скважинный фильтр

Формула изобретения

Скважинный фильтр, состоящий из перфорированного корпуса и многослойного фильтрующего элемента, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен пружиной кручения, концентрично расположенной между корпусом и фильтрующим элементом, причем фильтрующий элемент выполнен с возможностью увеличения или уменьшения размеров в радиальном направлении при раскрутке или закрутке пружины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике добычи нефти и других жидкостей из буровых скважин и может быть использовано в фильтровых устройствах, предотвращающих вынос песка из продуктивного пласта в скважину.

Известен скважинный щелевой трубчатый фильтр, содержащий многослойный фильтрующий элемент, закрепленный на каркасном элементе, два патрубка, примыкающих к концам фильтрующего элемента и имеющих пригодные к соединению концы, и соединительные элементы с вставками на верхнем и нижнем концах, установленные внутри фильтра соосно и с зазором относительно него (а.с. СССР №1116144, МКИ Е 21 В 43/08, 1984).

Недостаток известного фильтра заключается в его неплотном прилегании к эксплуатационной колонне, которое приводит к выносу песка из продуктивного пласта в прифильтровую зону, накапливанию его в кольцевом пространстве между фильтром и эксплуатационной колонной, попаданию на забой скважины и заполнению ее. Необходимость систематической очистки скважины от песчаных пробок удорожает ее эксплуатацию. Недостатком фильтра является также невозможность его извлечения без нарушения целостности в случае прихвата в скважине осажденными частицами песка.

Наиболее близким к предлагаемому является скважинный фильтр, содержащий перфорированный корпус с фильтрующим элементом, наружная поверхность которого покрыта слоем фильтрующего ворсистого материала (а.с. №587242 СССР, МКИ Е 21 В 43/08, 1978). В известной многослойной конструкции фильтрующий слой ворсистого материала предохраняет фильтрующий элемент от кольматации при его спуске по стволу скважины в процессе установки в продуктивном пласте.

Недостатком этого фильтра является то, что он не препятствует выносу песка из продуктивного пласта, что приводит к разрушению последнего. Фильтр замедляет эти процессы благодаря частичному восстановлению ворсистым материалом объема и формы после спуска фильтра в скважину и уменьшению тем самым кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и фильтрующим элементом, в которое попадает песок.

Настоящее изобретение решает задачу повышения эффективности работы скважинного фильтра за счет предотвращения выноса песка из призабойной зоны в эксплуатационную колонну.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляемый скважинный фильтр, состоящий из перфорированного корпуса и многослойного фильтрующего элемента, дополнительно снабжен пружиной кручения, концентрично расположенной между корпусом и фильтрующим элементом, причем фильтрующий элемент выполнен с возможностью увеличения или уменьшения размеров в радиальном направлении при раскрутке или закрутке пружины.

На фиг.1 изображен скважинный фильтр в эксплуатационной колонне в нерабочем положении при скрученной пружине - общий вид; на фиг.2 - фильтр в рабочем положении при раскрученной пружине.

Скважинный фильтр состоит из перфорированного корпуса 1, многослойного фильтрующего элемента 2 и пружины кручения 3, помещенной в кольцевое пространство 4. Пружина 3 рассчитана таким образом, что в скрученном состоянии диаметр ее витков не превышает внутреннего диаметра фильтрующего элемента 2 и между ними имеется зазор 5; зазор 6 имеется также между фильтрующим элементом 2 и эксплуатационной колонной 7, и перфорации 8 в последней открыты (фиг.1). В раскрученном состоянии диаметр витков пружины 3 превосходит внутренний диаметр фильтрующего элемента 2, при этом последний прижат витками пружины 3 к эксплуатационной колонне 7 так, что перфорации 8 на ней перекрыты (фиг.2). Многослойный фильтрующий элемент может быть выполнен из слоев продольно-гофрированной металлической сетки с различной степенью фильтрации слоев.

Предлагаемый скважинный фильтр работает следующим образом.

Фильтр помещают в контейнер (на фиг.1, фиг.2 не показан) в виде тонкостенной трубы для защиты от повреждения и кольматации фильтрующей поверхности. Фильтр устанавливают в контейнере с возможностью осевого смещения без задира наружного слоя фильтрующего элемента 2. Предварительно пружину 3 закручивают до образования зазора 5 и исчезновения натяга между витками 3 и фильтрующим элементом 2. Затем фильтр в сборе спускают на насосно-компрессорных трубах по эксплуатационной колонне в интервал продуктивного пласта. После спуска к месту установки с фильтра снимают контейнер. Затем раскручивают пружину 3, при этом ее витки разжимают внутренние слои фильтрующего элемента 2, усилие поэтапно передается на последующие слои, выбирается зазор 6 и происходит расправление и прилегание с натягом наружного слоя фильтрующего элемента 2 к стенкам эксплуатационной колонны 7 с перекрытием перфораций 8 (фиг.2). За счет натяга, обеспечиваемого усилием раскрученной пружины 3, фильтр надежно удерживается в эксплуатационной колонне 7. Этой же цели служат манжетные уплотнения (не показаны), выполненные на верхнем и нижнем концах фильтра с возможностью сопряжения с внутренним диаметром эксплуатационной колонны.

При пуске скважины в эксплуатацию пластовый флюид с механическими частицами выносится из прифильтровой зоны продуктивного пласта и поступает через перфорации 8 в эксплуатационной колонне 7 к наружной поверхности фильтрующего элемента 2. Жидкость проходит через фильтрующие слои 2 и отверстия корпуса 1, поступает в полость фильтра и далее поднимается на поверхность. Наиболее крупные частицы задерживаются на наружном слое фильтрующего элемента 2, перекрывающего перфорации 8 в эксплуатационной колонне 7, и формируют перед фильтром 2 и внутри перфораций 8 песчаный каркас. Более мелкие частицы проходят через песчаный каркас из крупных частиц и наружный фильтрующий слой и образуют песчаный каркас перед следующим фильтрующим слоем и так далее.

Для конкретного месторождения в зависимости от характерного для него фракционного состава пластового песка, а также требований к очистке пластового флюида фильтр может содержать два и три фильтрующих слоя.

По мере эксплуатации скважины и работы фильтра созданный перед наружным фильтрующим слоем свод из вынесенных из пласта крупных зерен песка сам начинает работать как “искусственный” фильтр, препятствуя движению через него более мелких фракций песка. При этом объем “искусственного” фильтра увеличивается за счет вовлечения в процесс фильтрации глубоко лежащих слоев призабойной зоны. Постепенно движение частиц замедляется, а затем прекращается. Это укрепляет изначально рыхлый продуктивный пласт, увеличивает его породоудерживающую способность и предотвращает его разрушение. Снижение пескопроявлений удлиняет срок службы не только скважинного фильтра, но и всего подземного оборудования, увеличивая таким образом межремонтный период скважин и эффективность отбора пластового флюида.