Проволочный многослойный фильтр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.02.81 (21)3282768/22-03 )51) М, Кд. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

E 21 В 43/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

f 3) УДК 662.245 (088. 8) Опубликовано 0711.82 Бюллетень No 41

Дата опубликования описания 07)182

) / ) В.A. Гиринский, В.т1. Цапин, A.H, Закхе и С.В. Логвиненко (72) Авторы изобретения

Научно-производственное объединение по термическим

1 методам добычи нефти "Союзтермнефть" (71) Заявитель (54) ПРОВОЛОЧНЫЯ МНОГОСЛОВНЕЙ Ф11ЛЬТР

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в устройствах, предотвращающих вынос пластового песка в скважину вместе с добываемой жидкостью или газом при эксплуатации нефтяных, газовых и водяных скважин, склонных к пескопроявлениям.

Известны проволочные фильтры, содержащие перфорированный каркас с продольными опорными стержнями (выступами) и размещенными на них в один слой витками проволоки круглого или профилированного сечения.

Формирование фильтрующей щели между витками проволоки осуществляется за счет укладки витков в резьбу, выполненную по наружной поверхности стержней (выступов ), или путем навивки проволоки с зазором и фиксации витков на гладких стержнях контактной точечной электросваркой (1 ).

Недостатком таких фильтров является то, что без гравийной обсыпки они ненадежны в работе при добыче продукции из пластов, сложенных мелко и тонкозернистыми песками, а в случае уменьшения щели между витками до размеров, предотвращающих поступление в скважину мелких песчинок, быстро кольматируются в связи с задержанием на одной фильтрующей поверхности всех фракций песка., Кроме

5 того, при фиксации проволоки в Резьбе необходимо согласовывать диаметр проволоки с шагом резьбы для получения цели =-.àäàííîãî размера, а для фиксации — ðoâoëoêè на гладких опорных стержнях с помощью контактной точечной электросварки требуется специальное оборудование.

Наиболее близким к предлагаемому является проволочный многослойный фильтр, включающий перфорированный каркас с продольными опорными элементами и навитыми вокруг них слоями проволочной обмотки (2 j.

Недостатком такого фильтра является то, что для формирования фильтрующей щели каждого последую.. ego слоя обмотки необходимо из:.лепить сечение прбволоки или шаг навивки, или сечение и шаг одновременно. Êðoме того,- скважность внутренней, задерживающей мелкие фракции песка филь трукщей оболочки незначительна, а бе". контактной точечной электросварки трудно осуществить надежную фиксацию витков промежуточного и наружно972058 го слоев проволочной обмотки на опорных стержнях.

Цель изобретения — повышение скважности, создание более простой конструкции, не требующей специального оборудования, изменения шага навивки 5 и диаметра проволоки для Фиксации

ВНТКоВ H ïîëó÷åíèå фильтрующих щелей различного размера.

Поставленная цель достигается тем, что продольные опорные элементы 10 выполнены в виде упругих металличес ких лент толщиной, равной размерам фильтрующих щелей, при этом проволока внутреннего слоя навита по резьбе с шагом больше одного и меньше двух .диаметров проволоки.

Кроме того, витки проволоки каждого последующего слоя расположены сверху между витками предыдущего слоя и установлены с возможностью формирования гофрированной поверхности, а толщина лент, формирующих фильтрующие щели между витками смежных слоев проволоки, уменьшается от наружного слоя к внутреннему.

На фиг. 1 дана схема участка фильтра с тремя фильтрующими оболочками; на фиг. 2 — разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — приспособление для укладки лент в процессе навивки проволоки, на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3.

Фильтр содержит перфорированный каркас 1, продольные опорные стержни

2, витки слоев прово,: .оки 3, 5, 7 и 9 и металлические ленты 4, 6 и В. 35

Фильтр выполняется следующим образом.

К перфорированному каркасу 1 приваривают продольные опорные стержни

2, поверх которых навивают проволо- 40 ку 3. Для надежной фиксации витков проволоки 3 первого слоя обмотки на продольных опорных стержнях 2 предварительно нарезается резьба с шагом больше одного и меньше двух диаметров45 проволоки 3. При навивке второго слоя, витки проволоки 5 которого располагаются сверху между витками проволоки 3 первого слоя, под витки проволоки 5 прокладываются металлические ленты 4 в местах установки продольных опорных стержней 2. Усилием натяжения. навиваемых витков проволоки 5 металлические ленты 4 .прогибаются, формируя между витками проволоки 3 первого и витками проволоки 5 срого слоев зазоры d8, равные толщине металлической ленты 4.

При формировании последующих фильтрующих оболочек операции по навивке повторяются с применением металлических лент б и 8 заданной толщины ь и с/ „.

Усилие натяжения витков проволоки при навивке слоев должно приниматься .таким, чтобы обеспечивалась прямо- 65 линейность участков проволоки между продольными опорными стержнями и прогиб металлической ленты.

В зависимости от фракционного состава пластового песка фильтр может выполняться с тремя или двумя фильтрующими оболочками, что достигается навивкой четырех или трех слоев проволоки соответственно.

Шаг навивки t при диаметре проволоки d и толщине металлической ленть наружной фильтрующей оболочки d „ следует принимать в диапазоне

I d 1 2d „) < t < 1,7d. При таком шаге обеспечиваются оптимальные условия создания проницаемых сводов иэ задерживаемых зерен песка над фильтрующими щелями и предотвращается наложение друг на друга лент смежных фильтрующих оболочек.

Ширина металлических лент не ,должна превышать 10 - 15 мм, а их толщина, фиксирующая зазоры о", 4С и между витками проволоки, вйбира ется исходя из фракционного состава песка по методике, предложенной в описании фильтра (21. Конструктивно и технологически предпочтительными являются, например, толщина лент в диапазоне 0,08 — 0,75 мм, а диаметр проволоки — 2,5 — 3 мм.

Укладка металлических лент может осуществляться одновременно с навивкой проволоки с помощью специального приспособления (фиг. 3 и 4). Приспособление содержит барабан 10 с катушками 11, на которые намотана металлическая лента.

Катушка 11 установлена на барабан

10 шарнирно и подпружинена пружиной 12.

Пружина 12 является одновременно и тормозом катушки 11 °

Процесс навивки проволочного фильтра осуществляется следующим образом.

Барабан 10 надевается на первый слой обмотки 3 проволочного фильтра.

При навивке второго слоя обмотки проволоки 5 барабан 10, вращаясь вместе с фильтром, передвигается вдоль него (условно слева направо ) суппортом станка (на фиг. 3 и 4 не показан) с шагом, равным шагу навивки. Металлические ленты 4, разматываясь с катушек 11, попадают под витки проволоки 5 и прогибаются усилием натяжения проволоки, фиксируя зазоры Ф между витками слоев проволоки 3 и 5. Прижим катушек 11 к первому слою проволоки обеспечивается пружинами 12. Навивка последующих слоев проволоки производится аналогично со смещением в один шаг и применением лент толщиной Ф и дц

При выполнении многослойного проволочного фильтра с фиксированием зазоров между витками смежных слоев проволочной обмотки с помощью метал972058 лических лент отпадает необходимость в точном согласовании диаметра проволоки и шага навивки, которые могут быть одинаковыми для всех слоев обмотки. Скважность такого фильтра значительно больше, чем скважность существующих многослойных проволочных фильтров, у которых фильтрующие щели формируются эа счет навивки проволоки с заданным зазором между витками в каждом слое (при сопоставимых зазорах и диаметре проволоки ). ,.Например, при диаметре проволоки 2,5 мм и зазорах с э — — 0,12 мм, c. = 0,25 мм и с = 0,5 мм количество фильтрующих щелей в расчете на 15

1 погонный метр составит у предлагаемого фильтра 470 на каждой оболочке при шаге навивки 4,25 мм (1,7 д) и

570 на каждой оболочке при шаге навивки 3,5 мм (д + 2 d „), а у сущест- 2р вующих фильтров 333 на наружной оболочке (меньше в 1,41 — 1,71 раз), 364 на средней оболочке (меньше в

1,29 — 1,57 раз) и 381 на внутренней оболочке (меньше в 1,23 — 1,5 ра- 25 за ).

Таким образом, конструкция проволочного фильтра позволяет путем подбора соответствующих толщин металлических лент получить широкий диапазон размеров щелей, упростить навивочное оборудование и сборку фильтра, повысить его скважность. Это дает возможность, например, в нефтяной промышленности создать для каждого конкретного месторождения многослойный фильтр с оптимальными размерами щелей. Надежность работы такого фильтра повышается, т. е. повышается его долговечность и породоудерживающая способность (за счет уменьшения скоростей на входе и создания над фильтрующими щелями каждой оболочки устойчи-, вых сводов из вынесенных из пласта и задержанных фильтром зерен песка с определенным фракционным составом ), что обеспечивает снижение пескопоявлений и удлинение сроков службы подземного и наземного оборудования.

Увеличивается межремонтный (ериод скважин и отбор нефти.

Все зто позволяет получить значительный экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения.

Формула изобретения

1. Проволочный многослойный фильтр, содержащий перфорированный каркас с продольными опорными элементами и навитыми вокруг них слоями проволочной обмотки, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения скважности, продольные опорные элементы выполнены в виде упругих металлических лент толщиной, равной размерам фильтрующих щелей, при этом проволока внутреннего слоя навита по резьбе с щагом больше одного и меньше двух диаметров проволоки.

2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что витки проволоки каждого последующего слоя расположены сверху между витками предыдущего слоя и установлены с возможностью Формирования гофрированной поверхности.

3. Фильтр по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что толщина лент, формирующих фильтрующие щели между витками смежных слоев проволоки, уменьшается от наружного слоя к внутреннему.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гаврилко B. М. и др. Фильтры буровых скважин. N., "Недра",, 1976, с. 41 — 42.

2. Патент США Р 3816894, кл. 29 — 163.5,опублик. 1976 (прототип).

972058

Составитель Е. Молчанова

Редактор Л. Алексеенко Техред Е.Харитончик Корректор H. Буряк, Закаэ 8501/18 Тираж 623 Подписное НИИПИ Государственного. комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4