RU76677U1

RU76677U1 - WIRE WELL FILTER

Info

Publication number: RU76677U1
Application number: RU2008118189/22U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Федорович Соловьев; Сергей Евгеньевич Варламов
Original assignee: Эдуард Федорович Соловьев; Сергей Евгеньевич Варламов
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2008-09-27

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использована при освоении нефтяных и газовых скважин.The utility model relates to the mining industry, namely to oil and gas production and can be used in the development of oil and gas wells.

Задача создания полезной модели: упрощение технологии изготовления и уменьшение кольматации фильтра при добыче нефти или газа.The task of creating a utility model: simplifying manufacturing techniques and reducing filter clogging during oil or gas production.

Решение указанных задач достигнуто в проволочном скважинном фильтре, содержащем перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями концентрично которой выполнен фильтрующий элемент из намотанной на продольные стрингеры проволоки, приваренные к ним, тем, что, на проволоке выполнены канавки и она уложена витками вплотную друг к другу и образованием зазоров между витками за счет канавок. Один из упоров выполнен в виде резьбового кольца, установленного с возможностью осевого перемещения на втулке, закрепленной неподвижно на перфорированной трубе. Кольца фильтрующего элемента выполнены с канавками на торцовых поверхностях, сгруппированы в пакеты, установленные между промежуточными кольцами. Канавки на проволоке выполнены пересекающимися. Канавки на проволоке выполнены радиальными. Канавки выполнены тангенциально. Профиль канавок выполнен прямоугольным или треугольными. Профиль канавок выполнен полукруглым. Канавки на проволоке фильтрующего элемента выполнены накаткой. Проволока фильтрующего элемента выполнена из нержавеющей стали.The solution of these problems was achieved in a downhole wire filter containing a perforated pipe with nipple and sleeve parts concentric with a filter element made of wire wound on longitudinal stringers welded to them by the fact that grooves are made on the wire and it is laid in turns close to each other and the formation of gaps between the turns due to grooves. One of the stops is made in the form of a threaded ring mounted with the possibility of axial movement on the sleeve fixed motionless on the perforated pipe. The rings of the filter element are made with grooves on the end surfaces, grouped into packages installed between the intermediate rings. The grooves on the wire are made intersecting. The grooves on the wire are made radial. The grooves are made tangentially. The groove profile is rectangular or triangular. The profile of the grooves is made semicircular. The grooves on the wire of the filter element are knurled. The wire of the filter element is made of stainless steel.

1 с.п-кт ф.-лы, 9 зав. п.-ов, илл. - 13.1 s.p.-kt f.-ly, 9 head. subsection, ill. - 13.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использовано при освоении нефтяных и газовых скважин.The utility model relates to the mining industry, namely to oil and gas production and can be used in the development of oil and gas wells.

Известен скважинный фильтр по А. Св. СССР №1645470, содержащий перфорированную трубу, на которую уложен проволочный фильтрующий элемент с выступами. Выступы, размещенные достаточно часто на проволоке, обеспечивают постоянный зазор между рядами.Known downhole filter according to A. St. USSR No. 1645470, containing a perforated pipe on which a wire filter element with protrusions is laid. The protrusions placed quite often on the wire provide a constant gap between the rows.

Недостатком фильтра является возможность деформации проволоки при транспортировке фильтра или его установке в скважину. Это может привести к местному увеличению зазора между рядами проволоки и проходу в устье скважины крупных частиц посторонних примесей.The disadvantage of the filter is the possibility of deformation of the wire during transportation of the filter or its installation in the well. This can lead to a local increase in the gap between the rows of wire and the passage at the wellhead of large particles of foreign impurities.

Известен гравийный скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №38830, содержащий перфорированную трубу с муфтовой и ниппельной частями и, фильтрующий элемент в виде фильтрующей сетки и защитный кожух. Размер ячеек сетки фильтрующего элемента 0,15...0,25 мм.Known gravel downhole filter for St. RF for utility model No. 3830, containing a perforated pipe with a sleeve and nipple parts and a filter element in the form of a filter mesh and a protective casing. The mesh size of the filter element is 0.15 ... 0.25 mm.

Недостаток: фильтр не приспособлен для добычи вязкой нефти по двум причинам: малый размер ячеек фильтрующей сетки и наложение фильтрующей сетки в стыках друг на друга, что приводит к дополнительному уменьшению проходного сечения в месте наложения слоев фильтрующей сетки.Disadvantage: the filter is not suitable for the production of viscous oil for two reasons: the small size of the mesh of the filter mesh and the overlap of the filter mesh at the joints on top of each other, which leads to an additional reduction in the cross-section at the location of the layers of the filter mesh.

Известен фильтр для водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин по А. Св. СССР №192125, содержащий кольцевые элементы с опорными площадками, образующие расположенные в радиальном направлении водоприемные каналы, при этом кольцевые элементы стянуты болтами в нескольких местах.A well-known filter for water intake, dewatering and hydrogeological wells according to A. St. USSR No. 192125, containing ring elements with supporting platforms, forming radially inlet channels, while the ring elements are bolted together in several places.

Недостатками этой конструкции являются:The disadvantages of this design are:

- большие габариты и вес фильтра, обусловленные тем, что наружный диаметр кольцевых элементов при такой компоновке должен составлять 1,5...2,0 диаметра обсадной колонны, т.к. на кольцевых элементах необходимо разместить по окружности крепежные болты,- large dimensions and weight of the filter, due to the fact that the outer diameter of the annular elements with this arrangement should be 1.5 ... 2.0 of the diameter of the casing, because on the ring elements, it is necessary to place fixing bolts around the circumference,

- низкая прочность по сравнению с фильтрами, в которых в качестве силового каркаса используется перфорированная труба, т.к. поперечное сечение трубы с учетом перфорации будет всегда больше, чем поперечное сечение нескольких болтов.- low strength compared to filters in which a perforated pipe is used as a power frame, because the cross section of the pipe, taking into account the perforation, will always be larger than the cross section of several bolts.

- нетехнологичность изготовления и трудности при сборке, обусловленные повышенными требованиями к точным совмещения отверстий под болты,- low manufacturing and assembly difficulties due to increased requirements for the exact alignment of bolt holes,

- возможность деформации фильтра по фильтрующим элементам при спуске в наклонно-направленные и горизонтальные скважины из-за низкой жесткости и отсутствия силового каркаса.- the possibility of deformation of the filter by filtering elements during descent into directional and horizontal wells due to low rigidity and the absence of a power frame.

Кроме того, по фильтр А. Св. СССР №192125 не предназначен для использоваться в нефтегазодобывающей промышленности. Невозможность использования подобных фильтров в нефтегазодобывающей промышленности обусловлена, в первую очередь большим диаметральным габаритом фильтра, во-вторых, его низкой прочностью. Таким образом, этот фильтр имеет другое назначение.In addition, according to filter A. St. USSR No. 192125 is not intended to be used in the oil and gas industry. The impossibility of using such filters in the oil and gas industry is due, first of all, to the large diameter of the filter, and secondly, to its low strength. Thus, this filter has a different purpose.

Известен скважинный фильтр, предназначенный для добычи нефти или газа по патенту РФ на изобретение №2254420, прототип, содержащий установленные на перфорированную трубу, выполняющую роль каркаса, кольцевые элементы. Кольцевые элементы установлены с зазорам, выполняющим роль фильтрующих каналов. В описании не указано, за счет каких средств достигается установка кольцевых элементов с зазорами между ними. Кроме того, не предусмотрен дренажный слой между перфорированной трубой и кольцевыми элементами, поэтому такой фильтр будет иметь низкий дебит добываемого продукта и быстро забьется посторонними частицами.Known well filter designed for oil or gas according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2254420, a prototype containing mounted on a perforated pipe that acts as a frame, ring elements. Ring elements are installed with gaps acting as filter channels. The description does not indicate by what means the installation of ring elements with gaps between them is achieved. In addition, there is no drainage layer between the perforated pipe and the annular elements, therefore, such a filter will have a low flow rate of the produced product and will quickly become clogged by foreign particles.

Недостатком щелевых скважинных фильтров является низкая прочность и возможность прохода через фильтрующий элемент крупных частиц, имеющих некруглую форму, а недостатком сетчатых фильтров является быстрая кольматация фильтрующего элемента, связанная с профилем проходного сечения ячейки проволочной сетки.The disadvantage of slotted well filters is the low strength and the ability to pass through the filter element of large particles having a non-circular shape, and the disadvantage of mesh filters is the rapid colmatation of the filter element associated with the cross-sectional profile of the wire mesh cell.

Задача создания полезной модели: повышение прочности фильтрующего элемента, уменьшение кольматации скважинного фильтра и повышение степени очистки добываемого продукта от примесей некруглой формы.The task of creating a utility model: increasing the strength of the filter element, reducing the clogging of the downhole filter and increasing the degree of purification of the produced product from non-circular impurities.

Решение указанной задачи достигнуто в шелевом фильтре с проволочным фильтрующим элементом, содержащем перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями концентрично которой выполнен фильтрующий элемент из намотанной по спирали проволоки, соединенной с проволочными продольными стрингерами, тем, что, проволока в спирали уложена виток к витку, причем, как минимум на одной из соприкасающихся сторон проволоки выполнена насечка, обеспечивающая фильтрующий зазор. Насечка на проволоке выполнена радиальной, тангенциально или пересекающейся. Профиль насечки может быть выполнен прямоугольным, треугольным или полукруглым. Насечка на проволоке фильтрующего элемента может быть выполнена накаткой. Проволока фильтрующего элемента выполнена из нержавеющей стали.The solution to this problem was achieved in a sheltered filter with a wire filter element containing a perforated pipe with nipple and sleeve parts concentric with a filter element made of spiral wound wire connected to wire longitudinal stringers, so that the wire is laid in a spiral to turn, and , at least one of the contacting sides of the wire has a notch providing a filter gap. The notch on the wire is made radial, tangentially or intersecting. The profile of the notch can be made rectangular, triangular or semicircular. The notch on the wire of the filter element can be knurled. The wire of the filter element is made of stainless steel.

Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е всеми критериями полезной модели.The proposed technical solution has novelty and industrial applicability, i.e., all the criteria of a utility model.

Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении The novelty of the technical solution is confirmed by patent research. Industrial applicability is due to the fact that in the manufacture

фильтра применяются недифицитные материалы и известные технологии. Перфорированная труба выполнена из легированной стали, а проволока фильтрующего элемента - из нержавеющей стали.non-deficient materials and known technologies are used in the filter. The perforated pipe is made of alloy steel, and the wire of the filter element is made of stainless steel.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1...15, где:The essence of the utility model is illustrated in figure 1 ... 15, where:

- на фиг.1 - приведен фильтр в сборе с пробками,- figure 1 - shows the filter assembly with plugs,

- на фиг.2 - приведен проволочный фильтр без пробок,- figure 2 - shows a wire filter without plugs,

- на фиг.3 - приведен вид А,- figure 3 - shows a view,

- на фиг.4 - приведен вид Б,- figure 4 - shows a view of B,

- на фиг.5 - приведен разрез В-В,- figure 5 - shows a section bb,

- на фиг.6 - приведен вид Г первого варианта,- figure 6 is a view G of the first embodiment,

- на фиг.7 - приведен вид Г второго варианта,- Fig.7 is a view G of the second embodiment,

- на фиг.8 - приведен вид Г третьего варианта,- Fig. 8 shows a view G of the third embodiment,

- на фиг.9 - приведена операция нанесения треугольных насечек на одной стороне проволоки,- figure 9 - shows the operation of applying triangular notches on one side of the wire,

- на фиг.10 - приведен внешний вид проволоки с треугольными насечками на одной боковой стороне проволоки,- figure 10 - shows the appearance of the wire with triangular notches on one side of the wire,

- на фиг.11 - приведена операция нанесения треугольных насечек на двух боковых сторонах проволоки,- figure 11 - shows the operation of applying triangular notches on the two sides of the wire,

- на фиг.12 - приведен внешний вид проволоки с треугольной насечкой на двух боковых сторонах,- Fig.12 - shows the appearance of a wire with a triangular notch on two sides,

- на фиг.13 - приведен отрезок проволоки с прямоугольной насечкой,- Fig.13 - shows a piece of wire with a rectangular notch,

- на фиг.14 - приведен отрезок проволоки с треугольной насечкой.- Fig.14 shows a piece of wire with a triangular notch.

- на фиг.15 - приведен отрезок проволоки с полукруглой насечкой.- Fig. 15 shows a piece of wire with a semicircular notch.

Предложенная конструкция (фиг.1...15) содержит перфорированную трубу 1 с отверстиями «Д», ниппельную и муфтовую части, соответственно 2 и 3, фильтрующий элемент 4, установленный концентрично перфорированной трубе 1 между опорами 5 и 6. Фильтрующий элемент 4 выполнен из проволоки и содержит витки 7, намотанные без зазора и контактирующие друг с другом по боковой поверхности. Витки 7 соединены с стрингерами 8, например, приварены к ним точечной сваркой. В отверстиях «Д» перфорированной трубы 1 могут быть установлены пробки 9 (фиг.1). Пробки 9 срезаются после установки фильтра в скважину. Они выполняются из низкопрочного или хрупкого материала, например алюминия или керамики. Возможна поставка скважинных фильтров без пробок 9 (фиг.2).The proposed design (figure 1 ... 15) contains a perforated pipe 1 with holes "D", the nipple and coupling parts, respectively 2 and 3, a filter element 4 mounted concentrically perforated pipe 1 between the supports 5 and 6. The filter element 4 is made of wire and contains turns 7, wound without a gap and in contact with each other on the side surface. The turns 7 are connected to the stringers 8, for example, spot-welded to them. In the holes "D" of the perforated pipe 1 can be installed plugs 9 (figure 1). The plugs 9 are cut off after installing the filter in the well. They are made of low-strength or brittle material, such as aluminum or ceramic. It is possible to supply well filters without plugs 9 (Fig.2).

Проволока, используемая для фильтрующего элемента может иметь любое, например, круглое, прямоугольное или треугольное поперечное сечение. На фиг.3 и 4 показан пример проволоки с треугольным поперечным сечением. На торцах «Е» витков 7 (фиг.3 и 4) выполнены насечки 10. Насечки 10 могут быть выполнены радиально (фиг.6) или тангенциально (фиг.7) или крестообразно (фиг.8).The wire used for the filter element can have any, for example, a round, rectangular or triangular cross section. Figures 3 and 4 show an example of a wire with a triangular cross section. At the ends “E” of the turns 7 (FIGS. 3 and 4), notches 10 are made. The notches 10 can be made radially (FIG. 6) or tangentially (FIG. 7) or crosswise (FIG. 8).

Насечки 10 могут быть накатаны накатным роликом 11 с одной стороны проволоки (фиг.9), при этом гладкий ролик 12 установлен с другой стороны. Внешний вид полученной при этом проволоки приведен на фиг.10. Насечка 10 может быть выполнена с двух сторон (фиг.11 и 12) посредством двух накатных роликов 11.The notches 10 can be rolled by a knurling roller 11 on one side of the wire (Fig. 9), while a smooth roller 12 is mounted on the other side. The appearance of the resulting wire is shown in Fig.10. The notch 10 can be made on two sides (11 and 12) by means of two knurled rollers 11.

Профиль насечек 10 может быть любым, например, прямоугольным (фиг.13), треугольным (фиг.14) или полукруглым (фиг.15).The profile of the notches 10 can be any, for example, rectangular (Fig.13), triangular (Fig.14) or semicircular (Fig.15).

Фильтрующий зазор скважинного фильтра может быть равен 0,1...1,0 мм. Ширина канавок «а» (фиг.13...15) может быть равна их глубине «b»:The filter gap of the downhole filter can be 0.1 ... 1.0 mm. The width of the grooves "a" (Fig.13 ... 15) may be equal to their depth "b":

Скважинный фильтр устанавливают в нижней части обсадной колонны. После установки в скважину скважинного фильтра с пробками 9 (фиг.1) их срезают при помощи фрезера или долота. При отсутствии пробок 9 эта операция не выполняется.The downhole filter is installed at the bottom of the casing. After installation in the well of the downhole filter with plugs 9 (Fig. 1), they are cut with a milling cutter or bit. In the absence of traffic jams 9, this operation is not performed.

При эксплуатации добываемый продукт, содержащий посторонние примеси проходит через насечки 10 по дренажному слою, образованному между продольными элементами 8, добываемый продукт растекается вдоль перфорированной трубы 1 и поступает через отверстия «Д» внутрь фильтра. За счет того, что размер насечек 10 витков 7 фильтрующего элемента 4 составляет на входе 0,1...1,0 мм частицы более крупных размеров отфильтровываются и не попадают к насосному оборудованию и арматуре, установленным на устье скважины, что предотвращает их преждевременный износ. Увеличение глубины насечек «b» от боковой поверхности с оси фильтра (за счет применение проволоки треугольного сечения) уменьшает вероятность его кольматации. Частицы, имеющие размер меньше, чем ширина «а» насечки 10, проходят в нее и не забивают фильтрующий зазор, потому, что она расширяется дальше по потоку. Крупные частицы падают вниз вне фильтра вдоль его наружной поверхности, образующей гравийный фильтр. Оптимальная форма насечек предотвращает кольматацию фильтра при длительной эксплуатации в процессе добычи нефти или газа из продуктивных пластов, содержащих значительное содержание частиц песка.During operation, the produced product containing extraneous impurities passes through the notches 10 along the drainage layer formed between the longitudinal elements 8, the produced product spreads along the perforated pipe 1 and enters through the holes “D” into the filter. Due to the fact that the size of the notches 10 turns 7 of the filter element 4 is at the inlet 0.1 ... 1.0 mm, larger particles are filtered out and do not get to the pumping equipment and valves installed at the wellhead, which prevents their premature wear . An increase in the depth of notches “b” from the side surface from the filter axis (due to the use of a triangular section wire) reduces the likelihood of its clogging. Particles having a size smaller than the width “a” of the notch 10 pass into it and do not clog the filter gap, because it expands further downstream. Large particles fall down outside the filter along its outer surface forming a gravel filter. The optimal shape of the notches prevents the filter from clogging during long-term operation during the production of oil or gas from productive formations containing a significant content of sand particles.

Применение полезной модели позволит получить ряд преимуществ по сравнению с использовавшимися ранее скважинными фильтрами, а именно:The application of the utility model will allow to obtain a number of advantages in comparison with the previously used well filters, namely:

1. Повысить прочность фильтрующего элемента1. To increase the strength of the filter element

2. Уменьшить кольматацию скважинного фильтра2. To reduce the mud filtering

3. Повысить качество очистки добываемого продукта от примесей некруглой формы.3. To improve the quality of cleaning the produced product from impurities of non-circular shape.

4. Обеспечить фильтрацию с одинаковым качеством в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.4. Provide filtration with the same quality in two mutually perpendicular planes.

5. Упростить конструкцию фильтра.5. Simplify the design of the filter.

6. Обеспечить высокую технологичность фильтра и снизить затраты на его изготовление.6. To ensure high adaptability of the filter and reduce the cost of its manufacture.

7. Облегчить изготовление любого типо-размера скважинного фильтра на основе полезной модели.7. Facilitate the manufacture of any type-size well filter based on a utility model.

8. Снизить затраты на изготовление скважинного фильтра и освоение скважины.8. To reduce the cost of manufacturing a well filter and well development.

Claims

1. A downhole wire filter containing a perforated pipe with a nipple and socket parts concentric with a filter element made of a spiral wound wire connected to longitudinal wire stringers, characterized in that the wire is laid in a spiral turn to coil, and at least one of them is in contact sides of the wire notch, providing a filter gap.

2. The downhole wire filter according to claim 1, characterized in that the notch on the wire is made radial.

3. The downhole wire filter according to claim 1, characterized in that the notch on the wire is tangential.

4. Wire downhole filter according to claim 1, characterized in that the notch on the wire is made intersecting.

5. The downhole wire filter according to claim 1, characterized in that the notch profile is rectangular.

6. The downhole wire filter according to claim 1, characterized in that the notch profile is triangular.

7. The downhole wire filter according to claim 1, characterized in that the notch profile is made semicircular.

8. The downhole wire filter according to claim 1, characterized in that the notch on the wire of the filter element is knurled.

9. The wire well filter according to claim 1, characterized in that the wire of the filter element is made of stainless steel.