RU2808822C1 - Скважинный фильтр - Google Patents
Скважинный фильтр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808822C1 RU2808822C1 RU2022130352A RU2022130352A RU2808822C1 RU 2808822 C1 RU2808822 C1 RU 2808822C1 RU 2022130352 A RU2022130352 A RU 2022130352A RU 2022130352 A RU2022130352 A RU 2022130352A RU 2808822 C1 RU2808822 C1 RU 2808822C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- filter elements
- well
- pore space
- printing
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000012781 shape memory material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, к оборудованию добывающих скважин и может быть также использовано в вододобывающих скважинах. Устройство включает массив однотипных фильтрующих элементов из водостойкого материала, упакованных и изготовленных по цифровой 3D-модели методом 3D-печати. Фильтрующие элементы образованы множеством вертикальных экранов, перекрывающих прямой радиальный приток жидкости и связанных в пространственный каркас коническими поверхностями усеченных конусов с большими основаниями, направленными на забой. Доля объема открытого порового пространства в рабочем объеме фильтра составляет не менее 30%. Повышается пористость, снижается материалоемкость, повышается ресурс работы фильтра. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, точнее к оборудованию добывающих скважин.
Проблема выноса механических частиц и песка в работающую скважину является одной из наиболее острых для добывающих скважин. Основным техническим решением для ограничения выноса песка в скважину является установка противопесочного фильтра.
Известен скважинный фильтр (патент РФ №2209299), содержащий частично перфорированный трубчатый каркас с продольными опорными стержнями, имеющими по наружной поверхности резьбовую нарезку под витки обмоточной проволоки, жестко закрепленные в месте изгиба, отличающийся тем, что частично перфорированный трубчатый каркас между двумя любыми продольными опорными стержнями в месте отсутствия перфорации имеет симметричный продольный паз и дополнительный опорный стержень, жестко закрепленный в нем, а толщина дополнительного опорного стержня меньше толщины продольных опорных стержней на глубину паза резьбовой нарезки, обеспечивая технологический зазор под изгиб.
Недостатками известного скважинного фильтра являются сложность конструкции, способа его изготовления и ограниченная эффективность.
Большая эффективность фильтрации достигается при использовании различных конструкций скважинных гравийных фильтров, описанных в действующих стандартах (ГОСТ 32504-2013 (ISO 17824:2009). Однако, несмотря на разные схемы фильтров, гравийные фильтры имеют общие черты, к которым можно отнести наличие в качестве фильтрующего элемента гранул твердого материала (гравия) и каркаса фильтра. Известны конструкции различных типов гравийных фильтров для гидрогеологических исследований для водосодержащих грунтов, содержащих пески, в которых более 50% частиц размером 0,25-0,5 мм. Рекомендуются фильтры трубчатые с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, сетки или тонкого штампованного листа с гравийной обсыпкой (в книге «Рекомендации по выбору типов и конструкций фильтров для производства инженерных гидрогеологических исследований в строительстве. ПНИИИС Госстроя СССР. Издательство литературы по строительству, Москва - 1972 г. 48 стр.).
Известный гравийный кожуховый фильтр [см. Справочник по оборудованию буровых скважин обсыпными фильтрами / Ю.В. Пятикоп, И.Н. Бандырский, В.Д. Дяченко, В.В. Сенченко.- М.: Колос, 1983. - 96 с], состоящий из следующих основных элементов: опорного перфорированного трубчатого или стержневого каркаса; сетки или проволочной обмотки, предохраняющей скважину от проникновения в нее гравийной обсыпки через отверстия в каркасе; стержней, служащих опорной конструкцией для сетки или проволочной обмотки; гравийной обсыпки, обычно однослойной, толщиной 30-50 мм; кожуха из сетки, штампованного листа или трубы с щелями (щелистые трубы применяют в глубоких скважинах); хомутов, которыми сетчатый кожух притягивается по краям к каркасу (вместо хомутов можно крепить сетку проволокой); поясов жесткости из проволоки, служащих для предохранения сетки от выпучивания в отдельных местах; муфты, если фильтровая колонна собирается с помощью резьбового соединения.
Недостатками фильтра являются сложность, малый ресурс работы и трудоемкость создания и демонтажа фильтра.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является фильтр для ограничения выноса песка в скважину, предложенный в работе (патент US 20020/0378219). В данном скважинном гравийном фильтре упаковку гранул, представляющих собой спроектированную пористую структуру, называемую цифровой упаковкой, изготавливают из материала с памятью формы - полимера, металла или металлического сплава с помощью 3D-печати. В одном из примеров упаковка представляет собой структуру из гранецентрированных сфер, имеющих пористость около 26%. Структура гранецентрированных сфер может быть напечатана как непрерывный блок, в котором каждая из сфер находится в контакте с соседними сферами и сформирована как часть их.
Недостатком известного скважинного фильтра является малая пористость и по этой причине высокая материалоемкость фильтра и ограниченный ресурс работы фильтра.
Для устранения указанных недостатков предлагается скважинный цилиндрический фильтр, включающий массив однотипных фильтрующих элементов из водостойкого материала, упакованных и изготовленных по цифровой 3D-модели методом 3D-печати, и открытое поровое пространство, отличающийся тем, что фильтрующие элементы образованы множеством вертикальных экранов, перекрывающих прямой радиальный приток жидкости и связанных в пространственный каркас коническими поверхностями усеченных конусов с большими основаниями, направленными на забой, при этом доля объема открытого порового пространства в рабочем объеме фильтра составляет не менее 30%.
Изображение конструкции предлагаемого фильтра в виде различных проекций представлено на фиг 1. Вид сбоку (фиг 1.1.) демонстрирует внешний вид фильтра из множества вертикальных экранов. Сечение фильтра по центральной оси цилиндрического фильтра (фиг 1.2, сечение А-А) демонстрирует пересечение конических поверхностей с вертикальными экранами. Сечение, перпендикулярное оси фильтра, представлено на фиг 1.3. (сечение Б-Б).
Сущность изобретения состоит в том, что структура порового пространства фильтра создает максимальные ограничения к попаданию механических частиц внутрь фильтра. С этой целью имеется система вертикальных экранов, ограничивающих движение взвешенных частиц (песка) к внутреннему объему фильтра. Оседающие частицы песка при контакте с экранами оседают на коническую поверхность, с которой скатываются к внешней границе фильтра и далее оседают на забой скважины. Чем круче коническая поверхность, тем больше вероятность оседания песка на забой. Расстояние между экранами определяется конкретным фракционным составом песчаных гранул.
Вместе с тем предлагаемая конструкция фильтра образует связанный пространственный каркас. Этот каркас может быть создан в тех же габаритах, что и известные скважинные фильтры. При этом расход материалов для изготовления фильтра снижается за счет изготовления фильтра с высокой пористостью и с более высокой долей свободного порового пространства в общем рабочем объеме фильтра. При изготовлении фильтра методом 3D-печати пористость можно сделать высокой при изготовлении элементов фильтра (экранов и конусов) минимальной толщины. Это важно в случае изготовления фильтра из металла, так как 3D-печать металлом более дорогая по сравнению с печатью полимерами. Пористость предлагаемой конструкции фильтра составляет не менее 30%, что выше, чем у известного фильтра - 26%. Максимальная пористость ограничена только прочностными свойствами материала и конструкцией фильтра.
Пример работоспособности описываемого скважинного фильтра.
Собран модельный стенд, включающий сосуд объемом 5 литров с 5%-ой суспензией песка фракции 0.1-0.2 мм. Работой мешалки обеспечивалось взвешенное состояние частиц песка в воде. В ту же емкость помещался изготовленный фильтр, спроектированный под внешний диаметр 50 мм с расположением экранов согласно фиг. 1. Из внутреннего объема фильтра всасывающим насосом отбиралась со дна жидкость и определялось содержание в ней песка. Отсутствие частиц песка во внутреннем объеме фильтра доказало работоспособность фильтра.
Применение описываемого технического решения позволит ограничить или исключить попадание механических частиц в поток добываемого флюида - жидкости или газа.
Claims (1)
- Скважинный цилиндрический фильтр, включающий массив однотипных фильтрующих элементов из водостойкого материала, упакованных и изготовленных по цифровой 3D-модели методом 3D-печати, и открытое поровое пространство, отличающийся тем, что фильтрующие элементы образованы множеством вертикальных экранов, перекрывающих прямой радиальный приток жидкости и связанных в пространственный каркас коническими поверхностями усеченных конусов с большими основаниями, направленными на забой, при этом доля объема открытого порового пространства в рабочем объеме фильтра составляет не менее 30%.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2808822C1 true RU2808822C1 (ru) | 2023-12-05 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459068C1 (ru) * | 2010-12-20 | 2012-08-20 | Юлия Владимировна Иванова | Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью |
RU2571113C1 (ru) * | 2014-10-14 | 2015-12-20 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Центробежный сепараторный фильтр, дожимная насосная станция и способ ее эксплуатации |
WO2016032451A1 (en) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of fabricating sand control screen assemblies using three-dimensional printing |
US10526874B2 (en) * | 2015-02-17 | 2020-01-07 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Deposited material sand control media |
US20200378219A1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Material Control to Prevent Well Plugging |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459068C1 (ru) * | 2010-12-20 | 2012-08-20 | Юлия Владимировна Иванова | Способ обустройства нефтяных и газовых скважин в интервале продуктивного пласта искусственной средой с фиктивной пористостью |
WO2016032451A1 (en) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of fabricating sand control screen assemblies using three-dimensional printing |
RU2571113C1 (ru) * | 2014-10-14 | 2015-12-20 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Центробежный сепараторный фильтр, дожимная насосная станция и способ ее эксплуатации |
US10526874B2 (en) * | 2015-02-17 | 2020-01-07 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Deposited material sand control media |
US20200378219A1 (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Exxonmobil Upstream Research Company | Material Control to Prevent Well Plugging |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2606470C1 (ru) | Бескаркасный скважинный фильтр | |
RU2808822C1 (ru) | Скважинный фильтр | |
RU2603309C1 (ru) | Щелевой скважинный фильтр | |
CN103691320B (zh) | 高频振动金属膜煤泥水过滤装置 | |
GB1601731A (en) | Filter for separating particulate matter from liquids in a subterranean well | |
RU2117514C1 (ru) | Пористый фильтрующий элемент конической формы и узлы фильтра | |
JPH08196821A (ja) | 液体濾過フィルターエレメント | |
CN210252682U (zh) | 一种高效磁过滤器 | |
EP2458144B1 (en) | Flow control screen tube for use in oil recovery process | |
JP2008213886A (ja) | 浮き屋根式液体貯蔵タンク | |
KR20060124533A (ko) | 노치형 와이어와 노치형 와이어 소자 및 여과기 | |
CN203412642U (zh) | 合成滤料模块、无滤纸无金属合成滤芯、滤清器 | |
CN208212717U (zh) | 一种高通量组合型滤网 | |
CN203663709U (zh) | 高频振动金属膜煤泥水过滤装置 | |
KR20180095924A (ko) | 액체 하에서 안정된 기체 보유를 위한 격자 구조체 | |
WO2003091535A1 (en) | Sand screen having a multiple welded wedge-wire structure | |
JP5620845B2 (ja) | 濾過装置及び濾過方法 | |
CN216629889U (zh) | 一种过滤筒 | |
KR100988274B1 (ko) | 담수 가능한 자연 여과식 하천수 정화시설 | |
CN215592675U (zh) | 一种油水分离器 | |
RU2468189C1 (ru) | Скважинный фильтр | |
RU121858U1 (ru) | Проволочный скважинный фильтр | |
CN213643386U (zh) | 一种利用硅藻精土处理污水装置 | |
CN218046725U (zh) | 一种角通海水滤器的滤筒 | |
CN216314906U (zh) | 一种双管排污装置 |