RU2408778C1 - Expandable well filter - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas production. ^ SUBSTANCE: expandable well filter consists of expendable bearing tube with filter element of surface. The bearing tube is corrugated along its length with cylinder ends opened upon installation. The filter element corresponds to lengthwise-corrugated tube of similar profile and is sealed on ends; it is concentric installed outside with a gap. Lengthwise webbing rigidly tied with the bearing tube is positioned uniformly along perimetre in the gap between tubes. Space in the gap between tubes is filled with calibrated granules. ^ EFFECT: raised filter quality and reduced material expenditures for fabrication and operation of filter. ^ 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к фильтрующим устройствам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the oil industry, in particular to filtering devices, and can be used in the operation of oil and gas wells.

Известен «Скважинный расширяющийся фильтр» (патент RU №2289680 С1, E21B 43/08, 3/18, опубл. Бюл. №35 от 20.12.2006 г.), включающий перфорированный корпус и фильтрующий элемент, выполненный в виде нескольких подпружиненных лопастей с криволинейной формой в радиальной плоскости и прямолинейной в аксиальной, закрепленных по одному краю на корпусе и размещенных внутри цилиндрического кожуха с вертикальными пазами с возможностью выдвижения свободных краев через пазы до образования выдвинутыми частями лопастей цилиндрической поверхности за пределами кожуха.The well-known "Expanding downhole filter" (patent RU No. 2289680 C1, E21B 43/08, 3/18, publ. Bull. No. 35 dated 12/20/2006), including a perforated housing and a filter element made in the form of several spring-loaded blades with curvilinear in the radial plane and rectilinear in the axial, fixed along one edge on the body and placed inside a cylindrical casing with vertical grooves with the possibility of extension of the free edges through the grooves until the extended parts of the blades of the cylindrical surface outside the casing.

Недостатками этого фильтра являются:The disadvantages of this filter are:

- возможность несрабатывания фильтра, т.к. при спуске фильтра в интервал установки между ним и эксплуатационной колонной должен быть зазор и при переводе фильтра в рабочее положение проворачивается вся конструкция;- the possibility of filter failure, because when the filter is lowered into the installation interval, there must be a gap between it and the production string, and when the filter is put into working position, the whole structure is rotated;

- возможность перекрытия лопастями перфорационных отверстий на эксплуатационной колонне;- the ability to overlap the blades of the perforations on the production casing;

- сложность в изготовлении и, как следствие, высокие материальные затраты.- complexity in manufacturing and, as a result, high material costs.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Расширяемый скважинный фильтр» (патент RU №2197600 С2, E21B 43/08, опубл. Бюл. №3 от 27.01.2003 г.), включающий выполненную с возможностью расширения и снабженную прорезями несущую трубу, соосно с несущей трубой в форме ирисовой диафрагмы установленные множество фильтровальных листов, так что в результате расширения трубы уменьшается величина перехлеста между смежными фильтровальными листами, причем фильтровальные листы содержат прорези, которые ориентированы в, по существу, окружном направлении относительно несущей трубы, при этом фильтровальные листы состоят из продолговатых полос с расположенными в шахматном порядке рядами прорезей в поперечном направлении относительно продольной оси каждой полосы, прорези расположены так, что чередующиеся ряды смещены до половины шага прорезей в поперечном направлении, длина прорезей больше половины поперечного шага прорезей, и схема расположения прорезей сохраняется вдоль продольной кромки каждой полосы, к тому же каждая полоса закреплена на выполненной с возможностью расширения, снабженной прорезями несущей трубе в расположенных по ее длине на равных расстояниях друг от друга точках крепления, причем точки крепления расположены в узлах между концами прорезей указанной несущей трубы, при этом продольная ось каждой полосы в основном параллельна центральной оси несущей трубы как перед расширением, так и после расширения.The closest in technical essence and the achieved result is “Expandable well filter" (patent RU No. 2197600 C2, E21B 43/08, publ. Bull. No. 3 from 01/27/2003), including a supporting pipe made with the possibility of expansion and provided with slots a plurality of filter sheets are arranged coaxially with the iris-shaped support pipe, so that as a result of the expansion of the pipe, the overlap between adjacent filter sheets is reduced, and the filter sheets contain slots that are oriented substantially in the circumferential direction relative to the carrier pipe, wherein the filter sheets consist of elongated strips with staggered rows of slots in the transverse direction relative to the longitudinal axis of each strip, the slots are arranged so that the alternating rows are displaced to half the slot pitch in the transverse direction, the length of the slots is longer half of the transverse step of the slots, and the layout of the slots is stored along the longitudinal edge of each strip, in addition, each strip is fixed to the expansion bridge provided with slots of the carrier pipe at the attachment points located along its length at equal distances from each other, the attachment points being located at the nodes between the ends of the slots of the carrier pipe, the longitudinal axis of each strip being substantially parallel to the central axis of the carrier pipe , and after expansion.

Недостатками этого фильтра являются:The disadvantages of this filter are:

- возможность задира фильтровальных листов при спуске фильтра в интервал установки;- the possibility of scuffing the filter sheets when lowering the filter in the installation interval;

- возможность частичного обвала породы в призабойной зоне продуктивного пласта, т.к. сохраняется перехлест между фильтровальными листами, и они неплотно прижимаются к породе после расширения несущей трубы;- the possibility of partial collapse of the rock in the bottom-hole zone of the reservoir, because overlap between filter sheets is maintained, and they are loosely pressed against the rock after expansion of the carrier pipe;

- отсутствие дополнительного фильтрующего слоя, что снижает фильтрационные качества фильтра;- the absence of an additional filter layer, which reduces the filtering quality of the filter;

- возможность перекрытия прорезей на фильтровальных листах участками несущей трубы без прорезей и наоборот, что снижает фильтрационные качества фильтра;- the possibility of overlapping slots on the filter sheets with sections of the carrier pipe without slots and vice versa, which reduces the filtering quality of the filter;

- сложность в изготовлении и, как следствие, высокие материальные затраты. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежной конструкции расширяемого фильтра, позволяющей предотвратить нарушение целостности фильтрующего элемента, сохранить целостность породы в призабойной зоне продуктивного пласта, повысить фильтрационные качества фильтра, а также снизить материальные затраты на изготовление и эксплуатацию расширяемого фильтра.- complexity in manufacturing and, as a result, high material costs. The technical task of the invention is to create a reliable design of an expandable filter, which helps to prevent violation of the integrity of the filter element, maintain rock integrity in the bottom-hole zone of the reservoir, increase the filtering quality of the filter, and reduce the material costs of manufacturing and operating an expandable filter.

Технические задачи решаются расширяемым скважинным фильтром, включающим выполненную с возможностью расширения несущую трубу с фильтрующим элементом на поверхности.Technical problems are solved by an expandable downhole filter, including a supporting pipe made with the possibility of expansion, with a filtering element on the surface.

Новым является то, что несущая труба выполнена продольно-гофрированной с цилиндрическими концами с возможностью вскрытия после установки, а фильтрующий элемент выполнен в виде концентрично установленной снаружи с зазором продольно-гофрированной трубы аналогичного профиля с герметизацией по концам, причем в зазоре между трубами размещены равномерно по периметру продольные ребра жесткости, жестко соединенные с несущей трубой, а пространство в зазоре между трубами заполнено откалиброванными гранулами.New is that the carrier pipe is longitudinally corrugated with cylindrical ends with the possibility of opening after installation, and the filter element is made in the form of a concentrically mounted externally with a gap of a longitudinally corrugated pipe of a similar profile with sealing at the ends, and evenly placed in the gap between the pipes along along the perimeter are longitudinal stiffeners rigidly connected to the carrier pipe, and the space in the gap between the pipes is filled with calibrated granules.

На фиг.1 показан расширяемый скважинный фильтр (разрез). На фиг.2 - поперечный разрез фильтра по А-А на фиг.1. На фиг.3 - вид Б на фиг.2. На фиг.4 - фильтр, установленный в скважине.Figure 1 shows an expandable downhole filter (section). Figure 2 is a cross section of a filter along aa in figure 1. Figure 3 is a view of B in figure 2. Figure 4 - filter installed in the well.

Расширяемый скважинный фильтр содержит несущую трубу 1 (фиг.1), выполненную продольно-гофрированной, при этом несущая труба может быть как с отверстиями 2, закрытыми срезаемыми заглушками 3 (фиг.2, 3), так и без отверстий (не показано), установленную соосно с несущей трубой и герметично соединенную с ней по концам, например, с помощью сварки, пайки и т.д., фильтрующую трубу 4 с прорезями 5, выполненную также продольно-гофрированной, например, из стали или из нержавеющей стали, расположенные в зазоре между несущей 1 и фильтрующей 4 трубами (фиг.2, 3) откалиброванные гранулы 6 определенной величины, например галька и т.д., приваренные к выступам 7 несущей трубы 1 ребра жесткости 8, с целью предотвращения перераспределения гранул 6 в процессе расширения несущей 1 и фильтрующей 4 труб, спускное устройство 9, например раздвижной пуансон (см. патент RU 2344268), башмак 10 с обратным клапаном 11, установленный на нижней части фильтра с помощью резьбы или сварки.The expandable downhole filter contains a support pipe 1 (Fig. 1), made longitudinally corrugated, while the support pipe can be either with holes 2 closed by cut-off plugs 3 (Figs. 2, 3), or without holes (not shown), mounted coaxially with the carrier pipe and hermetically connected to it at the ends, for example, by welding, soldering, etc., a filter pipe 4 with slots 5, also made longitudinally corrugated, for example, steel or stainless steel, located in the gap between the carrier 1 and the filtering 4 pipes (figure 2, 3) failure calibrated granules 6 of a certain size, for example pebbles, etc., welded to the protrusions 7 of the carrier pipe 1 of the stiffener 8, in order to prevent the redistribution of granules 6 during the expansion of the carrier 1 and filtering 4 pipes, drain device 9, for example, a sliding punch (see Patent RU 2344268), shoe 10 with check valve 11 mounted on the bottom of the filter by thread or welding.

Расширяемый скважинный фильтр работает следующим образом.An expandable downhole filter operates as follows.

К спускному инструменту 9 (фиг.1) присоединяют колонну бурильных труб (не показано), и фильтр доставляют в интервал установки. При спуске фильтра в скважину через обратный клапан 11 башмака 10 происходит заполнение труб скважинной жидкостью. Затем с помощью бурового насоса (не показано) внутри фильтра создают рабочее гидравлическое давление, под действием которого происходит выправление ведущей трубы 1, при этом ребра жесткости 8 (фиг.2, 3), приваренные к выступам 7 ведущей трубы 1, и гранулы 6 воздействуют на фильтрующую 4 трубу и выправляют ее до прижатия к стенкам скважины. Затем фильтр привальцовывают с помощью раздвижного пуансона 9 (фиг.1) до более плотного прижатия к стенкам продуктивного пласта. Одновременно с привальцовкой срезаются заглушки 3 и открываются отверстия 2 на несущей трубе 1 (фиг.4). Если несущая труба 1 выполнена без отверстий 2 (не показано), то после привальцовки фильтра производят перфорацию несущей трубы 1 любым известным способом (например, с помощью кумулятивного перфоратора ПК-103 или гидромеханического перфоратора).A drill pipe string (not shown) is connected to the drain tool 9 (FIG. 1), and the filter is delivered to the installation interval. When the filter is lowered into the well through the check valve 11 of the shoe 10, the pipes are filled with borehole fluid. Then, using a mud pump (not shown), a working hydraulic pressure is created inside the filter, under the influence of which the lead pipe 1 is straightened, while the stiffeners 8 (Figs. 2, 3), welded to the protrusions 7 of the lead pipe 1, and granules 6 act to the filtering pipe 4 and straighten it until it is pressed against the walls of the well. Then the filter is rolled using a sliding punch 9 (Fig. 1) until it is pressed more tightly against the walls of the reservoir. Simultaneously with the rolling, the plugs 3 are cut off and the holes 2 on the carrier pipe 1 open (Fig. 4). If the carrier pipe 1 is made without holes 2 (not shown), then after rolling the filter, the carrier pipe 1 is perforated by any known method (for example, using a cumulative perforator PK-103 or a hydromechanical perforator).

Преимущество предлагаемого расширяемого фильтра заключается в том, что данная конструкция позволяет предотвратить нарушение целостности фильтрующего элемента, сохранить целостность породы в призабойной зоне продуктивного пласта, повысить фильтрационные качества фильтра, а также снизить материальные затраты на изготовление и эксплуатацию расширяемого фильтра.The advantage of the proposed expandable filter lies in the fact that this design allows to prevent the violation of the integrity of the filter element, to preserve the integrity of the rock in the bottomhole zone of the reservoir, to increase the filtering quality of the filter, as well as to reduce the material costs of manufacturing and operating the expandable filter.

Claims (1)

Расширяемый скважинный фильтр, содержащий выполненную с возможностью расширения несущую трубу с фильтрующим элементом на поверхности, отличающийся тем, что несущая труба выполнена продольно-гофрированной с цилиндрическими концами с возможностью вскрытия после установки, а фильтрующий элемент выполнен в виде концентрично установленной снаружи с зазором продольно-гофрированной трубы аналогичного профиля с герметизацией по концам, причем в зазоре между трубами размещены равномерно по периметру продольные ребра жесткости, жестко соединенные с несущей трубой, а пространство в зазоре между трубами заполнено откалиброванными гранулами. An expandable downhole filter comprising an expandable carrier pipe with a filter element on the surface, characterized in that the carrier pipe is longitudinally pleated with cylindrical ends and can be opened after installation, and the filter element is configured as concentrically mounted externally with a longitudinally pleated gap pipes of a similar profile with sealing at the ends, and in the gap between the pipes longitudinal stiffeners are evenly distributed along the perimeter, rigidly connected internal with a carrier pipe, and the space in the gap between the pipes is filled with calibrated granules.

Images