RU99819U1

RU99819U1 - Borehole Slit Filter

Info

Publication number: RU99819U1
Application number: RU2010130215/03U
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко; Елизавета Александровна Закревская
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2010-11-27

Abstract

1. Скважинный щелевой фильтр, содержащий, по крайней мере, два коаксиально установленных щелевых фильтрующих элемента, верхний и нижний патрубки, соединительный элемент с концами, пригодными для присоединения к патрубкам, отличающийся тем, что в качестве соединительного элемента использован металлический трос. ! 2. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что щелевые фильтрующие элементы выполнены в виде цельнометаллической конструкции из продольных призматических стержней и соединенного с ними навитого призматического профиля. ! 3. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что пространство между фильтрующими элементами дополнительно заполнено нетканым или тканым материалом. 1. A downhole slotted filter comprising at least two coaxially mounted slotted filtering elements, an upper and a lower nozzle, a connecting element with ends suitable for connection to the nozzles, characterized in that a metal cable is used as the connecting element. ! 2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the slotted filter elements are made in the form of an all-metal construction of longitudinal prismatic rods and a wound prismatic profile connected to them. ! 3. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the space between the filtering elements is additionally filled with non-woven or woven material.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве устройства для предотвращения выноса из скважин механических примесей вместе с извлекаемой пластовой жидкостью.The utility model relates to the oil industry and can be used as a device to prevent the removal of mechanical impurities from wells together with the extracted reservoir fluid.

Известен скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением, содержащий ниппельную и муфтовую части и приваренный к ним щелевой фильтрующий элемент, выполненный из продольных ребер и намотанной и приваренной к ним вкруговую профилированной проволоки со скругленными углами (Патент №2374433 РФ, Е21В 43/08, 2009).Known well filter with low hydraulic resistance, containing the nipple and sleeve parts and welded to them a slit filter element made of longitudinal ribs and wound and welded to them round shaped wire with rounded corners (Patent No. 2374433 of the Russian Federation, ЕВВ 43/08, 2009) .

Недостатком известного фильтра является то, что на его единственной фильтрующей поверхности задерживаются все фракции механических примесей, находящиеся в пластовой жидкости, и при малом размере щели кольматация фильтра может наступить достаточно быстро. Скругленные углы у профилированной проволоки также способствует более раннему закупориванию щелей и снижению пропускной способности. Кроме того, фильтр имеет ограниченную ремонтопригодность вследствие применения сварки для соединения его частей друг с другом.A disadvantage of the known filter is that on its only filtering surface all fractions of mechanical impurities that are in the reservoir fluid are retained, and with a small size of the slit, the filter can clog quickly. The rounded corners of the profiled wire also contribute to an earlier clogging of the slots and lower throughput. In addition, the filter has limited maintainability due to the use of welding to connect its parts to each other.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный каркас, концентрично установленные на каркасе внутренние и наружные диски одинаковой и переменной толщины, образующие вертикальные каналы и щели переменной ширины, отстойник, соединенный с вертикальными каналами, верхний патрубок, связанный с приемом насоса (А.с. №1530759 СССР, Е21В 43/08, 1989).Known well filter containing a perforated frame, concentric mounted on the frame of the inner and outer disks of the same and variable thickness, forming vertical channels and slots of variable width, a sump connected to vertical channels, the upper pipe connected to the pump intake (A.S. No. 1530759 USSR, Е21В 43/08, 1989).

Недостатками скважинного фильтра являются высокое отношение длины внутренних и наружных щелей к их ширине, обусловливающее повышенную потерю напора, низкая технологичность сборки из нескольких наборов дисков, неудовлетворительная жесткость и возможность изменения ширины щелей.The disadvantages of the downhole filter are the high ratio of the length of the internal and external slots to their width, which leads to increased pressure loss, low manufacturability of the assembly of several sets of disks, poor rigidity and the possibility of changing the width of the slots.

Известен проволочный многослойный фильтр, содержащий перфорированный каркас, слои продольных опорных металлических лент на каркасе, толщина которых уменьшается от наружного к внутреннему слою, и обмотки проволоки круглого сечения, навитые вокруг каждого слоя лент, причем витки каждой последующей обмотки расположены между витками предыдущей обмотки (А.с. №927058 СССР, Е21В 43/08, 1982).Known wire multilayer filter containing a perforated frame, layers of longitudinal supporting metal tapes on the frame, the thickness of which decreases from the outer to the inner layer, and windings of circular wire wound around each layer of tapes, and the turns of each subsequent winding are located between the turns of the previous winding (A S. p. No. 927058 of the USSR, ЕВВ 43/08, 1982).

Недостатками фильтра являются непродолжительный ресурс работы вследствие быстрой кольматации зазоров между витками проволоки круглого сечения, нестабильность размеров щелей из-за невысокой жесткости, а также сложность и трудоемкость изготовления.The disadvantages of the filter are a short service life due to the rapid co-formation of gaps between the turns of round wire, the instability of the dimensions of the slots due to the low rigidity, as well as the complexity and complexity of manufacturing.

В качестве прототипа принят скважинный щелевой трубчатый фильтр, содержащий многослойный фильтрующий элемент с патрубками по концам, соединительный элемент в виде штанги квадратного или круглого сечения, вставки на верхнем и нижнем концах штанги, соединенные с патрубками (А.с. №1116144 СССР, Е21В 43/08, 1984).As a prototype, a downhole slit tube filter has been adopted, comprising a multilayer filter element with nozzles at the ends, a connecting element in the form of a rod of square or round cross-section, inserts at the upper and lower ends of the rod connected to the nozzles (A.S. No. 1116144 of the USSR, ЕВВ 43 / 08, 1984).

Недостатком фильтра является то, что применяемое крепление слоев фильтрующих элементов к каркасным элементам не обеспечивает требуемую жесткость фильтра, что может привести к нарушению геометрии конструкции и изменению рабочих характеристик фильтра. Ненадежным является соединение штанги с патрубками с помощью вставок, так как в процессе спуска в интервал продуктивного пласта фильтр подвергается действию механических нагрузок, что может привести к нарушению указанного соединения.The disadvantage of the filter is that the applied fastening of the layers of filter elements to the frame elements does not provide the required filter stiffness, which can lead to a violation of the geometry of the structure and a change in the filter’s performance. Unreliable is the connection of the rod with the nozzles using inserts, since during the descent into the interval of the reservoir, the filter is subjected to mechanical stress, which can lead to a violation of the specified connection.

Настоящая полезная модель решает задачу создания надежного в эксплуатации и технологичного в изготовлении скважинного фильтра с гарантированной тонкостью фильтрации и высокой долговечностью.This utility model solves the problem of creating a reliable and technologically advanced well filter with guaranteed filter fineness and high durability.

Поставленная задача решается тем, что в скважинном щелевом фильтре, содержащем, по крайней мере, два коаксиально установленных щелевых фильтрующих элемента, верхний и нижний патрубки, соединительный элемент с концами, пригодными для присоединения к патрубкам, согласно полезной модели, в качестве соединительного элемента использован металлический трос, а щелевые фильтрующие элементы выполнены в виде цельнометаллической конструкции из продольных призматических стержней и соединенного с ними навитого призматического профиля.The problem is solved in that in the downhole slit filter containing at least two coaxially installed slit filter elements, upper and lower nozzles, a connecting element with ends suitable for connection to the nozzles, according to a utility model, a metal element is used as a connecting element a cable, and slotted filter elements are made in the form of an all-metal construction of longitudinal prismatic rods and a wound prismatic profile connected to them.

Пространство между фильтрующими элементами может быть дополнительно заполнено нетканым или тканым неметаллическим или металлическим материалом. При этом ширина щели между витками навитого призматического профиля в наружном щелевом фильтрующем элементе выполняется большей, чем во внутреннем.The space between the filter elements can be further filled with non-woven or woven non-metallic or metallic material. The width of the gap between the coils of the wound prismatic profile in the outer slit filter element is greater than in the inner one.

Наружный и внутренний фильтрующие элементы могут быть выполнены односекционными или многосекционными, при этом их суммарную длину определяют исходя из требуемой пропускной способности фильтра.The outer and inner filter elements can be made single-section or multi-section, while their total length is determined based on the required filter capacity.

Для удобства сборки скважинного щелевого фильтра каждый из патрубков выполняется разборным, состоящим из деталей преимущественно дискообразной и цилиндроконической формы.For ease of assembly of the downhole slotted filter, each of the nozzles is collapsible, consisting of parts mainly of a disk-shaped and cylindrical shape.

На фиг.1 изображен продольный разрез заявляемого скважинного щелевого фильтра; на фиг.2 - поперечный разрез фильтра по А-А, фиг.1.Figure 1 shows a longitudinal section of the inventive downhole slotted filter; figure 2 is a cross section of a filter along aa, figure 1.

Скважинный щелевой фильтр содержит наружный 1 и внутренний 2 щелевые фильтрующие элементы (фиг.2), состоящие из продольных призматических стержней 3, 4 и навитых призматических профилей 5 и 6, между витками которых образуются непрерывные спиралевидные щели 7 и 8, причем ширина щели 7 превышает ширину щели 8. Щелевые фильтрующие элементы 1 и 2 отделены друг от друга кольцевым пространством 9, которое может быть заполнено фильтрующим нетканым или тканым неметаллическим или металлическим материалом 10 (фиг.1).The downhole slit filter contains an outer 1 and an inner 2 slotted filter elements (Fig. 2), consisting of longitudinal prismatic rods 3, 4 and wound prismatic profiles 5 and 6, between the turns of which continuous spiral slots 7 and 8 are formed, and the width of the slit 7 exceeds the width of the slit 8. The slotted filter elements 1 and 2 are separated from each other by an annular space 9, which can be filled with filtering non-woven or woven non-metallic or metallic material 10 (Fig. 1).

Соосно и с зазором относительно внутреннего щелевого фильтрующего элемента 2 расположен трос 11. Торцевые поверхности щелевых фильтрующих элементов 1, 2 закрыты верхним и нижним дисками 12. В обоих дисках выполнены центральные отверстия 13 для троса 11, в верхнем диске имеются перфорации 14 для прохода жидкости. На тросе 11 установлены крепежные элементы 15, стягивающие щелевые фильтрующие элементы 1, 2 между дисками 12 в единую жесткую конструкцию. На наружной поверхности дисков 12 выполнена резьба для соединения с верхним и нижним патрубками 16.A cable 11 is located coaxially and with a gap relative to the internal slotted filter element 2. The end surfaces of the slotted filter elements 1, 2 are closed by the upper and lower disks 12. In both disks, central holes 13 are made for the cable 11, perforations 14 for liquid passage are in the upper disk. Fastening elements 15 are installed on the cable 11, which tighten the slotted filter elements 1, 2 between the disks 12 into a single rigid structure. On the outer surface of the disks 12 a thread is made for connection with the upper and lower nozzles 16.

При сборке фильтра, состоящего из нескольких секций щелевых фильтрующих элементов, между секциями дополнительно устанавливаются втулки (не показаны).When assembling a filter consisting of several sections of slotted filter elements, sleeves (not shown) are additionally installed between the sections.

В случае присоединения к нижнему патрубку дополнительного фильтра в нижнем диске выполняются перфорации для прохода жидкости.If an additional filter is attached to the lower pipe, perforations are performed in the lower disk for the passage of fluid.

Скважинный щелевой фильтр работает следующим образом.Downhole slit filter works as follows.

Под действием создаваемого погружным насосом (не показан) перепада давления пластовая жидкость, содержащая песок и проппант, фильтруется через щель 7 между витками навитого профиля 5 наружного фильтроэлемента 1. Продольные призматические стержни 3, приваренные к навитому призматическому профилю 5 в точках контакта, обеспечивают высокую точность и стабильность размера щели 7 и соответственно требуемую степень очистки пластовой жидкости. Частицы, размер которых превышает ширину щели 7, задерживаются между витками профиля 5 с образованием проницаемых структур, становящихся естественным песчаным фильтром. В процессе работы фильтра происходит укрупнение и образование из задержанных частиц конгломератов на поверхности навитого профиля 5, которые по мере утяжеления отделяются от нее и оседают в зумпф скважины. Расширяющаяся по направлению движения жидкости щель 7 не удерживает частицы, что способствует ее очистке и восстановлению пропускной способности наружного щелевого фильтрующего элемента 1. Благодаря этому наработка фильтра в целом возрастает.Under the action of the pressure drop created by the submersible pump (not shown), the reservoir fluid containing sand and proppant is filtered through a slot 7 between the turns of the wound profile 5 of the outer filter element 1. The longitudinal prismatic rods 3 welded to the wound prismatic profile 5 at the contact points provide high accuracy and size stability of the gap 7 and, accordingly, the required degree of purification of the formation fluid. Particles, the size of which exceeds the width of the slit 7, are delayed between the turns of profile 5 with the formation of permeable structures that become a natural sand filter. During the operation of the filter, enlargement and formation of conglomerates from the retained particles on the surface of the wound profile 5 occur, which, as they become heavier, separate from it and settle into the sump of the well. The slot 7 widening in the direction of fluid motion does not hold the particles, which contributes to its cleaning and restoration of the throughput of the external slit filter element 1. Due to this, the filter operating time as a whole increases.

Жидкость, очищенная от крупнодисперсных частиц, достигает внутреннего щелевого фильтрующего элемента 2. При фильтрации через более узкую щель 8 между витками профиля 6 происходит окончательная очистка пластовой жидкости. Продольные призматические стержни 4 выполняют несущую функцию для навитого профиля 6.The liquid purified from coarse particles reaches the internal slit filter element 2. When filtering through a narrower slot 8 between the turns of the profile 6, the final cleaning of the formation fluid occurs. Longitudinal prismatic rods 4 perform a supporting function for the wound profile 6.

Трос 11, пропущенный через центральные отверстия 13 в верхнем и нижнем диске 12, при стягивании с помощью крепежных элементов 15 обеспечивает стабильную величину щелей 7, 8 и гарантированную тонкость фильтрации скважинного щелевого фильтра.The cable 11, passed through the Central holes 13 in the upper and lower disk 12, when tightened with fasteners 15 provides a stable size of the slots 7, 8 and guaranteed filter fineness of the downhole slotted filter.

В кольцевом пространстве 9 на нетканом или тканом материале 10 происходит дополнительная очистка жидкости перед тем, как она достигнет внутреннего щелевого фильтрующего элемента 2. Этим обеспечивается повышение грязеемкости скважинного фильтра.In the annular space 9 on a non-woven or woven material 10 there is an additional cleaning of the liquid before it reaches the internal slit filter element 2. This ensures an increase in the dirt capacity of the downhole filter.

Далее очищенная жидкость оказывается в кольцевом зазоре между внутренним щелевым фильтрующим элементом 2 и тросом 11, течет через отверстия 14, попадает в отводящее отверстие патрубка 16 и подается на прием насоса.Next, the purified liquid is in the annular gap between the internal slit filter element 2 and the cable 11, flows through the holes 14, enters the outlet hole of the pipe 16 and is fed to the pump.

Claims

1. A downhole slotted filter comprising at least two coaxially mounted slotted filtering elements, an upper and a lower nozzle, a connecting element with ends suitable for connection to the nozzles, characterized in that a metal cable is used as the connecting element.

2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the slotted filter elements are made in the form of an all-metal construction of longitudinal prismatic rods and a wound prismatic profile connected to them.

3. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the space between the filter elements is additionally filled with non-woven or woven material.