Скважинный фильтр Советский патент 1993 года по МПК E21B43/08 

7

З-2

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтедобывающей, и моХёт быть использовано при эксплуатации скважин для борьбы с пескоп- роявлением при промывке песчаных пробок в скважинах,

Цель изобретения -увеличение прочности и суффозионной устойчивости фильтрующего элемента.

На чертеже показан скважинный фильтр, фронтальный вид с частичным разрезом.

Скважинный фильтр содержит перфорированную трубу 1, трубчатый металлоке- рамический фильтрующий элемент 2, установленный между кольцами 3 соосно снаружи и с зазором относительно трубы 1. Фильтрующий элемент 2 выполнен многослойным: с вертикальными соосными цилиндрическими слоями - наружным 4, средним 5, и в-нутренним 6, и поперечными слоями 7 и 8 в торцовых частях, крайние 7 из которых состоят из порошков с разной зернистостью, а последующие 8 - из порошков с мелкой. Вертикальные слои 4, 5, 6 расположены между поперечными слоями 7 в торцовых частях, а зернистость порошка в вертикальных слоях увеличивается по слоям от наружной поверхности. Поперечные слои 7 и 8 наклонены вниз от оси и размещены с возможностью охвата боковой поверхности внутренних по отношению к ним слоев 4, 5 и 6. Поверхности 9 и 10 контакта слоев в торцовых частях зубчатые и выполнены в разрезе по ломаной линии. Соотношение толщины слоев (а, Ь, с) в стенке фильтра возможно выбирать обратно пропорционально соотношению размеров частиц в слоях или экспериментальным путем, включающим исследования прочности фильтрующего элемента и его фильтрующей способности. Соотношение толщин слоев di и 62 в торцовых частях также устанавливается экспериментальными исследованиями прочности фильтра.

Фильтрующий элемент изготовляют на оборудовании для производства металлоке- рамических фильтров трубчатой формы.

Скважинный фильтр собирают на перфорированной трубе 1, являющейся несущим элементом, на нижнем конце которого крепится первая секция фильтрующего металлокерамического элемента 2 с помощью упругого кольца 3. Также с помощью колец 3 крепятся, на трубе 1 и остальные секции фильтрующего элемента 2. Каждая секция фильтрующего элемента 2 стянута упругими кольцами 3. а так как диаметр колец 3 больше диаметра элементов 2, такая наборная конструкция скважинного фильтра обеспечивает гибкость плети и защиту металлоке- рамических секций от удара об обсадную колонну скважины при спуске-подъеме и эксплуатации фильтра.

Скважинный фильтр работает следующим образом/При всасе поршня насоса (условно не показан) внутри перфорированной насосно-компрессионной трубы 1 создается разрежение, которое вызывает переток фильтруемой жидкости (нефти) из зоны повышенного давления (т.е.из забоя в пласте)

в зону разрежения через фильтрующий элемент 2 в полости между фильтрующим элементом 2 и насосно-компрессионной трубой 1, а оттуда вовнутрь трубы 1 через перфорацию трубы. Далее через систему клапанов

жидкость поднимается на поверхность. Находящиеся в жидкости твердые включения, в том числе большая часть их мельчайших частиц, отфильтровываются и остаются на поверхности фильтра, так как наружный

слой фильтрующего элемента 2 выпо.лнен из более мелкой фракции порошка, обеспечивающей минимальный размер пор. На по-, верхности фильтрующих элементов 2 создается равномерный слой песка и ила,

слабо сцепленный с поверхностью фильтра. При обратном хода поршня насоса этот слой отделяется от поверхности фильтрующего элемента 2, так как внутри трубы 1 создается импульс избыточного давления, равномерно передающегося на внутреннюю поверхность песчано-илистой корки, и кор- ка сползает под давлением силы тяжести и оседает в забое регулярно целыми пластами.-.V

Для фильтрования используется вся поверхность металлокерамического фильтрующего элемента 2, поэтому жидкость равномерно просасывается через его стенки с малой скоростью, в связи с чем резко

уменьшается количество увлекаемого песка.

Нагрузки, возникающие при изгибах на- сосно й колонны в фильтрующем элементе, воспринимаются более прочными торцрвыми слоями, состоящими из порошка разной зернистости, и плавно передаются вертикальными слоями благодаря наличию зубчатой поверхности, изменяющейся по ломаной линии. Наклон торцовых слоев

вниз к оси фильтра способствует передачу этих нагрузок вертикальным слоям, в основном в виде сжимающих напряжений, действие которых наиболее благоприятно для металлокерамического фильтра.

В большей степени выявляются также преимущества многослойного фильтрующего элемента, обладающего повышенной прочностью и суффозионной устойчивостью вследствие того, что на наружных, более нагруженных слоях применена более мелкая фракция порошка, обеспечивающая одновременно увеличение прочности и суффозионной устойчивости,

Фильтр данной конструкции не имеет пазух снаружи фильтрующего элемента, в которые набиваются песок и ил, что исключает задержку и образование плотной оболочки вокруг фильтрующего элемента 2. Образующееся песчаные слои непрерывно сползают под действием силы тяжести и импульсов давления с гладкой поверхности фильтра. Таким образом, к следующему циклу движения поршня насоса рабочая поверхность фильтрующего элемента полно- стью очищается, и цикл повторяется с сохоанением высокой производительности очистки нефти,

Мета л локерамический многослойный .фильтр обладает высокой прочностью, боль- шей суффозионной устойчивостью, коррозионной и термической стойкостью, низкой металлоемкостью, биологической инертностью, хорошими проницаемостью и регенеративной возможностью, что повышает

эффективность его работы, увеличивает периоды между ремонтами и промываниями, сокращает капитальные затраты на замену фильтрующих элементов.

Формула изобретения

1.Скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу с кольцами и трубчатый металлокерамический фильтрующий элемент, установленный между кольцами соосно снаружи и с-зазором относительно трубы, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности и суффозионной устойчивости, фильтрующий элемент выполнен из поперечных слоев порошка в торцовых частях, крайние из которых состоят из порошков с разной зернистостью, а последующие - из порошков с мелкой, и расположенных между поперечными слоями вертикальных слоев с увеличивающейся зернистостью по слоям от наружной поверхности, при этом поперечные слои накл-онены вниз от оси и размещены с возможностью охвата боковой поверхности внутренних по отношению к,ним слоев. ;t

2.Фильтр по n.t, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что поверхность контакта слоев в торцовых частях выполнена зубчатой.

3.Фильтр по пп.1 и 2, от л и ч а ющий- с я тем, что зубчатая поверхность выполнена в разрезе по ломаной линии.

Изобретение относится к горной промышленности. Цель изобретения - увеличение прочности и суффозионной устойчивости. Фильтр включает перфорированную трубу 1 с кольцами 3. Между кольцами 3 соосно снаружи и с зазором относительно трубы 1 установлен металло- керамический фильтрующий элемент.2. Эле(Mv wAvv wA4vV W tow«№tffiNtt vлV /лмvлvЧls мент 2 имеет поперечные слои 7 и 8 порошка в торцовых частях: крайние слои 7 - из порошков разной зернистости, последующие слои 8 - из порошка мелкой зернистости. Между слоями 7 и 8 расположены вертикальные слои 4, 5 и 6 с увеличивающейся зернистостью по слоям от наружной поверхности. Поперечные слои наклонены вниз от оси и размещены с возможностью охвата боковой поверхности внутренних по отношению к ним слоев. Поверхности 9 и 10 контакта слоев в торцовых частях зубчатые и выполнены в разрезе по ломанной линии. При прохождении жидкости через фильтр большая часть твердых частиц, вплоть до мельчайших, находящихся в ней отфильтровывается и остается на поверхности наружного слоя. Нагрузки при изгибе насосной колонны воспринимаются торцовыми слоями и плавно передаются вертикальным слоям. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л С 00 со ел К ел XI