СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оборудования нефтяных, газовых и водозаборных скважин в интервале продуктивного пласта.

Известен также скважинный фильтр, включающий перфорированный каркас с опорными стержнями и витками профилированной проволоки (А.с. СССР №1712591, МПК Е21В 43/08, опубл. 15.02.1992).

Недостатком этого фильтра является низкая коррозийная стойкость, преждевременная кольматация, сложность и неэффективность ремонта скважин при необходимости.

Известен скважинный фильтр, выполненный из полиэтилена и пропилена (патент РФ №2258786, МПК Е04В 3/18, опубл. 20.08.2005), с промывочной фильтрующей обмоткой, корпус фильтра выполнен немагнитным, перфорированный каркас с опорными стержнями и витками проволоки.

Недостатком известного фильтра является то, что при эксплуатации его фильтрующие отверстия зарастают бикарбонатами кальция или магния (гидрогеологические скважины), тяжелыми фракциями нефти (нефтяные скважины), что приводит к преждевременной кольматации и выходу из строя фильтра.

Задачей изобретения является создание скважинного фильтра с самоочисткой, простого в эксплуатации, не связанного с источником электропитания и имеющего максимальный удельный дебит.

Технический результат - повышение качества фильтрации механических примесей, а также предотвращение закупорки фильтрующих элементов при исключении кольматации в процессе эксплуатации.

Достигается поставленная задача за счет того, что скважинный фильтр включает выполненные из немагнитного материала перфорированный каркас, фильтровую рубашку в виде автономных секций с обмоткой, прокладочные элементы в виде опорных стержней, соединительные элементы, причем на перфорированный каркас установлены кольцевые постоянные магниты, на расстоянии друг от друга и являющиеся центраторами фильтра, обмотка фильтровой рубашки перфорированного каркаса образована внутренним и внешним слоями в виде немагнитного капронового шнура единого профиля, внутренний слой обмотки образован витками немагнитного капронового шнура, расположенными на расстоянии друг от друга, внешний слой обмотки образован витками немагнитного капронового шнура, плотно расположенными друг к другу, или синтетической тканевой сеткой, соединительные элементы выполнены в виде верхнего и нижнего переводника, причем верхний переводник выполнен как лево-правый, а также фильтр дополнительно снабжен отстойником, соединенным с нижним переводником и промывочным клапаном, расположенным в нижней части фильтра. Расстояние между кольцевыми постоянными магнитами определяют в зависимости от коэрцитивной силы и напряженности магнитного поля.

Витки немагнитного капронового шнура внутреннего слоя обмотки, уложенного на перфорированный каркас, выполнены трапециевидного или волнового профиля. Витки немагнитного капронового шнура внутреннего слоя обмотки трапециевидного профиля уложены на перфорированный каркас меньшим своим основанием. Обмотка внешнего слоя выполнена в виде витков волнового профиля.

На фиг.1 представлен общий вид скважинного фильтра.

Предлагаемый скважинный фильтр включает выполненные из немагнитного материала перфорированный каркас 1, фильтровую рубашку 2 в виде автономных секций 3 с обмоткой 4, прокладочными элементами 5 в виде опорных стержней и соединительные элементы 6. На перфорированный каркас 1 установлены кольцевые постоянные магниты 7, на расстоянии друг от друга и являющиеся центраторами фильтра, обмотка 4 фильтровой рубашки 2 перфорированного каркаса 1 образована внутренним 8 и внешним 9 слоями в виде немагнитного капронового шнура единого профиля, витки внутреннего слоя 8 обмотки 4 расположены на расстоянии друг от друга, витки внешнего слоя 9 обмотки 4 расположены плотно друг к другу, соединительные элементы 6 выполнены в виде верхнего 10 и нижнего 11 переводника, причем верхний переводник 10 выполнен как лево-правый, а также фильтр дополнительно снабжен отстойником 12, соединенным с нижним переводником 11 и расположенным в нижней части фильтра промывочным клапаном 13. Расстояние между кольцевыми постоянными магнитами 7 определяют в зависимости от диаметра фильтра, коэрцитивной силы и напряженности магнитного поля.

Витки внутреннего слоя 8 обмотки 4 выполнены трапециевидного или волнового профиля и уложены на перфорированный каркас 1 меньшим своим основанием.

Обмотка 4 внешнего слоя выполнена в виде витков волнового профиля или синтетической тканевой сетки.

Прокладочные элементы 5 и внутренний слой 8 обмотки 4 служат для увеличения скважинности фильтра. А верхний слой 9 обмотки 4 фильтрует воду, проходящую через фильтр, и удерживает песок.

Элементы скважинного фильтра выполнены из немагнитных материалов: перфорированная полиэтиленовая или пропиленовая труба, опорные немагнитные стержни, капроновый или нейлоновый шнур. Внешним фильтрующим элементом может быть синтетическая тканевая сетка или плотно намотанный немагнитный шнур. На перфорированный каркас монтируется кольцевые постоянные магниты на расстоянии друг от друга, зависящем от диаметра фильтра, коэрцитивной силы и напряженности магнитного поля.

Работает скважинный фильтр следующим образом.

Вода проходит через фильтровую рубашку 2 оболочки 4 и омагничивается постоянными магнитами 7. При пересечении водой магнитных силовых линий катионы солей жесткости выделяются не на поверхности фильтра, а в массе воды, уже прошедшей фильтр, т.е. на поверхности.

Механизм образования зародышевых кристаллов под действием магнитного поля происходит следующим образом. Магнитное поле оказывает на диполи воды ориентационно-поляризующее действие, в результате чего происходит изменение структуры воды, заключающееся в изменении вида связи диполей воды между собой; возникает двойная водородная связь вместо одинарной.

Следствием этого является сближение гидратированных ионов Са²⁺ и СО₃ ^2- и образование соответствующих сочетаний ионов, а в дальнейшем - молекул. Ионы Са²⁺ и СО₃ ^2-, находящиеся в растворе, присоединяются к этим зародышевым молекулам, образуются местные уплотнения-пересыщения, которые в конечном итоге становятся центрами кристаллизации. Выпадение кольматантов на фильтрах гидрогеологических скважин связано с нарушением химического равновесия в пласте и проходит при отборе подземных вод. Нарушение химического равновесия определяется десорбцией свободной углекислоты вследствие изменения ее парциального давления. Как правило, кольматант многокомпонентный, в его составе присутствует кальцит Са(СО₃), сидерит Fе(СО₃), магнезит Mg(CO₃), пирит FeS₂, пиролюзит МnO₂ и другие труднорастворимые соединения, которые забивают фильтрующую сетку, и скважины выходят из строя. Устранить отложения кольматанта, повысить удельный дебит скважин и интенсифицировать процесс отбора воды через фильтр гидрогеологических кважин возможно за счет предложенной конструкции скважинного фильтра.