[go: up one dir, main page]

RU2729577C1 - Downhole filter - Google Patents

Downhole filter Download PDF

Info

Publication number
RU2729577C1
RU2729577C1 RU2020105814A RU2020105814A RU2729577C1 RU 2729577 C1 RU2729577 C1 RU 2729577C1 RU 2020105814 A RU2020105814 A RU 2020105814A RU 2020105814 A RU2020105814 A RU 2020105814A RU 2729577 C1 RU2729577 C1 RU 2729577C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
stringers
downhole
outer cylinder
downhole filter
Prior art date
Application number
RU2020105814A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2020105814A priority Critical patent/RU2729577C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729577C1 publication Critical patent/RU2729577C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03BINSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/06Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from underground
    • E03B3/08Obtaining and confining water by means of wells
    • E03B3/16Component parts of wells
    • E03B3/18Well filters
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/02Subsoil filtering
    • E21B43/08Screens or liners
    • E21B43/088Wire screens

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry, particularly, to oil and gas filtration. Downhole filter comprises nipples, a coupling and at least one filter unit comprising a filter element with stringers laid parallel to the axis of the downhole filter between the limit rings, and coils of profiled wire wound on them. Each filtering unit comprises an inner core fitted on it by an external cylinder coaxially with preliminary tightening with radial holes and stringers made integral with the external cylinder. Connection of internal pipe and external cylinder is made through cross-pieces installed inside limiting rings.
EFFECT: higher bending strength while maintaining torsional strength and providing efficient cleaning.
7 cl, 1 tbl, 23 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазобобывающей промышленности, конкретно - к средствам фильтрования нефти и газа.The invention relates to the oil and gas industry, specifically to oil and gas filtering means.

Известен щелевой скважинный фильтр по патенту РФ на полезную модель №71694, МПК Е21В 43/08, опубл. 20.03.2008 г.Known slotted well filter according to the RF patent for useful model No. 71694, IPC E21B 43/08, publ. 03/20/2008

Фильтр содержит перфорированную трубу, на которой установлены продольные опорные элементы, на внешней поверхности которых намотана проволока с образованием зазоров между витками, при этом проволока приварена или припаяна к продольным элементам, а соотношение шага установки продольных элементов к их высоте выполнено в диапазоне от 1,0 до 10. Между трубой и продольными опорными элементами установлена фильтрующая сетка. Между опорными продольными элементами и фильтрующей сеткой намотана проволока, выполняющая роль дренажного слоя. Между трубой и фильтрующей сеткой установлена дренажная сетка. Между продольными опорными элементами и фильтрующей сеткой установлена дренажная сетка.The filter contains a perforated pipe on which longitudinal support elements are installed, on the outer surface of which a wire is wound with the formation of gaps between the turns, while the wire is welded or soldered to the longitudinal elements, and the ratio of the pitch of the longitudinal elements to their height is made in the range from 1.0 up to 10. A filter mesh is installed between the pipe and the longitudinal support elements. A wire is wound between the supporting longitudinal elements and the filter mesh, which acts as a drainage layer. A drainage mesh is installed between the pipe and the filter mesh. A drainage mesh is installed between the longitudinal support elements and the filter mesh.

Недостатками фильтра являются сложность конструкции скважинного фильтра, трудоемкость изготовления, низкая надежность и быстрый абразивный износ фильтрующего элемента.The disadvantages of the filter are the complexity of the design of the well filter, the laboriousness of manufacture, low reliability and rapid abrasive wear of the filter element.

Известен скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2507384, МПК Е21В 43/08, опубл. 20.02.2014 г.Known downhole filter according to the RF patent for invention No. 2507384, IPC E21B 43/08, publ. 20.02.2014

Этот щелевой скважинный фильтр содержит перфорированную несущую трубу и щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали, причем поперечное сечение проволоки, намотанной по спирали выполнено пятигранным, одна из граней проволоки выполнена параллельно продольной оси фильтра и образует его наружную поверхность, а каждая боковая сторона выполнена с двумя гранями, верхние образуют фильтрующий зазор, а нижние сходятся, образуя острый угол.This slotted borehole filter contains a perforated carrier pipe and a slotted filter element made of wire wound on longitudinal elements in a spiral, and the cross-section of the wire wound in a spiral is made pentagonal, one of the edges of the wire is made parallel to the longitudinal axis of the filter and forms its outer surface, and each lateral side is made with two edges, the upper ones form a filtering gap, and the lower ones converge, forming an acute angle.

Недостатки: низкая прочность проволоки фильтрующего элемента, что приводит к изменению зазоров при спуске скважинного фильтра, и быстрый абразивный износ «самого узкого места» фильтрующего элемента.Disadvantages: low strength of the wire of the filter element, which leads to a change in the gaps when running the well screen, and rapid abrasive wear of the "narrowest point" of the filter element.

Известен бескаркасный скважинный фильтр по патенту РФ на изобретение №2606470, МПК В21В 43/08, опубл. 10.01.2017 г., прототип.Known frameless downhole filter according to the RF patent for invention No. 2606470, IPC В21В 43/08, publ. 01/10/2017, prototype.

Этот бескаркасный скважинный фильтр содержит два ниппеля и, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, закрытый защитным кожухом, имеющим отверстия, и выполненным между ограничительными кольцами, тем, что каждый фильтрующий элемент уложен на продольные элементы, а оба ниппеля приварены к крайним ограничительным кольцам, внутри фильтра без кольцевого зазора установлен кольцевой кожух, внутри которого с кольцевым зазором установлено средство закрутки добываемого продукта. Фильтрующий элемент может быть выполнен щелевым в виде проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали.This frameless downhole filter contains two nipples and at least one filter element, covered by a protective casing having holes and made between the stop rings, in that each filter element is laid on longitudinal elements, and both nipples are welded to the extreme stop rings, an annular casing is installed inside the filter without an annular gap, inside which a means for swirling the extracted product is installed with an annular gap. The filter element can be made slotted in the form of a wire wound on the longitudinal elements in a spiral.

Недостатки: низкая прочность скважинного фильтра на изгиб.Disadvantages: low bending strength of the well screen.

Задача создания изобретения: увеличение прочности скважинного фильтра на изгиб при сохранении прочности на кручение и обеспечении эффективной очистки.The task of creating the invention: increasing the bending strength of the well screen while maintaining the torsional strength and ensuring effective cleaning.

Достигнутые технические результаты: увеличение прочности на изгиб и сохранении прочности на кручение и обеспечении эффективной очистки.Technical results achieved: increased flexural strength and retention of torsional strength and effective cleaning.

Решение указанных задач достигнуто в скважинном фильтре, содержащем ниппели, муфту и, по меньшей мере, один фильтрующий блок, содержащий фильтрующий элемент со стрингерами, уложенными параллельно оси скважинного фильтра между ограничительными кольцами, и намотанные на них витки профилированной проволоки, отличающийся тем, что каждый фильтрующий блок содержит внутренний стержень, установленный на ней коаксиально с предварительным натягом внешний цилиндр с радиальными отверстиями и стрингерами, выполненными заодно с внешним цилиндром, а соединение внутренней трубы и внешнего цилиндра выполнено через крестовины, установленные внутри ограничительных колец.The solution to these problems is achieved in a downhole filter containing nipples, a sleeve and at least one filter unit containing a filter element with stringers laid parallel to the axis of the downhole filter between the restricting rings, and profiled wire turns wound around them, characterized in that each the filter unit contains an inner rod, an outer cylinder coaxially mounted on it with a preload with radial holes and stringers made in one piece with the outer cylinder, and the connection of the inner pipe and the outer cylinder is made through crosses installed inside the restricting rings.

Внешний диаметр внутреннего стержня может быть выполнен из соотношения:The outer diameter of the inner bar can be made from the ratio:

Dвн1=(0,2…0,3)Dвнф, где:D vn1 = (0.2 ... 0.3) D vnf , where:

Dвн1 - внешний диаметр внутреннего стержня,D vn1 - outer diameter of the inner rod,

Dвнф - внутренний диаметр фильтра.D vnf is the inner diameter of the filter.

Высота профиля стрингеров может быть выполнена из соотношения:The height of the stringer profile can be made from the ratio:

Н2=(2…5)δ2, где:Н 2 = (2 ... 5) δ 2 , where:

Н2 - высота профиля стрингера,Н 2 - the height of the stringer profile,

δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder.

Толщина стрингеров может быть выполнена из соотношения:The thickness of the stringers can be made from the ratio:

δс=(0,8…1,0)δ2, где:δ c = (0.8 ... 1.0) δ 2 , where:

δc - толщина стрингера,δ c - stringer thickness,

δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder.

Профилированная проволока может быть выполнена треугольного поперечного сечения с радиусным скруглением вершины, обращенной к оси скважного фильтра.The profiled wire can be made of a triangular cross-section with a radius rounding of the apex facing the axis of the well screen.

Радиусное скругление вершины, обращенной к оси скважного фильтра может быть выполнено из условия:Radial rounding of the vertex facing the axis of the well screen can be performed from the condition:

R=(0,2…0,25)а, где:R = (0.2 ... 0.25) a, where:

R - радиус скругления вершины,R - radius of rounding of the vertex,

а - ширина профилированной проволоки.a - the width of the profiled wire.

D2>Dвн.D 2 > D int .

Укладка внешнего цилиндра со стингерами при сборке выполнена таким образом, чтобы внешний диаметр фильтрующего элемента был меньше внешнего диаметра муфты:Laying of the outer cylinder with stingers during assembly is made in such a way that the outer diameter of the filter element is less than the outer diameter of the sleeve:

D2>Dвн.D 2 > D int .

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1-23, где:The essence of the invention is illustrated in the drawings Fig. 1-23, where:

- на фиг. 1 приведен скважный фильтр,- in Fig. 1 shows a well filter,

- на фиг. 2 приведен фильтрующий элемент,- in Fig. 2 shows the filter element,

- на фиг. 3 приведена внутренняя труба с продольными ребрами,- in Fig. 3 shows an inner tube with longitudinal ribs,

- на фиг. 4 приведено внешний цилиндр со стрингерами,- in Fig. 4 shows the outer cylinder with stringers,

- на фиг. 5 приведен конец внешнего цилиндра со стрингерами,- in Fig. 5 shows the end of the outer cylinder with stringers,

- на фиг. 6 приведен конец продольного ребра на внутренней трубе,- in Fig. 6 shows the end of the longitudinal rib on the inner pipe,

- на фиг. 7 приведен первый вариант профилированной проволоки,- in Fig. 7 shows the first version of the profiled wire,

- на фиг. 8 приведен второй вариант профилированной проволоки,- in Fig. 8 shows the second version of the profiled wire,

- на фиг. 9 приведена сборка внутренней трубы и внешнего цилиндра,- in Fig. 9 shows the assembly of the inner pipe and the outer cylinder,

- на фиг. 10 приведен первый вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 10 shows the first version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 11 приведен второй вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 11 shows the second version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 12 приведен третий вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 12 shows the third version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 13 приведен четвертый вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 13 shows the fourth version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 14 приведен пятый вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 14 shows the fifth version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 15 приведен шестой вариант стрингера и его установка в ограничительное кольцо,- in Fig. 15 shows the sixth version of the stringer and its installation in the restraining ring,

- на фиг. 16 приведен вид А,- in Fig. 16 shows view A,

- на фиг 17 приведено ограничительное кольцо в разрезе, первый вариант,- Fig. 17 shows the restrictive ring in section, the first version,

- на фиг. 18 приведено ограничительное кольцо в разрезе, второй вариант,- in Fig. 18 shows the restrictive ring in section, the second option,

- на фиг. 19 приведено ограничительное кольцо в разрезе, третий вариант,- in Fig. 19 shows the restrictive ring in section, the third option,

- на фиг. 20 приведен вид В,- in Fig. 20 shows view B,

- на фиг. 21 приведен первый вариант сборки фильтрующего блока,- in Fig. 21 shows the first version of the assembly of the filter unit,

- на фиг. 22 приведен второй вариант сборки фильтрующего блока,- in Fig. 22 shows the second version of the assembly of the filter unit,

- на фиг. 23 приведен скважинный фильтр с двумя фильтрующими блоками.- in Fig. 23 shows a well screen with two filtering blocks.

Обозначения, принятые в описанииDescription notation

ниппель 1,nipple 1,

муфта 2,clutch 2,

центратор 3,centralizer 3,

фильтрующий блок 4,filter unit 4,

фильтрующий элемент 5,filter element 5,

стрингер 6,stringer 6,

ограничительно кольцо 7,restrictive ring 7,

профилированная проволока 8,profiled wire 8,

сварочный шов 9,weld 9,

контактная сварка 10,contact welding 10,

внутренняя полость 11,inner cavity 11,

внутренний стержень 12,inner rod 12,

резьба 13,thread 13,

внешний цилиндр 14,outer cylinder 14,

радиальные отверстия 15,radial holes 15,

контактная поверхность 16,contact surface 16,

крестовина 17,cross 17,

внешняя обойма 18,outer cage 18,

внутренняя обойма 19,inner clip 19,

обтекатели 20,fairings 20,

вырез конца стрингера 21,cutout of the end of the stringer 21,

головка под ключ 22,turnkey head 22,

осевая полость 23,axial cavity 23,

внутренняя проточка 24,inner groove 24,

внутренний торец 25,inner end 25,

внешняя проточка 26,outer groove 26,

внешний торец 27,outer end 27,

внутренняя фаска 28,inner chamfer 28,

внешняя фаска 29,outer chamfer 29,

внутренний сварной шов 30,internal weld seam 30,

радиальный вырез 31,radial cut 31,

внутренняя поверхность 32,inner surface 32,

входной торец 33,inlet end 33,

выходной торец 34,exit end 34,

входной обтекатель 35,inlet fairing 35,

выходной обтекатель 36,outlet fairing 36,

промежуточное кольцо 37.intermediate ring 37.

Н0 - высота фильтрующего элемента в поперечном сечении,H 0 - the height of the filter element in the cross section,

H1 - основной зазор,H 1 - main gap,

Н2 - высота профиля стрингера,Н 2 - the height of the stringer profile,

Н3 - высота поперечного сечения профилированной проволоки.H 3 - the height of the cross-section of the profiled wire.

D1 - внутренний диаметр внутренней трубы,D 1 - inner diameter of the inner pipe,

D2 - внутренний диаметр наружного цилиндра,D 2 - inner diameter of the outer cylinder,

Dм - наружный диаметр муфты,D m - outer diameter of the coupling,

Dф - наружный диаметр фильтрующего элемента,D f - outer diameter of the filter element,

δ1 - толщина внутренней трубы,δ 1 - thickness of the inner pipe,

δс - толщина стрингера,δ с - stringer thickness,

δ2 - толщина наружного цилиндра,δ 2 - thickness of the outer cylinder,

δпр - боковой зазор между рядами профилированной проволоки,δ pr - lateral gap between the rows of profiled wire,

t - шаг установки стрингеров,t - step of installing stringers,

а - ширина профилированной проволоки,a - the width of the profiled wire,

R - радиус скругления контактной поверхности профилированной проволоки,R - radius of rounding of the contact surface of the profiled wire,

r1 - радиус скругления вершины поперечного сечения профилированной проволоки.r 1 - radius of rounding of the apex of the cross-section of the profiled wire.

Скважинный фильтр (фиг. 1…23) предназначен для очистки нефти или газа. 3The downhole filter (Fig. 1 ... 23) is designed for oil or gas purification. 3

Скважинный фильтр (фиг. 1) содержит ниппели 1, муфту 2 на верхнем ниппеле 1 и может быть установлен центратор 3. Между ниппелями 1 установлены фильтрующие блоки 4 в виде фильтрующих элементов 5.The downhole filter (Fig. 1) contains nipples 1, a sleeve 2 on the upper nipple 1, and a centralizer 3 can be installed. Between the nipples 1 filter blocks 4 are installed in the form of filter elements 5.

Фильтрующий элемент 5, (фиг. 2) содержит стрингеры 6, уложенные параллельно оси ОО скважинного фильтра между ограничительными кольцами 7, и намотанные на них витки профилированной проволоки 8 треугольного сечения.The filter element 5 (Fig. 2) contains stringers 6, laid parallel to the axis of the OO downhole filter between the limiting rings 7, and wound on them turns of profiled wire 8 of triangular section.

Соединения ниппелей 1 с ограничительными кольцами 6 и ограничительных колец 7 с фильтрующими элементами 5 выполнено сварочными швами 9.Connections of nipples 1 with stop rings 6 and stop rings 7 with filter elements 5 are made with welds 9.

Соединение профилированной проволоки 8 со стрингерами 6 выполнено контактной сваркой 10.The connection of the profiled wire 8 with the stringers 6 is made by resistance welding 10.

Внутри скважинного фильтра образована внутренняя полость 11, в которую поступает очищенный добываемый продукт.An internal cavity 11 is formed inside the well screen, into which the purified production product enters.

Высота профиля стрингеров 6 может быть выполнена из соотношения:The height of the profile of the stringers 6 can be made from the ratio:

Н2=(3…5)δс, где:Н 2 = (3 ... 5) δ с , where:

Н2 - высота профиля стрингера 6,Н 2 - the height of the profile of the stringer 6,

δ с - толщина стрингера 6.δ c - stringer thickness 6.

При такой толщине стрингера 6 его вес уменьшается в 4…5 раз, а прочность на изгиб возрастает в 7 раз при условии выполнения соответствующей высоты профилей стрингеров 6 Н1.With such a thickness of the stringer 6, its weight decreases by 4 ... 5 times, and the bending strength increases by 7 times, provided that the corresponding height of the stringer profiles is 6 N 1 .

Сборка стрингеров 6 показана на фиг. 5, 18 и 19.The assembly of stringers 6 is shown in FIG. 5, 18 and 19.

Доказательство оптимальности указанного соотношения размеров для определения высоты стрингера Н2.Proof of the optimality of the specified ratio of dimensions for determining the height of the stringer Н 2 .

Из сопротивления материалов известно (для прямоугольного профиля):It is known from the resistance of materials (for a rectangular profile):

Figure 00000001
Figure 00000001

W - момент сопротивления изгибу,W is the moment of resistance to bending,

Н2 - высота стрингера 5,Н 2 - the height of the stringer 5,

δ2 - толщина стрингера 5.δ 2 - thickness of stringer 5.

Из этой формулы следует, что с увеличением высоты профиля стрингера 6 - Н2 его сопротивление изгибу возрастает с квадратичной зависимостью. Однако верхний передел ограничен наружным диаметральным габаритом скважинного фильтра: сделать фильтрующий элемент 4 диаметром больше внешнего диаметра муфты 7 Dм нельзя из-за возможности разрушения фильтрующего элемента 5 при спуске в скважину.From this formula it follows that with an increase in the height of the profile of the stringer 6 - H 2, its bending resistance increases with a quadratic dependence. However, the upper redistribution is limited by the outer diametrical dimension of the downhole filter: it is impossible to make the filter element 4 with a diameter greater than the outer diameter of the sleeve 7 D m due to the possibility of destruction of the filter element 5 when running into the well.

Более подробное обоснование высоты профиля стрингеров 6 с использованием некоторых данных, частично позаимствованных из ГОСТ 633-80. Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия, приведено в табл. 1.A more detailed justification of the height of the profile of stringers 6 using some data, partially borrowed from GOST 633-80. Tubing pipes and couplings for them. Specifications are given in table. 1.

Также возможно применение на практике труб по ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия.It is also possible to use pipes in accordance with GOST 632-80 in practice. Casing pipes and couplings for them. Technical conditions.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Из табл. 1 следует, что высота фильтрующего элемента Н0=13,5…16,0 мм.From table. 1 it follows that the height of the filtering element is H 0 = 13.5 ... 16.0 mm.

При высоте профилированной проволоки 7 - Н3 равной 3 мм, учитывая, что Н032 имеем высоту Н2 (фиг. 3) профиля стрингеров 6:With the height of the profiled wire 7 - H 3 equal to 3 mm, taking into account that H 0 = H 3 + H 2, we have the height H 2 (Fig. 3) of the profile of stringers 6:

Допустимая максимальная высота стирнгера 7 находится в диапазоне:The allowed maximum stirnger height 7 is in the range:

Н2=10,5…13,0 мм, что вполне достаточно для изготовления внешней трубы со стрингерами.H 2 = 10.5 ... 13.0 mm, which is quite enough for the manufacture of an outer pipe with stringers.

Например, при δ2=1,0 мм и δс=1,0 мм, имеем, что высота профиля стрингеров 6 будет находиться в диапазоне:For example, with δ 2 = 1.0 mm and δ c = 1.0 mm, we have that the height of the profile of the stringers 6 will be in the range:

Н2=3,0…5,0 мм.H 2 = 3.0 ... 5.0 mm.

При δ2=2,0 мм и δс=2,0 мWith δ 2 = 2.0 mm and δ c = 2.0 m

Н2=6,0…10,0 мм, что немного меньше максимально-допустимого диапазона Н2=10,5…13,0 мм.H 2 = 6.0 ... 10.0 mm, which is slightly less than the maximum permissible range H 2 = 10.5 ... 13.0 mm.

Кроме того, скважинный фильтр содержит (фиг. 5 и 6) внутренний стержень 12 с резьбой 12, установленный на ней коаксиально внешний цилиндр 14 с радиальными отверстиями 15 и стрингерами 6, выполненными заодно с внешним цилиндром 14. Контактные поверхности 16 стрингеров 6 контактируют с профилированной проволокой 8 и соединены с ней контактной сваркой 10 (фиг. 2, 5 и 6).In addition, the downhole filter contains (Fig. 5 and 6) an inner rod 12 with a thread 12, mounted on it coaxially an outer cylinder 14 with radial holes 15 and stringers 6, made integral with the outer cylinder 14. The contact surfaces 16 of the stringers 6 are in contact with the profiled wire 8 and connected to it by resistance welding 10 (Fig. 2, 5 and 6).

Возможны два варианта выполнения профилированной проволоки 8 фиг. 7 и 8.There are two possible versions of the profiled wire 8 of FIG. 7 and 8.

По первому варианту профилированная проволока 8 скруглена в месте контакта со стрингерами 6 радиусом R.According to the first option, the profiled wire 8 is rounded at the point of contact with the stringers 6 with radius R.

Радиусное скругление вершины, обращенной к оси скважного фильтра может быть выполнено из условия:Radial rounding of the vertex facing the axis of the well screen can be performed from the condition:

R=(0,2…0,25) а, где:R = (0.2 ... 0.25) a, where:

R - радиус скругления вершины,R - radius of rounding of the vertex,

а - ширина профилированной проволоки.a - the width of the profiled wire.

По второму варианту (фиг.8) возможно применение проволоки трапециевидного поперечного сечения, при этом ее меньшее основание обращено к оси скважинного фильтра ОО.According to the second option (Fig. 8), it is possible to use a wire of a trapezoidal cross-section, while its smaller base is directed to the axis of the downhole filter OO.

Внутренний диаметр внутреннего цилиндра 14 может быть выполнен из соотношения:The inner diameter of the inner cylinder 14 can be made from the ratio:

D1=(0,2…0,3)D2, где:D 1 = (0.2 ... 0.3) D 2 , where:

D1 - внутренний диаметр внутреннего стержня 12,D 1 - inner diameter of the inner rod 12,

D2 - внутренний диаметр внешнего цилиндра 14.D 2 - inner diameter of the outer cylinder 14.

При таких соотношениях размеров загромождение сечения фильтра внутренним стержнем 12 составляет незначительную величину, а если внутренний стержень 12 выполнен в виде трубы и открыта со стороны входного и выходного торцов, то загромождение еще будет меньше. При необходимости торцы могут быть закрыты соответственно обтекателями 20.With such size ratios, the blockage of the filter section with the inner rod 12 is insignificant, and if the inner rod 12 is made in the form of a pipe and is open from the inlet and outlet ends, then the blockage will be even less. If necessary, the ends can be closed, respectively, with fairings 20.

При установке обтекателей 20 гидродинамические потри внутри скважинного фильтра во внутренней полости 11 значительно уменьшаются.When the fairings 20 are installed, the hydrodynamic rubbing inside the well screen in the inner cavity 11 is significantly reduced.

На фиг. 5 приведен стрингер 6 с вырезом конца стрингера 21 прямоугольной формы.FIG. 5 shows a stringer 6 with a cutout of the end of the stringer 21 of rectangular shape.

На фиг. 6 приведен внутренний стержень 12 с резьбами 13 на концах и с утолщением под ключ 22 и с внутренней полостью 23.FIG. 6 shows an internal rod 12 with threads 13 at the ends and with a thickening for the key 22 and with an internal cavity 23.

Для более удобного между ограничительными кольцами 6 в одном из вариантов могут быть выполнены радиальные вырезы 31 (фиг. 17).For more convenience, radial cutouts 31 can be made between the stop rings 6 in one embodiment (Fig. 17).

Возможны 4 варианта скважинного фильтра (фиг. 8…14)There are 4 options for the downhole filter (Fig. 8 ... 14)

На фиг. 8 приведен первый вариант скважинного фильтра:FIG. 8 shows the first version of the well filter:

D2≥Dвн, где:D 2 ≥D ext , where:

D2 - внутренний диаметр внешней трубы 13,D 2 - inner diameter of the outer pipe 13,

Dвн - внутренний диаметр фильтра.D vn is the inner diameter of the filter.

На фиг. 9 приведен второй вариант скважинного фильтра:FIG. 9 shows the second version of the well filter:

D2=Dвн,D 2 = D int ,

где:Where:

D2 - внутренний диаметр внешней трубы 13,D 2 - inner diameter of the outer pipe 13,

Dвн - внутренний диаметр фильтра.D vn is the inner diameter of the filter.

На фиг. 10 приведен третий вариант скважинного фильтра:FIG. 10 shows the third version of the well filter:

D2≤Dвн,D 2 ≤D corolla,

где:Where:

D2 - внутренний диаметр внешней трубы 13,D 2 - inner diameter of the outer pipe 13,

Dвн - внутренний диаметр фильтра.D vn is the inner diameter of the filter.

На фиг. 11 приведен конец стрингера 5, второй вариант и его установка в ограничительное кольцо 6, в котором:FIG. 11 shows the end of the stringer 5, the second option and its installation in the restricting ring 6, in which:

Dвнс < Dвн, VNS D <D ext.

На фиг. 11 приведен третий вариант фиг. 11:FIG. 11 shows a third embodiment of FIG. eleven:

D2<Dвн.D 2 <D int .

На фиг. 12 приведен первый вариант скважинного фильтра:FIG. 12 shows the first version of the well filter:

D2≥Dвн,D 2 ≥D corolla,

где:Where:

D2 - внутренний диаметр внешней трубы 13,D 2 - inner diameter of the outer pipe 13,

Dвн - внутренний диаметр фильтра.D vn is the inner diameter of the filter.

на фиг. 14 приведен вид В ограничительного кольца 6. Ограничительное кольцо 6 имеет внешнюю фаску 22 на большем диаметре внешнего торца 23 и кольцевую выемку 24 на меньшем диаметре для стыковки к ниппелю 1.in fig. 14 shows a view B of the stop ring 6. The stop ring 6 has an external chamfer 22 at a larger diameter of the outer end 23 and an annular recess 24 at a smaller diameter for joining to the nipple 1.

На фиг. 14 приведен вид В,FIG. 14 shows view B,

На фиг. 15 приведен первый вариант ограничительного кольца 7.FIG. 15 shows the first version of the stop ring 7.

На фиг. 16 приведен второй вариант ограничительного кольца 7.FIG. 16 shows the second version of the stop ring 7.

На фиг. 17 приведен третий вариант ограничительного кольца 7 с радиальными папами 31 и внутренней поверхностью 32 конической формы в виде усеченного конуса. На фиг. 18 приведен вид В ограничительного кольца 7, третьего варианта.FIG. 17 shows a third version of the restraining ring 7 with radial pops 31 and a conical inner surface 32 in the form of a frusto-cone. FIG. 18 shows a view B of the stop ring 7, the third version.

На фиг. 18 и 19 приведены два варианта сборки фильтрующих блоков 4. При этом в варианте фиг. 19 применяют только сварные швы 9 с наружной стороны. А в варианте фиг. 20 и с наружной - сварные швы 9 и внутренние сварные швы 30. Второй вариант имеет большую прочность на растяжение.FIG. 18 and 19 show two variants of the assembly of the filter units 4. In this case, in the variant of FIG. 19 only welds 9 are used on the outside. And in the embodiment of FIG. 20 and from the outside - welds 9 and internal welds 30. The second option has a higher tensile strength.

Сборка скважинного фильтраWell screen assembly

При сборке отдельно (фиг. 1…23) изготавливают ниппели 1, ограничительные кольца 7 и фильтрующие элементы 5.When assembled separately (Fig. 1 ... 23), nipples 1, stop rings 7 and filter elements 5 are made.

Фильтрующие элементы 5 собирают на оправке (не показано) на которой устанавливают внутренняя обойма 19 со стрингерами 6 и на них наматывают профилированную проволоку 8 периодически приваривая ее к стрингерам 6 контактной сваркой 10 (фиг. 12).The filtering elements 5 are assembled on a mandrel (not shown) on which the inner cage 19 with stringers 6 is installed and a profiled wire 8 is wound on them, periodically welding it to the stringers 6 by contact welding 10 (Fig. 12).

Фильтрующие элементы 5 после из сборки приваривают с обеих сторон к ограничительным кольцам 7 сварочными швами 9 (фиг. 1, 2 и 19, 20).The filter elements 5 after being assembled are welded on both sides to the restricting rings 7 with welding seams 9 (Figs. 1, 2 and 19, 20).

При помощи вращения внутреннего стержня 12 по резьбам 13, имеющим противоположное направление (правое и левое) создают осевое напряжение натяжения в стрингерах 6. Это улучшает сопротивление изгибу и сжатию скважинного фильтра.By rotating the inner rod 12 along the threads 13 having opposite directions (right and left), axial tension is created in the stringers 6. This improves the bending and compression resistance of the well screen.

Потом фильтрующие элементы 5 приваривают к ограничительным кольцам 7 при помощи внутренних сварочных швов 30. Ниппеля 1 вставляют во внутренние проточки 24 (фиг. 1, 2 и 19, 20) и приваривают к ограничительным кольцам 7 тоже сварочными швами 9 (фиг. 1 и 2). Возможно изготовление скважинного фильтра с двумя и более фильтрующими блоками 4 (фиг. 21), соединенными промежуточными кольцами 37.Then the filter elements 5 are welded to the restricting rings 7 using internal welding seams 30. The nipples 1 are inserted into the inner grooves 24 (Figs. 1, 2 and 19, 20) and welded to the restricting rings 7 also with welding seams 9 (Figs. 1 and 2 ). It is possible to manufacture a well filter with two or more filtering blocks 4 (Fig. 21) connected by intermediate rings 37.

РАБОТА СКВАЖИНОГО ФИЛЬТРАWELL FILTER OPERATION

Скважинный фильтр предназначен для очистки нефти или газа от посторонних примесей (фиг. 1…23). Для этого скважинный фильтр устанавливают в состав эксплуатационной колонны (не показано). Нефть (газ) через зазор δ1 между витками профилированной проволоки 8 и далее через зазоры между стрингерами 6 - δ2 поступает во внутреннюю полость 11 с высокой степенью очистки.The downhole filter is designed to clean oil or gas from impurities (Fig. 1 ... 23). For this, the downhole filter is installed in the production casing (not shown). Oil (gas) through the gap δ 1 between the turns of the profiled wire 8 and then through the gaps between the stringers 6 - δ 2 enters the inner cavity 11 with a high degree of purification.

Степень фильтрации зависит преимущественно от зазора δ1 и задается заказчиком обычно в диапазоне от 0,1 до 1,0 мм. При этом не допустима деформация витков профилированной проволоки 8 ни при изготовлении, ни при перевозке и спуске скважинного фильтра в скважину. Это достигнуто контактом профилированной проволоки 8 со стрингерами 6 при приварке, их сварке без вытяжки профилированной проволоки 6 за счет большей площади их контакта между собой.The degree of filtration depends mainly on the gap δ 1 and is set by the customer, usually in the range from 0.1 to 1.0 mm. At the same time, deformation of the turns of the profiled wire 8 is not permissible either during manufacture or during transportation and lowering of the well screen into the well. This is achieved by the contact of the profiled wire 8 with the stringers 6 during welding, their welding without drawing the profiled wire 6 due to the larger area of their contact with each other.

Проходя через зазоры δ2 между стрингерами 6 (фиг. 10) во внутреннюю полость 11 добываемый продукт очищается.Passing through the gaps δ 2 between the stringers 6 (Fig. 10) into the inner cavity 11, the product is cleaned.

Предложенная конструкция обеспечивает улучшение фильтрации за счет стабильности бокового зазора между рядами профилированной проволоки δ1 (фиг. 10) и повышает его прочность за счет предложенного профиля стрингеров 6 и профилированной проволоки 8.The proposed design provides improved filtration due to the stability of the lateral gap between the rows of profiled wire δ 1 (Fig. 10) and increases its strength due to the proposed profile of the stringers 6 and the profiled wire 8.

При применении нескольких фильтрующих блоков 4, их прочность на разрыв, скручивание и вибронагрузки увеличивается.When using several filter units 4, their tensile strength, twisting and vibration load increases.

Применение изобретения позволило:Application of the invention allowed:

увеличить прочность скважинного фильтра на изгиб и сохраненить прочности на растяжение и кручение,increase the bending strength of the well screen and maintain tensile and torsional strength,

- увеличить прочность скважинного фильтра при воздействии изгибающих и сжимающих нагрузок,- to increase the strength of the well screen when exposed to bending and compressive loads,

- улучшить очистку добываемого продукта за счет уменьшение деформации витков профилированной проволоки при сварке и при спуске скважинного фильтра в скважину.- to improve the cleaning of the extracted product by reducing the deformation of the turns of the profiled wire during welding and when running the well screen into the well.

Claims (21)

1. Скважинный фильтр, содержащий ниппели, муфту и, по меньшей мере, один фильтрующий блок, содержащий фильтрующий элемент со стрингерами, уложенными параллельно оси скважинного фильтра между ограничительными кольцами, и намотанные на них витки профилированной проволоки, отличающийся тем, что каждый фильтрующий блок содержит внутренний стержень, установленный на нем коаксиально с предварительным натягом внешний цилиндр с радиальными отверстиями и стрингерами, выполненными заодно с внешним цилиндром, а соединение внутренней трубы и внешнего цилиндра выполнено через крестовины, установленные внутри ограничительных колец.1. A downhole filter containing nipples, a sleeve and at least one filter unit containing a filter element with stringers laid parallel to the axis of the downhole filter between the restricting rings, and winding of profiled wire on them, characterized in that each filter unit contains an inner rod, coaxially mounted on it with a preload, an outer cylinder with radial holes and stringers made in one piece with the outer cylinder, and the connection of the inner pipe and the outer cylinder is made through crosses installed inside the restraining rings. 2. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что внешний диаметр внутреннего стержня выполнен из соотношения:2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the inner rod is made from the ratio: Dвн1=(0,2…0,3)Dвнф, где:D vn1 = (0.2 ... 0.3) D vnf , where: Dвн1 - внешний диаметр внутреннего стержня,D vn1 - outer diameter of the inner rod, Dвнф - внутренний диаметр фильтра.D vnf is the inner diameter of the filter. 3. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что высота профиля стрингеров выполнена из соотношения:3. Downhole filter according to claim 1, characterized in that the height of the stringer profile is made from the ratio: Н2=(2…5)δ2, где:Н 2 = (2 ... 5) δ 2 , where: Н2 - высота профиля стрингера,Н 2 - the height of the stringer profile, δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder. 4. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что толщина стрингеров выполнена из соотношения:4. Downhole filter according to claim 1, characterized in that the thickness of the stringers is made from the ratio: δс=(0,8…1,0)δ2, где:δ c = (0.8 ... 1.0) δ 2 , where: δс - толщина стрингера,δ с - stringer thickness, δ2 - толщина внешнего цилиндра.δ 2 - thickness of the outer cylinder. 5. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что профилированная проволока выполнена треугольного поперечного сечения с радиусным скруглением вершины, обращенной к оси скважного фильтра.5. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the profiled wire is made of a triangular cross-section with a radius rounding of the apex facing the axis of the downhole filter. 6. Скважинный фильтр по п. 7, отличающийся тем, что радиусное скругление вершины, обращенной к оси скважного фильтра выполнено из условия:6. The downhole filter according to claim 7, characterized in that the radius rounding of the apex facing the axis of the downhole filter is made from the condition: R=(0,2…0,25)а, где:R = (0.2 ... 0.25) a, where: R - радиус скругления вершины,R - radius of rounding of the vertex, а - ширина профилированной проволоки.a - the width of the profiled wire. D2>Dвн.D 2 > D int . 7. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что укладка внешнего цилиндра со стингерами при сборке выполнена таким образом, чтобы внешний диаметр фильтрующего элемента был меньше внешнего диаметра муфты:7. A well filter according to claim 1, characterized in that the outer cylinder with stingers is laid in such a way that the outer diameter of the filter element is less than the outer diameter of the sleeve: D2>Dвн.D 2 > D int .
RU2020105814A 2020-02-06 2020-02-06 Downhole filter RU2729577C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105814A RU2729577C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Downhole filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105814A RU2729577C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Downhole filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729577C1 true RU2729577C1 (en) 2020-08-10

Family

ID=72085965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105814A RU2729577C1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Downhole filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729577C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1021768A1 (en) * 1981-07-24 1983-06-07 Дрогобычское Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Всесоюзного Промышленного Объединения По Изготовлению Запчастей И Капремонту Технологического Оборудования "Союзгазмашремонт" Deep-wall filter
US5004049A (en) * 1990-01-25 1991-04-02 Otis Engineering Corporation Low profile dual screen prepack
US5339895A (en) * 1993-03-22 1994-08-23 Halliburton Company Sintered spherical plastic bead prepack screen aggregate
RU2402675C2 (en) * 2008-11-27 2010-10-27 Владимир Александрович Чигряй Hydro-dynamic filter
RU152705U1 (en) * 2014-10-07 2015-06-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина DEPTH PUMP FILTER
RU2606470C1 (en) * 2016-01-25 2017-01-10 Дмитрий Валентинович Моисеев Frameless borehole filter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1021768A1 (en) * 1981-07-24 1983-06-07 Дрогобычское Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Всесоюзного Промышленного Объединения По Изготовлению Запчастей И Капремонту Технологического Оборудования "Союзгазмашремонт" Deep-wall filter
US5004049A (en) * 1990-01-25 1991-04-02 Otis Engineering Corporation Low profile dual screen prepack
US5339895A (en) * 1993-03-22 1994-08-23 Halliburton Company Sintered spherical plastic bead prepack screen aggregate
RU2402675C2 (en) * 2008-11-27 2010-10-27 Владимир Александрович Чигряй Hydro-dynamic filter
RU152705U1 (en) * 2014-10-07 2015-06-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина DEPTH PUMP FILTER
RU2606470C1 (en) * 2016-01-25 2017-01-10 Дмитрий Валентинович Моисеев Frameless borehole filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2606470C1 (en) Frameless borehole filter
US5979551A (en) Well screen with floating mounting
US6464261B1 (en) Pipe coupling
JPS5832275B2 (en) screen
EP0674095B1 (en) Well screen with coiled element
US8281855B2 (en) Shrouded tubular
OA11330A (en) Well casing assembly with erosion protection for inner screen.
MXPA01011019A (en) Threaded connection with high compressive rating.
IE46407B1 (en) Protected well screen
WO1998035132A1 (en) Prepacked flush joint well screen
US20140116725A1 (en) Tubular Member Coupling and Lining Systems and Methods
RU2603309C1 (en) Slit-type well filter
RU2729577C1 (en) Downhole filter
RU2729299C1 (en) Downhole filter
RU164013U1 (en) FRAMELESS WELL FILTER
WO2012135587A2 (en) Premium mesh screen
RU2725984C1 (en) Downhole filter
RU2594903C1 (en) Frameless borehole filter
RU2726678C1 (en) Downhole filter
JP2003342977A (en) Spreadable screen for horizontal well and for inclined well and its execution method
RU2378494C1 (en) Slotted filter with wired filtrating element
RU2729298C1 (en) Downhole filter and its cleaning method
RU2724731C1 (en) Downhole filter
RU2347890C2 (en) Well filter
RU2610738C1 (en) Slotted borehole filter