RU204611U1

RU204611U1 - SLOT FILTER

Info

Publication number: RU204611U1
Application number: RU2020107157U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Чигряй; Владимир Прокофьевич Родак; Анатолий Михайлович Пашков
Original assignee: Владимир Александрович Чигряй
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2021-06-01

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использована при эксплуатации нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений, осложненных повышенным выносом из разрабатываемых продуктивных горизонтов вместе с добываемыми углеводородами и пластовой водой песка и других механических примесей.В щелевом фильтре, содержащем перфорированную трубу со сквозными отверстиями, охватываемую фильтровальным блоком, фильтровальный блок состоит из фильтрующих элементов, установленных концентрично перфорированной трубе, выполненных в виде цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, создающие жесткий экран с кольцевыми щелями размером 50 мкм и более, с допуском на ширину щели до 15 мкм, закрепленных с помощью сварки на опорных элементах, с наружной поверхностью фильтрования с различной степенью фильтрации, причем каждый последующий фильтрующий элемент от наружного к внутреннему имеет уменьшающийся зазор между витками цилиндрической спирали, что позволяет задержать более крупные частицы во внешних слоях, а более мелкие - во внутренних. 7 з.п. ф-лы.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used in the operation of oil and oil and gas condensate fields, complicated by increased removal from the developed productive horizons together with the produced hydrocarbons and formation water of sand and other mechanical impurities. In a slotted filter containing a perforated pipe with through holes, covered by a filter block, the filter block consists of filter elements mounted concentrically to a perforated pipe, made in the form of a cylindrical spiral made of a high-precision V-shaped profile, creating a rigid screen with annular slots 50 μm in size and more, with a gap width tolerance of up to 15 μm, fixed with by welding on supporting elements, with the outer filtering surface with varying degrees of filtration, and each subsequent filtering element from the outer to the inner has a decreasing gap between the turns of the cylindrical spiral, which allows retention place larger particles in the outer layers, and smaller ones in the inner layers. 7 p.p. f-ly.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использована при эксплуатации нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений, осложненных повышенным выносом из разрабатываемых продуктивных горизонтов вместе с добываемыми углеводородами и пластовой водой песка и других механических примесей.The utility model relates to the oil and gas production industry and can be used in the operation of oil and oil and gas condensate fields, complicated by an increased removal from the developed productive horizons together with the produced hydrocarbons and formation water of sand and other mechanical impurities.

В данной области техники существует много типов фильтровальных устройств, выполненных с возможностью предотвращения попадания песка и других твердых частиц в текучие среды, добываемые из нефтяных, газовых, водяных скважин.In the art, there are many types of filter devices configured to prevent sand and other solid particles from entering fluids from oil, gas, water wells.

Известен щелевой фильтр, содержащий трубу, фильтровальный участок которой имеет перфорацию в виде отверстий, фильтрующий элемент установлен концентрично трубе между неподвижно закрепленным нижним опорным элементом в виде стакана и подвижным двусторонним упором в кольцевых зазорах между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами нижнего опорного элемента и подвижного двустороннего упора, с опорой на кольцевую площадку каждого, а между подвижным двусторонним упором и верхним подвижным упором в кольцевые зазоры между наружным диаметром трубы и внутренними диаметрами упоров с опорой на кольцевую площадку каждого установлена пружина, первоначальное усилие которой превышает упругую деформацию пружины фильтрующего элемента, что обеспечивает плотное прилегание витков проволоки фильтрующего элемента.Known slotted filter containing a pipe, the filter section of which has perforations in the form of holes, the filter element is installed concentrically to the pipe between the fixed lower support element in the form of a glass and a movable double-sided stop in the annular gaps between the outer diameter of the pipe and the inner diameters of the lower support element and the movable double-sided stop, supported on the annular platform of each, and between the movable double-sided stop and the upper movable stop in the annular gaps between the outer diameter of the pipe and the inner diameters of the stops, supported on the annular platform of each, a spring is installed, the initial force of which exceeds the elastic deformation of the spring of the filter element, which provides tight fit of the wire turns of the filter element.

Патент РФ №2445146, МПК B01D 29/48, опубликовано 20.03.2012.RF patent No. 2445146, IPC B01D 29/48, published 03/20/2012.

Известен щелевой фильтр с проволочным фильтрующим элементом, содержащий перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями, концентрично которой выполнен фильтрующий элемент из намотанной по спирали проволоки, соединенной с проволочными продольными стрингерами, проволока в спирали уложена виток к витку, причем, как минимум, на одной из соприкасающихся сторон проволоки выполнена насечка, обеспечивающая фильтрующий зазор, при этом насечка на проволоке выполнена тангенциальной или пересекающейся. Профиль насечки может быть выполнен прямоугольным, треугольным или полукруглым. Проволока фильтрующего элемента выполнена из нержавеющей стали (Патент РФ №2378494, МПК E21B 43/08, опубликовано 10.01.2010).Known is a slotted filter with a wire filter element containing a perforated pipe with nipple and coupling parts, concentrically of which the filter element is made of spiral wound wire connected to longitudinal wire stringers, the wire in the spiral is laid turn to turn, and at least on one of of the contacting sides of the wire, a notch is made, which provides a filtering gap, while the notch on the wire is tangential or intersecting. The notch profile can be rectangular, triangular or semicircular. The wire of the filter element is made of stainless steel (RF Patent No. 2378494, IPC E21B 43/08, published on 10.01.2010).

Известен фильтр, содержащий концентрически расположенные наружную, промежуточную и внутреннюю трубы. Последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком. Наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками. Внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, снабженной раструбом и соединенной с ним продольными ребрами. Раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен центратором и в нижней части соплом. В кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных в них. Средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом [Патент РФ №2305756, МПК E21B 43/08, опубл. 2007.09.10].Known filter containing concentrically located outer, intermediate and inner pipes. The last two are provided with holes and are connected to each other by a pipe in the upper part. The outer pipe at both ends is connected to the intermediate pipe with annular plugs. The inner pipe is equipped with a filter element located in the interval of holes made on this pipe, equipped with a bell and connected to it by longitudinal ribs. The bell is located with a gap relative to the intermediate pipe and is equipped with a centralizer and a nozzle in the lower part. In the annular gap between the inner and intermediate pipes, a filter element is placed coaxially with them, made in the form of an inverse truncated cone and attached to these pipes above the upper holes made in them. The middle holes of the intermediate pipe are made opposite the bell and are equipped with a filter element [RF Patent No. 2305756, IPC E21B 43/08, publ. 2007.09.10].

Известен скважинный фильтр, содержащий трубчатый каркас, наружный и внутренний щелевые фильтрующие элементы, концентрично установленные на трубчатом каркасе с образованием вертикальных каналов, отстойник, соединенный с вертикальными каналами, патрубок, связанный с приемом насоса, согласно изобретению щелевые фильтрующие элементы сформированы из продольных призматических стержней и соединенного с ними навитого призматического профиля, размещены снаружи и внутри трубчатого каркаса с опорой на продольные стержни, образуя наружные и внутренние вертикальные каналы между продольными стержнями и трубчатым каркасом и центральную цилиндрическую полость во внутреннем щелевом фильтрующем элементе, причем наружные вертикальные каналы герметично закрыты сверху и соединены с отстойником в нижней части, а внутренние вертикальные каналы герметично закрыты снизу и соединены вверху с патрубком, центральная цилиндрическая полость отделена от патрубка клапаном и соединена с отстойником.Known is a downhole filter containing a tubular frame, external and internal slotted filter elements, concentrically mounted on the tubular frame with the formation of vertical channels, a sump connected to vertical channels, a pipe connected to the pump intake, according to the invention, slotted filter elements are formed from longitudinal prismatic rods and of the wound prismatic profile connected to them, placed outside and inside the tubular frame supported on longitudinal rods, forming external and internal vertical channels between the longitudinal rods and the tubular frame and a central cylindrical cavity in the internal slotted filter element, and the external vertical channels are hermetically closed from above and connected with a sump in the lower part, and the internal vertical channels are hermetically closed at the bottom and connected at the top with the branch pipe, the central cylindrical cavity is separated from the branch pipe by a valve and connected to the sump.

Патент РФ №2446274, МПК Е 21 В 43/08 опубликовано 27.03.2012RF patent No. 2446274, IPC E 21 B 43/08 published on 27.03.2012

Недостатком этих конструкций является малая проходимость щелевых отверстий, в результате чего происходит быстрое забивание проходных отверстий частицами песка и гравия, что приводит к быстрому выходу из строя насосного оборудования и образованию большого количества твердых нефтесодержащих отходов и снижает продуктивность скважины.The disadvantage of these designs is the low permeability of the slotted holes, as a result of which there is a rapid clogging of the passage holes with particles of sand and gravel, which leads to a rapid failure of pumping equipment and the formation of a large amount of solid oily waste and reduces the productivity of the well.

Задачей полезной модели является повышение эффективности очистки добываемых продуктов от механических примесей.The task of the utility model is to increase the efficiency of cleaning the extracted products from mechanical impurities.

Данная задача решается за счет того, что в щелевом фильтре, содержащем перфорированную трубу со сквозными отверстиями, охватываемую фильтровальным блоком, фильтровальный блок состоит из фильтрующих элементов, установленных концентрично перфорированной трубе, выполненных в виде цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, создающие жесткий экран с кольцевыми щелями размером 50 мкм и более, с допуском на ширину щели до 15 мкм, закрепленных с помощью сварки на опорных элементах, с наружной поверхностью фильтрования с различной степенью фильтрации, причем каждый последующий фильтрующий элемент от наружного к внутреннему имеет уменьшающийся зазор между витками цилиндрической спирали, что позволяет задержать более крупные частицы во внешних слоях, а более мелкие - во внутренних.This problem is solved due to the fact that in a slotted filter containing a perforated pipe with through holes, covered by a filter block, the filter block consists of filter elements installed concentrically to the perforated pipe, made in the form of a cylindrical spiral from a high-precision V-shaped profile, creating a rigid screen with annular slots of 50 microns and more, with a slit width tolerance of up to 15 microns, fixed by welding on supporting elements, with an outer filtering surface with varying degrees of filtration, and each subsequent filtering element from outer to inner has a decreasing gap between the turns cylindrical spiral, which allows you to retain larger particles in the outer layers, and smaller ones in the inner ones.

Кроме того, сквозные отверстия могут быть расположены вдоль перфорированной трубы.In addition, the through holes can be located along the perforated pipe.

Кроме того, сквозные отверстия могут быть расположены поперек перфорированной трубы.In addition, the through holes can be located across the perforated pipe.

Кроме того, на перфорированной трубе сквозные отверстия могут быть расположены в шахматном порядке.In addition, on the perforated pipe, the through holes can be staggered.

Кроме того, на перфорированной трубе сквозные отверстия могут быть расположены по спирали.In addition, on the perforated pipe, the through holes can be arranged in a spiral.

Кроме того, диаметр сквозных отверстий перфорированной трубы может быть выбран одинаковым для всех участков трубы..In addition, the diameter of the through holes of a perforated pipe can be selected the same for all pipe sections.

Кроме того, диаметр сквозных отверстий на разных участках перфорированной трубы может быть неодинаков.In addition, the diameter of the through holes in different sections of the perforated pipe may not be the same.

Кроме того, внутренняя поверхность фильтрующих элементов может быть предварительно обработана парафином.In addition, the inner surface of the filter elements can be pre-treated with paraffin.

Полезная модель поясняется рисунками.The utility model is illustrated by figures.

Фиг. 1 - общий вид щелевого фильтра.FIG. 1 is a general view of a slotted filter.

Фиг. 2 - разрез А-А- расположение фильтрующих элементовFIG. 2 - section А-А - arrangement of filter elements

Фиг. 3-вид Б, расположение щелевых отверстий фильтрующих элементов.FIG. 3-view B, the location of the slotted holes of the filter elements.

Фиг. 4 - накопление осадков на фильтрующем элементеFIG. 4 - accumulation of sediments on the filter element

Фиг. 5 - внутренняя поверхность фильтрующего элемента предварительно обработанная парафиномFIG. 5 - the inner surface of the filter element pretreated with paraffin

Щелевой фильтр состоит из перфорированной трубы 1 со сквозными отверстиями 2, диаметр и распределение которых вдоль трубы производится по разработанной математической программе, охватываемой фильтровальным блоком 3, состоящим из двух и более фильтрующих элементов, установленных концентрично трубе, например, наружного 4 и внутреннего 5, имеющих цилиндрическую форму, выполненных в виде цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, создающие жесткий экран с кольцевыми щелями размером 50 мкм и более, с допуском на ширину щели до 15 мкм, закрепленных с помощью сварки на опорных элементах определенного сечения, с наружной поверхностью фильтрования с различной степенью фильтрации, причем каждый последующий фильтрующий элемент от наружного к внутреннему имеет уменьшающийся зазор между витками цилиндрической спирали, что позволяет задержать более крупные частицы во внешних слоях, а более мелкие - во внутренних.The slotted filter consists of a perforated pipe 1 with through holes 2, the diameter and distribution of which along the pipe is carried out according to the developed mathematical program, covered by the filter block 3, consisting of two or more filter elements installed concentrically to the pipe, for example, outer 4 and inner 5, having cylindrical shape, made in the form of a cylindrical spiral from a high-precision V-shaped profile, creating a rigid screen with annular slots of 50 microns or more, with a gap width tolerance of up to 15 microns, fixed by welding on supporting elements of a certain section, with an outer surface filtration with varying degrees of filtration, and each subsequent filter element from the outer to the inner has a decreasing gap between the turns of the cylindrical spiral, which makes it possible to retain larger particles in the outer layers, and smaller ones in the inner ones.

На примере двух фильтрующих элементов, входящих в конструкцию фильтра, рассмотрим его особенность.Using the example of two filter elements included in the filter design, we will consider its feature.

Размер зазора А между витками цилиндрической спирали наружного фильтрующего элемента больше размера зазора В между витками цилиндрической спирали внутреннего фильтрующего элементаThe size of the gap A between the turns of the cylindrical spiral of the outer filtering element is greater than the size of the gap B between the turns of the cylindrical spiral of the inner filtering element

Сквозные отверстия 2 могут быть расположены вдоль и поперек перфорированной трубы, в шахматном порядке или по спирали.Through holes 2 can be located along and across the perforated pipe, staggered or spiral.

Сквозные отверстия 2 могут быть выполнены калибровкой с повышенной точностью и высокой чистотой поверхности.Through holes 2 can be calibrated with increased accuracy and high surface finish.

Диаметр сквозных отверстий 2 трубы может быть выбран одинаковым для всех участков перфорированной трубы, при этом суммарная площадь отверстий должна соответствовать расчетным данным, полученным для каждого участка перфорированной трубы 1.The diameter of the through holes 2 of the pipe can be chosen the same for all sections of the perforated pipe, while the total area of the holes must correspond to the calculated data obtained for each section of the perforated pipe 1.

На разных участках трубы 1 диаметр сквозных перфорированных отверстий может быть неодинаков, при этом суммарная площадь отверстий должна соответствовать расчетным данным, полученным для каждого участка.In different sections of pipe 1, the diameter of the perforated through holes may be different, while the total area of the holes must correspond to the calculated data obtained for each section.

Внутренняя поверхность фильтрующих элементов может быть предварительно обработана парафином 6, что снижает риск «замыливания» рабочих (внешних) поверхностей фильтрующих элементов остатками буровых растворов при установке щелевого фильтра.The inner surface of the filter elements can be pretreated with paraffin 6, which reduces the risk of "smearing" the working (outer) surfaces of the filter elements with the residues of drilling fluids when installing a slotted filter.

Принцип работы щелевого фильтра заключается в следующем.The principle of operation of a slotted filter is as follows.

Рассмотрим на примере применения двух фильтрующих элементов.Let's consider an example of using two filter elements.

Щелевой фильтр устанавливается в скважине внутри обсадной колонны.The slotted screen is installed in the well inside the casing.

Жидкость, находящаяся в скважине всасывается через щелевую решетку фильтрующего элемента 4, очищается от механических примесей, размеры которых превышают или соизмеримы с размером щели фильтрующего элемента 4, попадает в кольцевой зазор между фильтрующим элементом 4 и фильтрующим элементом 5. Так как этот зазор намного меньше предыдущего, скорость течения жидкости здесь возрастает. Затем осуществляется процесс дополнительной очистки жидкости за счет уменьшенного зазора между витками цилиндрической спирали внутреннего фильтрующего элемента, что позволяет задержать более мелкие частицы.The liquid in the well is sucked through the slotted grid of the filtering element 4, is cleaned of mechanical impurities, the dimensions of which are larger than or comparable to the size of the slot of the filtering element 4, and falls into the annular gap between the filtering element 4 and the filtering element 5. Since this gap is much smaller than the previous one , the fluid flow rate increases here. Then, the process of additional purification of the liquid is carried out due to the reduced gap between the turns of the cylindrical spiral of the internal filter element, which makes it possible to retain smaller particles.

Затем очищенная жидкость поступает во внутреннюю полость перфорированной трубы и далее поднимается на поверхность.Then the purified liquid enters the inner cavity of the perforated pipe and then rises to the surface.

Для конкретного месторождения в зависимости от характерного для него фракционного состава пластового песка, а также требований к очистке пластового флюида фильтр может содержать два и три фильтрующих слоя.For a particular field, depending on the characteristic fractional composition of the formation sand, as well as the requirements for cleaning the formation fluid, the filter can contain two or three filter layers.

По мере эксплуатации скважины и работы фильтра созданный перед наружным фильтрующим слоем свод из вынесенных из пласта крупных зерен песка сам начинает работать как естественный фильтр, препятствуя движению через него более мелких фракций песка. При этом объем естественного фильтра увеличивается за счет вовлечения в процесс фильтрации глубоко лежащих слоев призабойной зоны. Постепенно движение частиц замедляется, а затем прекращается. Это укрепляет изначально рыхлый продуктивный пласт, увеличивает его породоудерживающую способность и предотвращает его разрушение. Снижение пескопроявлений удлиняет срок службы не только скважинного фильтра, но и всего подземного оборудования, увеличивая таким образом межремонтный период скважин и эффективность отбора пластового флюида. Применение данных фильтров особенно целесообразно на вторичных этапах разработки месторождений.As the well is in operation and the filter is in operation, the arch created in front of the outer filtering layer of coarse sand grains removed from the reservoir itself begins to work as a natural filter, preventing the movement of smaller sand fractions through it. In this case, the volume of the natural filter increases due to the involvement of deep layers of the bottomhole zone in the filtration process. Gradually, the movement of particles slows down and then stops. This strengthens the initially loose productive layer, increases its rock-holding capacity and prevents its destruction. Reducing sand production extends the service life of not only the well filter, but also all underground equipment, thus increasing the turnaround time of wells and the efficiency of the formation fluid withdrawal. The use of these filters is especially advisable at the secondary stages of field development.

Claims

1. A slotted filter containing a perforated pipe with through holes, covered by a filter block, characterized in that the filter block consists of filter elements installed concentrically to the perforated pipe, made in the form of a cylindrical spiral from a high-precision V-shaped profile, creating a rigid screen with annular slits with a size of 50 microns and more, with a slit width tolerance of up to 15 microns, fixed by welding on supporting elements, with an outer filtering surface with varying degrees of filtration, and each subsequent filter element from outer to inner has a decreasing gap between the turns of the cylindrical spiral, which allows you to retain larger particles in the outer layers, and smaller ones in the inner ones.

2. A slotted filter according to claim 1, characterized in that the through holes can be located along the perforated pipe.

3. A slotted filter according to claim 1, characterized in that the through holes can be located across the perforated pipe.

4. A slotted filter according to claim 1, characterized in that the through holes on the perforated pipe can be staggered.

5. A slotted filter according to claim 1, characterized in that the through holes on the perforated pipe can be arranged in a spiral.

6. A slotted filter according to claim 1, characterized in that the diameter of the through holes of the perforated pipe can be selected the same for all sections of the pipe.

7. A slotted filter according to claim 1, characterized in that the diameter of the through holes in different sections of the perforated pipe may not be the same.

8. A slotted filter according to claim 1, characterized in that the inner surface of the filter elements can be pre-treated with paraffin.