RU95357U1

RU95357U1 - Borehole Filter

Info

Publication number: RU95357U1
Application number: RU2010106676/22U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Федорович Соловьев; Сергей Евгеньевич Варламов
Original assignee: Эдуард Федорович Соловьев; Сергей Евгеньевич Варламов
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2010-06-27

Abstract

1. Скважинный фильтр, содержащий муфту, ниппель и перфорированную трубу, снаружи которой установлен фильтрующий элемент штампованными отверстиями некруглой формы с прорезями, образующими фильтрующий зазор, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен из рулонной стали, намотанной по спирали с образованием стыка. ! 2. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что соединение стыка выполнено сваркой кромок рулонной стали. ! 3. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что соединение стыка выполнено в виде замка, образованного развальцовкой кромок рулонной стали, предварительно отогнутых навстречу друг другу и соединенных между собой. ! 4. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что между перфорированной трубой и фильтрующим элементом установлен дополнительный фильтрующий элемент. ! 5. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполняет роль наружного дренажного слоя. ! 6. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в отверстиях перфорированной трубы герметично установлены срезаемые пробки. ! 7. Скважинный фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительный фильтрующий элемент выполнен из проволоки. ! 8. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительный фильтрующий элемент выполнен из проволочной сетки. ! 9. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительный фильтрующий элемент выполнен из спрессованной металлической проволоки. ! 10. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен из нержавеющей стали. ! 11. Скважинный фильтр по любому из пп.1-3, отличающи 1. A downhole filter containing a sleeve, nipple and perforated pipe, the filter element of which is installed with stamped non-circular holes with slots forming a filter gap, characterized in that the filter element is made of coiled steel wound in a spiral to form a joint. ! 2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the joint is made by welding the edges of the steel coil. ! 3. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the joint connection is made in the form of a lock formed by flaring the edges of the steel coil, previously bent towards each other and interconnected. ! 4. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an additional filter element is installed between the perforated pipe and the filter element. ! 5. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element acts as an external drainage layer. ! 6. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that cut-off plugs are sealed in the openings of the perforated pipe. ! 7. The downhole filter according to claim 1 or 2, characterized in that the additional filter element is made of wire. ! 8. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the additional filter element is made of wire mesh. ! 9. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the additional filtering element is made of pressed metal wire. ! 10. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element is made of stainless steel. ! 11. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при добыче жидкости и газов из недр в составе обсадной или эксплуатационной колонны.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used in the extraction of liquids and gases from the bowels of the casing or production string.

Известен скважинный фильтр, представляющий собой стальную трубу с отверстиями, на которую намотана профилированная проволока (Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1985, с.7-9).Known downhole filter, which is a steel pipe with holes on which a profiled wire is wound (Gavrilko V.M. Filters for boreholes. M., "Nedra", 1985, p.7-9).

Основным недостатком такой конструкции является изменение межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, отсутствие защиты фильтрующей сетки от механических воздействий в процессе транспортировке и установке фильтра, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.The main disadvantage of this design is the change in the inter-turn gaps when installing the filter in the well, the lack of protection of the filter mesh from mechanical influences during transportation and installation of the filter, which negatively affects the quality of filtration.

Известен скважинный фильтр, состоящий из несущего трубчатого перфорированного каркаса и волокнистого фильтрующего покрытия, выполненного в виде отдельных пластин из проволочного нетканого материала, жестко закрепленных внахлест при помощи сварки и пайки на трубчатом каркасе фильтра против перфорационных отверстий (авт. Свидетельство СССР №941548, МКИ 3 Е21В 43/08, опубл. 1982 г.).Known downhole filter, consisting of a supporting tubular perforated frame and a fibrous filter coating made in the form of individual plates of wire non-woven material, rigidly lapped by welding and soldering on a tubular filter frame against perforations (ed. USSR Certificate No. 941548, MKI 3 ЕВВ 43/08, publ. 1982).

Основным недостатком данной конструкции является наличие сварных зон, что со временем активизирует процессы коррозии металла. Плотное прилегание фильтрующего элемента к перфорированной трубе существенно уменьшает зону фильтрации, которая ограничена площадью отверстия в трубе. Отсутствует защита фильтрующего элемента от механических воздействий в процессе транспортировки и установки фильтра.The main disadvantage of this design is the presence of welded zones, which over time activates the processes of metal corrosion. The snug fit of the filter element to the perforated pipe significantly reduces the filtration zone, which is limited by the area of the hole in the pipe. There is no protection of the filter element from mechanical influences during transportation and installation of the filter.

Известно скважинное фильтрующее устройство по св. РФ на полезную модель №16758, прототип. Это скважинное фильтрующее устройство содержит перфорированную трубу, муфту и ниппель, фильтрующее устройство, защищенное защитным кожухом с отверстиями круглой формы и дренажный слой, расположенный между фильтрующим элементом и трубой. Защитный кожух предотвращает повреждение фильтрующего элемента при его спуске в скважину.Known downhole filter device according to St. RF for utility model No. 16758, prototype. This downhole filtering device comprises a perforated pipe, a sleeve and a nipple, a filtering device protected by a protective casing with round holes and a drainage layer located between the filtering element and the pipe. The protective cover prevents damage to the filter element when it is lowered into the well.

Недостатками этого фильтра являются низкая пропускная способность фильтра, связанная с тем, что площадь отверстий в защитном кожухе невелика. Увеличение диаметра отверстий и их количества приведет к большей вероятности повреждения фильтрующего элемента или попаданию в породы при его спуске в скважину, а также к ослаблению защитного кожуха.The disadvantages of this filter are the low throughput of the filter, due to the fact that the area of the holes in the protective casing is small. Increasing the diameter of the holes and their number will lead to a greater likelihood of damage to the filter element or getting into the rocks when it is lowered into the well, as well as to weaken the protective casing.

Задачи создания полезной модели: увеличение пропускной способности фильтра и предотвращение попадания породы в фильтрующий элемент при спуске скважинного фильтра в скважину.Objectives of creating a utility model: increasing the filter capacity and preventing rock from entering the filter element when the well filter is lowered into the well.

Решение указанных задач достигнуто в скважинном фильтре, содержащем муфту, ниппель и перфорированную трубу, снаружи которой установлен фильтрующий элемент с штампованными отверстиями некруглой формы с прорезями, образующими фильтрующий зазор, тем, что фильтрующий элемент выполнен из рулонной стали, намотанной по спирали с образованием стыка. Соединение стыка может быть выполнено сваркой кромок рулонной стали. Соединение стыка может быть выполнено в виде замка, образованного развальцовкой кромок рулонной стали, предварительно отогнутых навстречу друг другу и соединенных между собой. Между перфорированной трубой и фильтрующим элементом может быть установлен дополнительный фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент выполняет роль наружного дренажного слоя. В отверстиях перфорированной трубы могут быть герметично установлены срезаемые пробки. Дополнительный фильтрующий элемент может быть выполнен из проволоки. Дополнительный фильтрующий элемент может быть выполнен из проволочной сетки. Дополнительный фильтрующий элемент может быть выполнен из спрессованной металлической проволоки. Фильтрующий элемент может быть выполнен из нержавеющей стали. Дополнительный фильтрующий элемент может быть выполнен из нержавеющей стали.The solution of these problems was achieved in a downhole filter containing a sleeve, nipple and perforated pipe, the filter element with stamped non-circular holes with slots forming the filter gap, the filter element is made of coiled steel wound in a spiral to form a joint. The joint connection can be performed by welding the edges of the steel coil. The joint may be made in the form of a lock formed by flaring the edges of the rolled steel, previously bent towards each other and interconnected. An additional filter element may be installed between the perforated pipe and the filter element. The filter element acts as an external drainage layer. In the openings of the perforated pipe, cut-off plugs can be hermetically installed. An additional filter element may be made of wire. An additional filter element may be made of wire mesh. An additional filter element may be made of pressed metal wire. The filter element may be made of stainless steel. An additional filter element may be made of stainless steel.

Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1…14, где:The essence of the utility model is illustrated in the drawings of figures 1 ... 14, where:

- на фиг.1 представлен скважинный фильтр с штампованными отверстиями, сориентированными вдоль оси фильтра и прорезями, образующими фильтрующий зазор,- figure 1 presents the downhole filter with stamped holes oriented along the axis of the filter and the slots forming a filter gap,

- на фиг.2 приведен вид А скважинного фильтра с фильтрующим элементом,- figure 2 shows a view of a well filter with a filter element,

- на фиг.3 представлен вид А варианта скважинного фильтра с фильтрующим элементом и дополнительным фильтрующим элементом,- figure 3 presents a view And a variant of the downhole filter with a filter element and an additional filter element,

- на фиг.4 представлен внешний вид фильтрующего элемента,- figure 4 presents the appearance of the filter element,

- на фиг.5 приведен вид рулонной стали из которой изготовлен фильтрующий элемент,- figure 5 shows a view of the rolled steel of which the filter element is made,

- на фиг.6 представлен фрагмент фильтрующего элемента,- figure 6 presents a fragment of a filter element,

- на фиг.7 представлен вид Б фрагмента фильтрующего элемента,- figure 7 presents a view of a fragment of a filter element,

- на фиг.8 показано соединение стыков, выполненное сваркой, первый вариант,- Fig.8 shows the connection of the joints made by welding, the first option,

- на фиг.9 показано соединение стыков, выполненное сваркой второй вариант,- figure 9 shows the connection of the joints made by welding the second option,

- на фиг.10 показано соединение стыков, выполненное развальцовкой,- figure 10 shows the connection of the joints made by flaring,

- на фиг.11 приведена первая операция формирования внутреннего стыка, полученного развальцовкой,- figure 11 shows the first operation of forming the inner joint obtained by flaring,

- на фиг.12 приведена вторая операция формирования внутреннего стыка,- Fig.12 shows the second operation of the formation of the internal joint,

- на фиг.13 приведена первая операция формирования внешнего стыка,- Fig.13 shows the first operation of forming an external joint,

- на фиг.14 приведена вторая операция формирования внешнего стыка.- Fig.14 shows the second operation of forming an external joint.

Скважинный фильтр (фиг.1…14) содержит перфорированную трубу 1 с штампованными отверстиями 2, муфту 3, ниппель 4 и может содержать герметичные срезаемые пробки 5. На перфорированной трубе 1 установлен фильтрующий элемент 6 с штампованными отверстиями некруглой формы 7, имеющим прорези 8, которые формируют фильтрующий зазор h (фиг.7) и внешний дренажный слой 9, образованный фильтрующим элементом 6. Высота h прорезей 8, формирующих фильтрующий зазор, определяет качество фильтрации и может быть выбрана в диапазоне от 0,2 до 1,5 мм, в зависимости от требуемой степени фильтрации. Возможен вариант исполнения скважинного фильтра с дополнительным фильтрующим элементом 10 (фиг.3) для более тонкой фильтрации.The downhole filter (Fig. 1 ... 14) contains a perforated pipe 1 with stamped holes 2, a sleeve 3, a nipple 4 and may contain sealed shear plugs 5. On the perforated pipe 1 there is a filter element 6 with stamped holes of a non-circular shape 7 having slots 8, which form a filtering gap h (Fig. 7) and an external drainage layer 9 formed by a filtering element 6. The height h of the slots 8 forming the filtering gap determines the quality of filtration and can be selected in the range from 0.2 to 1.5 mm, in depending on required th degree of filtration. An embodiment of the downhole filter with an additional filter element 10 (Fig. 3) for finer filtration is possible.

Дополнительный фильтрующий элемент 10 (фиг.2), предназначен для тонкой очистки и может быть выполнен сетчатым, щелевым, из пористой керамики, из «металлорезины» и др.An additional filter element 10 (figure 2), is designed for fine cleaning and can be made mesh, slotted, from porous ceramics, from "metal rubber", etc.

Металлорезина разработана в Самарском государственном аэрокосмическом университете (ранее Куйбышевский авиационный институт) и применялась преимущественно для демпферов опор двигателей. При изготовлении металлорезины применяется проволока из нержавеющей стали диаметром от 0,1 до 0,5 мм, при этом она сплетается и спрессовывается.Metal rubber was developed at the Samara State Aerospace University (formerly Kuibyshev Aviation Institute) and was used primarily for engine mount dampers. In the manufacture of metal rubber, stainless steel wire with a diameter of 0.1 to 0.5 mm is used, while it is woven and pressed.

Фильтрующий элемент 6 выполнен из рулонной стали, намотанной по спирали со стыком 11 и фиксируется на перфорированной трубе 1 кольцами 12/The filter element 6 is made of rolled steel wound in a spiral with a joint 11 and is fixed on the perforated pipe 1 with rings 12 /

Стык 11 может быть выполнен в виде сварного шва 13, выполненного встык (фиг.8) или внахлест (фиг.9), или в виде замка 14, полученного развальцовкой кромок ленты, края которой предварительно отогнуты навстречу друг другу и соединены.The joint 11 can be made in the form of a weld 13 made butt-to-face (Fig. 8) or overlap (Fig. 9), or in the form of a lock 14 obtained by flaring the edges of the tape, the edges of which are previously bent towards each other and connected.

Сборка скважинного фильтра выполняется в следующем порядке. Отдельно изготавливают перфорированную трубу и фильтрующий элемент 6. Фильтрующий элемент 6 изготавливают из ленты с штампованными в ней отверстиями некруглой формы 7, для этого лента наматывается по спирали с образование стыка 11 (фиг.4), при этом отверстия 7 выполнены заранее под углом намотки спирали φ, чтобы после сборки отверстия 7 были сориентированы вдоль оси фильтра.Assembly of the downhole filter is performed in the following order. A perforated pipe and a filter element 6 are separately manufactured. The filter element 6 is made of a tape with non-circular shaped holes 7 pressed therein, for this the tape is wound in a spiral to form a joint 11 (Fig. 4), while the holes 7 are made in advance at an angle of spiral winding φ so that after assembly the holes 7 are oriented along the axis of the filter.

При намотке рулонной стали для изготовления фильтрующего элемента 6 образуется стык 11, соединение которого может быть выполнено сваркой с получением сварного шва 13 (фиг.8 и 9) или развальцовкой с образованием замка 14 (фиг.10). При этом сварное соединение может быть выполнено встык (фиг.8) или внахлест (фиг.9). Сварной шов 13 может быть непрерывным или прерывистым. Замок 14 может быть выполнен развальцовкой соседних кромок ленты предварительно отогнутых навстречу друг другу и соединенных между собой, например, как показано на фиг.11…14. На фиг.11 и 12 приведены операции развальцовки стыка 11 с внутренним расположением замка 14 при помощи роликов 15 и 16. На фиг.13 и 14 приведены операции развальцовки внешнего замка 14. Готовый фильтрующий элемент 6 устанавливают на перфорированную трубу 1 и фиксируют кольцами 12.When winding coiled steel for the manufacture of the filter element 6, a joint 11 is formed, the connection of which can be performed by welding to obtain a weld 13 (Fig. 8 and 9) or by flaring to form a lock 14 (Fig. 10). In this case, the welded joint can be made end-to-end (Fig. 8) or overlap (Fig. 9). The weld 13 may be continuous or intermittent. The lock 14 can be made by flaring adjacent edges of the tape previously bent towards each other and interconnected, for example, as shown in Fig.11 ... 14. Figures 11 and 12 show the operations of expanding the joint 11 with the internal location of the lock 14 using the rollers 15 and 16. Figure 13 and 14 show the operations of expanding the external lock 14. The finished filter element 6 is mounted on the perforated pipe 1 and fixed with rings 12.

Скважинный фильтр работает следующим образом.Well filter works as follows.

При опускании скважинного фильтра в скважину порода не попадает внутрь него из-за формы штампованных отверстий 7 и их правильной ориентации относительно оси фильтра и небольшого размера высоты h прорезей 8, формирующих фильтрующий зазор.When lowering the downhole filter into the well, the rock does not get inside it due to the shape of the stamped holes 7 and their correct orientation relative to the axis of the filter and the small size h of the slots 8 forming the filter gap.

При работе через штампованные отверстия 7 и прорези 8 в фильтрующем элементе 6 жидкость (вода или нефть) поступает на фильтрацию. Фильтрующий 6, выполненный из рулонной стали, предотвращает попадание механических примесей внутрь (фиг.1) или на поверхность дополнительного фильтрующего элемента 10 при его наличии (фиг.3) и дополнительно предохраняет его от деформации и повреждения в процессе транспортировки и установки, обеспечивает значительно больший срок эксплуатации скважинного фильтра. За счет большой площади отверстий 7 и прорезей 8 фильтрующего элемента 6 жидкость поступает к дополнительному фильтрующему элементу 10 без гидравлических потерь. Дренажный слой 9 (фиг.2) предотвращает соприкосновение фильтрующего элемента 6 с перфорированной трубой 1 или с дополнительным фильтрующим элементом 10, при его наличии. Жидкость, попавшая на дополнительный фильтрующий элемент 10, предназначенный для тонкой фильтрации, дополнительно отфильтровывается и поступает в пространство между фильтрующим элементом 10 и перфорированной трубой 1 и далее движется к отверстиям 2 в перфорированной трубе 1.When working through stamped holes 7 and slots 8 in the filter element 6, the liquid (water or oil) enters the filtration. Filter 6, made of coiled steel, prevents the ingress of mechanical impurities inside (Fig. 1) or on the surface of the additional filter element 10, if any (Fig. 3), and additionally protects it from deformation and damage during transportation and installation, provides a significantly larger downhole filter life. Due to the large area of the holes 7 and the slots 8 of the filter element 6, the liquid flows to the additional filter element 10 without hydraulic losses. The drainage layer 9 (figure 2) prevents the contact of the filter element 6 with the perforated pipe 1 or with an additional filter element 10, if any. The liquid entering the additional filter element 10, designed for fine filtration, is additionally filtered and enters the space between the filter element 10 and the perforated pipe 1 and then moves to the holes 2 in the perforated pipe 1.

Если применяется вариант фильтра с герметичными срезаемыми пробками 5 (фиг.1…3), то после установки скважинного фильтра в скважину его цементируют, опрессовывают, потом срезают пробки 5.If you apply a filter with sealed cut-off plugs 5 (Fig.1 ... 3), then after installing the downhole filter in the well, it is cemented, pressed, then the plugs 5 are cut.

Применение полезной модели позволило:Application of the utility model allowed:

1. Создать скважинный фильтр, имеющий большую пропускную способность и обладающий хорошими фильтрующими и эксплуатационными свойствами за счет применения в фильтрующем элементе штампованных отверстий некруглой формы, имеющих относительно большую площадь и эффективного применения наружного дренажного слоя, сформированного самим фильтрующим элементом.1. To create a downhole filter having a large flow rate and having good filtering and operational properties due to the use of non-circular stamped openings in the filtering element having a relatively large area and effective use of the external drainage layer formed by the filtering element itself.

2. Повысить жесткость и прочность фильтрующего элемента за счет применения замка, имеющего толщину в 4 раза превышающего толщину рулонной стали, из которого он изготовлен.2. To increase the rigidity and strength of the filter element through the use of a lock having a thickness 4 times the thickness of the rolled steel from which it is made.

3. Предотвратить засорение скважинного фильтра при его спуске в скважину.3. To prevent clogging of the downhole filter when it is lowered into the well.

4. Упростить конструкцию скважинного фильтра за счет отказа от продольных сварных швов, или отсутствия сварных швов в случае применения варианта фильтрующего элемента с замком.4. To simplify the design of the downhole filter due to the rejection of longitudinal welds, or the absence of welds in the case of the use of a filter element with a lock.

5. Снизить себестоимость скважинного фильтра.5. Reduce the cost of the downhole filter.

6. Автоматизировать и механизировать производство скважинного фильтра.6. Automate and mechanize the production of a downhole filter.

7. Обеспечить длительную эксплуатацию скважинного фильтра без засорения.7. Ensure long-term operation of the well filter without clogging.

Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.The well filter passed bench and industrial tests and showed high filtering ability and operational reliability.

Claims

1. A downhole filter containing a sleeve, nipple and perforated pipe, the filter element of which is installed with stamped non-circular holes with slots forming a filter gap, characterized in that the filter element is made of coiled steel wound in a spiral to form a joint.

2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the joint is made by welding the edges of the steel coil.

3. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the joint connection is made in the form of a lock formed by flaring the edges of the steel coil, previously bent towards each other and interconnected.

4. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an additional filter element is installed between the perforated pipe and the filter element.

5. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element acts as an external drainage layer.

6. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that cut-off plugs are sealed in the openings of the perforated pipe.

7. The downhole filter according to claim 1 or 2, characterized in that the additional filter element is made of wire.

8. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the additional filter element is made of wire mesh.

9. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the additional filtering element is made of pressed metal wire.

10. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the filter element is made of stainless steel.

11. The downhole filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the additional filter element is made of stainless steel.