СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2005 года по МПК E21B43/08 E03B3/18 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к методам борьбы с пескопроявлениями в скважинах.

Известны устройства для предупреждения попадания песка в насос, работающий в скважине, которые устанавливаются у приема насоса в виде фильтров или сепараторов, работа которых основана на действии сил гравитации или сил инерции во всех способах добычи нефти, является осуществлением комплекса мероприятий, направленных на предупреждение поступления песка из пласта в ствол.

Наиболее эффективный метод борьбы с пескопроявлениями при эксплуатации скважины – это установка специальных фильтров на забое.

Основные виды конструкций забоев скважин приведены в книге Ашрафьян М.О. и др. Совершенствование конструкций забоев скважин. М.: Недра. -1987, определяются в зависимости от прочности пород пласта, условий их залегания.

Внутрискважинные забойные трубчатые фильтры могут иметь различные типы конструкций.

Проволочно - сварочный фильтр конструктивно выполняется в виде отрезка трубы с регулярной перфорацией и большим количеством опорных продольных стержней, на которые намотана профилированная в виде трапеции проволока из легированной стали (см. Пирвердян А.М. Защита скважинного насоса от газа и песка. М.: Недра. -1986. и Каталог ОАО НПО “Роснефть - Пермнефть” ДОАО Машиностроительный завод “Нефтетерммаш”, “Фильтр противопесочный из профилированной проволоки ФПТ1-146/168). Известный тип фильтра может устанавливаться на башмаке насосно-компрессорных труб в интервале перфорации ствола скважины.

Недостаток, как показал опыт эксплуатации, - проволочно - сварные фильтры недолговечны, быстро разрушаются из-за абразивного износа и химических воздействий на основной фильтрующий элемент - проволоку.

Другой тип трубчатого скважинного фильтра - на основе пористых титановых фильтроэлементов (см. НТС “Нефтепромысловые дело”, №10, 1981, с. 35-39).

Недостаток - фильтр устраняет недостатки предыдущего, но несет в себе другие - накопление в своих порах глинистых частиц, постепенное заиливание и прекращение гидравлической проводимости.

Наиболее надежны гравитационные фильтры, применение которых, как показывает зарубежный и отечественный опыт (см. Ашрафьян М.О. и др. Совершенствование конструкций забоев скважин. М.: Недра, 1987.), в 85-90% случаев дает положительные результаты. В процессе строительства скважины после вскрытия продуктивного пласта в ствол скважины спускается предварительно перфорированная потайная колонна с размерами щелей несколько большими, чем размер частиц гравия. Затем намывают на колонну с помощью различных жидкостей - носителей с повышенной вязкостью гравийную набивку с размером частиц от 0,15 до 1,4 мм и последующим креплением ее реагентами или смолами.

Создание гравийного или гравийно - песчаного фильтра не обеспечивает полной гарантии от выноса песка из призабойной зоны продуктивного пласта, т. к. со временем гравий в фильтре проседает и уплотняется, открывая перфорированную стенку потайной колонны, открытые полости по высоте могут достигать 29 % от первоначальной высоты фильтра.

Для решения проблем с оседанием фильтрующей гравийной набивки за предварительно потайной колонной создают специальные проницаемые тампонажные материалы для крепления слабоцементированных коллекторов и образуют фильтрующую зону на забое скважины.

По техническому оснащению наиболее простая и надежная конструкция скважинного фильтра - это фильтрующее устройство, спускаемое в ствол эксплуатационной скважины (см. НТС “Нефтепромысловое дело”, №10, 1981, с. 35-39). В источнике приводятся противопесочные фильтры с различными типами фильтрующих элементов, которые устанавливают в стволе скважины на башмаке насосно-компрессорных труб и без жесткой связи с опорой на забой скважины и пакером, в том числе скважинный фильтр, состоящий из трубчатого фильтрующего устройства, включающего металлический корпус с перфорированным участком, и фиксирующих указанное устройство в обсадной колонне элементов.

Анализ работы фильтров показывает, что наиболее эффективной конструкцией является установка фильтра с пакером, при этом предусматривается, что гравийная набивка за данным фильтром будет образовываться естественным путем за счет фильтрования и накопления частиц песка с заранее предусмотренным размером.

Все вышеприведенные и рассмотренные конструкции фильтров, спускаемых на забой эксплуатационной скважины непосредственно в продуктивном пласте, не могут быть использованы при необходимости одновременной или очередной эксплуатации нескольких продуктивных пластов одним стволом скважины. Конструкции этих фильтров предусматривают так, что песок, вынесенный из пласта и задержанный фильтром, накапливается ниже закрытой фильтром продуктивной зоны, кроме того, невозможен проход через сечение фильтров к ниже- или вышележащим продуктивным пластам.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности установки и работы трубчатого фильтра в перфорированной зоне обсадной колонны путем обеспечения сквозного свободного прохода через внутреннее сечение фильтра вдоль его оси для одновременной или поочередной эксплуатации ниже- или вышележащих продуктивных пластов.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном фильтре, состоящем из трубчатого фильтрующего устройства, включающего металлический корпус с перфорированным участком, и фиксирующих устройство в обсадной колонне элементов, оба фиксирующих элемента выполнены в виде резиновых уплотняющих манжет, перекрывающих с обеих сторон по оси обсадной колонны зону ее перфорации, открывающей доступ добываемой из пласта жидкости на фильтр, корпус имеет две раздающиеся по диаметру и жестко прижимающиеся к обсадной колонне части с указанными манжетами, под которыми участок корпуса более пластичный, чем указанный перфорированный участок, выполненный из металла повышенной твердости, при этом обеспечивается сквозной свободный проход специального оборудования через внутреннее сечение фильтра для одновременной или поочередной эксплуатации ниже- или вышележащих продуктивных пластов.

На чертеже изображен трубчатый противопесочный фильтр, установленный в обсадной колонне.

Фильтр устанавливается в обсадной колонне с помощью специальных технических средств, применяющихся для установки металлических пластырей при капитальном подземном ремонте обсадных колонн.

В обсадной колонне 1 устанавливается трубчатый корпус фильтра 2 с первой резиновой манжетой 3, замыкающей манжетой 8, отсекающими перфорацию 4 в обсадной колонне, за которой находится накопленная гравийная набивка 5. В корпусе фильтра выполнена фильтрующая перфорация 6.

Работа фильтра осуществляется следующим образом.

При установке обе части металлического корпуса 2 фильтра с резиновыми манжетами 3, 8 поочередно раздаются по диаметру и жестко прижимаются к обсадной колонне 1. Металлический корпус фильтра по всей площади имеет регулярную сквозную перфорацию 6, выполненную лазерным лучом, при этом все отверстия имеют один и тот же размер, рассчитанный по среднечастотным размерам механических частиц, выносимых из пласта. Для повышения абразивной и коррозионной устойчивости фильтра перфорированный участок 6 может быть выполнен из металла повышенной твердости и соединяться с более пластичным участком корпуса под резиновыми манжетами 3 путем плазменной или лазерной сварки.

Данная конструкция скважинного противопесочного фильтра позволяет вести эксплуатационные работы в стволе скважины, проходя через открытое внутреннее сечение к ниже - или вышележащим пластам. При этом рабочее состояние фильтра не меняется, и он может продолжать выполнять функцию. Между трубчатым корпусом 2 фильтра и обсадной колонной 1 в полости, ограниченной с обеих сторон резиновыми манжетами 3 и 8, естественным путем образуется гравийная набивка за счет накопления крупных песчаных частиц, имеющих наибольшее процентное содержание в механической фазе, выносимой из продуктивного пласта. Одновременно предотвращается вынос песка в ствол скважины и накопление его в призабойной зоне и в зумпфе скважины. Так как гравийная набивка образуется естественным путем, она находится постоянно в плотном состоянии без каверн и проседаний. В случае заиливания гравийной зоны или отложения парафино - смолистых веществ фильтрующую зону можно обработать обратной промывкой специальными жидкостями. Уплотняющие резиновые манжеты 3 и 8 позволяют герметизировать зону 7 до фильтра от полости ствола скважины, ограниченной по вертикали обсадной колонной 1, без применения дорогостоящих пакерных устройств, что упрощает фиксацию и повышает надежность комплекта фильтра.

Использование предлагаемого изобретения позволит одновременно или поочередно эксплуатировать ниже- или вышележащие продуктивные пласты.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к методам борьбы с пескопроявлениями в скважинах, и может быть использовано для предупреждения попадания песка в насос, работающий в скважине. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение надежности установки и работы фильтра. Скважинный фильтр состоит из трубчатого фильтрующего устройства, включающего металлический корпус с перфорированным участком, и фиксирующих указанное устройство в обсадной колонне элементов. Оба фиксирующих элемента выполнены в виде резиновых уплотняющих манжет, перекрывающих с обеих сторон по оси обсадной колонны зону ее перфорации, открывающей доступ добываемой из пласта жидкости на фильтр. Корпус имеет две раздающиеся по диаметру и жестко прижимающиеся к обсадной колонне части с указанными манжетами, под которыми участок корпуса более пластичный, чем указанный перфорированный участок, выполненный из металла повышенной твердости. При этом обеспечивается сквозной свободный проход специального оборудования через внутреннее сечение фильтра для одновременной или поочередной эксплуатации ниже- или вышележащих продуктивных пластов. 1 ил.

Скважинный фильтр, состоящий из трубчатого фильтрующего устройства, включающего металлический корпус с перфорированным участком, и фиксирующих устройство в обсадной колонне элементов, отличающийся тем, что оба фиксирующих элемента выполнены в виде резиновых уплотняющих манжет, перекрывающих с обеих сторон по оси обсадной колонны зону ее перфорации, открывающей доступ добываемой из пласта жидкости на фильтр, корпус имеет две раздающиеся по диаметру и жестко прижимающиеся к обсадной колонне части с указанными манжетами, под которыми участок корпуса более пластичный, чем указанный перфорированный участок, выполненный из металла повышенной твердости, при этом обеспечивается сквозной свободный проход специального оборудования через внутреннее сечение фильтра для одновременной или поочередной эксплуатации ниже- или вышележащих продуктивных пластов.