspect ratios, the blockage of the filter section with the inner rod 11 is significant.

При установке входного обтекателя 31 гидродинамические потери внутри скважинного фильтра во внутренней полости 10 значительно уменьшаются.When installing the inlet fairing 31, the hydrodynamic losses inside the well screen in the inner cavity 10 are significantly reduced.

Нижняя и верхняя крестовины 12 и 13 одинаковые по конструкции и содержат внешнюю обойму 19, внутреннююThe lower and upper crosses 12 and 13 are identical in design and contain an outer cage 19, an inner

На фиг. 5 приведен конец стрингера 5 с вырезом стрингера прямоугольной формы. На фиг. 6 приведен внутренний стержень 11 с жестким соединением 14 и скользящей посадкой 15 на концах.FIG. 5 shows the end of the stringer 5 with a rectangular cut-out of the stringer. FIG. 6 shows an internal rod 11 with a rigid connection 14 and a sliding fit 15 at the ends.

Возможны 5 вариантов скважинного фильтра (фиг. 9…15)There are 5 options for the downhole filter (Fig. 9 ... 15)

На фиг. 9, 10 и 13 приведен первый вариант скважинного фильтра:FIG. 9, 10 and 13 show the first version of the well filter:

D2 ≥ Dвн,D 2 ≥ D int ,

где:Where:

D2 - внутренний диаметр внешней трубы 17,D 2 - inner diameter of the outer pipe 17,

Dвн - внутренний диаметр фильтра.D vn is the inner diameter of the filter.

В крестовинах 12 и 13 (фиг. 9) выполнены стойки крестовины 21. Они выполнены радиально между внешними и внутренними обоймам 19 и 20 обеих крестовин 19 и 20. На фиг. 11 и 12 приведен второй вариант скважинного фильтра:In the crosses 12 and 13 (Fig. 9), the crosspieces 21 are made. They are made radially between the outer and inner cages 19 and 20 of both crosses 19 and 20. In Figs. 11 and 12 show the second version of the well screen:

D2=Dвн,D 2 = D int ,

где:Where:

D2 - внутренний диаметр внешней трубы 17,D 2 - inner diameter of the outer pipe 17,

Dвн - внутренний диаметр фильтра.D vn is the inner diameter of the filter.

На фиг. 14…16 приведен третий вариант скважинного фильтра:FIG. 14 ... 16 shows the third version of the well filter:

D2 ≤ Dвн,D 2 ≤ D int ,

где:Where:

D2 - внутренний диаметр внешней трубы 17,D 2 - inner diameter of the outer pipe 17,

Dвн - внутренний диаметр фильтра.D vn is the inner diameter of the filter.

На фиг. 17 приведено ограничительное кольцо 6, первый вариант.FIG. 17 shows the stop ring 6, the first option.

На фиг. 18 приведено ограничительное кольцо 6, второй вариант.FIG. 18 shows a stop ring 6, the second option.

На фиг. 19 приведен третий вариант ограничительного кольца 6 внутренней поверхностью 30 конической формы в виде усеченного конуса.FIG. 19 shows a third version of the restraining ring 6 with an inner surface 30 of a conical shape in the form of a frusto-cone.

На фиг. 20 приведен вид В ограничительного кольца 6, третьего варианта.FIG. 20 shows a view B of the restraining ring 6, the third version.

На фиг. 21 и 22 приведены два варианта сборки фильтрующих элементов 4.FIG. 21 and 22 show two options for assembling filter elements 4.

При этом в варианте фиг. 21 в крестовинах 12 и 13 применяют только внутренние обоймы 20. А в варианте фиг. 22 наружные обоймы 19 и внутренние обоймы 20.In this case, in the embodiment of FIG. 21, in the crosses 12 and 13, only the inner clips 20 are used. In the embodiment of FIG. 22 outer clips 19 and inner clips 20.

На фиг. 23 приведено присоединение колтюбинга 34 при помощи штуцера БРС 32 и ответного штуцера БРС 33.FIG. 23 shows the connection of the coiled tubing 34 using the BRS 32 union and the BRS 33 mating union.

Регулировка исходного положения фильтрующего элемента 4 может быть выполнена любым способом. Например, на внутреннем стержне 11 могут быть выполнены нижний и верхний упоры 35 и 36 (фиг. 9 и 23),The adjustment of the initial position of the filter element 4 can be performed in any way. For example, on the inner rod 11, lower and upper stops 35 and 36 can be made (Figs. 9 and 23),

В состав системы очистки входят башмак 37, выполненная на поверхности 38 и присоединенная к эксплуатационной колонне 39 система подачи высокого давления 40 и система подачи промывочной жидкости 41.The cleaning system includes a shoe 37, made on the surface 38 and connected to the production string 39, a high pressure supply system 40 and a system for supplying flushing fluid 41.

Сборка скважинного фильтраWell screen assembly

При сборке отдельно (фиг. 1…23) изготавливают ниппели 1, ограничительные кольца 6 и фильтрующие элементы 4.When assembled separately (Fig. 1 ... 23), nipples 1, stop rings 6 and filter elements 4 are made.

Фильтрующие элементы 4 собирают на оправке (не показано) на которой устанавливают внутренний цилиндр 17 со стрингерами 5 из эластичного материала и на них наматывают профилированную проволоку 7 периодически приклеиивая ее к стрингерам 5 клеевыми соединениями 9 (фиг. 12).The filter elements 4 are assembled on a mandrel (not shown) on which the inner cylinder 17 with stringers 5 made of elastic material is installed and profiled wire 7 is wound on them, periodically gluing it to the stringers 5 with adhesive joints 9 (Fig. 12).

Фильтрующие элементы 4 после из сборки приваривают с обеих сторон к ограничительным кольцам 6 сварочными швами 8 (фиг. 1, 2 и 19, 20).The filter elements 4 after being assembled are welded on both sides to the boundary rings 6 with welding seams 8 (Figs. 1, 2 and 19, 20).

При помощи жесткого соединения 14 и упоров 35 и 36 собирают фильтрующий элемент 4 и внутри него со стороны верхней крестовины 13 крепят цилиндр высокого давления 16.Using a rigid connection 14 and stops 35 and 36, the filter element 4 is assembled and inside it, from the side of the upper crosspiece 13, a high-pressure cylinder 16 is attached.

До этого или потом фильтрующие элементы 4 приваривают к ограничительным кольцам 6 при помощи внутренних сварочных швов 28.Before or later, the filter elements 4 are welded to the stop rings 6 by means of internal welding seams 28.

Ниппеля 1 вставляют во внутренние проточки 22 (фиг. 1, 2 и 19, 20) и приваривают к ограничительным кольцам 6 тоже сварочными швами 8 (фиг. 1 и 2).The nipples 1 are inserted into the inner grooves 22 (Figs. 1, 2 and 19, 20) and welded to the restricting rings 6 with welding seams 8 (Figs. 1 and 2).

РАБОТА СКВАЖИННОГО ФИЛЬТРАWELL FILTER OPERATION

Скважинный фильтр предназначен для очистки нефти или газа от посторонних примесей (фиг. 1…23). Для этого скважинный фильтр устанавливают в состав эксплуатационной колонны 32. Нефть (газ) через зазор δ1 между витками профилированной проволоки 7 и далее через зазоры между стрингерами 5 - δ2 и зазоры между витками плоской пружины 18 δ2 поступает во внутреннюю полость 10 с высокой степенью очистки.The downhole filter is designed to clean oil or gas from impurities (Fig. 1 ... 23). To do this, the well filter is installed in the production string 32. Oil (gas) through the gap δ 1 between the turns of the profiled wire 7 and then through the gaps between the stringers 5 - δ 2 and the gaps between the turns of the flat spring 18 δ 2 enters the inner cavity 10 with a high degree of purification.

Степень фильтрации зависит преимущественно от зазора δ1 и задается заказчиком обычно в диапазоне от 0,1 до 1,0 мм. При этом не допустима деформация витков профилированной проволоки 7, ни при изготовлении, ни при перевозке и спуске скважинного фильтра в скважину. Это достигнуто контактом профилированной проволоки 7 со стрингерами 5 при ее приклеивании без вытяжки профилированной проволоки 7 за счет большей площади их контакта между собой.The degree of filtration depends mainly on the gap δ 1 and is set by the customer, usually in the range from 0.1 to 1.0 mm. In this case, deformation of the turns of the profiled wire 7 is not permissible, neither during manufacture, nor during transportation and lowering of the downhole filter into the well. This is achieved by contacting the profiled wire 7 with the stringers 5 when gluing it without drawing the profiled wire 7 due to the larger area of their contact with each other.

Проходя через зазоры δ1 между стрингерами 5 (фиг. 10) во внутреннюю полость 10 скважинного фильтра добываемый продукт очищается.Passing through the gaps δ 1 between the stringers 5 (Fig. 10) into the inner cavity 10 of the well screen, the produced product is purified.

В процессе эксплуатации полость между профилированной проволокой 7 и внешним цилиндром 17 в виде плоской пружины 18 забивается посторонними частицами.During operation, the cavity between the profiled wire 7 and the outer cylinder 17 in the form of a flat spring 18 is clogged with foreign particles.

Для очистки фильтрующего элемента 2 скважинного фильтра через эксплуатационную колонну 39 (фиг. 23) сбрасывают колтюбинг 34 с ответным штуцером быстроразъемного соединение БПС 33, который соединяется с штуцером быстроразъемного соединение БПС 32. Собирают системы подачи высокого давления 40 и систему подачи промывочной жидкости 41 (фиг. 23).To clean the filtering element 2 of the well filter through the production string 39 (Fig. 23), the coiled tubing 34 is dropped with the counterplug quick-disconnect connection BPS 33, which is connected to the quick-disconnect fitting BPS 32. High pressure supply systems 40 and the flushing fluid supply system 41 are assembled (Fig. . 23).

После этого подают высокое давление жидкости или газа по системе подачи высокого давления 40 в цилиндр высокого давления 16, который удлиняет фильтрующий элемент 4 на 3…7% и увеличивая тем самым зазоры δ1.After that, high pressure of liquid or gas is fed through the high-pressure supply system 40 to the high-pressure cylinder 16, which lengthens the filter element 4 by 3 ... 7% and thereby increasing the gaps δ 1 .

Потом подают промывочную жидкость в полость 10 скважинного фильтра, при этом выполняется промывка фильтрующего элемента 4.Then, the flushing fluid is fed into the cavity 10 of the well filter, while the filter element 4 is flushed.

Предложенная конструкция обеспечивает улучшение фильтрации за счет стабильности бокового зазора между рядами профилированной проволоки δ1 (фиг. 10) и повышает его прочность за счет предложенного профиля и материала стрингеров 5 и профилированной проволоки 7.The proposed design provides improved filtration due to the stability of the lateral gap between the rows of profiled wire δ 1 (Fig. 10) and increases its strength due to the proposed profile and material of stringers 5 and profiled wire 7.

Позволяет периодически осуществлять качественную промывку скважинного фильтра.Allows you to periodically carry out high-quality flushing of the well filter.

При применении таких фильтрующих элементов 4 с предварительным осевым натягом увеличивает их прочность на разрыв, скручивание и вибронагрузки. Применение изобретения позволило:When using such filter elements 4 with a pre-axial load increases their tensile strength, torsional strength and vibration load. Application of the invention allowed:

- уменьшить вес скважинного фильтра на 30…50% при увеличении его прочности на изгиб и сохранении прочности на растяжение и кручение,- reduce the weight of the downhole filter by 30 ... 50% while increasing its bending strength and maintaining tensile and torsional strength,

- увеличить прочность скважинного фильтра при воздействии изгибающих и сжимающих нагрузок,- to increase the strength of the well screen when exposed to bending and compressive loads,

- улучшить очистку добываемого продукта за счет уменьшение деформации витков профилированной проволоки при сварке и при спуске скважинного фильтра в скважину.- to improve the cleaning of the extracted product by reducing the deformation of the turns of the profiled wire during welding and when running the well screen into the well.

Claims (23)

1. Скважинный фильтр, содержащий ниппели, муфту и фильтрующий элемент со стрингерами, уложенными параллельно оси скважинного фильтра между ограничительными кольцами, и намотанные на них витки профилированной проволоки, отличающийся тем, что он содержит внутренний стержень, установленный внутри фильтрующего элемента, внешний цилиндр в виде спирали с радиальными отверстиями с уложенными на него стрингерами, выполненными из эластичного материала, две крестовины: нижнюю и верхнюю, установленные внутри ограничительных колец, к верхней крестовине присоединен цилиндр высокого давления с штуцером БРС, внутренний стержень соединен с нижней крестовиной жестким соединением, а с верхней крестовиной с возможностью осевого перемещения внутреннего стержня по скользящей посадке, при этом высота стрингеров выполнена из соотношения:1. A downhole filter containing nipples, a sleeve and a filter element with stringers laid parallel to the axis of the downhole filter between the limiting rings, and coils of profiled wire wound around them, characterized in that it contains an inner rod installed inside the filter element, an outer cylinder in the form spirals with radial holes with stringers laid on it, made of elastic material, two crosses: lower and upper, installed inside the restraining rings, a high-pressure cylinder with a quick coupling is connected to the upper cross, the inner rod is connected to the lower cross by a rigid connection, and to the upper cross with the possibility of axial movement of the inner rod along a sliding fit, while the height of the stringers is made from the ratio: Н2=(2…5)δ2, Н 2 = (2 ... 5) δ 2 , где Н2 - высота стрингера,where H 2 is the stringer height, δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder. 2. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что внешний диаметр внутреннего стержня выполнен из соотношения:2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the inner rod is made from the ratio: Dвн1=(0,2…0,3)Dвнф, D vn1 = (0.2 ... 0.3) D vnf , где Dвн1 - внешний диаметр внутреннего стержня,where D vn1 is the outer diameter of the inner rod, Dвнф - внутренний диаметр фильтра.D vnf is the inner diameter of the filter. 3. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что толщина стрингеров выполнена из соотношения:3. Downhole filter according to claim 1, characterized in that the thickness of the stringers is made from the ratio: δc=(0,8…1,0)δ2, δc = (0.8 ... 1.0) δ 2 , где δc - толщина стрингера,where δ c is the thickness of the stringer, δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder. 4. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что профилированная проволока выполнена треугольного поперечного сечения с радиусным скруглением вершины, обращенной к оси скважного фильтра.4. Downhole filter according to claim 1, characterized in that the profiled wire is made of a triangular cross-section with a radius rounding of the apex facing the axis of the downhole filter. 5. Скважинный фильтр по п. 7, отличающийся тем, что радиусное скругление вершины, обращенной к оси скважного фильтра, выполнено из условия:5. The downhole filter according to claim 7, characterized in that the radius rounding of the vertex facing the axis of the downhole filter is made from the condition: R=(0,2…0,25)а, R = (0.2 ... 0.25) a, где R - радиус скругления вершины,where R is the radius of rounding of the vertex, а - ширина профилированной проволоки.a - the width of the profiled wire. 6. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что укладка внешнего цилиндра со стрингерами при сборке выполнена таким образом, чтобы внутренний диаметр внешнего цилиндра был больше внутреннего диаметра фильтра:6. Downhole filter according to claim 1, characterized in that the laying of the outer cylinder with stringers during assembly is made in such a way that the inner diameter of the outer cylinder is larger than the inner diameter of the filter: D2>Dвнф.D 2 > D ext . 7. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что укладка внешнего цилиндра со стрингерами при сборке выполнена таким образом, чтобы внешний диаметр фильтрующего элемента был меньше внешнего диаметра муфты:7. The well filter according to claim 1, characterized in that the outer cylinder with stringers is laid in such a way that the outer diameter of the filter element is less than the outer diameter of the sleeve: Dм>Dф.D m > D f . 8. Способ очистки скважинного фильтра по п.1 путем воздействия на фильтрующий элемент, отличающийся тем, что на фильтрующий элемент воздействуют цилиндром высокого давления, временно удлиняющим фильтрующий элемент и увеличивающим фильтрующие зазоры между рядами профилированной проволоки, потом промывают скважинный фильтр подачей промывочной жидкости из полости эксплуатационной колонны.8. A method for cleaning a downhole filter according to claim 1 by acting on a filter element, characterized in that a high pressure cylinder acts on the filter element, temporarily lengthening the filter element and increasing the filtering gaps between the rows of profiled wire, then the downhole filter is washed by supplying flushing fluid from the cavity production casing. 9. Способ очистки скважинного фильтра по п. 8, отличающийся тем, что при очистке скважинного фильтра фильтрующие зазоры увеличивают в 1,5…2,0 раза.9. A method for cleaning a downhole filter according to claim 8, characterized in that when cleaning a downhole filter, the filtering gaps are increased by 1.5 ... 2.0 times.
RU2020108270A 2020-02-25 2020-02-25 Downhole filter and its cleaning method RU2729298C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020108270A RU2729298C1 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Downhole filter and its cleaning method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020108270A RU2729298C1 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Downhole filter and its cleaning method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729298C1 true RU2729298C1 (en) 2020-08-05

Family

ID=72085950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020108270A RU2729298C1 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Downhole filter and its cleaning method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729298C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1523654A1 (en) * 1987-07-01 1989-11-23 Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Deep-well filter
US5095990A (en) * 1990-10-26 1992-03-17 Mobil Oil Corporation Method and device for sand control
RU36435U1 (en) * 2003-10-14 2004-03-10 ОАО "Ижевский завод нефтяного машиностроения" Well pump pump filter
RU2445146C1 (en) * 2010-10-01 2012-03-20 Александр Владимирович Яшин Edge filter
RU123829U1 (en) * 2012-05-22 2013-01-10 ОАО "Ижевский завод нефтяного машиностроения" (ОАО "Ижнефтемаш") FILTER WELL
RU2600224C1 (en) * 2015-09-22 2016-10-20 Николай Борисович Болотин Self-cleaning well filter
RU2606470C1 (en) * 2016-01-25 2017-01-10 Дмитрий Валентинович Моисеев Frameless borehole filter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1523654A1 (en) * 1987-07-01 1989-11-23 Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Deep-well filter
US5095990A (en) * 1990-10-26 1992-03-17 Mobil Oil Corporation Method and device for sand control
RU36435U1 (en) * 2003-10-14 2004-03-10 ОАО "Ижевский завод нефтяного машиностроения" Well pump pump filter
RU2445146C1 (en) * 2010-10-01 2012-03-20 Александр Владимирович Яшин Edge filter
RU123829U1 (en) * 2012-05-22 2013-01-10 ОАО "Ижевский завод нефтяного машиностроения" (ОАО "Ижнефтемаш") FILTER WELL
RU2600224C1 (en) * 2015-09-22 2016-10-20 Николай Борисович Болотин Self-cleaning well filter
RU2606470C1 (en) * 2016-01-25 2017-01-10 Дмитрий Валентинович Моисеев Frameless borehole filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2606470C1 (en) Frameless borehole filter
EP0674095B1 (en) Well screen with coiled element
CN108368731B (en) Threaded joint comprising an intermediate shoulder
US5855242A (en) Prepacked flush joint well screen
US8281855B2 (en) Shrouded tubular
RU2729299C1 (en) Downhole filter
CA3072886C (en) Flow characteristic control using tube inflow control device
WO2019202386A1 (en) Apparatus for connecting wellsite tubing
RU2729298C1 (en) Downhole filter and its cleaning method
US20150315881A1 (en) Over-Coupling Screen Communication System
RU164013U1 (en) FRAMELESS WELL FILTER
US20140116725A1 (en) Tubular Member Coupling and Lining Systems and Methods
JP2007126888A (en) Screen and method of connecting the same
RU2594903C1 (en) Frameless borehole filter
RU2726678C1 (en) Downhole filter
WO2002016724A2 (en) Expandable coupling
RU2725984C1 (en) Downhole filter
RU2729577C1 (en) Downhole filter
RU2726657C1 (en) Downhole filter
RU2600224C1 (en) Self-cleaning well filter
RU2378494C1 (en) Slotted filter with wired filtrating element
RU2374433C2 (en) Well filter with low hydraulic friction
RU2730728C1 (en) Downhole filter
RU2724731C1 (en) Downhole filter
RU2728294C1 (en) Downhole filter