Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННЫЙ РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к скважинным расширяющимся фильтрам (СРФ), применяемым при заканчивании скважин с открытым стволом для предотвращения выноса частиц породы из пласта.

Известен скважинный фильтр, состоящий из несущей перфорированной трубы, внутренней и внешней концентрических щелевых решеток, образованных из продольных призматических стержней и навитого призматического профиля, и гравийной набивки между щелевыми решетками (см., например, фильтр Dual Pre-Pack™, www.allovscreenworks.com или фильтр Muni-Pak™, www.ionhsonscreens.com).

Недостатком известного скважинного фильтра является его размещение с кольцевым зазором относительно стенки скважины, что обусловливает высокую скорость жидкости из пласта и ее повышенную способность к транспортировании частиц породы.

Известен СРФ, включающий перфорированный корпус, цилиндрический кожух с вертикальными прорезями и фильтровальные лопасти, один продольный край которых закреплен на корпусе, а второй выполнен с возможностью выдвижения сквозь прорези за пределы кожуха до примыкания лопастей к стенке скважины (Патент РФ №2289680, Е21В 43/08, 2006).

Недостаток описанного СРФ состоит в ограниченной изгибной жесткости его фильтровальных лопастей и возможности их отжатия пластовым давлением от стенки скважины, что приведет к миграции частиц породы через открывшиеся зазоры.

Известен СРФ, содержащий несущую трубу с прорезями и фильтрующие листы из металлической сетки, имеющие форму ирисовой диаграммы, которые закреплены на несущей трубе с нахлестом в осевом и окружном направлениях (Патент РФ №2197600, Е21В 43/08, 1998).

Недостаток известного СРФ состоит в том, что при его расширении, совершающемся за счет увеличения диаметра несущей трубы, листы металлической сетки перемещаются и трутся друг о друга, что может привести к нарушению структурной целостности сетки и ухудшению фильтрационных свойств СРФ.

Известен СРФ, содержащий перфорированный корпус, пружину кручения и продольно гофрированные металлические сетки в качестве дренажной и фильтрующей оболочек, выполненные с возможностью увеличения размера при раскрутке пружины (Патент РФ №2244103, E21B 43/08, 2005).

Недостатком СРФ является неплотное, с оставлением зазоров перекрытие фильтрующей оболочкой ствола скважины из-за ограниченной жесткости пружины кручения и, как следствие, - ранняя миграция частиц породы в оставшиеся зазоры, инициирующая разрушение пласта. Кроме того, известный СРФ обладает низкими фильтрационными способностями из-за незначительной грязеемкости дренажной и фильтрующей оболочек.

Известен СРФ, содержащий продольно гофрированную несущую трубу с отверстиями, ребра жесткости снаружи несущей трубы, фильтрующую продольно гофрированную трубу с прорезями и гранульную набивку между трубами (Патент РФ №2408778, E21B 43/08, 2011).

Недостаток СРФ состоит в неравномерной засоряемости и ограниченной грязеемкости гранульной набивки, поскольку жидкость с частицами породы из призабойной зоны пласта попадает и очищается преимущественно в локальных объемах набивки, находящихся под прорезями фильтрующей трубы. Основной объем гранульной набивки исключен из процесса фильтрации, поскольку экранируется непроницаемыми участками фильтрующей трубой.

Наиболее близким к заявляемому является СРФ, включающий опорную трубу с множеством продольных прорезей, вплотную размещенные на опорной трубе и между собой дренажную и фильтрующую металлические сетки, проволоки основы и утка которых расположены под углом к продольной оси (Патент US №6607032, E21B 43/08, 2003).

Недостатком принятого за прототип СРФ является вероятность нарушения структурной однородности и фильтрующей способности металлических сеток при расширении, осуществляемом протягиванием конуса через опорную трубу. Кроме того, СРФ имеет ограниченную площадь фильтрации и повышенный перепад давления из-за необходимости применения мелкоячеистой фильтрующей сетки для выполнения надлежащей функции.

Задачей настоящего изобретения является повышение тонкости очистки, надежности и ресурса работы СРФ.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном расширяющемся фильтре, содержащем опорную трубу с множеством продольных прорезей и размещенные на ней дренажную и фильтрующую металлические сетки, согласно изобретению вышеназванные сетки выполнены продольно гофрированными и размещены с зазором между собой, который заполнен гранульной набивкой, при этом в поперечном сечении периметр фильтрующей сетки равен периметру ствола скважины.

На фиг.1 изображено поперечное сечение СРФ при спуске в скважину; на фиг.2 - то же, но после расширения в скважине.

СРФ содержит опорную трубу 1 с множеством продольных прорезей 2, на которой установлены дренажная и фильтрующая продольно гофрированные металлические сетки 3 и 4. В поперечном сечении периметр фильтрующей сетки 4 равен периметру ствола скважины 8. Между вышеназванными сетками 3 и 4 имеется зазор 5, заполненный гранульной набивкой 6 (фиг.1). Диаметр гранул 6 и размер ячейки фильтрующей сетки 4 определяются с учетом удержания частиц породы, выносимых из пласта, а размер ячейки дренажной сетки 3 назначается для удержания гранул 6 и увеличения потока жидкости от гранульной набивки 6 к продольным прорезям 2. Величина зазора 5 подбирается под размер подлежащих задержанию частиц породы, а также для обеспечения малого градиента гидравлического сопротивления.

СРФ спускают в продуктивный интервал необсаженной скважины с кольцевым зазором 7 относительно стенки скважины 8 (фиг.1). Сквозь опорную трубу 1 протягивают расширительный конус (не показан) большего диаметра, раскрывая в окружном направлении продольные прорези 2 и увеличивая тем самым ее наружный размер (фиг.2). При расширении опорная труба 1 оказывает давление на контактирующие с ней продольные гофры дренажной металлической сетки 3 и постепенно расправляет их. Они, в свою очередь, транслируют это воздействие на продольные гофры фильтрующей металлической сетки 4 посредством гранул 6, которые, являясь сыпучим материалом, адаптируются к изменению формы обеих сеток без образования пустот. Гофрированные металлические сетки 3, 4 при расправлении принимают цилиндрическую форму, при этом цилиндрическая фильтрующая сетка 4 плотно прижимается и перекрывает стенку 8 интервала продуктивного пласта скважины. Этим предопределяется максимальное увеличение притока и уменьшение скорости пластовой жидкости со снижением ее способности к транспортировке частиц породы из пласта.

При включении электроцентробежного насоса (не показан) жидкость поступает из прифильтровой зоны продуктивного пласта 9 непосредственно во всю цилиндрическую фильтрующую сетку 4 (фиг.2). За счет этого увеличивается приток и одновременно снижается скорость пластовой жидкости и ее способность к транспортировке частиц породы. Отсутствие кольцевого зазора 7 исключает вертикальную составляющую скорости потока жидкости. Жидкость проходит сквозь ячейки фильтрующей сетки 4, а находящиеся в ней крупнодисперсные частицы породы задерживаются снаружи ячеек, образуя проницаемые структуры. Жидкость с оставшимися в ней более мелкими частицами течет через зазор 5, заполненный гранульной набивкой 6, и очистка продолжается в ее межгранульном пространстве. Благодаря малому размеру пор, высокой проницаемости и площади фильтрации гранульной набивки значительно улучшаются показатели очистки пластовой жидкости, а за счет ее низкой подверженности кольматации и высокой грязеемкости повышается ресурс работы СРФ. Очищенная пластовая жидкость проходит через ячейки дренажной сетки 3 и расширенные продольные прорези 2 в опорную трубу 1, после чего покидает СРФ и в конечном счете оказывается на приеме электроцентробежного насоса. Перекачка очищенной жидкости уменьшает износ и увеличивает наработку насоса.

Благодаря тому, что расширение заявляемого СРФ сопровождается изменением только геометрической конфигурации дренажной и фильтрующей продольно гофрированной металлических сеток, не затрагивая структуру и размер ячеек сеток, а также не вызывая образования пустот в сыпучей гранульной набивке, СРФ характеризуется высокой надежностью и стабильностью эксплуатационных характеристик, в том числе фильтрационных и гидравлических.