Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННЫЙ РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для предотвращения выноса песка из коллектора в эксплуатационную колонну вместе с добываемой жидкостью или газом.

Известен скважинный фильтр, включающий фильтрующую трубу с кожухом и телескопически выдвигающийся дополнительный перфорированный наружный кожух, выполненный с упором для взаимодействия с ограничительными кулачками эксплуатационной колонны, кольцевыми манжетами с отверстиями для сообщения с отверстиями эксплуатационной колонны и обратным клапаном в нижней части [авт. св. №983265 СССР, Е 21 В 43/08, 1982].

Недостатком скважинного фильтра являются быстрый эрозионный износ отверстий на наружном кожухе из-за высоких входных скоростей жидкости, вероятность несовпадения отверстий в фильтре и эксплуатационной колонне при ориентированной посадке фильтра, а также возможность применения только в эксплуатационной колонне, у которой диаметр верхней части больше диаметра нижней части.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является скважинный фильтр раскрывающегося типа, состоящий из перфорированного корпуса, многослойного фильтрующего элемента, выполненного из гофрированной сетки и концентрично расположенной между ними пружины кручения, причем фильтрующий элемент выполнен с возможностью увеличения или уменьшения размеров в радиальном направлении при раскрутке или закрутке пружины [патент №2244103 РФ, Е 21 В 43/08, 2003].

В известном скважинном фильтре раскрывающегося типа диаметр фильтрующего элемента может увеличиваться до соприкосновения со стенкой эксплуатационной колонны.

Недостатком данной конструкции является неполное перекрытие фильтрующим элементом перфораций в эксплуатационной колонне. Часть перфораций попадает в пространство между вершинами гофрированной сетки, которое в последующем заполняется твердыми частицами, например песком, выносимым из призабойной зоны, что вызывает развитие суффозионных процессов в пласте.

Настоящее изобретение решает задачу предупреждения выноса частиц породы из продуктивного пласта в эксплуатационную колонну за счет полного перекрытия фильтрующим элементом имеющихся на ней перфораций.

Указанный результат достигается тем, что в скважинном раскрывающемся фильтре, состоящем из перфорированного корпуса и фильтрующего элемента с изменяющимися в радиальном направлении размерами, согласно изобретению фильтрующий элемент выполнен 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.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен скважинный раскрывающийся фильтр согласно изобретению, продольный разрез; на фиг.2 - его поперечный разрез по А-А; на фиг.3 - фильтр в транспортном положении в эксплуатационной колонне; на фиг.4-7 - варианты раскрытия фильтра при повороте корпуса относительно кожуха на различные углы.

Фильтр содержит корпус 1 с перфорациями 2, фильтроэлементы в форме подпружиненных лопастей 3, например из металлической сетки, которые присоединены по одному краю к образующей корпуса 1. Подпружиненные лопасти 3 размещены внутри цилиндрического кожуха 4, установленного концентрично корпусу 1 (фиг.1, 2). Кожух 4 снабжен вертикальными пазами 5, число которых соответствует числу лопастей 3. Высота вертикальных пазов 5 должна быть не менее высоты подпружиненных лопастей 3 для того, чтобы обеспечивать их свободный проход.

Фильтр в транспортном положении (фиг.3) спускают в эксплуатационную колонну 6, в это время лопасти 3 находятся в подпружиненном состоянии внутри кожуха 4. По достижении интервала продуктивного пласта фильтр переводится из транспортного положения в рабочее путем вращения корпуса 1 против часовой стрелки на угол 0<α≤180° относительно кожуха 4. Вращение сопровождается выдвижением свободных краев фильтрующих лопастей 3 из кожуха 4 через пазы 5 (фиг.4) и их постепенным прижатием кромками кожуха 4 к стенке эксплуатационной колонны 6 (фиг.5-6).

По мере увеличения угла поворота корпуса 1 возрастают площадь поверхности эксплуатационной колонны 6 и соответственно количество перфораций 7, перекрываемых фильтрующими лопастями 3, вплоть до полного их перекрытия (фиг.7).

При включении электроцентробежного насоса (не показан) пластовая жидкость вместе с частицами породы, например песком, поступает из прифильтровой зоны продуктивного пласта через перфорации 7 в эксплуатационной колонне 6 к фильтрующим элементам 3, перекрывающим перфорации 7. Жидкость проходит через фильтрующие лопасти 3, попадает в полость между кожухом 4 и корпусом 1 и далее через отверстия 2 поступает в корпус 1 и поднимается на дневную поверхность.

Частицы задерживаются перед фильтрующей лопастью 3 и формируют перед ней песчаный каркас внутри перфораций 7. Этот каркас сам начинает работать как искусственный фильтр, препятствуя дальнейшему разрушению продуктивного пласта и увеличению его породоудерживающей способности.

Ликвидация пескопроявлений удлиняет межремонтный период и повышает производительность скважины, при этом возрастает ресурс работы эксплуатируемого в ней погружного оборудования.