СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2011 года по МПК E21B43/11 E21B43/08 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважин.

Известен скважинный фильтр, состоящий из корпуса с циркуляционными отверстиями, фильтрующего узла, установленного на корпусе, переводника и кожуха, образующего с переводником и корпусом кольцевую камеру, в которой размещена втулка с упорными элементами (см., например, SU 2102585).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции - необходимость использования с фильтром специального патрубка для установки управляющего инструмента для приведения фильтра в рабочее положение.

Известен скважинный фильтр, включающий полый корпус с радиальными отверстиями, перекрытыми полыми срезными пробками, выполненными с наружным кольцевым буртом и оборудованными уплотнительными кольцами, и фильтрующий узел, размещенный снаружи корпуса и образующий с ним кольцевую полость, причем срезные пробки закреплены в радиальных отверстиях посредством чеканки (см., например, RU 2182960).

Недостатком известного устройства является его низкая герметизирующая способность, обусловленная недостаточно надежным креплением пробок в радиальных отверстиях корпуса. Как, например, в случае возникновения необходимости промывки колонны, оборудованной фильтрами, при ее спуске в скважину велика вероятность выдавливания пробок в затрубное пространство, что приведет к аварийной ситуации, например к прихвату колонны.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы скважинного фильтра.

Необходимый технический результат достигается тем, что скважинный фильтр включает полый корпус с радиальными отверстиями, перекрытыми полыми срезными колпачками, выступающими внутрь корпуса, продольные ребра жесткости - стрингеры, размещенные снаружи корпуса, проволочную навивку, размещенную на стрингерах, и кольцевые опорные бандажи, жестко закрепляющие торцевые поверхности стрингеров с проволочной навивкой, при этом полые срезные колпачки выполнены одной частью из упругого деформируемого материала в виде цилиндра с внешней и внутренней конической оторочками в отношении к корпусу и недеформируемого материала в виде втулки длиной, превышающей толщину стенки корпуса, помещенной внутрь цилиндра с оторочками с усилием, обеспечивающим радиальную деформацию материала цилиндра в 3-7% от его осевой деформации в рабочем положении устройства.

Кроме того:

в качестве упругого деформируемого материала принята жесткая резина или полимерный материал;

в качестве недеформируемого материала принята сталь или алюминий;

в качестве полимерного материала принят капролон, или фторопласт, или полиуретан;

жесткость резины принята в диапазоне 70-90 единиц по Шору.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 - сечение этого устройства по срезному колпачку.

Устройство включает полый корпус 1 с радиальными отверстиями 2, перекрытыми полыми срезными колпачками 3, выступающими внутрь полого корпуса 1. Снаружи корпуса 1 размещены продольные ребра жесткости - стрингеры 4. На стрингерах 4 размещена проволочная навивка 5. Торцевые поверхности стрингеров 4 с проволочной навивкой 5 на них жестко закрепляют кольцевые опорные бандажи 6. Полые срезные колпачки 3 выполнены одной частью из упругого деформируемого материала в виде цилиндра 7 с внешней 8 и внутренней конической 9 оторочками в отношении к корпусу 1 и недеформируемого материала в виде втулки 10 длиной, превышающей толщину стенки корпуса 1. Втулка 10 помещена внутрь цилиндра 7 с оторочками с усилием, обеспечивающим его радиальную деформацию в 3-7% от его осевой деформации в рабочем положении устройства.

Кроме того, на фиг.1, 2 показаны кольцевые карманы 11 под внешнюю оторочку 8 цилиндра 7. Между корпусом 1 и стрингерами 4 с проволочной навивкой 5 показана кольцевая полость 12. На внешней поверхности цилиндра 7 выполнена кольцевая канавка 13 для обеспечения срезки колпачков 3 в заданном сечении. Втулка 10 помещена внутрь цилиндра 7 - его полость 14.

Помещение втулки 10 внутрь цилиндра 7 с заданным усилием - усилием начальной деформации, обеспечивает в дальнейшем, при создании рабочей нагрузки, ее равномерное распределение по телу цилиндра и повышение, в результате, несущей способности - устойчивости полых срезных колпачков при заданном внутреннем давлении. Повышению герметизирующей способности полых срезных колпачков способствует также и то, что деформируемая часть полых срезных колпачков по длине превышает длину втулки на 5-15%. В результате, при избыточном внутреннем давлении внутренняя оторочка, при ее конической форме, приобретает большие возможности радиальной деформации и герметизирующей способности совместно со всем телом из деформируемого материала. Необходимые соотношения длины деформируемой части полых срезных колпачков и втулок, а также необходимый диапазон усилий, вызывающих радиальную деформацию цилиндра, получены опытным путем.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском скважинного фильтра в скважину производят его опрессовку внутренним давлением 10 МПа. После установки устройства в заданном интервале осуществляют промывку скважины. При этом любое рабочее давление в обсадной колонне, в том числе и в зоне установки скважинного фильтра, обеспечено конструкцией этого фильтра. Радиальные отверстия 2 надежно перекрыты полыми срезными колпачками 3. После выполнения всех необходимых операций в скважине в обсадную колонну спускают на колонне насосно-компрессорных труб специальный наголовник (не показан). При взаимодействии наголовника с выступающими внутрь корпуса полыми срезными колпачками 3 происходит их разрушение. В результате обеспечивают в заданный момент времени поступление скважинной жидкости через скважинный фильтр в обсадную колонну.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважин. Скважинный фильтр включает полый корпус с радиальными отверстиями, перекрытыми полыми срезными колпачками, выступающими внутрь корпуса, продольные ребра жесткости - стрингеры, размещенные снаружи корпуса, проволочную навивку, размещенную на стрингерах, и кольцевые опорные бандажи, жестко закрепляющие торцевые поверхности стрингеров с проволочной навивкой. Полые срезные колпачки выполнены одной частью из упругого деформируемого материала в виде цилиндра с внешней и внутренней конической оторочками в отношении к корпусу и недеформируемого материала в виде втулки. Длина втулки превышает толщину стенки корпуса, и втулка помещена внутрь цилиндра с оторочками с усилием, обеспечивающим радиальную деформацию материала цилиндра в 3-7% от его осевой деформации в рабочем положении устройства. Техническим результатом является повышение надежности работы скважинного фильтра. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Скважинный фильтр, включающий полый корпус с радиальными отверстиями, перекрытыми полыми срезными колпачками, выступающими внутрь корпуса, продольные ребра жесткости - стрингеры, размещенные снаружи корпуса, проволочную навивку, размещенную на стрингерах, и кольцевые опорные бандажи, жестко закрепляющие торцевые поверхности стрингеров с проволочной навивкой, при этом полые срезные колпачки выполнены одной частью из упругого деформируемого материала в виде цилиндра с внешней и внутренней конической оторочками в отношении к корпусу и недеформируемого материала в виде втулки длиной, превышающей толщину стенки корпуса, помещенной внутрь цилиндра с оторочками с усилием, обеспечивающим радиальную деформацию материала цилиндра в 3-7% от его осевой деформации в рабочем положении устройства.

2. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого деформируемого материала принята жесткая резина или полимерный материал.

3. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве недеформируемого материала принята сталь или алюминий.

4. Скважинный фильтр по п.2, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала принят капролон или фторопласт, или полиуретан.

5. Скважинный фильтр по п.1, отличающийся тем, что жесткость резины принята в диапазоне 70-90 единиц по Шору.