Двойной фильтр Советский патент 1992 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в скважинах, таких как нефтяные, водяные скважины, скважины для природного газа, скважины для использования геотермальной электроэнергии и так далее, в особенности, использования в качестве фильтра в глубоких скважинах, который подвергается чрезвычайно высокому давлению, напряжению, компрессии и силам скручивания.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение затрат на изготовление.

На фиг.1 показан двойной фильтр, об-. щий вид; на фиг.2 - то же, вид с торца; на фиг.З - фильтр с удаленной частью, вид бокового наклонения; на фиг.4 и 5 - процесс

изготовления двойного фильтра; на фиг.6 - положение, в котором усиленный элемент Ю фильтра удерживается горизонтально; на О фиг.7 и 8 - инструменты, использующие об- ратную струю; на фиг.9 - фильтр тройного sQ цилиндра; на фиг. 10 - процесс произведет- Q ва фильтра кольцевой конструкции; на „ фиг.11 - зажим, применяющийся для про- цесса производства фильтра кольцевой кон- Ј/J струкции; на фиг. 12 - положения, в которых усиленный элемент фильтра кольцевой конструкции удерживается горизонтально.

Двойной фильтр (фиг.1 и 2) состоит из внутреннего усиленного цилиндра 1, который выполняет функцию противодействия давлению извне, и внешнего цилиндра 2, который выполняет функцию щита, Внутренний усиленный цилиндр состоит из внутренних стержней 3, расположенных по окружности цилиндра через определенные промежутки между ними в осевом направлении щита А и спирального усиленного элемента 4, имеющего продолговатое сечение, где длина по радиусу больше, чем длина по оси, и намотанного снаружи внутренних стержней 3 с заданным шагом. Усиленный элемент 4 и внутренние стержни 3 сварены в одно целое в местах, где они входят в контакт друг с другом. Внутренняя поверхность каждого из внутренних стержней 3 (фиг.2) существенно утоплена во внут- реннюю поверхность окружности 46 усиленого элемента 4. Усиленный элемент4 приварен к внутренним стержням 3 во всех контактных точках между ними.

Внешний цилиндр 2 состоит из стержней щита 5, расположенных в осевом направлении внешней окружности внутреннего усиленного цилиндра 1 через заданные промежутки, а проволока с клинообразным профилем 6 намотана по спирали с заданным шагом по наружной поверхности этих стержней щита 5. Проволока с клинообразным профилем 6 приварена в одно целое со стержнями щита 5 в местах, где они входят в контакт друг с другом. Проволока с клинообразным профилем 6 приварена к стержням щита 5 во всех контактных точках между ними. Ширина прорези усиленного элемента 4 внутреннего усиленного цилиндра 1 шире прорези b внешнего цилиндра щита 2.

Двойной фильтр имеет общие части 7 и

8на обоих торцах (фиг.З). Множество щитов А, соединенных последовательно друг за другом, используются для бурения скважины необходимой глубины.

Сварочный аппарат ротационного типа

9представляет собой известную конструкцию, состоящую из внешнего электрода 10 в виде диска и внутреннего трубчатого сварочного электрода 11,электрод 10 расположен на концевой части внутреннего электрода 11. Сначала внутренние стержни 3 определенного количества устанавливаются по окружности цилиндра через заданные интервалы между ними на внутренний сварочный электрод 11 и один конец внутренних стержней 3 (часть конца справа показана на фиг.4) удерживается патронным держателем (не показан). Патронный держатель вращающегося типа устанавливается в осевом направлении фильтра А.

На следующем этапе концевая часть усиленного элемента 4, изготовленная из плоского бруска, вставляется между внешним электродом 10 и внутренними стержнями 3. При включении сварочного аппарата 9 концевая часть усиленного элемента 4 приваривается к внутренним стержням 3 в том месте, где они контактируют друг с другом.

Затем патронный держатель и внутренний сварочный электрод 11 синхронно вращаются в направлении против часовой стрелки, в то время как патронный держатель смещается вправо на заданный шаг для

0 каждого поворота электрода 11. Внутренние стержни 3 поэтому смещаются вправо, а усиленный элемент 4 сматывается с барабана и наматывается по спирали вокруг внутренних стержней 3, расположенных по

5 цилиндру на внутреннем сварочном электроде 11. По мере формирования спирали усиленного элемента 4 контактные точки между усиленным элементом 4 и внутренними стержнями 3 провариваются одна за дру0 гой сварочным аппаратом 9. Внешний сварочный электрод 10 вращается в направлении против часовой стрелки. После изготовления внутреннего усиленного цилиндра

Iпатронный держатель перемещается к на- 5 чалу концевой позиции внутреннего сварочного электрода 1. Затем множество стержней щита 5 устанавливается через заданные интервалы на внешней окружности внутреннего усиленного цилиндра 1, а пра0 вая концевая часть внутреннего усиленного цилиндра 1 и правая концевая часть стержней щита 5 удерживаются патронным держателем. Затем концевая часть проволоки с клинообразным профилем 6, намотанной

5 в виде барабана, просовывается между внешним сварочным электродом 10 и стержнями щита 5 и конец проволоки 6 приваривается к стержням щита 5 в местах, где они вступают в контакт с друг другом. Затем ана0 логичным образом (фиг,4) патронный держатель и внутренний сварочный электрод

IIсинхронно вращаются в направлении против часовой стрелки, в то время как патронный держатель смещается вправо. Это

5 заставляет внутренний усиленный цилиндр 1 и стержни щита 5 перемещаться вправо, отсоединяясь от внутреннего сварочного электрода 11, а проволока клинообразного профиля 6 поступает с барабана и накручи0 вается по спирали на стержни щита 5. По мере образования спирали из проволоки клинообразного профиля она и стержни щита 6 свариваются друг с другом в тех местах, где они контактируют друг с другом. Подо5 бным образом внешний цилиндр щита 2 образуется на внешней окружности внутреннего усиленного цилиндра 1. Внешний цилиндр 2 прижимается к внутреннему усиленному цилиндру 1 силами сжатия, воз- никающими во время намотки проволоки

клинообразного профиля 6 и воздействующими на внешний цилиндр 2, кроме этого, внешний цилиндр 2, который подвергается сварочным операциям, запрессовывается с внутренним усиленным цилиндром в расширенном состоянии вследствие нагревания от сварки, а поэтому запрессовывается с внутренним усиленным цилиндром 1 в результате охлаждения, после чего отпадает необходимость приваривать внешний цилиндр щита к внутреннему усиленному цилиндру.

После образования внешнего цилиндра 2 на внешней окружности внутреннего усиленного цилиндра 1 весь цилиндр в сборе отсоединяется от патронного держателя, а стыки 7 и 8 провариваются сваркой на обоих концах цилиндра в сборе (фиг.З, где щит двойного цилиндра А показан в стадии завершения процесса изготовления).

Двойной фильтр работает следующим образом.

В случае, когда фильтр А используется для сбора нефти, воды или другой жидкости, эта жидкость проникает в цилиндр из прорези b в проволочной сетке 6 внешнего ци- линдра 2 через прорезь усиленного элемента 4 внутреннего усиленного цилиндра 1 и собирается снаружи, Поскольку прорезь усиленного элемента 4 больше прорези в проволочной сетке 6, жидкость проникает в фильтр А с меньшим сопротивлением. Когда степень открытия отверстия уменьшается в результате засорения песком или другими материалами, фильтр А может быть промыт обратной струей, т.е. потоком жидкости, направленным в противоположном направлении изнутри наружу фильтра А. Промывка обратной струей может осуществляться так же эффективно, так как прорезь а больше прорези Ь.

Поскольку усиленный элемент 4 сварен заодно с внутренними стержнями 3, усиленный элемент 3 может сохранять свое горизонтальное положение даже при сильном наружном давлении (фиг.6), поэтому фильтр А может противостоять большому наружному давлению. Расстояние между внутренней поверхностью окружности внутренних стержней 3 и внешней поверхностью окружности проволочной сетки (Т, фиг,2) передает сопротивление внешнему давлению, что равнозначно передаче сопротивления толщиной стальной.трубы, используемой для конструкционных целей. Кроме того, фильтр А очень хорошо противостоит силам скручивания.

Промывка обратной струей фильтра А обычно осуществляется при помощи использования известного устройства для обратной струи, показанного на фиг.7 или 8. Устройство 12 для обратной струи (фиг.7) изготовлено путем надевания на трубу 13 резинового моечного наконечника 14. Для

образования обратной струи вода выбрасывается из промывочного отверстия 15 трубы 13 во время ее подъема.

Устройство 16 дли обратной струи (фиг.8) изготовляется путем установки на

0 трубе 17 направляющих элементов 18 с лопатками 19, обратная струя образуется выбросом воды из сопел 20 трубы 17. Какое бы устройство не употреблялось, внутренние стержни 3 щита фильтра А выступают в роли

5 направляющих элементов для водяных наконечников 14 или лопаток 19 для того, чтобы обеспечить нормальную установку и снятие устройства 12 или 16 для обратной струи.

0 Щит 5 может быть любого сечения (продолговатого, эллиптического и в форме буквы ;}.

Предпочтительно, чтобы в качестве проволоки 6 использовалась проволока клино5 образного профиля.

Усиленный элемент 4 имеет продолговатое сечение, где. длина радиуса больше длины по оси. Профиль усиленного элемента 4 не ограничен только этой формой, могут

0 также использоваться другие профили сече-. ния, такие как в виде буквы , в виде клина и эллипса. Предпочтительно, чтобы усиленный элемент 4 был больше по длине радиуса, чем длина по оси, однако профиль

5 сечения усиленного .элемента 4 не ограничен только этой формой. Например, может использоваться квадратная форма профиля. В качестве внутренних стержней 3 используются стержни треугольного профиля, Мо0 гут применяться также другие профили, такие как круглый профиль. Внутренняя сторона внутренних стержней 3 утоплена во внутреннюю поверхность окружности усиленного элемента 4. Это особенно удобно

5 для нормальной установки и снятия устройства для обратной струи. Однако внутренние стержни 3 могут быть приварены к усиленному элементу 4 своими внутренними сторонами, направленными внутрь внут0 ренней поверхности окружности .4 b усиленного элемента 4.

Усиленный элемент 4 и внутренние стержни 3 внутреннего усиленного цилиндра 1 приварены друг к другу во всех местах,

5 где они имеют контакт друг с другом, проволока клинообразного сечения 6 и стержни щита 5 внешнего цилиндра щита 2 приварены друг к другу во всех местах, где они контактируют друг с другом. Эта конструкция особенно предпочтительна потому, что

внутренний усиленный цилиндр 1 и внешний цилиндр щита 2 превращаются соответственно в очень жесткие конструкции. В зависимости от условий применения щита эти элементы могут быть сварены не во всех местах, в которых они входят в контакт друг с другом, но, например, через одно. Внешний цилиндр щита 2 запрессовывается с внутренним усиленным цилиндром 1 в процессе изготовления, поэтому нет необходи- мости приваривать друг к другу цилиндры 1 и 2. Однако в зависимости от условий эксплуатации щита цилиндры 1 и 2 могут быть приварены друг к другу.

Метод изготовления двойного фильтра может применяться для производства фильтра со многими щитами, таким как фильтра с тремя цилиндрами. Первичный внутренний усиленный цилиндр (фиг.9), состоящий из внутренних стержней 3 и усиленного эле- мента 4 изготовляется сначала, а потом ана- логичным образом изготовляется вторичный внешний усиленный цилиндр 1 на внешней окружности первичного внут- реннегоусиленного цилиндра 1. В конечном счете внешний цилиндр 2, состоящий из стержней щита 5 и проволоки клинообразного профиля 6, формируется на внешней окружности вторичного внутреннего усиленного цилиндра 1, на основе которого мо- жет быть изготовлен цилиндр с тремя щитами, который прочнее щита с двойным цилиндром. Что касается материалов для изготовления элементов щита, то здесь могут применяться любые подходящие мате-

риалы, включая металл, пластики и стекловолокно по выбору.

Формулаизобретения Двойной фильтр, содержащий внутренний усиленный цилиндр, состоящий из внут- ренних стержней, расположенных по окружности на расстоянии друг от друга в осевом направлении фильтра, и спиральный усиливающий элемент, витки которого намотаны с зазором друг относительно друга на внешней стороне внутренних стержней, приваренный за одно целое с внутренними стержнями, и внешний цилиндр, установленный с внешней стороны внутреннего усиленного цилиндра и содержащий стержни, расположенные по окружности на расстоянии друг от друга в осевом направлении на внешней периферии внутреннего усиленного цилиндра и проволокой, спирально намотанной с зазором друг относительно друга вокруг внешней стороны стержней, при этом проволока приварена за одно целое к стержням, а ширина зазора спирального усиливающего элемента больше ширины зазора между проволокой внешнего цилиндра, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения затрат на изготовление, стержни внешнего цилиндра выполнены щитовыми, расположенными в радиальном направлении внешней окружности внутреннего усиленного цилиндра с прижимным контактом к спиральному усиливающему элементу, а последний имеет в сечении длину радиуса больше длины по оси.

N

о -

& & I 0 О

/

Фиг. 12

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в скважинах (нефтяных, водяных, для природного газа, для получения геотермальной электроэнергии и т.д.) в качестве фильтра, особенно в глубоких скважинах, который подвергается чрезвычайно высокому давлению, напряжению, компрессии и силам скручивания. Цель изобретения - упрощение конструкции и уменьшение затрат на изготовление. Двойной фильтр состоит из внутреннего усиленного цилиндра (Ц), который выполняет функцию противодействия давлению извне, и внешнего Ц, который выполняет функцию щита. Внутренний усиленный Ц состоит из внутренних стержней (ВС), расположенных по окружности Цчерез заданный интервал в осевом направлении фильтра, и спирального усиленного элемента (УЭ), намотанного на внешнюю поверхность ВС и приваренного к ВС. Внешний Ц состоит из стержней щита, установленных через заданный интервал в осевом направлении внешней окружности внутреннего УЭ, и проволоки, намотанной по спирали вокруг стержней щита и приваренной к стержням щита. Ширина прорези УЭ больше ширины прорези проволоки. Щит двойного Ц имеет улучшенные характеристики прочности и может быть изготовлен без применения дорогостоящего зажима. 12 ил. Ё