Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к оборудованию и эксплуатации скважин, а именно к конструкциям скважинных фильтров.

Фильтры - один из важнейших элементов конструкции скважин, в конечном счете определяющий эффективность буровых работ и качество исследований.

Известен скважинный фильтр, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками. Колонну обсадных труб с фильтром опускают в скважину. Скважину цементируют выше фильтра. После схватывания цементного раствора в скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб с воронкой. Скважину промывают. Срезают воронкой концы пробок. Скважину промывают вторично. Разгерметизируют продуктивный пласт и одновременно с этим пускают скважину в работу. Патент РФ №2108447, МПК Е21В 43/00, Е21В 43/11, опубликовано 10.04.1998.

Известен скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности рядами отверстий, в которых герметично установлены срезаемые пробки, по меньшей мере одну фильтрующую сетку и защитный кожух с отверстиями, установленные концентрично на трубе, при этом защитный кожух выполнен из нескольких уложенных встык по длине трубы листов, при этом продольные стыки листов, а также ряды отверстий на соседних листах смещены относительно друг друга в окружном направлении. Отверстия в защитном кожухе и трубе смещены относительно друг друга. Концы указанного кожуха и фильтрующей сетки с торцов закрыты ограничительными кольцами, зафиксированными на указанной трубе. Фильтрующая сетка с мелкими ячейками установлена между двумя слоями фильтрующей сетки с крупными ячейками. Пробки могут быть выполнены пустотелыми. Площадь отверстий защитного кожуха предпочтительно выполнить больше площади проходного сечения трубы. Патент РФ №2259472, МПК Е21В 43/08, Е03В 3/18, опубликовано 27.08.2005. Известен скважинный фильтр, включающий трубчатый корпус с отверстиями, перекрытыми заглушками, каждая из которых содержит втулку с трубкой, выполненными с возможностью их совместного выдвижения из отверстий, удаляемую пробку, помещенную с внутренней стороны корпуса и стопорный элемент втулки в ее рабочем положении, согласно изобретению удаляемая пробка размещена во втулке, а трубка жестко связана со втулкой и зафиксирована относительно корпуса, при этом стопорный элемент втулки в ее рабочем положении установлен в трубчатом корпусе. Патент РФ №2085708, МПК Е21В 43/08, опубликовано 1997.07.27.

Известен скважинный фильтр, содержащий выполненный в виде трубы корпус с циркуляционными отверстиями, фильтрующий элемент, установленный на корпусе и образованный стрингерами, расположенными вдоль корпуса, и закрепленной на них проволочной навивкой, а торцевые поверхности навивки размещены в кольцевых бандажах и концы проволочной навивки закреплены в последних, при этом в циркуляционных отверстиях корпуса установлены цилиндрические герметизирующие колпачки с глухим отверстием, выступающие внутрь корпуса фильтра донной частью с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса с наружным окружающим фильтр пространством (патент РФ №2182960, МПК Е21В 43/11, опубл. 27.05.2002).

Конструкция данного скважинного фильтра позволяет устанавливать в циркуляционных отверстиях срезные колпачки. Однако выполнение колпачков с кольцевым буртом, упирающимся в уплотнительное кольцо, приводит к снижению надежности работы фильтра.

Известен скважинный фильтр, содержащий выполненный в виде трубы корпус с циркуляционными отверстиями, фильтрующий элемент, установленный на корпусе и образованный стрингерами, расположенными вдоль корпуса, и закрепленной на них проволочной навивкой, а торцевые поверхности навивки размещены в кольцевых бандажах и концы проволочной навивки закреплены в последних, при этом в циркуляционных отверстиях корпуса установлены цилиндрические герметизирующие колпачки с глухим отверстием, выступающие внутрь корпуса фильтра донной частью с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса с наружным окружающим фильтр пространством, при этом в каждом циркуляционном отверстии герметизирующий колпачок установлен на резьбе, причем длина резьбового участка колпачка и глубина глухого отверстия равны толщине стенки трубы корпуса фильтра в месте выполнения циркуляционного отверстия, а наружный диаметр выступающей внутрь корпуса донной части колпачка больше максимального поперечного размера глухого отверстия, но не больше внутреннего диаметра резьбы на наружной боковой поверхности колпачка. Патент РФ на полезную модель №52095, МПК Е21В 43/11, опубл. 10.03.2006 г.

Задачей изобретения является повышение надежности работы скважинного фильтра за счет жесткой фиксации герметизирующих колпачков в циркуляционных отверстиях.

Поставленная задача решается за счет того, что в скважинном фильтре, содержащем выполненный в виде трубы корпус с циркуляционными отверстиями, фильтрующий элемент, установленный на корпусе, в циркуляционных отверстиях корпуса установлены герметизирующие колпачки с глухим отверстием, установленные на резьбе, выступающие внутрь корпуса фильтра донной частью с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса с наружным пространством, окружающим фильтр, колпачок выполнен из материала, способного к пластической деформации, резьба выполнена конической, длина донной части больше разности между общей длиной колпачка и глубиной глухого отверстия, максимальный размер шестигранника глухого отверстия меньше наружного диаметра выступающей внутрь корпуса донной части герметизирующего колпачка, при этом наружный диаметр выступающей внутрь корпуса донной части меньше внутреннего диаметра конического резьбового отверстия, расположенного с внутренней стороны корпуса.

Кроме того, наружный торец колпачка может проходить в области основной плоскости конической резьбы длина конической резьбовой части колпачка равна толщине трубы корпуса фильтра, между резьбой герметизирующего колпачка и резьбой циркуляционного отверстия нанесен герметизирующий материал.

Кроме того, при этом глубина глухого отверстия может быть равна длине конической резьбовой части колпачка.

Кроме того, при этом глубина глухого отверстия может быть больше длины конической резьбовой части колпачка.

Кроме того, торец колпачка может заканчиваться сбегом резьбы, длина сбега l=3÷5 Р, где Р - шаг резьбы, а сумма длины сбега резьбы и длины конической резьбы равна толщине трубы корпуса, при этом крепление колпачка в трубе осуществляется за счет пластической деформации материала колпачка смятием области сбега резьбы колпачка витками резьбы отверстия при завертывании колпачка в циркуляционное отверстие.

Кроме того, при этом глубина глухого отверстия может быть равна сумме длины сбега резьбы и длины конической резьбы.

Кроме того, при этом глубина глухого отверстия может быть больше суммы длины сбега резьбы и длины конической резьбы.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - поперечный разрез скважинного фильтра в области расположения герметизирующего колпачка.

Фиг.2 - вариант установки герметизирующего колпачка.

Фиг.3 - герметизирующий колпачок.

Фиг.4 - герметизирующий колпачок (вариант).

Конструкция скважинного фильтра включает следующие основные элементы: корпус 1, фильтрующий элемент (на чертеже не показан), закрепленный на корпусе, корпус 1 выполнен в виде трубы с циркуляционными отверстиями 2, в которые устанавливаются герметизирующие колпачки 3, с выполненным в форме шестигранника глухим отверстием 4, выступающие внутрь корпуса 1 фильтра донной частью 5 с возможностью среза этой части после монтажа и сообщения внутреннего пространства корпуса 1 с наружным пространством, окружающим фильтр. В каждом циркуляционном отверстии выполнена коническая резьба, герметизирующий колпачок 3, выполненный из материала, способного к пластической деформации, установлен на конической резьбе, длина донной части а больше разности между общей длиной L колпачка и глубиной глухого отверстия 4 h₁, максимальный размер b шестигранника глухого отверстия меньше наружного диаметра d выступающей внутрь корпуса донной части 5 герметизирующего колпачка 3, при этом наружный диаметр выступающей внутрь корпуса донной части меньше внутреннего диаметра конического резьбового отверстия, расположенного с внутренней стороны корпуса. Возможны следующие варианты выполнения герметизирующего колпачка.

В первом варианте наружный торец 6 колпачка 3 проходит в области основной плоскости конической резьбы, длина h конической резьбовой части колпачка равна толщине S трубы корпуса фильтра, а глубина глухого отверстия 4 h₁ равна или больше длины h конической резьбовой части колпачка, между резьбой герметизирующего колпачка и резьбой циркуляционного отверстия нанесен герметизирующий материал.

Во втором варианте торец 6 колпачка 3 заканчивается сбегом резьбы, длина сбега l=3÷5 Р, где Р - шаг резьбы, при этом сумма длины сбега резьбы и длины конической резьбы равна толщине трубы корпуса, а глубина глухого отверстия 4 h₁ равна или больше суммы длины сбега резьбы и длины конической резьбы. При этом крепление колпачка в трубе осуществляется за счет пластической деформации материала колпачка смятием области сбега резьбы колпачка витками резьбы отверстия при завертывании колпачка в циркуляционное отверстие 2.

Скважинный фильтр предварительно собирают, как показано на фиг.1. Герметизирующие колпачки 3 жестко закрепляются посредством конусной резьбы в циркуляционных отверстиях корпуса 1. После сборки скважинного фильтра проводят его опрессовку на заданное внутреннее давление. В процессе спуска скважинного фильтра в скважину на колонне труб возможна периодическая промывка скважины через башмак обсадной колонны на различных гидродинамических режимах до стабилизации показателей промывочной жидкости, выходящей на устье скважины. После установки скважинного фильтра на заданной глубине, например против продуктивного пласта, осуществляют срез донной части 5 герметизирующих колпачков 3 путем спуска в колонну труб предназначенного для этого инструмента. Осуществляют собственно вскрытие продуктивного пласта скважины. Скважинная пластовая среда, например нефть или газ, поступают через фильтрующую поверхность и далее через циркуляционные отверстия в полость корпуса 1 и далее по назначению.

В ходе проведенного исследования было установлено, что конструктивные особенности выполнения герметизирующего колпачка и технологические особенности установки конических герметизирующих колпачков в циркуляционных отверстиях являются определяющими для надежной работы скважинного фильтра. Установка в каждом циркуляционном отверстии герметизирующих колпачков на конической резьбе позволяет исключить выпадение их из циркуляционного отверстия после срезания донной части колпачка.