Скважинный фильтр Советский патент 1982 года по МПК E21B43/08 

1

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при изготовлении скважинных цилиндрических металлокерамических фильтров.

Известны скважинные фильтры с сетчатыми фильтрующими элементами, содержащие опорный каркас из периферийной трубы с резьбами на концах, проволочную спираль, навитую на этот каркас, которая покрыта фильтра ционной сеткой, муфту, навернутую на одну из концевых резьб опорного каркаса, и наладки для закрепления стыков и концевых частей фильтрационных сеток.

Проволочная спираль навитая на опорный каркас, отделяет фильтрационную сетку от его поверхности для. обеспечения более свободного доступа фильтрата к проходным отверстиям

этого каркаса

Однако сетчатые фильтры, обладая рядом преимуществ, содержат много недостатков. Сетки под воздействием

горного и фильтрационного давлений растягиваются, вследствие чего, обжимаясь, входят в контакт с трубчатым каркасом, резко снижая свою фильтраfQ ционную поверхность.Обладая небольшой прочностью сетки б ыстро разрушаются и особенно быстрое разрушение происходит против проходных отверстий опорного каркаса.

ts

Наиболее близким техническим решением к изобретению является скважинный фильтр, состоящий из нескольких секций, содержащих наружный и внутренний фильтрующие элементы с прово20лочной спиралью между ними

Недостатком является невысокая прочность фильтрующих элементов, в особенности при использовании метал3 9 локерамииеских фильтров, вследствие чего может произойти разрушение песледних. Целью изобретения является повышение устойчивости к разрушению горным или фильтрационным давлениями при использовании металлокерамимеских фильтрующих элементов. Поставленная цель достигается тем что скважинный фильтр снабжен дополнительной проволочной спиралью,расположенной с внешней стороны наружно го фильтрующего элемента, причем шаг и навивка спирали совпадают, а в мес тах стыков торцов секций обе проволочные спирали имеют шаг не более 2 мм на протяжении 4-6 витков. На фиг. 1 изображен скважинный фильтр, общий вид, в разрезе , на фиг. 2 - схема возможного варианта разрушения фильтров с высокой кольцевой полостью. Скважинный фильтр содержит фильтрующий элемент 1 из перфорированной трубы с расположенной на нем проволочной спиралью 2, на которую вплотную надеты металлокерамические фильт рующие элементы 3, укрепленные снару жи проволочной спиралью А, витки которой расположены против витков спирали 2 и с таким же шагом и направлением навивки, муфту 5 с пазами 6 и ниппель 7 размещенные на концах фильтрующего элемента 1 на резьбах 8 и 9 с помощью которых поджаты в Продольном направлении фильтрующие элементы 3, стопоры 10 в количестве 2-3 шт, установленные на-муфте 5 про тив ее поворота в цилиндрической резьбе 8, проходные о.тверстия 11 для поступления через них фильтрата в скважину, винтовые полости 12 между фильтрующими элементами 1 и 3 огра ниченные по высоте шагом проволочных спиралей 2, и регулировочные шайбы 13, обеспечивающие расположение, стыков фильтрующих элементов против пло но навитых между собой колец проволочной спирали 2. Концы проволочных спиралей 2 и 4 укладываются в прорези, сделанные в теле фильтрующего элемента 1, ниппеля 7 и муфты 5 и затемзачеканиваютс (не показано) или припаиваются к упо мянутым деталям фильтра. Ударять по металлокерамическим фильтрующим элементам 3 не рекоменду ется, так как это может привести к их порче. Поэтому при надевании упомянутых элементов на фильтрующий элемент 1 с проволочной спиралью 2 на конец элемента надевается цилиндрическая наставка, по которой поступают для продвижения этого элемента по поверхности проволочной спирали 2 до схождения стыков. Окончательный поджим фильтрующих элементов 3 в стыках осуществляется муфтой 5, навинчиваемой по цилиндрической резьбе 8 с последующей фиксацией упомянутой муфт1,с помощью стопоров 10. 8 местах расположения стыков торцов Н фильтрующих элементов проволочные спирали 2 и 4 имеют сплошную или с зазором 1-2 мм укладку нескольких ( 4-6) витков проволоки, служащей опорой для концевых частей фильтрующих элементов, что повышает их устойчивость от разрушения. Из секций фильтра собирается необходимая длина рабочего фильтра, который перед спуском в скважину дополнительно оснащается известными устройствами. При наращивании секций предыдущая секция, опущенная в скважину, устанавливается на подкладную вилку ,известной конструкции, которая надевается ма муфту 5, имеющую для этих целей пазы 6. Расположение витков наружной проволочной спирали 4 против витков внутренней проволочной спирали 2 предотвращает концентрацию нежелательных напряжений в теле фильтрующих элементов 3, которые могут возникнуть при несовпадающем расположении витков спиралей. Фильтр работает следующим образом. фильтрат, поступающий из пласта через фильтрующ 1е элементы 3, движется по винтовым полостям 12 к проходным отверстиям 11 и через них попадает в эксплуатационную колонну скважины и т.д. При действии на фильтрующие элементы наружной нагрузки они, будучи опертыми на ребра опорной поверхности, череа нее передают эту нагрузку на опорный трубчатый каркас, который воспринимает ее на себя, А он, как известно, выдерживает нагрузки во много раз превосходящие те, которые могут выдержать фильтрующие элементы. Пролеты безопорных поверхностей фильтрующих элементов по высоте (длине) значительно ограничены ребрами проволочной спирали, в результате чего они (пролеты) имеют . длину во много раз меньше той, которую имеют известные пролеты. Следовательно, рассматриваемые безопорные участки фильтрующих элементов выдерживают наружные разрушающие нагрузки на много выше тех, которые выдержива ют известные участки. При действии на фильтрующие .элементы внутреннего давления они, выдержат значительно большие разрушающие нагрузки, так как обтянуты снаружи проволочной спи ралью, которая воспринимает на себя нагрузки и сдерживает фильтрующие элементы до определенного предела от внутреннего распирания и разрушения. Таким образом, такие фильтры обла дают повышенной стойкостью против разрушения от воздействия внешнего или внутреннего давлений и при этом сохраняют большую фильтрационную поверхность i Согласно расчету проволочная спираль 2, навивается на каркас, имеет шаг навивки во много раз больше ныне принятых шагов навивок, которые применяются при изготовлении сетчатых фильтров. Это значительно улучшит доступ фильтрата к проходным отверстиям 11 на фильтрующем элементе 1 и позволит уменьшить их количество на погонном метре, что повысит его прочностную характеристику и снизит трудозатраты при изготовлении этого каркаса. Шаг проволочной спирали 2, навивае мой на опорный каркас из перфорированной трубы, определяют по формуле f - I ЯкР где - длина пролета между шпангоу тами (условно принимаем то же самое, что шаг проврлочной спирали); t - длина оболочки (длина фильтрующего элемента); критическое давление для неподкрепленной оболочки (для неподкрепленного фильтрующего элемента) с толщиной стенки h; критическое давление пролета между шпангоутами, которое определяют из условия где К - задаваемый запас прочности; q - задаваемое избыточное внешнее давление, которое оболочка (фильтрующий элемент) должна выдержать. Расчет проводят из условий, что . где 6х - предел прочности при испытании гидравлическим давлением, кг/см(для конкретных толщин стенок и наружных диаметров фильтрующих элементов). Использование конструкции скважинного фильтра позволит значительно укрепить фильтрующие элементы, сделать их более стойкими к воздействию горного и фильтрационного давлений, повысить прочностную характеристику опорного каркаса и снизить трудозатраты при его изготовлении, причем простыми методами, не требующими нового специального оборудования. Формула изобретения Скважинный фильтр, состоящий из нескольких секций, содержащих наружный и внутренний фильтрующие элементы с проволочной спиралью между ними, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости к разрушению горным или фильтрацион м давлениями при использовании металлокерамических фильтрующих элементов, он снабжен дополнительной проволочной спиралью, расположенной с внешней стороны наружного фильтрующего элемента, причем шаг и навивка спирали совпадают, а в местах стыков торцов секций обе проволочные спирали имеют шаг не более 2 мм на протяжении 4-6 витков. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гаврилков В.М. Фильтры буровых скважин. М., Недра, 1976, с.8-92.ГaвJэилкo В.М. Фильтры водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин. М., Недра, 1968, с. .