RU2597416C1 - Borehole filter - Google Patents

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and can be used in production of liquid and gases as a part of an upsetting or operational column. Device comprises coupling and nipple, bearing frame made of perforated pipe, in each hole of which there are sheared plugs and filtering elements. Plugs are made hollow, reliably fixed in holes of perforated tube by expanding which provide sealing of the bearing frame of the well filter. Filter elements are fixed in holes of perforated tube by rings and welding. Sheared plugs are made from corrosion-resistant steel for cold deformation. Holes of perforated tubes are made with bore for installation of filter element and ring, diameter of the filter element larger than diameter of sheared plug. Ring of the filter element is installed flush with the surface of perforated pipe and fixed by welding at least at three points.

EFFECT: simplified manufacturing, reliability of work increases, ruled out damage during installation in well.

10 cl, 7 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче жидкости и газов из недр в составе обсадной или эксплуатационной колонны.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the production of liquids and gases from the bowels of the casing or production string.

Известен скважинный фильтр, представляющий собой стальную трубу с отверстиями, на которую намотана профилированная проволока (Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М., «Недра», 1985, с. 7-9).Known downhole filter, which is a steel pipe with holes on which a profiled wire is wound (Gavrilko V. M. Filters of boreholes. M., "Nedra", 1985, S. 7-9).

Основным недостатком такой конструкции является изменение межвитковых промежутков при установке фильтра в скважину, что отрицательно сказывается на качестве фильтрации.The main disadvantage of this design is the change in the inter-turn gaps when installing the filter in the well, which negatively affects the quality of the filtration.

Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №57807. Скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, отличающийся тем, что снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта, при этом снаружи металлической сетки между муфтой и доп. муфтой установлен дополнительный перфорированный патрубок, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированного и дополнительного перфорированного патрубков.Known downhole filter for St. RF for utility model No. 57807. A downhole filter, including a perforated pipe with a sleeve, a metal mesh covering the outer surface of the perforated pipe, characterized in that an additional sleeve is screwed on the bottom of the perforated pipe, while on the outside of the metal mesh between the sleeve and add. an additional perforated nozzle is installed with the coupling, which is telescopically fixed relative to the perforated pipe with screws fixing the coaxially perforated holes of the perforated and additional perforated nozzles.

Недостатком этой конструкции является сложность сборки ввиду использования крупногабаритных деталей, возможность повреждения фильтрующей сетки незащищенной дренажным слоем или кожухом, при сборке и спуске фильтра в скважину.The disadvantage of this design is the complexity of the assembly due to the use of large parts, the possibility of damage to the filter mesh by an unprotected drainage layer or casing, when assembling and lowering the filter into the well.

Известен скважинный фильтр по св. РФ на полезную модель №16758 (прототип). Этот фильтр содержит муфту, ниппель, перфорированную трубу в отверстиях, на боковой поверхности которой установлены герметизирующие срезаемые пробки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одну фильтрующую сетку и защитный перфорированный кожух, установленные концентрично трубе и, по меньшей мере, одну дренажную сетку.Known downhole filter for St. RF for utility model No. 16758 (prototype). This filter contains a sleeve, a nipple, a perforated pipe in the openings, on the side surface of which there are sealing cut-off plugs, characterized in that it further comprises at least one filter mesh and a protective perforated casing mounted concentrically to the pipe and at least one drainage grid.

Недостаток: все операции по сборке скважинного фильтра осуществляются вручную. После установки герметизирующих срезаемых пробок на перфорированную трубу сначала наматывают дренажную сетку, затем фильтрующую сетку, а потом устанавливают защитный кожух и сваривают листы, из которого он изготовлен по торцам и между собой. Возможно повреждение фильтрующего элемента при спуске фильтра в скважину и при прохождении изогнутых участков ствола скважины.Disadvantage: all assembly operations of the downhole filter are carried out manually. After installing the sealing cut-off plugs on the perforated pipe, a drainage mesh is first wound, then a filter mesh, and then a protective casing is installed and sheets are welded from which it is made at the ends and between each other. Damage to the filter element during the descent of the filter into the well and during the passage of curved sections of the wellbore.

Задача создания изобретения: упростить изготовление скважинного фильтра, частично автоматизировать процесс сборки, снизить себестоимость за счет применения минимально возможного количества простых деталей в конструкции фильтра, обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках, предотвратить повреждение фильтра при монтаже в скважине.The objective of the invention: to simplify the manufacture of a downhole filter, partially automate the assembly process, reduce costs by using the minimum possible number of simple parts in the design of the filter, to ensure the reliability of the filter under bending loads, to prevent damage to the filter during installation in the well.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что скважинный фильтр, включающий муфту и ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены пустотелыми с донышком, в виде наперстка, надежно зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы путем развальцовывания, обеспечивающим герметизацию несущего каркаса скважинного фильтра, фильтрующие элементы зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы кольцами и сваркой. Срезаемые пробки выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации. Отверстия перфорированной трубы выполнены с расточкой для установки фильтрующего элемента и кольца, диаметр фильтрующего элемента больше диаметра срезаемой пробки. Кольцо фильтрующего элемента установлено заподлицо с поверхностью перфорированной трубы и закреплено сваркой не менее, чем в трех точках. Фильтрующий элемент содержит по меньшей мере одну фильтрующую сетку и по меньшей мере одну дренажную сетку. Сетки фильтрующих элементов соединены между собой контактной сваркой. Края фильтрующих элементов обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет. В качестве фильтрующей сетки применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации фильтра. В качестве дренажной сетки применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность фильтрующего элемента.The solution to these problems was achieved due to the fact that the downhole filter, including a sleeve and a nipple, a supporting frame made of a perforated pipe, in each hole of which cut-off plugs and filter elements are installed, characterized in that the cut-off plugs are hollow with a bottom, in the form of a thimble are securely fixed in the holes of the perforated pipe by flaring, which provides sealing of the supporting frame of the downhole filter, the filter elements are fixed in the holes of the perforated pipes by rings and welding. The cut-off plugs are made of corrosion-resistant steel designed for cold deformation. The holes of the perforated pipe are made with a bore to install a filter element and a ring, the diameter of the filter element is larger than the diameter of the cut-off plug. The filter element ring is flush with the surface of the perforated pipe and welded in at least three points. The filter element comprises at least one filter screen and at least one drainage screen. The grids of filter elements are interconnected by contact welding. The edges of the filter elements are crimped in a circle with a metal plate connecting the grids of the filter element together in a single package. As a filtering mesh, a woven wire mesh with square cells is used, which provides the necessary degree of filtering of the filter. As a drainage mesh, a filter wire mesh or linen or twill weave mesh is used, which ensures the reliability of the filter element.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е всеми критериями изобретения.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, that is, all the criteria of the invention.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…7:The invention is illustrated in the drawings of FIG. 1 ... 7:

- на фиг. 1 представлен скважинный фильтр, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы,- in FIG. 1 shows a downhole filter, in each hole of which cut-off plugs and filter elements are installed,

- на фиг. 2 приведен разрез А-А,- in FIG. 2 shows a section aa,

- на фиг. 3 представлен фильтрующий элемент, сетки соединены между собой контактной сваркой,- in FIG. 3 shows a filter element, the mesh is interconnected by contact welding,

- на фиг. 4 представлен вид Б,- in FIG. 4 presents a view of B,

- на фиг. 5 представлен фильтрующий элемент, края которого обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет,- in FIG. 5 shows a filter element, the edges of which are crimped in a circle with a metal plate connecting the grids of the filter element in one package,

- на фиг. 6 представлен вид В,- in FIG. 6 shows view B,

- на фиг. 7 представлен инструмент для установки и развальцовывания пробки в отверстии перфорированной трубы.- in FIG. 7 shows a tool for installing and flaring a plug in an opening of a perforated pipe.

Скважинный фильтр (фиг. 1) включает муфту 1 и ниппель 2, несущий каркас 3, выполненный из перфорированной трубы 4, в каждом отверстии "Г" перфорированной трубы установлены срезаемые пробки 5 и фильтрующие элементы 6. Срезаемые пробки 5 выполнены пустотелыми с донышком, в виде наперстка, установлены в отверстия "Г" перфорированной трубы 4 (фиг. 2) и закреплены путем развальцовывания, что обеспечивает фиксацию пробки и герметизацию несущего каркаса 3 скважинного фильтра. Наружная поверхность срезаемых пробок 5 может быть выполнена конической, соответствующую конусность имеют отверстия "Г" перфорированной трубы 4. Количество отверстий "Г" в перфорированной трубе 4 зависит от диаметра и заданной пропускной способности скважинного фильтра и составляет от 20 до 300 шт. на 1 п.м. Диаметр отверстий "Г" от 10 до 25 мм.The downhole filter (Fig. 1) includes asleeve 1 and anipple 2, a supportingframe 3 made of aperforated pipe 4, cutholes 5 andfilter elements 6 are installed in each hole "G" of the perforatedpipe 6. Thecut tubes 5 are hollow with a bottom, in a thimble installed in the holes "G" of the perforated pipe 4 (Fig. 2) and secured by flaring, which ensures the fixation of the tube and the sealing of the supportingframe 3 of the downhole filter. The outer surface of the cut-offplugs 5 can be made conical, the holes “G” of theperforated pipe 4 have the corresponding taper. The number of holes “G” in the perforatedpipe 4 depends on the diameter and the specified throughput of the downhole filter and ranges from 20 to 300 pcs. at 1 pm The diameter of the holes "G" from 10 to 25 mm.

Срезаемые пробки 5 выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации.Cutting plugs 5 are made of corrosion-resistant steel, designed for cold deformation.

Отверстия "Г" перфорированной трубы 4 выполнены с расточкой "Д" (фиг. 2) для установки фильтрующих элементов 6 и колец 7. Диаметр фильтрующего элемента 6 больше диаметра срезаемой пробки 5. Кольцо 7 устанавливается заподлицо с поверхностью перфорированной трубы 4 и закрепляется сваркой не менее, чем в трех точках.The holes "G" of theperforated pipe 4 are made with a bore "D" (Fig. 2) for installing thefiltering elements 6 andrings 7. The diameter of the filteringelement 6 is larger than the diameter of the cut-off plug 5.Ring 7 is installed flush with the surface of the perforatedpipe 4 and is not fixed by welding in less than three points.

Фильтрующий элемент 6 содержит по меньшей одну фильтрующую сетку 8 и, по меньшей мере, одну дренажную сетку 9 (фиг. 3, 5). Сетки фильтрующих элементов 6 соединены между собой контактной сваркой (фиг. 4). Края фильтрующих элементов 6 могут быть обжаты по кругу металлической пластиной 10, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента 6 в один пакет (фиг. 6). В качестве фильтрующей сетки 8 применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации скважинного фильтра от 0,08 до 0,4 мм. В качестве дренажной сетки 9 применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность и дренажные свойства фильтрующего элемента. Сетка изготавливается из проволоки диаметром 0,2…1,2 мм, проволоки основы сетки расположены на некотором расстоянии друг от друга, переплетаются проволоками утка, расположенными вплотную друг к другу, ячейки в свету отсутствуют.Thefilter element 6 contains at least onefilter mesh 8 and at least one drainage mesh 9 (Fig. 3, 5). The grids of thefilter elements 6 are interconnected by resistance welding (Fig. 4). The edges of thefiltering elements 6 can be crimped in a circle with ametal plate 10 connecting the grids of the filteringelement 6 into one bag (Fig. 6). As afilter mesh 8, a woven wire mesh with square cells is used, which provides the required degree of filtering of the downhole filter from 0.08 to 0.4 mm. As the drainage mesh 9, a filter woven wire mesh of linen or twill weave is used, which ensures the reliability and drainage properties of the filter element. The mesh is made of wire with a diameter of 0.2 ... 1.2 mm, the warp wires are located at a certain distance from each other, interwoven with weft wires located close to each other, there are no cells in the light.

Срезаемые пробки 5 скважинного фильтра устанавливаются и развальцовываются в отверстии перфорированной трубы 4 (фиг. 7) при помощи пневмомашины (на фиг. не показана), создающей необходимое усилие для раскатывания отверстий вальцами 11, что обеспечивает надежную фиксацию срезаемых пробок 5 и герметизацию несущего каркаса 3 скважинного фильтра. Положение пробки относительно отверстия обеспечивается упором в муфту предельного момента 12.The cut-off plugs 5 of the downhole filter are installed and flared in the hole of the perforated pipe 4 (Fig. 7) using a pneumatic machine (not shown in Fig.), Which creates the necessary force for rolling the holes withrollers 11, which ensures reliable fixation of the cut-offplugs 5 and sealing of the supportingframe 3 downhole filter. The position of the plug relative to the hole is provided by the stop in theclutch limit torque 12.

Скважинный фильтр работает следующим образом. Скважинный фильтр устанавливается в колонну обсадных труб, затем скважину цементируют выше фильтра и производят опрессовку и промывку скважины. Срезают срезаемые пробки 5 механическим способом. Скважина готова к работе. Нефть, вода или газ проходят через фильтрующие элементы 6, сначала через дренажную сетку 9, далее через фильтрующую сетку 8. Очищенный продукт (нефть, вода или газ) через отверстия в пробке попадают внутрь перфорированной трубы 4 и извлекаются из скважины. Фильтрующий элемент 6 может содержать более одной фильтрующей сетки 8 и дренажной сетки 9, в этом случае предпочтительно фильтрующие сетки разместить между дренажными.Well filter works as follows. The downhole filter is installed in the casing string, then the well is cemented above the filter and the well is crimped and flushed. Cut off the cut-offplugs 5 mechanically. The well is ready to go. Oil, water or gas passes through thefilter elements 6, first through thedrainage screen 9, then through thefilter screen 8. The purified product (oil, water or gas) through the holes in the cork enters theperforated pipe 4 and is removed from the well. Thefilter element 6 may contain more than onefilter mesh 8 and adrainage mesh 9, in which case it is preferable to place the filter mesh between the drainage.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Создать скважинный фильтр, обладающий хорошими фильтрующими и эксплуатационными свойствами в течение всего срока эксплуатации скважины.1. Create a well filter that has good filtering and operational properties throughout the life of the well.

2. Упростить конструкцию фильтра.2. Simplify the design of the filter.

3. Снизить себестоимость изготовления фильтра.3. Reduce the cost of manufacturing a filter.

4. Ускорить монтаж пробок в перфорированной трубе фильтра и обеспечить надежную герметизацию скважинного фильтра.4. Accelerate the installation of plugs in the perforated filter pipe and ensure reliable sealing of the downhole filter.

5. Обеспечить надежность работы фильтра при изгибающих нагрузках.5. To ensure the reliability of the filter under bending loads.

6. Предотвратить повреждение фильтра при монтаже в скважине.6. To prevent damage to the filter during installation in the well.

Скважинный фильтр прошел стендовые и промышленные испытания и показал высокую фильтрующую способность и надежность в эксплуатации.The well filter passed bench and industrial tests and showed high filtering ability and operational reliability.

Claims (10)

Translated fromRussian

1. Скважинный фильтр, включающий муфту и ниппель, несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы, в каждом отверстии которого установлены срезаемые пробки и фильтрующие элементы, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены пустотелыми, надежно зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы путем развальцовывания, обеспечивающим герметизацию несущего каркаса скважинного фильтра, фильтрующие элементы зафиксированы в отверстиях перфорированной трубы кольцами и сваркой.1. A downhole filter, including a sleeve and a nipple, a supporting frame made of a perforated pipe, in each hole of which cut-off plugs and filter elements are installed, characterized in that the cut-off plugs are hollow, are securely fixed in the holes of the perforated pipe by flaring, which provides sealing of the carrier well filter frame, filter elements are fixed in the holes of the perforated pipe by rings and welding.2. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность срезаемых пробок выполнена конической, соответствующую конусность имеют отверстия перфорированной трубы.2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the outer surface of the cut-off plugs is conical, the holes of the perforated pipe have the corresponding taper.3. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что срезаемые пробки выполнены из коррозионно-стойкой стали, предназначенной для холодной деформации.3. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the shear plugs are made of stainless steel intended for cold deformation.4. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что отверстия перфорированной трубы выполнены с расточкой для установки фильтрующего элемента и кольца, диаметр фильтрующего элемента больше диаметра срезаемой пробки.4. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the holes of the perforated pipe are made with a bore to install a filter element and a ring, the diameter of the filter element is larger than the diameter of the cut-off plug.5. Скважинный фильтр по п. 4, отличающийся тем, что кольцо фильтрующего элемента установлено заподлицо с поверхностью перфорированной трубы и закреплено сваркой не менее чем в трех точках.5. The downhole filter according to claim 4, characterized in that the ring of the filtering element is mounted flush with the surface of the perforated pipe and fixed by welding at least at three points.6. Скважинный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что фильтрующий элемент содержит по меньшей мере одну фильтрующую сетку и по меньшей мере одну дренажную сетку.6. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the filter element comprises at least one filter screen and at least one drainage screen.7. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что сетки фильтрующих элементов соединены между собой контактной сваркой.7. The downhole filter according to claim 6, characterized in that the mesh of the filtering elements are interconnected by resistance welding.8. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что края фильтрующих элементов обжаты по кругу металлической пластиной, соединяющей между собой сетки фильтрующего элемента в один пакет.8. The downhole filter according to claim 6, characterized in that the edges of the filtering elements are crimped in a circle with a metal plate connecting the grids of the filtering element into one bag.9. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что в качестве фильтрующей сетки применяется сетка проволочная тканая с квадратными ячейками, обеспечивающая необходимую степень фильтрации фильтра.9. The downhole filter according to claim 6, characterized in that a woven wire mesh with square cells is used as a filtering mesh, providing the necessary degree of filtering of the filter.10. Скважинный фильтр по п. 6, отличающийся тем, что в качестве дренажной сетки применяется сетка проволочная тканая фильтровая полотняного или саржевого переплетения, обеспечивающая надежность фильтрующего элемента.10. The downhole filter according to claim 6, characterized in that as a drainage mesh a wire mesh woven filter linen or twill weave is used, which ensures the reliability of the filter element.

Images