Скважинный фильтр

Скважинный фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.04.81 (21) 32у4557у22 03 (51)М. К,я.

Е 21 В 43/08 с присоединением заявки ¹ (28) Приоритет

Государствааый комитет

СССР аа делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень № 47 (53) УД 622.245. .124 (0888) Дата опубликования описания 23.12.82 (72) А вторы изобретения

С. Г. Кипнис, И. М. Коваленко, В. П. Гонтарь, А. Д. Тарновский и Н. С. Гапша

f

Научно — производственное объединение по термическйм методам добычи нефти "Союзтермнефть" (71) Заявитель (54) СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к горной промыш пенности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано в скважинах, осложненных пескопроявлениями.

Известен скважинный фильтр с расположением .проволочной обмотки, предварительно скрепленной продольными стержнями, внутри трубчатого перфорированного каркаса, также йриваренного к каркасу в верхней и нижней части электросваркой (1) .

Указанный фильтр имеет существенный конструктивный недостаток, заключающийся в необходимости выполнения дополнительной технологической операции при изготовлении— электросварки. Этот недостаток усугубляется тем, что проволочная обмотка выполняется, как правило, из достаточно тонкой нержавеющей проволоки (диаметром 2 мм), намотанной на проложенных вдоль трубчатого каркаса опорных стержнях диаметром 3 — 4 мм, также из нержавеющей стали, а трубчатый каркас изготавливается иэ обычной стали.

Необходимо приварить тонкую проволочную спираль, удаленную от толстостенного каркаса на расстояние, вдвое превышающее толщину проволоки. Это обуславливает высокую сложность выполнения операции сварки. Кроме того, сварной шов, образованный разнородным сталями, подвержен быстрой злектрохимической. коррозии, что снижает надежность работы фильтра при длительной эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности является скважинный фильтр, содержащий перфорированный трубчатый каркас, слои про1О волочной обмотки, расположенные на подкладных стержнях концентрично каркасу, верхний и нижний ограничительные кольца 12).

Недостатки известного фильтра заключаются в ненадежности перекрытия гладким ограни15 чительным кольцом торцовых щелей всех слоев проволочной обмотки и в сложности обработки торцов обмоток для обеспечения условия плотного их прилегания к ограничительному коль; цу по всему периметру.

Целью изобретения является повышение надежности в работе скважинного фильтра.

Поставленная цель достигается тем; что в скважинном фильтре, содержащем перфориро3 98 ванный трубчатый каркас, слои проволочной обмотки, расположенные на подкладных стержнях концентрично каркасу, верхнее и ниж нее ограниЧительные кольца, последние выполнены ступенчатыми с числом ступеней по числу слоев обмотки, причем выступы каждой ступени имеют пазы, в которых расположены подкладные стержни, а начало и конец обмотки каждого слоя расположены на выступах соответствующей ступени ограничительного кольца ) и намотаны виток к витку без зазора.

Кроме того, высота первого выступа равна диаметру подкладного стержня, а высота второго и последующего выступов равна сумме диаметров подкладного стержня и проволочной обмотки.

На фиг. 1 изображена схема установки фильтра в скважине; на фиг. 2 — сечение концевой части фильтра, узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 2. В качестве примера изображен двухслойный фильтр.

+» TÐ устанавливается в скважине 1 на ее забое против интервала перфорации и сос-тоит из фильтрующих секций 2, соединенных между собой муфтами 3, башмака — заглушки 4, с,помощью которого фильтр опирается на забой, и пакера 5, перекрывающего полость между фильтром и обсадной колонной скважины. Количество фильтрующих секций может быть различным и- зависит от мощности про. дуктивного пласта скважины.

Каждая фильтрующая секция состоит из трубчатого перфорированного каркаса 6, вокруг которого на подкладных стержнях 7 и 8 намотаны проволочные обмотки 9 и 10. Число слоев проволочной обмотки может быть больше двух и зависит от гранулометрического состава песка, выносимого из скважины. На каркасе установлены верхнее 11 и нижнее 12 ограничительные кольца. В каждом из этих колец выполнены выступы 13 и 14, в которых висверлены пазы 15 и 16 соответственно для стержней 7 и 8 первото и второго слоев обмотки. Начало 17 и 18 каждого слоя обмотки расположено на соответствующих выступах ограничительных колец и первые его витки

В уложены виток к витку без зазоров. Аналогично !выполнены и концы обмоток. Концы проволоки для закрепления вставлены в отверстия

19 и слегка расклеены. При таком исполнении концевых частей обмоток обеспечивается высокая надежность герметизации торцовых щелей всех слоев проволочной обмотки и исчезает необходимость выполнения сложных операций по сварке проволочной обмотки с каркасом или точной подгонки (шлифовки) торцо обмоток для их уплотнении плоским кольцом.

Такая конструкция обеспечивает также простоту изготовления, так как процесс навивки на3256

I чальной части каждого слоя осуществляется на том же оборудовании за одну и ту же операцию, с той только разницей, что калибрующий укладчик включается не сразу, а после укладки необходимого количества витков без зазора. длина сплошной намотки для обеспечения надежности перекрытия щели должна быть больше длины выступов ступеней ограничительного кольца и сама длина выступов

>0 должна быть больше пяти диаметров проволоки, из которой выполняется фильтруюшая обмотка. Эта величина выбрана по следующим . причинам.

На площадке выступа должно быть расположено отверстие для закрепления конца проволоки, который вставляется в это отверстие и расклепывается. Таким образом, первый виток уже занимает часть длины выступа, равную двум диаметрам проволоки. Кроме того, на конце выступа для исключения появления щелей между витками при их сходе с кромки выступа,на последней выполнена фаска длиной в один диаметр и высотой, равной разности между радиусом навивки и апофемой,т. е. расстоянием от центра навивки до хорды, но которой при навивке на подкладных стержнях укладывается проволока. В результате на цилиндрической части выступа остаются три плотно уложенных витка проволоки, что исключает вероятность пропуска. В реальных условиях серийного производства длина выступа может быть еще увеличена и,выбираться в пределах

5 — 10 диаметров навиваемой проволоки.

Высота выступа первого слоя равна диаметру подкладных стержней, поскольку они

35 укладываются непосредственно на трубчатый каркас, а высота выступов второго слоя равна сумме диаметра проволоки первого слоя навивки и диаметра подкладных стержней второго ао слоя. Поскольку для навивки всех слоев применяется одна и та же проволока, стержни во всех слоях имеют один и тот же диаметр, то высота выступов второго и последующих слоев будет одинаковой. . На практике примдйяются фильтры, имеющие

45 два и три слоя, так как дальнейшее увеличение числа слоев не дает заметного повышения ка чества фильтрования и увеличивает общий диа метр фильтра.

Чаще применяются двухслойные фильтры, .которые работают следующим образом.

Поскольку зазоры между витками наружного слоя больше зазоров между витками внутреннего слоя, то в процессе первого периода работы фильтра в скважине мелкие песчинки, в 55 проходя через внешний слой, накапливаются в полости между внутренним и наружным слоем, образуя песчаную набивку, состоящую из частиц определенных размеров, обусловленных

983256

5 величинами зазоров в первом и втором слоях.

Песок же более крупных размеров накапливается вокруг наружного слоя фильтра н также образует обсыпку. В первый период работы фильтра некоторое количество частиц песка с размерами меньше щели внутреннего слоя проI ходит через фильтр и поднимается на поверхность. Однако постепенно между слоями фильт рующих оболочек и вокруг него образуется песчаная обсыпка с меняющейся пористостью, 1п что обеспечивает в последующем высокую фильтрующую способность и большую грязеемкость, так как различные по размерам песчинки задер/ живаются в различных слоях фильтра, а не .только на его поверхности, как это наблюдается1а в других типах фильтров. Это обстоятельство определило повышенный интерес к многослойным проволочным фильтрам как в СССР, так и эа рубежом, в частности в США.

Благодаря применению в фильтре ограничительных колец специальной конструкции обеспе чивается надежная герметизация торцовых зазоров между слоями и ликвидируется искажение размера щелей íà концевых, участках намотки при этом конструкция, самого фильтра упроща- ется за счет исключения таких сложных операций, как приварка торцов проволочных обмоЯ ток к трубчатому каркасу или точная обработка этиХ торцов для герметизации плоским кольцом.

Формула изобретения

1. Скважинный фильтр, содержащий перфорированный трубчатый каркас, слои проволочной обмотки, расположенные на подкладных стержнях. концентрично каркасу, верхйее и нижнее ограничительные кольца, о т л и ч а ющ и й- с я тем, что, с целью повышения надежности в работе фильтра, органичительные кольца выполнены ступенчатыми с числом ступеней по числу слоев обмотки, причем выступыкаждой ступени имеют пазы, в которых., расположены подкладные стержни, а начало и ко- нец обмотки каждого слоя расположены иа выступах соответствующей ступени ограничительного кольца и намотаны виток к витку без зазора.

2 Фильтр по и . 1, отличающийся тем, что высота первого выступа равна диаметру подкладного стержня, а высота второго и последующих выступов равна сумме диаметров подкладного стержня и проволочной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции N 2381169, кл. Е 221 1 В В 4433/ 0022, опублик. 1978.

2. Патент СШЛ Р 3816894, кл. 166 — 23, опублик. 1974.