СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ИЗОЛИРОВАННОГО ФИЛЬТРА Российский патент 1997 года по МПК E21B43/08 

Настоящее изобретение относится к области бурения нефтяных скважин, а более точно, к способу изготовления избирательно изолированного фильтра.

Фильтр, который наиболее часто используется как фильтр для глубоких скважин, например нефтяной скважины, имеет перфорированную трубу, имеющую многочисленные круглые отверстия или щелевые прорези, в качестве своего базового элемента, множество прокладочных стержней, проходящих в продольном направлении и расположенных с интервалами в периферийном направлении по наружной поверхности базового элемента, и спирально намотанную проволоку по наружной периферии прокладочных стержней с заданным зазором. В результате наличия прокладочных элементов в виде стержней образуется кольцевая полость, определяемая прокладочными элементами и проходящая в продольном направлении между внутренней стороной проволоки и наружной поверхностью базового элемента по всей периферии базового элемента.

Эта кольцевая полость, образованная между внутренней стороной проволоки и наружной поверхностью базового элемента, является необходимой для обеспечения достаточной скорости потока жидкости путем предоставления возможности жидкости течь из зазора проволоки равномерно в отверстия базового элемента. Однако образование кольцевой полости создает следующие проблемы. В случае когда происходит закупорка в фильтре, проводится операция растворения или удаления материалов, которые вызвали закупорку, путем локального впрыска такой жидкости, как соляная кислота, дизельное топливо, маловязкое масло или поверхностно-активное вещество, под давлением в радиальном направлении от внутренней стороны базового элемента. Однако эта жидкость диспергирует вертикально через кольцевую полость, и как результат, достаточное количество жидкости не впрыскивается концентрически в место, в котором произошло закупоривание, и растворение или удаление закупорочного материала не достигается в предполагаемой степени.

В фильтре типа, при котором засыпают гравий или крупнозернистый песок в буровую скважину вокруг фильтра для предотвращения попадания песка с буровую скважину посредством засыпанного гравия, жидкость впрыскивается изнутри базового элемента в сторону гравия в радиальном направлении, когда гравий заполнил буровую скважину, чтобы подать гравий вниз под давлением впрыскиваемой жидкости. В этом случае также впрыскиваемая жидкость диспергирует вертикально через кольцевую полость, так что гравий не движется вниз, как ожидалось, что в результате ведет к потере однородности в распределении гравия в буровой скважине и снижению эффекта предотвращения попадания песка в фильтр.

Для решения вышеназванных проблем патент US N 4771829 предполагает избирательно изолируемый фильтр, в котором в выбранных местах в продольном направлении предусматривается средство уплотнения для изолирования и герметизации кольцевой полости, проходящей в продольном направлении, определяемой прокладочными стержнями фильтра вышеописанного типа. В этом фильтре множество прокладочных стержней расположено по наружной поверхности базового элемента, состоящего из перфорированной трубы, проволока спирально навита на наружной стороне прокладочных стержней, цилиндрические гильзы той же радиальной длины, как и радиальная длина прокладочных стержней, расположены на внутренней стороне проволоки в выбранных местах с интервалами в продольном направлении и прикреплены к прокладочным стержням. Путем размещения этих гильз, которые составляют уплотнительное средство в выбранных местах в продольном направлении, кольцевая полость, определяемая прокладочными стержнями и проходящая в продольном направлении, изолируется и герметизируется в продольном направлении. Соответственно при проведении стадии по удалению закупорки или наполнению гравием в буровой скважине, жидкость, впрыскивается изнутри базового элемента в секцию фильтра, где произошла закупорка или существует гравий, который должен быть направлен вниз, впрыскивается радиально в сторону буровой скважины через зазор проволоки для ограничения вертикального потока жидкости в кольцевой полости гильзами, расположенными в верхнем и нижнем местах секции фильтра, где впрыскивается жидкость.

Как описано выше, избирательно изолированный фильтр полезен для достижения эффективного удаления закупорки и направления вниз гравия, но имеет следующий недостаток.

Способ изготовления такого избирательного изолированного фильтра включает установку базового элемента преимущественно цилиндрической формы с отверстиями, размещение на наружной поверхности базового элемента прокладочных элементов в продольном направлении, наматывание проволоки с зазором на прокладочные элементы и образование между ее поверхностью и наружной поверхностью базового элемента кольцевой полости, разобщенной прокладочными элементами на продольные каналы, и разобщение последних в поперечном сечении интервалами.

В известном избирательно изолированном фильтре, как показано, проволока наматывается по гильзам. Проволока нормально крепится точечной сваркой к прокладочным стержням. Так как известно, что точечная сварка производится посредством концентрации электрического тока на относительно небольшой площади, чтобы нагреть ее локально, очень трудно точечно приваривать проволоку к поверхности гильз, которые имеют относительно широкую площадь.

Далее, в зависимости избирательно изолированном фильтре гильзы обматываются проволокой, зазор проволоки является очень небольшой величиной примерно около 0,3 мм, и соответственно гильзы не видны снаружи, и местоположение и состояние монтажа гильз не может быть проверено визуально. Способ изготовления известкового фильтра не обеспечивает проверку состояния гильз, даже если есть в монтаже гильзы.

Поэтому техническим результатом настоящего изобретения является создание способа изготовления избирательно изолированного фильтра, в котором устранено затруднение в проведении сварочных работ и обеспечена легкая проверка визуально местоположения и состояния монтажа уплотнительных средств.

Этот технический результат достигается тем, что в способе изготовления избирательно изолированного фильтра, включающем установку базового элемента преимущественно цилиндрической формы с отверстиями, размещение на наружной поверхности базового элемента прокладочных элементов в продольном направлении, наматывание проволоки с зазором на прокладочные элементы и образование между ее поверхностью и наружной поверхностью базового элемента кольцевой полости, разобщенной прокладочными элементами на продольные каналы, и разобщение последних в поперечном сечении с интервалами, отличающийся тем, что разобщение продольных каналов в поперечном сечении осуществляют твердеющим текучим материалом путем его подачи на внешнюю поверхность фильтра и вращения последнего по мере заполнения твердеющим текучим материалом продольных каналов и зазоров проволоки с перекрытием ее внешней поверхности в интервале разобщения.

Уплотнительное средство образуется путем заполнения кольцевой полости между прокладочными элементами, которые расположены смежно друг с другом в периферийном направлении, твердеющим текучим материалом в местоположении, где необходима герметизация. Образованное таким образом уплотнительное средство не имеет на себе намотанной проволоки, и поэтому расширения зазора между проволокой и уплотнительным средством не происходит, и трудность проведения сварки тем самым устраняется. Далее, состояние монтажа средства уплотнения может быть визуально проверено, и поэтому дефект в монтаже уплотнительного средства может быть легко определен и произведен небольшой ремонт.

Предпочитаемый вариант реализации изобретения будет списан ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает вертикальный разрез части избирательно изолированного фильтра, изготовленного способом согласно изобретению;
Фиг. 2 вертикальный разрез части избирательно изолированного фильтра, изготовленного способом согласно другому варианту воплощения изобретения.

Способ изготовления избирательно изолированного фильтра 1, показанного на фиг. 1 включает установку базового элемента, выполненного в виде перфорированной трубы 2 с отверстиями 3, размещение на ее наружной поверхности прокладочных элементов 4, проходящих в продольном направлении и расположенных по периферии на расстоянии друг от друга, наматывание проволоки 5 спирально по наружной стороне прокладочных элементов 4 с зазором "d" заданной ширины. При этом между наружной поверхностью перфорированной трубы 2 и внутренней стороной проволоки 5 образуется кольцевая полость, разобщенная прокладочными элементами 4 на продольные каналы. Разобщение продольных каналов в поперечном сечении осуществляется твердеющим текучим материалом путем его подачи на устройства 6 на внешнюю поверхность фильтра и вращения его по мере заполнения твердеющим текучим материалом продольных каналов и зазоров проволоки 5 с перекрытием ее внешней поверхности в интервале разобщения. Устройство 6 подачи уплотнительного материала может расходовать из выпускного канала 7 вышеуказанный материал, подаваемый из непоказанного резервуара на фильтр 1 по заданной длине и в заданном количестве. Соответственно путем размещения устройства 6 подачи твердеющего текучего материала над местом, где необходима герметизация, и вращения фильтра 1 на 360^o при расходовании этого материала сверху проволоки 5, он скапливается на наружной периферийной поверхности перфорированной трубы 2 через зазор "d" проволоки 5 и заполняет часть кольцевого канала между прокладочными элементами 4, которые смежно расположены относительно друг друга в периферийном направлении, тем самым образуя секцию 8 уплотнения, которая изолирует и герметизирует кольцевой канал в продольном направлении. После образования секции 8 уплотнения фильтр 1 или устройство 6 подачи твердеющего материала перемещается в следующее положение уплотнения, и повторяется та же операция для образования секции 8 уплотнения. Путем повторения этой операции может быть образовано множество секций 8 уплотнения в требуемых местах на трубе 2.

Твердеющий текучий материал может быть выбран из числа материалов, которые имеют достаточную жидкоподвижность или жидкотекучесть в отношении стекания вниз через зазор "d" проволоки 5 при образовании секции 8 уплотнения на трубе 2 и имеют такую природу, что затвердевают относительно быстро после нанесения на поверхность трубы 2, чтобы скопиться на трубе 2. Предпочитаемыми материалами являются термопластическая смола или резина (каучук), которая плавится при нагревании, силиконовый эластомер, адгезивы, цемент, керамики, гипс, свиней и металлосвязывающий материал, такой как припой. В случае когда предполагается использование такой кислоты, как соляная, для предотвращения закупорки фильтра выбирается материал, который не растворяется и не корродирует при контакте с такой кислотой.

Способ изготовления избирательно изолированного фильтра, показанного на фиг. 2, включает по отношению к вышеописанному способу следующие дополнительные операции: на избирательно изолированном фильтре 1 показанном на фиг. 1, размещают дополнительные прокладочные элементы 9, на которые наматывают с зазором "D" проволоку 10, т.е. образуют дополнительный наружный фильтр 11. Зазор "D" больше зазора "d". Проволока 10 точечносваривается с прокладочными элементами 9 в каждой точке пересечения с ними. Выполнение проволоки 10 не ограничивается спиральной проволокой, как показано, а может быть представлено множеством колец, расположенных с интервалами, и приваренных к прокладочным элементам 9. При необходимости зазор "D" может быть равен или быть меньше, чем зазор "d".

В случае когда фильтр, показанный на фиг. 2, используется в горизонтальной скважине, имеющей горизонтально расположенную часть, или в наклонной скважине, имеющей наклонно проходящую часть вдоль нефтяного слоя, при его введении в скважину наружный фильтр 11, проходящий через изогнутую часть скважины, деформируется в результате сгиба поверхности стенки скважины. Проволока 5 внутреннего фильтра 1 не входит в контакт с поверхностью стенки изогнутой части скважины, но упруго деформируется внутри наружного фильтра 11 и после этого восстанавливается в первоначальной форме при достижении горизонтальной части скважины. Так как предусмотрен зазор между прокладочными элементами 9 наружного фильтра 11 и проволокой 5 внутреннего фильтра 1, может производиться регулировка путем правильной установки этого зазора, так что проволока 5 не будет в контакте с прокладочными элементами 9 при прохождении через согнутый участок скважины, или даже если проволока 5 контактирует с прокладочными элементами 9, она не будет пластично деформирована под действием избыточной нагрузки. Поэтому согласно этому варианту выполнения фильтра его повреждение или деформация, возникающие при принудительном прохождении фильтра в скважине через изогнутую часть скважины, могут быть эффективно предотвращены и зазор "d" проволоки 5 внутреннего трубчатого фильтра 1 может поддерживаться постоянным. Этот концентрический фильтр является эффективным для предотвращения образования песка и также для защиты фильтра от коррозии, вызываемой перемещением жидкости и песка.

В вышеописанных вариантах реализации перфорированная труба 2 используется как базовый элемент. Базовый элемент однако не ограничивается перфорированной трубой 2, а может также быть, например, спиральной проволокой, проходящей в осевом направлении фильтра. Альтернативно базовый элемент может быть составлен из множества колец, расположенных параллельно с заданным интервалом в осевом направлении фильтра с тем, чтобы образовать щели, которые продолжаются в периферийном направлении фильтра. Эти базовые элементы описаны в японской патентной публикации N 32275/1983.

Базовый элемент может быть цилиндрическим элементом, образованным путем наматывания спиральной проволоки снаружи множества стержней, расположенных в осевом направлении с заданным интервалом, для образования цилиндрической конфигурации, и путем сварки стержней и проволоки вместе для образования интегрального цилиндрического тела. Этот тип базового элемента используется в фильтре двухцилиндрового типа, описанном в японской патентной публикации N 54516/1989.

В вышеописанных вариантах реализации в качестве проволоки 5 и 10 используется клиновидная проволока. Однако проволока не ограничивается клиновидной формой и может быть проволокой с другим поперечным сечением, например ромбическим, круглым и квадратным, которая также может использоваться. В зависимости от условий, в каких используется проволока 5 и 10, эти проволоки 5 и 10 могут привариваться к части прокладочных элементов только вместо приваривания элементов во всех точках пересечения с проволокой.

В вышеописанных вариантах реализации устройство 6 подачи твердеющего текущего материала является неподвижным, а фильтры, показанные на фиг. 1 и 2, вращаются. Наоборот, устройство 6 подачи уплотнительного материала может вращаться вокруг неподвижного фильтра.

Длина уплотнительного средства и прокладочных элементов должна быть соответственно определена в зависимости от условий в скважине. Уплотнительное средство может быть длиной примерно от 30, 48 см и более чем половина длины базового элемента. Также можно изменить длины множественных уплотнительных средств на одном базовом элементе. Длина прокладочных элементов равна длине части базового элемента, которая не покрыта уплотнительным средством, или которая не требуется для нарезки резьбы или образования централизатора.

Использование: в области бурения нефтяных скважин, в частности как способ изготовления фильтра. Обеспечивает повышение однородности распределения гравия в скважине и предотвращает попадание песка в фильтр. Сущность изобретения: по способу устанавливают базовый элемент преимущественно цилиндрической формы с отверстиями. На наружной поверхности базового элемента размещают прокладочные элементы. Их размещают в продольном направлении. На прокладочные элементы наматывают проволоку с зазором. Образуют между ее поверхностью базового элемента кольцевую полость. Ее разобщают прокладочными элементами на продольные каналы. Эти каналы разобщают в поперечном сечении с интервалами. Эту операцию осуществляют твердеющим текучим материалом. Его подают на внешнюю поверхность фильтра. По мере заполнения твердеющим текучим материалом продольных каналов и зазоров проволоки с перекрытием ее внешней поверхности в интервале разобщения фильтр вращают. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления избирательно изолированного фильтра, включающий установку базового элемента преимущественно цилиндрической формы с отверстиями, размещение на наружной поверхности базового элемента прокладочных элементов в продольном направлении, наматывание проволоки с зазором на прокладочные элементы и образование между ее поверхностью и наружной поверхностью базового элемента кольцевой полости, разобщенной прокладочными элементами на продольные каналы, и разобщение последних в поперечном сечении и в отдельных интервалах, отличающийся тем, что разобщение продольных каналов в поперечном сечении осуществляют твердеющим текучим материалом путем его подачи на внешнюю поверхность фильтра и вращения последнего по мере заполнения твердеющим текучим материалом продольных каналов и зазоров проволоки с перекрытием ее внешней поверхности в интервале разобщения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что базовый элемент устанавливают в виде трубы с отверстиями. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что базовый элемент устанавливают из спирально навитой проволоки. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что базовый элемент устанавливают из размещенных параллельно друг другу колец, образующих между собой щели. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что базовый элемент устанавливают из продольных стержней и намотанной на них по спирали проволоки, которую приваривают к продольным стержням. 6. Способ по пп. 1 5, отличающийся тем, что на избирательно изолированном фильтре размещают дополнительные прокладочные элементы, на которые наматывают с зазором дополнительную проволоку.