Скважинный фильтр Советский патент 1984 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при эксплуатации скважин.. Известен скважинный фильтр, содержащий фильтрукнщш элемент в виде перфорированной трубы с круглыми отверстиями и присое динительные элементы. Фильтр изготавливают из металла или пластмассы (1. Недостатками фильтра являются низкие „. скважииность и сепарирующая способность ос бенно в отношении мелкодисперс1; лх твердых частиц. Кроме того, пластмассовые фильтртл слабоустойчивы при высокой забойной телшературе. Наиболее близким к изобретению является скважинный фильтр, содержащий две металлические концентрично расположенные перфорированные трубы с отверстиями одинаковой формы и размеров и смещенными одно относительно другого с образованием щюходнЫх каналов кромками сближенных противополож. ными стенками соответственных отверстий 2 Недостаток известного устройства заключается в том, что в процессе работы не обеспечивается самоочистка фильтра, что снижает эффективность и надежность работы последнего. Целью изобрете1шя является повышение надежности в работе филыра путем обеспече ния самоочистки I в процессе работы. Поставленная цель достигается тем, что в сква}1шнном фильтре, содержащем дае метал лические концентрично расяюложеииыё перфорированные трубы с отверстиями оданаковой формы и размеров и смш1е1шыми одно относительио другого с образованием проходных каналов .кромками еближшных гфотивоположными стенками соответствен1{ых отверстий, дншце в нижней части. наружных труб и присоединительный элемент, днтце наружных тру снабжено пврепускньпм клапашш, а внутрення перфорированная труба - заглуввсой, установленной на ее нижнем конце и образующей с днищем камеру, заполиеиную газом, причем зазор между перфорировашвлии трубами заполней клеевым составом.с электроизолируюи щими свойствами, а нсоедашительный злемент выполнен из электроизолирующего материала. На фиг. 1 показан 1федпагаемь{й скважинный фильтр; на фиг. 2 - разрез Л-А ва фиг. 1. Фильтр состоит из металлических перфс ироваиных труб 1 и 2с концентришо размещенными одно относительно другого идеитично расположенными в них отверстиями 3 одинаковой ;формы и размеров, установленных одаа в другой так, что проходные канал 4 образованы кромками сближенных противоположными стенками 5 соответствеиньи .отверстий, зазор 6 между трубами заполнен клеевым составом с электроизолирующими свойствами, концы труб закрыты заглушкой 7и днищем 8, образзпющими между -собой камеру 9, заполненнзто газом. Присоединительный элемент; (муфта) 10 служит для гфисоединения фильтра к эксплуатационной колонне, а перепускной клапан 11 - для заполнения газом камеры между заглушкой и днищем. Для изготовления фильтра используют трубы 1 и 2, в которых после вложения одной в ..другую, прорезают сквозные шели 3, например, на фрезерном станке. Проходные щелевые каналы 4 получают пужем смещения одну отнО|Сительно другой. Зазор 6 между трубами заполняют клеевым составом с электроизолирующими свойствами путем его иаиесения на поверхность труб перед вложением одной трубы в другую и фрезерованием щелей, если период твердения состава достаточно продолжителен, либо после фрезерования, для чего внутреннюю трубу извлекают после фрезерования и поверхность труб покрывают составом и вновь .устанавливают одну в другой. Заглушение труб заглушкой 7 и, днищем 8производят либо до установки труб одна в другую, либо перед установкой, в зависимости от принятой технологии изготовления фильтра. Зазор 6 между днищами заполняют газом с помощью перепускного клапана 11. В качестве клеевого состава с электроизолируияцими свойствами используют, например, оданиз следующих составов, вес.%: а)эпоксидная смола 90,5; полиэтиленполиамин 9,5; б)эпоксидная смола 43,5; каменноугольная смола 43,5; полиэтиленполнамин 10,4; толуол 2,6; в)эпоксидная смола 23,3; каменноугольная смола 23,3; полиэтиленполиамин 5,6; толуол 1,3; микронаполнитель (минеральная пудра) 46,5. В качестве газа для заполнения зазора между днищами используют, например, воздух или додород. Или гелий, или неон, В качестве электроизолирующего материала для изготовления присоединительного элемента используют, например, фторопласт или гетииакс или эбонит. Фильтр работает следующим образом. Филыф, предназначенный для обсаживанияг продуктивной зоны пласта, спускают с. эксплу/атшюонной колоиной, при этом заземление внешней трубы 1 4 шьтра происходит от контакта со стенками скважины. Если же фильтр устанавливают под насосом на трубах, то внешнюю трубу заземляют путем соединения проводником с обсадной колонной, например, центрирующим фонарем. При поступлении органической жидкости (нефти) через проходные каналы 4 в фильтр и при течении органической жидкости вдоль последнего в металлических трубах 1 и 2 накапливаются электрические заряды. Поскольку зазор между трубами. заполнен клеевым составом с злектроизолирующкми свойствами, наружная труба 1 заземлена, нижние концы труб закрыты заглушкой 7 и днищем 8, образующими между собой камеру -9, которая заполнена газом, причем даище снабжено перепускным каналом 4, а присоединительный элемент вьшолнен из элект роизолирующего материала, реализуется известное явление электрического разряда зарядов, накапливающихся в металлических трубах при течедаш в них органических жидкостей, сопровождающемся возникновением электри ческого поля больщой напряженности (потенциал течения), достигающей десятков н сот киловольт. В скважинном фильтре потенциал течений возникает на внутренней трубе 2 фильтра, электроизолированной от внепшей заземленной трубы 1. По мере накопления электрически1Х зарядов и достижения напряженностью величины, превыщающей напряжение пробоя газа, заключенного между заглущкой 7 и днищем 8 здесь происходит электрический разряд, сопровождающийся газодинамическим ударом, в результате чего отверстия 3 прочищаются от возможно застрявщих в них частиц. Разряд пр исходит с определенной периодичностью во времени, причем в зависимости от условий pia6oTbi фильтра (концентрации твердых частиц в жидкости, их фракционного состава, дебита нефти и др.), необходимая продолжительность периода между разрядами устанавливается при изготовлении фильтра путем изменения величи ны камеры, давления, под которым газом за; долняют KiaMepy 9, и подбором соответствующего газа. Эта возможность основана на том, что пробрйное напряжение, расстояние между разрядными плоскостями и давление газа связаны между собой известной закономерностью. Приме р.. Выбрана пара труб условным диаметром 168 и 146 мм из имеющихся стант дартных обсадных труб по ГОСТу 632-80. Внутренний диаметр заготовки наружной трубы 144 мм, наружный диамет р, заготовки внутренней трубы 146,1 мм, а суммарная . толщина стенок труб 17,5 мм. Сопрягаемые цилиндрические поверхности этих труб расточены на токарном станке по посадке JS 145 -TV Численные значения от19 клонений для отверстия 0 145 мм при НЗ составляют 145+63, а для вала 145 мм при Н8 - 145+40, т. е. при самом неблагоприятном случае суммарный зазор между трубами- ссоставляет 103 мкм. Фрезерование производится одновременно двумя фрезами на четырехшпиндельном продольно-фрезерном станке модели А 664Д, имеющем стол размерами 3350x900 мм, наибольшее продольное перемещение которого составляет 3000 мм. При фрезеровании продольных щелей выбрана фреза дисковая трехсторонняя 63x6 Aj . по rciCTy 3755-78, которая режет не только цилиндрической поверхностью, но и торцами и имеет отклонение по ширине 0-30 мкм. Чистота обработки из-под этой фрезы получа -ется 6 кл. Сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольцшх минимумой и пяти наибольших максимумов профиля, в. пределах базовой длины составляет 10-8 мкм. Поперечные щели выполняют фрезой кон- цевой с цилиндрическим хвостовиком 61Б по ГОСТу 17025-71. Таким образом выполнено 360 сквозных щелей. После этого трубы, покрытые эпоксидным компаундом, устанавливают одну в другой, смещают до получения. щелевого отверстия заданной ширины. Просвет щелевых отверстий контролируют мерной бумагой толщиной 100 мкм. Концы труб заглущают днищами, зазор между диищами заполняют воздухом при (1 ати). Параметры электрического разряда, периодически происходящего в зазоре между днищами труб фильтра и обеспечивающего самоочи- щение фильтра в процессе работы, расчитываю-тся следующим образом. Ток заряжения внутренней трубы фильтра определяется по формуле -П Г1 l-exp 3 175-« Напряженность электрического поля, наве-, . денного потенциалом течения нефти во внутренней трубе, определяется по формуле 17 je Энергия, выделййщаяся при разряде (энергия цилиндрического конденсата) определяется по формуле 20 ее U& ni Hce tЭнергия W, мгновенно выделившаяся в гаэо вой среде, приводит к импульсному повышенш давления в газе (элек1рогазоданамшпеск11й уда ный эффект). Учитывая быстротечность этснго процесса, процесс оовышеиия давления |цмшм мается адиабатическим. Тогда имвульоюе яюы шение давления можно определить ао формул Для определения периода между дауйя разрядами воспользуется формулой v(,-,T. bit, получаем из фор1иошы(5 Учитывая, что q Т/ЕЕдЕг, В формулах (1)-(6) обозначеща: 1 - ток заряжания. А; g - дазлектрическая |цхжш1йе юсть неф-. . ™; . - , .- т - телш атура в зоне фильтра, К; К - внутренний радиус внутренней трубы фильтра, м; V - редагая поюка тфтя во i yfp&BK ifyGe по тоак фильтра, м/с;; )- кинематическая вязкость нефти, . .-. . : , ,..; . ,-1 - дшв т треннея ipy&i - абсолютная даэтектрическая постоян ная, раш1ая 8,854 -10 Ф/м; Е - на1фяже1шость злектрического поля, В; о - удельное обыяляое злектричесясое со1фотив)1«те иёфтя, Ом/м; Б - напряжеввость aaeta ptecKoro ноля, В; д.- заряд, 111яао|дящийся на единицу дтшны филь, кл; зс - удельная электропроводность нефти, Ом- irV А - площада поперечного сечения йотока нефти овнутренней трубе, V - объем зазора между днищами, у- показатель адиабаты, равный 1, 4; t - период между двумя разрядами, с; Исходш1 е данные для расчета: Е 4Т - 330 К , г-, 0,065 м; 4 1 - 3 м; х- ом- м- ; А 0,0132 Г2 0,0725 м; Ом/м; V 0,088м/с. Подставляя эти данные в формулы (1), (2) и (3), получаем: I 0,775 ; Е « 176 кВ; W 94,64 Дж; 4t 55 мин. . Пользуясь табличными данньгми, находим, по при Б 176 кВ разрядный промежуток для воздуха, находящегося между двумя плоскостями фи атмосферном давлении, составляет 0,0б46 м. Тогда, объем зазора между днищами труб V 42,2 - . Из формулы (4) получаем, что разряд сопровождается иьшульскым (удгфным) повышением давления на АР - 22jl0 na (22 атм). Аналогично производится расчет для тех случаев, когда в зазоре между днищами нахо-: дятся др}ше виды газов.. - Изменяв давление газа в зазоре и применяя разлвгаше газы, можно устанавливать заданные параметры I, Е, W, др, t,требуемые условиями зксплуаташи фильтра. Предпагаемш фильтр характеризуется простотой конструкции, надежностью в работе, -.. что создает возможность быстро покрыть потребности иефтяной промышленности в противопесочных фильтрах с минимальными затратами и избежать зависимости от иностранной технологии изготовления фильтров. Простота коиструкции фиЛьтра, использование для его изготовления серийно выпускаемого отечественного оборудования позволяют изготавливать фильтры в условиях промысловых маст кких баз производственного обслуживания нефтегазодобываюших предприятий.

СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР, содержавош две А4еталлические концентрично расположенные перфорированные трубы с отверстиями одиншсовой .формы и размерсда и смещеншлми одно относительно другого с образованием прЬхощшх каналов кромками сближенных противоположными стенками соответственшос отверстий, дни-: ще в нижней части наружных труб и 1 соеди1штельный элемент, о т л я ч а ю щ и и с я тем, что, с целью аовьопения надежности в работе фильтра путем обеспечения самоочистки в процессе работы, д{гаще наруя1яых труб снабжено п епуск шм клапаном, а внутренняя .пер форированная труба - заглушкой, установленной на ее нижнем конце и образующей с днищем камеру, заполненную газом, причем, зазор меж ду перф ироваины ш трубалга заполнен клеег. вым составом с электроизолирующими свойствами, а присоединнтедыолй элемент выполнен из электроизолирующего .