Скважинный фильтр

,д, Е 21 В 438 ЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВЩ(71) Ордена Трудового Красного Знамени азербайджанский государственный научно.иссле. довательский и проектный институт нефтяной промышленности(56) 1 Гаврилка В. М, и др. Фильтры.буровых скважин. М "Недра", 1976, с. 5-7.2. Авторское свидетельства СССР Ие 941547, кл. Е 21 В 43/08, 1980 (прототип). . (54) (57) СКВАЖИННЫИ ФИЛЬТР, содержащий две металлические концентрично расположенные йерфорнрованные трубы с отверстиями одинако 80 ы 1127969 А вон.формы и размеров и смещенными дно относительно другого с образованием проходных каналов кромками сближенных противоположными стенками соответственных отверстий, дни-. ще в нижней части наружных труб и присоеди. нительный элемент, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью повышения надежности вработе фильтра путем обеспечения самоочистки в процессе работы, днище наружных труб снаб. жено перепускным клапаном, а внутренняя . пер форированная труба - заглушкой, установленной на ее нижнем конце н образующей с днищем камеру, заполненную газом, причем, зазор меж, ду перфорированными трубаьщ заполнен клее-:, вым составом с электроизолирующими свойства. ми; а присоединительный элемент выполнен из электроизолирующего материала,.ленности, а точнее к нефтегазодобывающей, иможет быть использовано при экснлуатацнискважин,Известен скважинный фильтр, содержащийфильтрувнцнй элемент в виде перфорированной трубы с круглыми отверстиями и присоедннительные элементы. Фильтр изготавливаютиз металла или пластмассы 11.Недостатками фильтра являются низкиескважинность и сепарирующая способность, осо.бенно в отношении мелкодисперстных твердыхчастиц, Кроме того, пластмассовые фильтрыслабоустойчивы прн высокой забойной температуре.Наиболее близким к изобретению являетсяскважинный фильтр, содержащий две металлические концентрично расположенные перфорированпые трубы с отверстиями одинаковойформы и размеров и смещенными одно атно20сительно другого с образованием проходныхканалов кромками сближенных противополож":ными стенками соответственных отверстий И,.Недостаток известного устройства заключается в том, что в процессе работы не Меспечнвается самоочисткэ фильтра, что снижаетэффективность и надежность работы последне.го.Целью изобретения является повышениенадежности в работе фильтра путем обеспече 30ния самоочнстки в процессе работы,Поставленная цель достигается тем, чтов скважинном фильтре, содержащем две металлические концентрична расиоложеиные перфорированные трубы с отверстиями одинаковойформы и размеров и смещенными одно атносительно другого с образованием проходныхканалов, кромками сближенных противополож.ными стенками соответственных отверстий,днище в нижней части,наружных труб и присоединительный элемент, днище наружных труб 40снабжено нерепускным клапаном, а внутренняяперфорированная труба - заглушкой, установ.ленной н ее нижнем конце и образующей сднищем камеру, заполненную газом, причемзазор между перфорированными трубами. занолнен клеевым составом. с энектроизолнруювщими свойствами, а ирисоединительный эле-мент выполнен из электроизолирующего материала.На фиг, 1 показан предлагаемый скважинный фильтр; на фиг, 2 - разрез А-А нафиг. 1.Фильтр состоит из металлических перфорн.рованных труб 1 и 2 с концентрично размещенными одно относительно другого идентично расположенными в ннх отверстиями 3одинаковой, формы н размеров, установлен.ных одна в другой так, что проходные каналы 69 14 образованы кромками сближенных противо.положными стенками 5 соответственных,отверстий, зазор 6 между трубами заполненклеевым составом с электроизолирующимйсвойствами, концы труб закрыты заглушкой7 и днищем 8, образующими между собойкамеру 9, заполненную газом, Присоединительный элемент (муфта) 10 служит дляприсоединения филътра к эксплуатационнойколонне, а перепускной клапан 11 - длязаполнения газом камеры между заглушкойи днищем.Для изготовления фильтра используют трубы 1 и 2, в которых после вложения однойв,другую, прорезают сквозные щели 3, например, на фрезерном станке. Проходные щелевые каналы 4 получают путем смещениятруб одну относительно другой, Зазор б между трубами заполняют клеевым составом сэлектроизолирующими свойствами путем егонанесения на поверхность труб перед вложе-нием одной трубы в другую и фрезерованиемщелей, если период твердения состава достаточно продолжителен, либо после фрезерования,для чего внутреннюю трубу извлекают послефрезерования и поверхность труб покрываютсоставом и вновь, устанавливают одну в другой. Заглушение труб заглушкой 7 и, днищем8 производят либо до установки труб одна вдругую, либо перед установкой, в зависимостиот принятой технологии изготовления фильтраЗазор б между днищами заполняют газом спомощью перепускного клапана 11.В качестве клеевого состава с электроизолирующими свойствами используют, например,одиннэ следующих составов, вес.%:а) эпоксидная смола 90,5; полиэтиленполиамин 9,5;б) эпоксидная смола 43,5; каменноугольная смола 43,5; полиэтиленполпамин 10,4;толуол 2,6,в) эпокеидная смола 23,3; каменноугольная смола 23,3; полиэтиленполиамин 5,6;толуол 1,3; микронаполнитель (минеральнаяпудра) 46,5.В качестве газа для заполнения зазорамежду днищами используют, например, воздухили водород, или гелий, или неон,В качестве электрдизолирующего материаладля изготовления присоединительного элементаиспользуют, нанрнмер, фторопласт или гетинакс или эбонит.Фильтр работает следующим образом.Фильтр, предназначенный для обсаживания.продуктивной зоны пласта, спускают с, эксплуатационной колонной, при этом заземлениевнешней трубы 1 фильтра цроисходит от контакта со стенками скважины. Если же фильтрустанавливают под насосом на трубах, то"геЬг,55 2 ОЕ гЛФ=- СЕг 1 О22и3 11279внешнюю трубу заземляют путем соединенияпроводником с обсадной колонной, например,центрирующим фонарем.При поступлении органической жидкости(нефти) через проходные каналы 4 в фильтри при течении органической жидкости вдоль5последнего в металлических трубах 1 и 2накапливаются электрические заряды,Поскольку зазор между трубами. заполненклеевым составом с электроизолирующимисвойствами, наружная труба 1 заземлена,нижние концы труб закрыты заглушкой 7и днищем 8, образующими между собойкамеру 9, которая заполнена газом, причемднище снабжено перепускным каналом 4, а15присоединительный элемент выполнен из электроизолирующего материала, реализуется известное явление электрического разряда зарядов,накапливающихся в металлических трубахпри течении в них органических яащкостей,сопровождающемся возникновением электри 20ческого поля большой напряженности (по-,тенциал течения), достигающей десятков и сотенкиловольт.В скважинном фильтре потенциал течений25возникает на внутренней трубе 2 фильтра,электроизолированной от внешней заземленнойтрубы 1. По мере накопления электрическихзарядов и достижения напряженностью величины, превышающей напряжение пробоя газа,заключенного между заглущкой 7.и днищем 8, 0здесь происходит электрический разряд, сопровождающийся газодинамическим ударом, в результате чего отверстия 3 прочищаются отвозможно застрявших в них частиц. Разряд происходит с определенной периодичноСтью 35во времени, причем в зависимости от условийработы фильтра (концентрации твердых частицв жидкости, их фракционного состава, дебитанефти и др,), необходимая продолжительностьпериода между разрядами устанавливается при 40изготовлении фильтра путем изменения величи.ны камеры,.давления, под которым газом заполняют камеру 9, и подбором соответствующего газа, Эта возможность основана на том,что пробойное напряжение, расстояние между 45разрядными плоскостями и давление газа .связаны между собой известной закономерностью,П р и м е р, Выбрана пара труб условнымдиаметром 168 и 146 мм из имеющихся стан 50дартных обсадных .труб по ГОСТУ 632 - 80.Внутренний диаметр заготовки наружнойтрубы 144 мм, наружный диаметр, заготовкивнутренней трубы 146,1 мм,"а суммарная .толщина стенок труб 17,5 мм.Сопрягаемые цилиндрические поверхностиэтих труб расточены на токарном станке попосадке 4145 17 . Численные значения отНВ 69 4клонений для отверстия Ф 145 мм при Н 8составляют 145+63; а для вала 145 ммпри Н 8 - 145+40, т, е, при .самом небла.гоприятном: случае суммарный зазор междутрубами ссоставляет 103 мкм,Фрезерование производится одновременнодвумя фрезами иа четырехшпиндельном продольно-фрезерном станке модели А 664 Д,имеющем стол размерами 3350 х 900 мм,наибольшее продольное перемещение которогосоставляет 3000 мм.При фрезеровании продольных щелей выбрана фреза дисковая трехсторонняя 63 хб А 5по ГОСТУ 3755 - 78, которая режет не толькоцилиндрической поверхностью, но и торцамии имеет отклонение по ширине 0 - 30 мкм.Чистота обработки из-под этой фрезы получается б кл,Сумма средних арифметических абсолютныхотклонений точек пяти наибольших минимумовЬи пяти наибольших максимумов профиля, впределах базовой длины составляет 10-8 мкм.Поперечные щели выполняют фрезой концевой с цилиндрическим хвостовиком 61 Бпо ГОСТУ 17025 - 71.Таким образом выполнено 360 сквозныхщелей. После этого трубы, покрытые эпоксидным компаундом, устанавливают одну в другой, смещают до получения. щелевого отверстия заданной ширины. Просвет щелевых отверстий контролируют мерной бумагой толщиной 100 мкм, Концы труб заглушают днищами,зазор между днищами заполняют воздухомпри Р - 105.Па (1 атн).Параметры электрического разряда, цериодически происходящего в зазоре между днищами труб фильтра и обеспечивающего самоочищенне фильтра в процессе работы, расчитываются следующим образом.Ток заряжения внутренней трубы фильтраопределяется по формуле Напряженность электрического поля, наве-. денного потенциалом течения нефти во внутренней трубе, определяется по формулеЕ =(2)хАЭнергия, выделяйщаяся при разряде (энер. гия цилиндрического конденсата) определяется по формулеЭ Ф 127969Энергия Ф, мгновенно выделившаяся в газо.во 6 среде, приводит к импульсному повышениюдавленйя в газе (электрогазодииамический ударный эффект) . Учитывая быстротечность этогопроцесса, процесс повышения давления иринамается адиабатическим. Тогда имиульсиое новы.шелле давления можно определить ио формуле2 УЕ йЙ .яб ЕйбР= - СЕ=-=(4. 102 2 "2 "2:10ее1 у - удельная электропроводность нефти,О -1 М А - площадь поперечного сечения потоканефти во внутренней трубе, м;Ч - объем зазора между днищами, м;3.- показатель адиабаты, равнья , 4;- период между двумя разрядами, с;Исходщюе данные для расчета: Е= 4Т - 330 К, г:= 0,065 м; Ф= 10 м /с;1 - 3 м; з; - 0 цОм-м "; А"-0,0132 м;гз= 0,0725 м; р - 101 з Ом/м; Ч 0,088 м/с.Подставляя эти данные в формулы (1),(2) и (3), получаем:= 0,775 . 10 А ;В = 176 кВ; В 94,64 Дж; дт = 55 мин.15 . Пользуясь табличными данными, находим,что при В = 176 кВ разрядный промежутокдля воздуха, находящегося между двумя плоскостями при атмосферном давлении, составля. ет 00 б 46 м. Тогда, объем зазора междуднищами труб Ч 42,2 10. м. Из форму.лы (4) получаем, что разряд сопровождаетсяимпульсным (ударным) повышением давленияна ьр - 22ЮПа (22 атм). оо. В формулах (1)-(6) обозначены:- ток заряжения, А;-диэлектрическая пронюввмость неф.,23Т - средняя температура. в зонефильтра, К;К - внутренний радиус внутренней трубыфильтра, м;Ч - средняя скорость потока нефти Мво внутренней трубе по длинефильтра, мс;ф - кинематическая вязкость нефти,мыс;1 -длина внутренней трубы филера 35- абсолютная дизящстрическая. постояиеиая, равная 8,85410 1 ф Фм;Е - напряженность электрическою поля,Ву - удвльиое объещве электрическо 40сонротивлише нефтид Ом/щ;Е - наиряжешюсть электрического поля,В;.д - заряд, приходящийся .на единицудлины фильтра, кл; Для определения периода меяшу двуьптАналогично производится расчет для тех спучаеВ, когда В зазоре между днищами нахо-: дятся другие виды газов,Иэмеияи давление газа в.зазоре н применяя различные гази, можно устанавливать заданные параметры 1, Е, чт, ьр, И, требуемые условава эксплуатации фильтра,Предлагаемый фильтр характеризуется простотой конструкции, надежностью в работе, что создает возможность быстро покрыть потребности нефтяной нромышленности в проти. вопесочных фильтрах с минимальными затратами и избежать зависимости от иностранной технологии изготовления фильтров. Простота конструкции фильтра, использование для его изготовления серийно выпускаемого отечественного оборудования позволяют изготавливать фильтры в условиях промысловых мас терских баз производственного обслуживания нефтегазодобывающих предприятий,