Обзор патентов на полезную модель скважинного фильтра для очистки от механических примесей и песка

ОТЧЕТ

По производственной практике

Студент гр. БМП-12-01 В.Х. Буй

Доцент, д. т. н. Р.Ж. Ахияров

Уфа 2016

Содержание

1. С

Скважинные фильтры предназначены для очистки от песка и других механических примесей жидкостей и газов. Фильтр является основным элементом скважины, во многом определяющим её техническое состояние и, следовательно, технологию всего процесса подземного выщелачивания. При подземном выщелачивании урановых руд фильтры устанавливаются в интервале продуктивного горизонта призабойной зоны и обеспечивают как свободный пропуск в продуктивный пласт выщелачивающих растворов (закачные скважины), так и извлечение из пласта продуктивных растворов без механических примесей (откачные скважины). Продуктивные горизонты чаще всего слагаются неоднородными песчаными толщами от тонкозернистых до среднезернистых песков с включением глинистых частиц (пластовые месторождения) или крупных блоков пород с естественной трещиноватостью (скальные месторождения).

Фильтры должны обладать высокой стойкостью к химически агрессивным средам, высокой механической прочностью в условиях горного давления и гидродинамических нагрузок, уменьшать возможность прохождения в скважину твердой фазы (песка), площадь фильтрующей поверхности должна обеспечивать пропуск требуемого количества раствора.

Основным критерием для выбора фильтра рациональной конструкции является гранулометрический состав продуктивных пластов, точнее, преобладающая крупность частиц пласта, в котором планируется разместить фильтр. Основываясь на указанном критерии, приведем рекомендации по применению фильтров различных типов и конструкций.

Продолжение таблицы 1

Трубчатые фильтры

Трубчатые фильтры (рисунок 1) с круглой перфорацией находят ограниченное применение из-за трудностей изготовления отверстий с размерами в соответствии с гранулометрическим составом рудовмещающих пород. Трубчатые фильтры используется при сооружении технологических скважин в горизонтах, представленных неустойчивыми скальными или полускальными породами, гравийно-галечниковыми отложениями и крупнозернистыми песками; при отработке пластовых месторождений – при оборудовании при фильтровой зоны гравийной обсыпкой.

Скважность таких фильтров зависит от материала труб и колеблется в широких пределах (5 – 30%).

Размеры отверстий и расстояния между ними выбираются в зависимости от диаметра и материала каркаса, назначения скважин и гранулометрического состава пород продуктивного горизонта или фильтрующей обсыпки.

Рисунок 1 – трубчатый фильтр

Щелевые фильтры

Щелевые фильтры (рисунок 2) являются основным типом, применяемым на предприятиях. Применяются в основном щелевые фильтры с вертикальным или горизонтальным расположением щелей. Нарезаются щели на теле трубы фрезерованием. Каркасы представляют собой трубы из нержавеющей стали или полиэтиленовые трубы.

Рисунок 2 – щелевой фильтр: а) с горизонтальной нарезкой; б) с вертикальной нарезкой

Главным недостатком таких фильтров является закупорка

Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями (рисунок 3) используется в случаях, когда по геологическим условиям требуемая величина зазора должна составлять от 1 до 4 мм в условиях высокого давления. Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями сочетает высокое деформационное сопротивление с большеразмерными зазорами, обеспечивающими очень большую открытую поверхность.

Рисунок 3 - Щелевой фильтр с продольным штампованным отверстиям

Щелевые проволочные фильтры с фильтроэлементами (рисунок 4) представляют собой щелевые трубы изготовленные из проволоки. Фильтр изготавливаются из нержавеющей проволоки специального треугольного V – образного сечения. Проволока наматывается спирально на

Спиралевидные щелевые фильтрующие трубы обеспечивают механизм фильтрации, регулирующий количество частиц, проникающих через фильтровальную зону таким образом, что песок и другие частицы, превышающие размеры щелей фильтра, не проникают в установленную колонну.

Рисунок 4 – Щелевой проволочный фильтр с фильтроэлементом:

а) перфорированная труба; б) опорный стержень; в) V-образная проволока

Одним из наиболее эффективных методов создания фильтрационного механизма является использование спиралевидного фильтра (V – образного стального профиля с непрерывной щелью). Филь

Рисунок 5 – Фильтр

Для спиралевидных щелевых фильтров используются различные материалы – углеродистая сталь, оцинкованная сталь и различные сплавы нержавеющей стали марок AISI 304, AISI 316, которые являются коррозионностойкими и жаропрочными - в зависимости от вида среды для уменьшения коррозии и противостоянию возникающим нагрузкам.

Сетчатые фильтры

Сетчатые фильтры (рисунок 6) применяются в крупно- и средне- и мелкозернистых песках. Сетчатые фильтры выполняются путем намотки фильтрующей сетки на продольные стержни, уложенные по образующей поверхности трубчатого перфорированного каркаса проволоки, наматываемой на каркас в виде спирали или сетк

Рисунок 6 – Сетчатый фильтр: 1) сетка; 2) трубчатый перфорированный каркас; 3) проволока в виде спирали; 4) крупноячеистая сетка.

Сетчатые фильтры разработаны с каркасами из труб из нержавеющей стали и полиэтиленовых труб с сетками из пластмасс и металлической проволоки: нержавеющей стали, латуни, нихрома, никеля, молибдена, титана с размерами отверстий от 0,4 до 20 мм.

Сетки (рисунок 7) для скважинных фильтров классифицируются по своей конфигурации. Они могут быть с ячейкой квадратной, многослойной, галунные.

Рискнок 7 – сетки: а) квадратные; б) многослойные; в) галунные.

Необходимый размер ячейки подбирается по результатам отобранной пробы жидкости и определения размеров фракций. Ячейки сеток составляют от 0,12 до 3 мм². В случае локального повр

Сетчатый фильтр изготовить значительно проще и потому они значительно дешевле. Качественное изделие из нержавеющей стали, и хорошая отсыпка фильтра служит в течение 30-50 лет. Такие изделия из нержавейки отличаются хорошей эксплуатационной характеристикой и могут изготавливаться самостоятельно.

К недостаткам сетчатых фильтров можно отнести низкую производительность скважины из-за высокой сопротивляемости. К тому же, сетки для фильтров скважин быстро засоряются и закупориваются, особенно в водах, перенасыщенных железом и карбонатами, поэтому требуют скорой замены. Перед установкой сетчатой системы фильтрации необходимо проверить правильность бурения и обработки скважины.

Обзор патентов на полезную модель скважинного фильтра для очистки от механических примесей и песка

2.1. Патент РФ № 2485289 – Фильтр скважинный самоочищающийся

Фильтр скважинный самоочищающийся, включающий корпус, фильтрующий элемент, ультразвуковой излучатель, соединенный через кабель с источником электроэнерги

2.2. Патент РФ № 2478775 – Скважинный фильтр

Скважинный фильтр, включающий выполненные из немагнитного материала перфорированный каркас, фильтровую рубашку в виде автономных секций с обмоткой, прокладочными элементами в виде опорных стержней и соединительные элементы, отличающийся тем, что 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, расположенными на расстоянии друг от друга, внешний слой обмотки образован витками плотно расположенными друг к другу или в виде синтетической тканевой сетки, 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 расположенным в нижней части фильтра промывочным клапаном.

2.3. Патент РФ № 2473786 – Скважинный щелевой фильтр

Скважинный щелевой фильтр, содержащий каркас, щелевой фильтровальный элемент из профилированной пр

2.4. Патент РФ № 2453682 – Скважинный фильтр

Скважинный фильтр, содержащий перфорированный каркас, размещенные на каркасе полимерные диски, образующие щели между собой, отличающийся тем, что диски выполнены из армированного скотча, на клейкой стороне которого закреплен монослой дисперсных частиц.

2.5. Патент РФ № 2446275 – Щелевой скважинный фильтр

Щелевой скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу, на которой установлены фильтрующие элементы, содержащие стрингеры, к внешней поверхности которых приварена проволока с образованием зазоров между витками, отличающийся тем, что применено не менее двух фильтрующих элементов, а между каждой парой фильтрующих элементов установлена пружина.

2.6. Патент РФ № 2446274 – Скважинный фильтр

Скважинный фильтр, содержащий каркас, наружный и внутренний щелевые фильтроэлементы, концентрично установленные на трубчатом каркасе с образованием вертикальных каналов, отстойник, соединенный с вертикальными каналами, верхний патрубок, связанный с приемом насоса, отличающийся тем, что щелевые фильтроэлементы сформированы из соединенных между собой продольных призматических стержней и навитого призматического профиля, раз

2.7. Патент РФ № 2471063 – Скважинный фильтр тонкой очистки

Фильтр скважинный, включающий металлическую трубу с отверстиями, в верхней части которой установлена муфта с клапанным элементом, и размещенный внутри металлической трубы с зазором и соосно с ней фильтрующий элемент, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде отдельных секций, соединенных между собой цилиндрическими центраторами, а на концах собранных секций установлены упорные втулки, причем центраторы выполнены в виде ступенчатой втулки с пояском в средней части по оси втулки, цилиндрическая часть втулки меньшего диаметра сопрягается с внутренней поверхностью фильтрующего элемента, а поясок втулки, диаметр которого соответствует внутреннему диаметру металлической трубы, обеспечивает соосность фильтрующего элемента и металлической трубы, упорные втулки выполнены с буртом на наружной поверхности с диаметром, равным внутреннему диаметру металлической трубы.

2.8. Патент РФ № 2473787 – Скважинный фильтр

Скважинный фильтр, содержащий перфор

2.9. Патент РФ № 2490431 – Скважинный фильтр

Скважинный фильтр, содержащий перфорированный каркас и тонкие полимерные диски с присоединенными к одному из их оснований дискретными частицами, образующими между собой лабиринтообразные каналы, отличающийся тем, что дискретные частицы выполнены в виде полимерных штырьков одинаковой высоты, ориентированных перпендикулярно плоскости основания.

2.10. Патент РФ № 2461701 – Скважинный фильтр и способ его изготовления

Скважинный фильтр, содержащий перфорированный участок трубы с резьбой на концах, с муфтой на одном из них, дренажную сетку, фильтропакеты, фильтрующую сетку, защитное средство, выполненное с прорезями и стабилизацией щелей проволокой, размещенной в прорезях, отличающийся тем, что дренажная сетка в форме трубы и размещенная внутри трубы, снабжена фильтропакетами или наборами фильтроэлементов и защитным средством в виде крышек, размещенных в отверстиях перфорации трубы, при этом каждый фильтрующий элемент или набор элементов выполнен из пористого материала и крышки, соединенных с дренажной сеткой концами фиксирующих проволок, при этом крышки выполнены с прорезями, расположенными поперечно оси трубы и со смещением задней по ходу продукта кромки прорези к оси трубы и стабилизацией щелей прорезей проволокой, проведенной через прорези и оставленной в прорезях одного ряда их, по крайней мере.

2.11. Патент РФ № 2441139 – Скважинный фильтр очищаемый

Фильтр скважинный очищаемый, включающий наружную трубу с соединительными элементами на концах для скважинного оборудования и с боковыми отверстиями, внутреннюю трубу с отверстиями, установленную коаксиально внутри наружной трубы с фиксацией вверху, фильтрующий элемент, закрепленный в пространстве между трубам

2.12. Патент РФ № 2435941 – Скважинный фильтр

Скважинный фильтр, включающий полый корпус с радиальными отверстиями, перекрытыми полыми срезными колпачками, выступающими внутрь корпуса, продольные ребра жесткости - стрингеры, размещенные снаружи корпуса, проволочную навивку, размещенную на стрингерах, и кольцевые опорные бандажи, жестко закрепляющие торцевые поверхности стрингеров с проволочной навивкой, при этом полые срезные колпачки выполнены одной частью из упругого деформируемого материала в виде цилиндра с внешней и внутренней конической оторочками в отношении к корпусу и недеформируемого материала в виде втулки длиной, превышающей толщину стенки корпуса, помещен

2.13. Патент РФ № 2433252 – Фильтр противопесочный

Фильтр противопесочный, состоящий из концентрически расположенных наружной и промежуточной труб, переводника, наружная и внутренняя трубы в верхней части соединены между собой тангенциальными патрубками, а внутренняя и промежуточная трубы в нижней части соединены между собой также тангенциальными патрубками, но противоположно ориентированными, при этом кольцевой зазор между промежуточной и внутренней трубами в верхней части, а также верхняя и нижняя части внутренней трубы снабжены заглушками, наружная труба в верхней части снабжена эластичными кольцами, а в нижней части - заглушкой, отличающийся тем, что промежуточная труба снабжена расположенным внутри нее фильтрующим элементом, выполненным в виде перфорированного обратного конуса с коэффициентом перфорации от 50 до 85%, и расположенного осесимметрично промежуточной трубе.

2.14. Патент РФ № 2416713 – Скважинный фильтр

Скважинный фильтр, содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности отверстиями, в которых установлены срезаемые пробки, защитный кожух с отверстиями и фильтрующую сетку, расположенную между кожухом и трубой, отличающийся тем, что фильтрующая сетка выполнена в виде гофров с продольной, поперечной или наклонной относительно от фильтра волнистостью, причем поверхности гофров, прилегающие к трубе, прикреплены к поверхности трубы с помощью точечной сварки, между защитным кожухом и фильтрующей сеткой установлена защитная сетка с размером ячеек 1-5 мм, торцы фильтрующей сетки прикреплены к трубе с помощью обжимных колец, а кожух и защитная сетка прикреплены к трубе с помощью опорно-прижим