скважинный гидравлический фильтр

Формула изобретения

Скважинный гидравлический фильтр, содержащий трубу с отверстиями и фильтрующий элемент, состоящий из набора автономных секций, размещенных в продольном направлении на наружной поверхности трубы, отличающийся тем, что отверстия, расположенные в одной плоскости, перпендикулярной к оси трубы, снабжены обратными клапанами и замком и закрыты с внешней стороны автономной секцией фильтрующего элемента, при этом каждая секция выполнена в виде стакана с торцевым центратором и с внутренними продольными каналами и закреплена на наружной поверхности трубы посредством замка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технике добычи нефти из скважин, и может быть использовано для оборудования низа обсадных эксплуатационных колонн фильтрами.

Известен скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, проволочную обмотку и ребра, расположенные по спирали по наружной поверхности перфорированной трубы [1].

Недостатком этого устройства является то, что при спуске фильтра значительной длины в открытый (не обсаженный) ствол наклонной и горизонтальной скважины невозможно промыть его по всей длине через башмак, так как жидкость будет уходить через верхние отверстия перфорации. Кроме того, при высоком давлении промывки разрушается сетка фильтра.

Известен избирательно изолированный фильтр, содержащий базовый элемент в целом цилиндрической формы с отверстиями и фильтрующую рубашку, выполненную в виде прокладочных элементов, размещенных в продольном направлении на наружной поверхности базового элемента. На прокладочных элементах намотана проволока, образующая с поверхностью базового элемента кольцевую полость. Эта полость разобщена прокладочными элементами на продольные каналы, которые перекрыты кольцевыми уплотнительными элементами в поперечном сечении. Фильтрующая рубашка выполнена в виде набора автономных секций. Уплотнительные элементы размещены по концам секций и соединены с базовым элементом сваркой [2].

Недостатком указанного фильтра является то, что проволока фильтрующей рубашки не защищена от повреждений во время спуска в наклонной и горизонтальной частях ствола скважины. Кроме того, при неизбежной промывке при спуске фильтра в наклонные и горизонтальные скважины фильтрующая рубашка может быть разрушена жидкостью изнутри.

Как и в первой конструкции, в данном устройстве тоже не гарантирована промывка всего ствола скважины через башмак базового элемента, так как частично или полностью жидкость будет выходить через верхние отверстия базового элемента и фильтрующие рубашки.

Указанные выше конструкции относятся к механическим фильтрам.

Все механические фильтры задерживают твердую фракцию, размеры частиц которой больше расстояния между витками проволоки, и не обеспечивают тем самым качественной очистки нефти. Механические фильтры со временем забиваются и перестают выполнять свою функцию.

Задачей изобретения является повышение качества очистки нефти от твердой фракции, увеличение долговечности фильтра при сохранении и гарантированном доведении его до заданного места в наклонных и горизонтальных скважинах.

Поставленная задача достигается тем, что в скважинном гидравлическом фильтре, содержащем трубу с отверстиями и фильтрующий элемент, состоящий из набора автономных секций, размещенных в продольном направлении на наружной поверхности трубы, согласно изобретению отверстия, расположенные в одной плоскости, перпендикулярной к оси трубы, снабжены обратными клапанами и замком и закрыты с внешней стороны автономной секцией фильтрующего элемента, при этом каждая секция выполнена в виде стакана с торцевым центратором и с внутренними продольными каналами и закреплена на наружной поверхности трубы посредством замка.

Сущность изобретения заключается в том, что нефть при своем поступлении во внутреннюю полость трубы в горизонтальном участке ствола скважины имеет направление, перпендикулярное силе тяжести, а в наклонном и вертикальном участках ствола скважины направление движения нефти меняется от положения “вниз” до положения “вверх”, что позволяет гидравлически очистить нефть от твердой фракции. Обратные клапаны при промывке скважины во время спуска закрывают отверстия фильтра и тем самым направляют поток жидкости через башмак. Применение стаканов исключает использование проволоки в фильтрующем элементе, что повышает долговечность фильтра и сохранность его при спуске в скважину.

На фиг.1 изображен скважинный гидравлический фильтр, продольный разрез, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Фильтр состоит из трубы 1, стакана 2 с торцевым центратором 3. На трубе 1 выполнены отверстия 4, которые снабжены обратными клапанами 5 и замком 6. В стакане 2, установленном на трубе 1, выполнены внутренние продольные каналы 7, предназначенные для сообщения внутренней полости трубы с внешней средой (фиг.1, 3).

Труба 1 по всей длине продуктивного интервала ствола скважины перфорируется группами отверстий. Каждая группа отверстий располагается в одной плоскости, перпендикулярной к оси трубы. Расстояние между группами отверстий в трубе, количество отверстий, лежащих в одной плоскости, и их диаметр определяются в зависимости от коллекторских свойств продуктивного пласта.

В отверстия 4 каждой группы, расположенной в одной плоскости, вставляются обратные клапаны 5 и один замок 6 (фиг.2). При помощи замка 6 стакан 2 закрепляется на трубе 1, что предотвращает его от осевого смещения. Аналогичная сборка производится и по другим группам отверстий, расположенных по всей трубе 1. Для горизонтального участка скважины стаканы 2 открытыми каналами 7, расположенными к устью скважины, надеваются на трубу 1 до упора, поворачиваются на 180° и фиксируются указанными выше замками 6, а для вертикального и наклонного участков скважины стаканы 2 надеваются на трубу 1 открытыми каналами 7, направленными к забою скважин, и фиксируются аналогичным образом.

Спуск в скважину собранного таким образом фильтра производится по существующему регламенту. Фильтр располагают в зоне продуктивного пласта. При промывке скважины обратные клапаны 5 закрыты и поток промывочной жидкости движется через башмак.

Затем скважину осваивают по известной технологии. При вызове притока нефти обратные клапаны открываются. В горизонтальном участке скважины нефть при входе во внутреннюю полость трубы 1 меняет направление движения от вертикального на горизонтальное, и под действием силы тяжести происходит осаждение твердых частиц на наружных стенках трубы 1 и стаканов 2. Торцевые центраторы 3, расположенные на стаканах 2, кроме основного назначения, дополнительно выполняют функцию карниза над входом во внутренние продольные каналы 7 и препятствуют тем самым проникновению твердой фракции в указанные каналы. Под карнизами между внешней поверхностью трубы и стенкой скважины перед входом в продольные каналы образуются свободные от породы полости 8 (фиг.1), которые способствуют выпадению твердой фракции из нефти, в результате чего повышается степень очистки нефти от твердой фракции и увеличивается пропускная способность фильтра.

В процессе эксплуатации скважины, при применении предлагаемого устройства сохраняется возможность промывки скважины по всей длине фильтра, что недоступно для других конструкций, достигается сохранность фильтра при его спуске в заданное место и повышается качество очистки нефти от твердой фракции.

Источники информации

1. Патент РФ №2097533, МПК Е 21 В 43/08, 1997.

2. Патент РФ №2074313, МПК Е 21 В 43/08, 1997. Прототип.