способ изготовления скважинного фильтра

Формула изобретения

Способ изготовления скважинного фильтра, включающий установку трубы необходимой длины и диаметра с фильтрационным участком в токарный станок с возможностью вращения, создание фильтровального элемента, отличающийся тем, что у фильтровального участка на наружной поверхности трубы выполняют углубления с заполнением фильтрующим элементом, а фильтровальный элемент изготавливают с образованием межтрубной полости вставкой внутренней трубы, на которой выполняют наружные углубления, при этом в межтрубной полости размещают жесткий распорный элемент и фильтровальный наполнитель, причем наружные углубления на трубе и внутренней трубе изготавливают с возможностью расширения с образованием щелей после локального разрушения под ними материала трубы при ее дорнировании после размещения в скважине в интервале установки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу изготовления и установки скважинного фильтра с радиальным потоком текучей среды для водонефтегазовых добывающих скважин.

Известен расширяемый скважинный фильтр для предотвращения миграции твердых частиц в скважину добычи углеводородных жидкостей, содержащий выполненную с возможностью расширения и снабженную прорезями несущую трубу, на которой установлены с перехлестом фильтровальные листы с прорезями (патент RU № 2197600, Е21 43/08, опубл. бюл. № 3 от 27.01.2003 г.), который изготавливают нанесением на перфорированную трубу фильтрующего элемента в виде листов с продольными щелями, фиксируемых внахлест по периметру труб.

Его недостатками являются сложность изготовления из-за наличия в нем множества фильтровальных листов на выполненной с возможностью расширения, снабженной прорезями несущей трубе в расположенных по ее длине на равных расстояниях друг от друга точках крепления. При изготовлении скважинного фильтра больших трудовых затрат требует обеспечение параллельности продольной оси каждой полосы центральной оси несущей трубы, а также плотное прижатие кромок смежных фильтровальных полос. Спуск фильтра невозможно производить с промывкой скважины и высока вероятность набивания породы в прорези фильтровальных полос, а также под кромку смежных фильтровальных полос, что может привести к ее отгибанию и возникновению аварийной ситуации на скважине.

Наиболее близким к предлагаемому по большинству совпадающих признаков является фильтр с радиальным потоком текучей среды для скважины и способ его изготовления (патент PU № 2159143, МПК 7 B01D 27/06 опубл. 20.11. 2000 г. бюл. № 32), реализуемый способом изготовления скважинного фильтра, включающим установку трубы необходимой длины и диаметра с фильтрационным участком в токарный станок с возможностью вращения, размещение на наружной поверхности фильтрационного участка фильтровального элемента.

Существенным недостатком является незащищенность внешнего слоя фильтра от механического воздействия. Спуск фильтра невозможно производить с промывкой скважины и высока вероятность набивания породы в фильтрующие отверстия, что создает дополнительное сопротивление потоку текучей среды. Внутренний диаметр обсаженной части ствола меньше диаметра ствола скважины, а поскольку фильтр приходится опускать через обсаженную часть ствола скважины, диаметр фильтра меньше диаметра ствола скважины и за счет этого между фильтром и стенкой необсаженной части скважины образуется кольцевое пространство. С течением времени стенка скважины обрушивается и засыпает наружную стенку фильтра, так что кольцевое пространство заполняется породой. При добыче углеводородов жидкость будет протекать из водонефтесодержащих пород в кольцевое пространство и через отверстия в фильтре в обсаженный ствол скважины. Длина окружности, через которую жидкость поступает в обсаженный ствол скважины, уменьшается с длины окружности ствола скважины до длины окружности наружной стенки фильтра.

Технические задачи - создание фильтра с увеличенной площадью фильтрации, низкого гидравлического сопротивления с возможностью улавливания заданных размеров фракций продуктивного пласта, обеспечение сохранности фильтрующего элемента при спуске фильтра в скважину, исключение вероятности набивания породы в фильтрующие отверстия при спуске фильтра в скважину, уменьшение времени и материалов на изготовление фильтра, повышение количества добываемой жидкости. Создать возможность спуска фильтра с промывкой скважины.

Техническая задача решается способом изготовления скважинного фильтра, включающим установку трубы необходимой длины и диаметра с фильтрационным участком в токарный станок с возможностью вращения с созданием фильтровального элемента.

Новым является то, что у фильтровального участка на наружной поверхности трубы выполняют углубления с заполнением фильтрующим элементом, а фильтровальный элемент изготавливают с образованием межтрубной полости вставкой внутренней трубы, на которой выполняют наружные углубления, при этом в межтрубной полости размещают жесткий распорный элемент и фильтровальный наполнитель, причем наружные углубления на трубе и внутренней трубе изготавливают с возможностью расширения с образованием щелей после локального разрушения под ними материала трубы при ее дорнировании после размещения в скважине в интервале установки.

На фиг.1 показан фильтр в транспортном положении с частичным продольным разрезом; на фиг.2 - фильтр в скважине с частичным продольным разрезом.

Фильтр содержит трубу 1 (фиг.1), концы которой снабжены резьбами 2, а на наружной поверхности трубы 1 при ее вращении на токарном станке выполняют углубления 3. В углублениях 3 с помощью токарного станка размещают фильтрующие элементы 4 (например, в виде полос металлической сетки, концы которых зафиксированы на трубе 1 сваркой).

В трубу 1 вставляют внутреннюю трубу 5, на наружной поверхности которой предварительно на токарном станке выполняют углубления 6. Между трубой 1 и внутренней трубой 5, то есть в межтрубной полости 7 размещают жесткий распорный элемент 8 из прочного материала (например, выполненный в форме цилиндрической пружины). Жесткий распорный элемент 8 имеет возможность увеличивать наружные размеры при расширении внутренней трубы 5, изменяя форму, без разрушения при небольших радиальных усилиях. Размеры углубления 3 трубы 1 и углубления 6 внутренней трубы 5 обеспечивают разрушение материала под углублением при расширении труб. После заполнения межтрубной полости 7 фильтровальным наполнителем 9 (например, фракции в виде шаров) для создания фильтровального элемента фильтр готов к спуску в скважину 10 (фиг.2). Используя резьбу 2, соединяют трубу 1 фильтра с колонной обсадных труб 13 и спускают в скважину 10 в интервал продуктивного горизонта. В зависимости от мощности продуктивного горизонта определяется необходимое количество фильтров. Предлагаемый способ изготовления фильтра позволяет производить его спуск с прямой промывкой скважины 10.

Перевод фильтра в рабочее положение производят после спуска его в интервал продуктивного пласта скважины 10. Расширением внутреннего диаметра внутренней трубы 5 при ее дорнировании (не показано) с локальным разрушением стенки под углублениями 6 из-за концентрации напряжений и малой толщины материала образуются щели 11. Расширение внутренней трубы 5 передается на трубу 1 через жесткий распорный элемент 8. Из-за концентрации напряжений и малой толщины материала под углублениями 3 труба 1 локально разрушается с образованием щелей 12.

Сохранность от механического разрушения фильтрующего элемента 4 (фиг.1) при спуске фильтра в скважину 10 (фиг.1) обеспечивают углубления 3 (фиг.1), в которых расположены фильтрующие элементы 4. Сохранность от механического разрушения фильтровального элемента фильтра (фиг.2) при расширении внутренней трубы 5 и трубы 1 обеспечивается высокой прочностью жесткого распорного элемента 8. Низкое гидравлическое сопротивление фильтра обеспечивается увеличенной площадью фильтрации за счет увеличения наружного диаметра трубы 1 и фильтровальным наполнителем 9, размер фракций которого соответствует гранулометрическому составу продуктивного горизонта. Изменяя размеры и состав фракций фильтровального наполнителя 9, можем получить различную степень фильтрации добываемой жидкости из скважины.

Фильтрующая щель 12, образованная в месте установки, и фильтрующий элемент 4, расположенный над ней, не забиты породой, глинистым раствором и др. Фильтровальный наполнитель 9 и фильтрующая щель 11 не забиты породой, глинистым раствором и др.

Уменьшение времени и экономия материалов при изготовлении фильтра достигается выполнением всех технологических операций на токарном станке (не показан). Низкое гидравлическое сопротивление фильтра позволяет повысить количество добываемой жидкости из скважины.

Предложенный способ позволяет создать фильтр с увеличенной площадью фильтрации, низкого гидравлического сопротивления с возможностью улавливания заданных размеров фракций продуктивного пласта, обеспечить сохранность фильтрующего элемента при спуске фильтра в скважину, исключить вероятность набивания породы в фильтрующие отверстия при спуске фильтра в скважину, уменьшить расход материалов и время на изготовление фильтра, увеличить количество добываемой жидкости, создать возможность спуска фильтра с промывкой скважины.