RU228790U1

RU228790U1 - Скважинный фильтр

Info

Publication number: RU228790U1
Application number: RU2024107981U
Authority: RU
Inventors: Радик Зяузятович Зиятдинов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date: 2023-07-19
Publication date: 2024-09-11

Abstract

Полезная модель относится к технике добычи продукта из скважин, а именно к скважинным фильтрам для фильтрации продукта, добываемого из нефтяных, водяных и газовых скважин. Устройство включает перфорированную трубу и установленные на ней между верхней и нижней муфтами фильтрующие элементы с зазором, выполняющим роль внутреннего дренажного слоя. Фильтрующие элементы выполнены в виде металлических сеток с уменьшающимся размером ячеек сетки снаружи внутрь. Снаружи на наружном фильтрующем элементе между верхней и нижней муфтами установлен перфорированный патрубок, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированной трубы и перфорированного патрубка. Снизу к нижней муфте присоединен узел перепуска скважинной жидкости, состоящий из патрубка с радиальными каналами, двухступенчатого поршня и заглушки, навернутой на нижний конец патрубка. Верхняя ступень поршня снабжена продольными сквозными каналами и герметично с возможностью осевого перемещения установлена в патрубке напротив его радиальных каналов, перекрывая их. Снизу поршень нижней ступенью уперт в заглушку, оснащенную с нижнего торца центральным отверстием. Продольные сквозные каналы верхней ступени имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными каналами патрубка в верхнем положении поршня. Повышается качество очистки пластового флюида. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к технике добычи продукта из скважин, а именно к скважинным фильтрам для фильтрации продукта, добываемого из нефтяных, водяных и газовых скважин.

Известен скважинный фильтр (патент RU №2751186, МПК 8 Е21В 43/08, опубл. 12.07.2021), включающий опорные стержни и витки профилированной проволоки, образующие горизонтальные щели, при этом проволока в сечении выполнена трехгранной формы с одной верхней плоской гранью с внешней стороны фильтра и с двумя боковыми нижними гранями с внутренней стороны фильтра, при этом обе боковые нижние грани выполнены симметричными друг другу, скруглены под одинаковым радиусом и выполнены вогнутыми во внутреннюю сторону сечения проволоки.

Недостатками данного скважинного фильтра являются:

- во-первых, низкое качество очистки (фильтрации) пластового флюида от загрязнений (фильтрата) в виде шлака, песка, грязи, стружки из-за невозможности отделения фильтрата ступенчато в зависимости от фракции (гранулометрического состава);

- во-вторых, детали технологически сложные в изготовлении (опорные стержни, профилированная проволока трехгранной формы с одной верхней плоской гранью с внешней стороны фильтра и с двумя боковыми нижними гранями с внутренней стороны фильтра), что повышает стоимость готового изделия, кроме того, сборку фильтра необходимо проводить в специализированных мастерских (укладка витков профилированной проводки);

- в-третьих, в процессе работы скважины, горизонтальные щели фильтра забиваются фильтратом (стружкой, грязью, шлаком) в связи с чем, падает дебит добываемой продукции скважины, а это требует извлечения скважинного фильтра вместе со всей внутрискважинной компоновкой из скважины, очистки горизонтальных щелей фильтра, т.е. фильтр не самоочищается в процессе работы, а затем производят повторный спуск скважинного фильтра с внутрискважинной компоновкой в скважину, а для этого необходимо привлечение бригады подземного ремонта скважины, что ведет к дополнительным материальным и финансовым затратам.

Наиболее близким по технической сущности является разборный скважинный фильтр (патент RU №2348795, МПК 8 Е21В 43/08, опубл. 10.03.2009), содержащий несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы и установленных на ней между верхней и нижней муфтами фильтрующих элементов, выполненных в корпусах, при этом каждый фильтрующий элемент выполнен из проволочного материала, запрессованного в перфорированные корпуса, которые установлены на перфорированной трубе с зазором, выполняющим роль внутреннего дренажного слоя, при этом соседние корпуса частично входят друг в друга за счет того, что одна из сторон корпуса выполнена с кольцевой впадиной, наружный диаметр которой равен или меньше внутреннего диаметра другой стороны корпуса, при этом часть длины корпуса, равная длине впадины, не заполнена фильтрующим элементом, корпус выполнен с кольцевым днищем, во внутреннем дренажном слое установлена проволока, уложенная по спирали, каждый фильтрующий элемент выполнен многослойным, причем фильтрующие слои отделены друг от друга промежуточными дренажными слоями, выполненными из проволоки, намотанной по спирали, а направление навивки проволоки в соседних дренажных слоях отличается по направлению, при этом проволока дренажного слоя выполнена большего диаметра, чем проволока фильтрующего элемента, причем диаметр проволоки дренажных слоев увеличивается по направлению от защитного кожуха к боковой поверхности трубы, при этом корпуса выполнены из листа с отверстиями или из просечно-вытяжного листа, причем к просечно-вытяжному листу приварены верхнее и нижнее кольца, при этом кольцевая впадина выполнена на нижнем кольце.

- во-вторых, детали технологически сложные в изготовлении (каждый фильтрующий элемент выполнен из проволочного материала, запрессованного в перфорированные корпуса), что повышает стоимость готового изделия, кроме того, сборку фильтра необходимо проводить в специализированных мастерских (укладка витков проволоки по спирали, а каждый фильтрующий элемент выполнен многослойным);

- в-третьих, в процессе работы скважины, фильтрующие элементы засоряются очищаемым фильтратом (стружкой, грязью, шлаком) в связи с чем падает дебит добываемой продукции скважины, а это требует извлечения скважинного фильтра вместе со всей внутрискважинной компоновкой из скважины, очистки фильтрующих элементов фильтра, т.е. фильтр не самоочищается в процессе работы, а затем производят повторный спуска скважинного фильтра с внутрискважинной компоновкой в скважину, а для этого необходимо привлечение бригады подземного ремонта скважины, что ведет к дополнительным материальным и финансовым затратам.

Техническим результатом полезной модели является повышение качества очистки (фильтрации) пластового флюида от загрязнений (фильтрата).

Технический результат достигается скважинным фильтром, включающим перфорированную трубу и установленные на перфорированной трубе между верхней и нижней муфтами фильтрующие элементы, причем фильтрующие элементы установлены на перфорированной трубе с зазором, выполняющим роль внутреннего дренажного слоя.

Новым является то, что фильтрующие элементы выполнены в виде металлических сеток с уменьшающимся размером ячеек сетки снаружи внутрь, причем снаружи на наружном фильтрующем элементе между верхней и нижней муфтами установлен перфорированный патрубок, который закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированной трубы и перфорированного патрубка, причем перфорированные отверстия выполнены в виде вертикальных сквозных окон, при этом снизу к нижней муфте присоединен узел перепуска скважинной жидкости, состоящий из патрубка с радиальными каналами, двухступенчатого поршня и заглушки, навернутой на нижний конец патрубка, при этом верхняя ступень двухступенчатого поршня снабжена продольными сквозными каналами и герметично с возможностью осевого перемещения установлена в патрубке напротив его радиальных каналов, перекрывая их, при этом снизу двухступенчатый поршень нижней ступенью уперт в заглушку, оснащенную с нижнего торца центральным отверстием, причем продольные сквозные каналы верхней ступени двухступенчатого поршня имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными каналами патрубка в верхнем положении двухступенчатого поршня.

На фиг. 1 изображен предлагаемый скважинный фильтр в продольном разрезе.

На фиг. 2 изображен вид-А металлической сетки скважинного фильтра.

На фиг. 3 изображено сечение Б-Б скважинного фильтра.

На фиг. 4 изображен предлагаемый скважинный фильтр в продольном разрезе в процессе очистки от фильтрата.

Скважинный фильтр состоит из перфорированной трубы 1 (см. фиг. 1, 3, 4) и установленных на перфорированной трубе 1 между верхней 2 (см. фиг. 1, 4) и нижней 3 муфтами фильтрующих элементов 4', 4''…4ⁿ (см. фиг. 1-4). Фильтрующие элементы 4', 4''…4ⁿ установлены на перфорированной трубе 1 с зазором, выполняющим роль внутреннего дренажного слоя 5', 5''...5ⁿ (см. фиг. 1, 3, 4).

Фильтрующие элементы 4', 4''…4'', установленные на перфорированной трубе 1 с зазором на дренажные слои 5', 5''…5ⁿ.

Фильтрующие элементы 4', 4''…4ⁿ (см. фиг. 1, 2, 3, 4) выполнены в виде металлических сеток 4', 4''…4ⁿ с уменьшающимся размером ячеек h_n>h₁ фильтрующей сетки снаружи внутрь. Снаружи на наружном фильтрующем элементе 4ⁿ между верхней 2 и нижней 3 муфтами установлен перфорированный патрубок 6 (фиг. 1, 3, 4), который закреплен относительно перфорированной трубы винтами 7 (фиг. 1, 4) (сверху и снизу), фиксирующими соосно перфорационные отверстия 8' (фиг. 1, 2, 4) и 8'' (фиг. 1, 4), соответственно, перфорированной трубы 1 и перфорированного патрубка 6. Перфорированные отверстия 8' и 8'' выполнены в виде вертикальных сквозных окон.

Кроме того, перфорированный патрубок 6 защищает фильтрующие элементы 4 от механических повреждений в процессе спуска скважинного фильтра в скважину.

Снизу к нижней муфте 3 присоединен узел перепуска 9 (фиг. 1, 4) скважинной жидкости, состоящий из патрубка 10 с радиальными каналами 11, двухступенчатого поршня 12 и заглушки 13, навернутой на нижний конец патрубка 10.

Верхняя ступень двухступенчатого поршня 12 снабжена продольными сквозными каналами 14 и герметично с возможностью осевого перемещения на длину - L установлена в патрубке 10 напротив его радиальных каналов 11, перекрывая их.

Снизу двухступенчатый поршень 12 нижней ступенью уперт в заглушку 13, снабженную с нижнего торца центральным отверстием 15.

Продольные сквозные каналы 14 верхней ступени двухступенчатого поршня 12 имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными каналами 11 патрубка 10 в верхнем положении двухступенчатого поршня 12.

Скважинный фильтр работает следующим образом.

В зависимости от условий эксплуатации продуктивного пласта, а именно дебита, фракционного состава механических частиц, вязкости, обводненности и т.п., осуществляется подбор размеров ячеек металлической сетки 4', 4''…4ⁿ (см. фиг. 1 и 2). Например, четыре металлические сетки 4', 4'', 4''', 4'''' с размерами металлических ячеек с выполнением вышеприведенного условия:

h_n>h₁

h₄>h₃>h₂>h₁=2×2>1,5×1,5>1,0×1,0>0,5×0,5

где h₄=2,0×2,0 размер ячейки металлической сетки 4'''', мм;

h₃=1,5×1,5 размер ячейки металлической сетки 4''', мм;

h₂=1,0×1,0 размер ячейки металлической сетки 4'', мм;

h₁=0,5×0,5 размер ячейки металлической сетки 4', мм;

Верхние и нижние концы металлических сеток 4', 4'', 4''', 4'''' запрессованы (на фиг. 1 и 3 показано схематично) в торцы верхней 2 и нижней 3 муфт, соответственно. Между металлическими сетками 4', 4'', 4''', 4'''' выполнены зазоры на дренажные слои 5', 5'', 5''', причем снизу дренажные слои 5', 5'', 5''' соединяются через радиальные каналы 16 (фиг. 1, 3, 4), выполненные в нижней муфте 3 и сообщаются со скважиной. Радиальные каналы 16 выполнены в муфте, например в количестве 2 штук и расположены под углом 180° по отношению друг к другу.

Скважинный фильтр в сборе, как показано на фиг. 1, установленный в составе компоновки внутрискважинного оборудования, например, ниже глубинного штангового насоса (на фиг. 1-4 не показано) спускается в скважину и устанавливается в заданном интервале продуктивного пласта. Осуществляют монтаж устьевого оборудования и запуск скважины в работу. При этом пластовый флюид сквозь перфорированные отверстия, выполненные в виде вертикальных сквозных окон 8'' перфорированного патрубка 6 попадает на ячейки h₄ металлической сетки 4'''', где происходит фильтрация пластового флюида от загрязнений с фракционным составом более 2 мм. Далее прошедший сквозь металлическую сетку 4'''' очищаемый пластовый флюид через дренажный слой 5''' попадает на ячейки h₃ металлической сетки 4''', где происходит фильтрация пластового флюида от загрязнений с фракционным составом более 1,5 мм. Загрязнения размером более 1,5 мм по дренажному слою 5''' стекают вниз и через радиальные каналы 16, выполненные в нижней муфте 3, стекают в скважину.

Далее прошедший сквозь металлическую сетку 4''' очищаемый пластовый флюид через дренажный слой 5'' попадает на ячейки h₂ металлической сетки 4'', где происходит фильтрация пластового флюида от загрязнений с фракционным составом более 1,0 мм. Загрязнения размером более 1,0 мм по дренажному слою 5'' стекают вниз и через радиальные каналы 16, выполненные в нижней муфте 3, стекают в скважину.

Затем прошедший сквозь металлическую сетку 4'' очищаемый пластовый флюид через дренажный слой 5' попадает на ячейки h₁ металлической сетки 4', где происходит фильтрация пластового флюида от загрязнений с фракционным составом более 0,5 мм. Загрязнения размером более 0,5 мм по дренажному слою 5' стекают вниз и через радиальные каналы 16, выполненные в нижней муфте 3, стекают в скважину, а очищенный пластовый флюид через перфорированные отверстия, выполненные в виде вертикальных сквозных окон 8' перфорированной трубы 1, поступает внутрь перфорированной трубы 1, откуда попадает в осевой канал лифтовой колонны труб (на фиг. 1-4 не показано).

Повышается качество очистки пластового флюида от загрязнений (фильтрата) в виде шлака, песка, грязи, стружки за счет ступенчатой очистки с дренированием отфильтрованных частиц обратно в скважину, которые оседают на забое скважины.

В процессе работы скважинного фильтра происходит забивание ячеек h₁, h₂, h₃, h₄, соответствующих металлических сеток 4', 4'', 4''', 4'''' фильтратом (стружкой, шлаком, грязью, песком), при этом снижается пропускная способность скважинного фильтра и происходит снижение дебита добываемой продукции скважины, которое контролируется на устье скважины.

Для очистки ячеек h₁, h₂, h₃, h₄, соответствующих металлических сеток 4', 4'', 4''', 4'''' скважинного фильтра и восстановления прежнего дебита продукции скважину останавливают. Закачивают промывочную жидкость в межколонное пространство скважины между эксплуатационной колонной и колонной лифтовых труб (на фигурах 1-4 не показано), при этом промывочная жидкость из межколонного пространства скважины через центральное отверстие 15 заглушки 13, поскольку радиальные каналы 11 патрубка 10 герметично перерыты двухступенчатым поршнем 12 (см. фиг. 1), попадает в подпоршневое пространство 17 (см. фиг. 4) под нижнюю ступень двухступенчатого поршня 12, вызывая ограниченное осевое перемещение последнего вверх на длину - L относительно патрубка 10 перепускного узла 9. В результате перемещения вверх двухступенчатый поршень 12 занимает верхнее положение (см. фиг. 4) и продольные сквозные каналы 14 верхней ступени двухступенчатого поршня 12 гидравлически сообщаются с радиальными каналами 11 патрубка 10.

В этот момент промывочная жидкость, закачку которой продолжают, поступает по вышеупомянутым каналам из межколонного пространства скважины внутрь перфорированной трубы 1, при этом промывочная жидкость очищает ячейки h₁, h₂, h₃, h₄, соответствующих металлических сеток 4', 4'', 4''', 4''''от наростов фильтрата (стружки, грязи, шлама, песка).

Закачку промывочной жидкости продолжают определенное время, в течение которого происходит удаление фильтрата. После чего закачку промывочной жидкости прекращают и двухступенчатый поршень 12 под собственным весом опускается вниз относительно патрубка и упирается в заглушку 13, занимая первоначальное положение (см. фиг. 1), при этом двухступенчатый поршень 12 герметично перекрывает радиальные каналы 11 патрубка 10.

Далее вновь запускают штанговый глубинный насос в работу и продолжают эксплуатацию скважины.

Предлагаемый скважинный фильтр позволяет повысить качество очистки пластового флюида от загрязнений (фильтрата).

Claims

Скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу и установленные на перфорированной трубе между верхней и нижней муфтами фильтрующие элементы, причем фильтрующие элементы установлены на перфорированной трубе с зазором, выполняющим роль внутреннего дренажного слоя, отличающийся тем, что фильтрующие элементы выполнены в виде металлических сеток с уменьшающимся размером ячеек сетки снаружи внутрь, причем снаружи на наружном фильтрующем элементе между верхней и нижней муфтами установлен перфорированный патрубок, который закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированной трубы и перфорированного патрубка, причем перфорированные отверстия выполнены в виде вертикальных сквозных окон, при этом снизу к нижней муфте присоединен узел перепуска скважинной жидкости, состоящий из патрубка с радиальными каналами, двухступенчатого поршня и заглушки, навернутой на нижний конец патрубка, при этом верхняя ступень двухступенчатого поршня снабжена продольными сквозными каналами и герметично с возможностью осевого перемещения установлена в патрубке напротив его радиальных каналов, перекрывая их, при этом снизу двухступенчатый поршень нижней ступенью уперт в заглушку, оснащенную с нижнего торца центральным отверстием, причем продольные сквозные каналы верхней ступени двухступенчатого поршня имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными каналами патрубка в верхнем положении двухступенчатого поршня.