专利名称:油和气井流出物的过滤方法及设备的制作方法
本发明提供一个过滤系统，至少由二个过滤容器所组成，容器内有很多具有独立(absolute)过滤能力的过滤元件，所说的元件包括一个外金属线层，此线层能保留助滤剂予涂物，接着是真正(absolute)过滤层，精细金属线层，粗金属线层，以及接受过滤流体流动的管子。
本发明进一步提供了一些方法，包括将预定量的助滤剂如硅藻土(或珍珠岩)注射到含清洁流体的预涂罐中去，将硅藻土流体预涂浆泵送入至少一个过滤容器中去，预涂浆中所含的硅藻土被过滤元件所保留，作为过滤介质。在预涂层形成后，才允许未过滤的流体进到容器中，与此同时，在流体未进到过滤器前用主体进料泵连续将新硅藻土注到该流体中去。流体过滤后，已过滤的流体从过滤容器放出，然后将它们转送入清洁流体储存器中，由于从污浊流体中除去了悬浮固体，存在于过滤元件两端的压差由于固体积累而有所增加，所说的压差值将指示是否应将过滤器从过滤模式转变成清洁该容器的清洁模式，在第一个容器转变为清洁模式的同时，第二个容器进行其过滤模式。在清洁模式中，为了去除液体残留物，通过阀体引入空气或气体，使之沿正常过滤物流动方向穿过滤元件，液体残留物流经所有过滤层后，从过滤容器(使用阀)排出，其不含固体，然后使压缩流体(通常用水)以与流动方向相反的方向流经过滤元件，从过滤容器出口经阀排出。在这个过程中，硅藻土结块和固体从过滤元件中被清除(内部受压，并不与人相接触)。然后被送至废物处。这个过程进行完毕后，元件是清洁的，为准备返回过滤模式而进行预涂。
图1是本发明装置中过滤容器的总透视图;
图2是本发明装置中过滤容器的剖面侧视图;
图3及3-A是本发明推荐方案的过滤介质剖面顶视图;
图4是本发明推荐系统的总流程图。
在推荐的方案中，本发明的方法和设备如图1到图4所示。对发明总体进行讨论时，应先参照图4，以便对本发明系统进行完整DE3描述即首先从流体(completion fluid)中滤除悬浮固体，然后在工艺过程某一预定情况下进行第二模式操作以清洗系统过滤元件。当一个过滤器处于清洗模式的时期内，其余所有过滤器通常正以过滤模式运行正如图4所示，本工艺方法提供了进料管线12以使未经净化处理流体进入系统中，未净化的流体经过泵14流入管路16被进一步引入到系统中。有一个主体料缸18，在推荐的方案中，料缸18将把“新”硅藻土注入到主管路16中。用主体进料泵20通过管路19把硅藻土泵送到已含有沾污流体(dirty completion fluid)管路16中，第一个伐22，安装在相邻管路23上，管路23把有硅藻土的沾污流体送入伐22，开开伐22使管路16中的沾污流体流经流量控制伐24，然后进入第一过滤容器26中，过滤容器26的结构和功能在下面进一步描述。
沾污流体经过过滤容器26过滤后，离开过滤器26，从出口管路28流出，开启伐30使流体作为清洁流体存放它处，以便再次使用排放孔。
系统的清洁模式已基本上描述过了，正如图3所示，第二过滤器32，与过滤器26一样，在系统处于清洗模式时，作为过滤器26的替换物，方法如下所述。
在沾污流体经过滤器26或32进行过滤过程中，启用压差开关(DPS)34，它指示出在过滤过程中从沾污流体中除去悬浮固体时图1所示的过滤元件的二端的压差累积值。在预先给定下，DPS 34开始发出一个信号，将过滤器26或32从过滤模式转变成清洗模式。为了方便描述，本情况假定过滤器26将从过滤模式转变为清洗模式。
正如前面所述，为了变成为清洗模式，DPS34将开始发出一个清洗模式信号，此时，位于管路23的使沾污流体流进过滤器26的伐22将受指定进入关闭状态，从而中止了沾污流体流入过滤器26，此时，第二个伐36将动作进入开放状态，使压缩气体或类似物进入过滤容器26，其目的是把容器26中所存留的流体强制排除出，容器26处并强迫流体流经管路18，伐30而完成排除工序。如下所述，在过滤元件上结块的硅藻土以及附于其上结团的悬浮固体却纹丝不动把仍遣留在过滤元件表面上，并且也不能随同清洁过的流体从出口管路28流出，强迫流体从容器26中排出后伐36动作进入关闭状态，从而中止压缩气体的流入。
此时，伐30将处于关闭状态，完全把过滤器26与通过管路28而抵达的清洁流体储放器隔离开来，此时，添加伐40将处于开放状态从而使加压冲洗水容器(PFWV Apressurizing flush water vessel.)42中充水，充水到一定液面，此液面由液面控制器44预定。当达到一定液面后，液面控制器将指示伐门40动作进入关闭状态，从而中止水流入PFWV42。
此时，附加伐48动作处于开放态，使加压气体对PFWV进行加压到预选值。此预选值由引入到PFWV42的管道49上的压力开关50监控，然后伐48处于关闭状态。因此使PFWV42中水有一个预定液面，在加压状态下备用。
此刻，把伐52打开，使联系伐52的管子中的液体通过管路28进入容器26中。把伐54处于开启状态，使联结伐54的管子中的液体经管路55进入容器26作为一种通过管路55从容器26排除废物的一种方法，这将在后面叙述。
打开处于预期清洗模式下的伐52和54，把装在从PFWV42下部引出的排泄管路58上的附加伐56放至打开状态，给在PFWV42中的水增压，使其经由管路60以高速流动，向上流至装在过滤容器26中的过滤元件中，向相反方向流出过滤器26达到通废物管路55和伐54，作为废物被排出。当这一过程进行时，在过滤器26中过滤元件上结成的硅藻土和固体泥饼被清除掉。用加压流体冲洗过滤元件后，伐52，54，56处于关闭状态。过滤器容器26中的过滤元件呈清洁态，并且与以前叙述的一样为用新的硅藻土预涂作好准备。
到此，将预先规定量的硅藻土加入到预涂罐62中，预涂罐应装有清洁的流体。附加伐64按装在管路65上，管路65把预涂罐62和伐64相互连接起来，使附加伐64处于开放状态，使流体从预涂罐借装在管路65上的预涂泵66，经管路65流进过滤器26。同时，使附加伐68处于开放状态。在预涂罐62中含有硅藻土的流体作为预涂浆，经过管道65和伐64泵送入过滤器26中，通过管道65输入预涂浆，置换出的空气从已处于开放态的伐68放空。当过滤器容器已经充满了预涂浆时，伐52动作处于开放状态，也使附加伐70处在打开状态，过滤器26中的预涂浆经伐52，管路60，伐70反回到预涂罐62中。当这一过程进行时，预涂浆流经过滤器26中的过滤元件，在元件过滤表面上形成新的硅藻土预涂层。
在预先规定预涂浆经过过滤器返回预涂罐之循环时间后，过滤器26准备回到过滤模式。正如前面所述。
此时，把伐22放在打开状态，让污染的流体再次进入过滤容器26。预涂泵66停止，把伐64移至关闭状态。此刻，让过滤器流体通过伐52和70连续流到预涂罐中。再次装填预涂罐，达到为下次预涂操作所要求的液面。
此外，用预涂罐62的液面控制72(LC)检测所达到的正确液面，在该点，把伐30放在打开状态，伐52放在关闭状态，伐70放在关闭状态。此时，过滤器26恢复到过滤模式。
当然，如图4所见，这种特殊的清洗方法，将在过滤器26和32之间交替进行。当过滤器26处在清洗模式中时，关闭伐22，对于过滤器26，伐22，清洗模式开始。在连续管路16中的伐90维持打开状态，管路16上的流量控制92，将使污染流体通过滤器32中，当伐96放在打开位置时，滤液通过出口管路94排出口，在98处收集到的液体即清洗流体。
当然，当过滤器容器26再次恢复到过滤模式时，过滤器32的DPS34开始发出清洗信号，即可清洁过滤容器32。把伐90放在关闭位置，过滤器32变为清洗模式。PFWV42再次增压并把伐56放在打开位置，附加伐100放在打开位置，然后，增压的流体将向上流经管路94进入容器32，通过管路102清出硅藻土预涂层和悬浮固体，然后把伐104放在打开位置，通过管路102在106收集废物。就象以前的过滤器，以这种方式清洗过滤元件，把伐56和伐100放在关闭位置，附加伐108和110放在打开位置，让预涂浆经由管路109进入过滤器32，经伐110排出空气。预涂层浆再循环经过过滤器，硅藻土再次聚积在过滤元件上，并把过滤器恢复到过滤模式，再次重复循环。
现在请看图1、2和3，他们分别表示过滤器容器和过滤元件。图1说明过滤器120，它基本上是个园形容器，有凸顶部122和凸底部124，连续的园形壁125，顶部122和底部124，由此限定了其中的过滤器。如图1所见，过滤器容器120包括进口126，它可以使流体从此处流进容器120的顶部。如图1所见，容器120包括有许多过滤元件128。这些过滤元件，基本上是直立式的，以后将进一步说明其组成。用基座130把上述每个过滤元件固定在容器内，基座130与内心管132是采用螺纹镶嵌的辨法固定在基座上的，管子132沿延伸通过过滤元件128的整个长度，管132有许多可通过的孔眼131可让流体由此流进。如所见，经由箭头133的指向，污染的流体通过管路126，进入液体容器120的内部，沿着过滤元件128出口部位经由许多孔眼131，通进管心，达到空心管心132的内部。然后，清洁的流体通过管心内部向下流入容器底部134，通过出口管路28进入清洁流体区。用固体板129防止未过滤的液体进入底部134，以便使全部液流直接通过过滤元件128以及基座130进入底部134，就象箭头133的指向。如图1所示，底部134牢固地与上部135相连接，135通过法兰盘138把容器120上、下部分牢固地相互连接起来，除去螺拴137，可进入135上部的里面，从而为维修和更换过滤元件128提供方便。
容器备有排放管140，容器在清洗模式时，此排放管用来排放处于过滤模式时累积在过滤元件上的硅藻土和悬浮固体。如前面所述，将其冲洗出去，经过排放管140至废料区。
现在介绍如前所说的特殊过滤元件，典型的过滤元件如图2和图3的说明，它包括底脚150，把底脚150拧接到容器120下部基座130上。上述每个基座分别与相应的过滤元件连接，如前所述，为了使已过滤的流体下流，在过滤元件上有孔。如图2所示，还提供有内心管132，它主要是硬金属，内心管主要从过滤器元件128，向上延伸通过它的整个长度，通到过滤器128的顶部，在顶部用帽或罩153把内心管密封，不允许在它的顶部流进流体。如前所述，管心132提供有许多孔眼131，遍及管心整个周围的壁面，目的是让液体在此流过，经过它的内心，向下流进前述的容器底部134。
主要的过滤方法包括许多过滤元件128，每个过滤元件128又包括包在管心132外面的多层过滤层，这些过滤层包括内部粗金属线层136，细金属线层139，绝对过滤层141，外部金属线层142和硅藻土层144。在介绍过滤工具128的功能时，特别注意过滤工具128的构成，它在一个单独的过滤工具中，完成两种过滤过程，一种是公称(nominal)的过滤方法，一种是在工艺上目前还未见到的绝对(absolute)过滤方法。外部金属线层142，一般是粗金属线层，特别适合于让硅藻土粘着到其上从而可用作主要额定过滤工具144。绝对过滤工具包括第二或绝对过滤层141，在每个过滤元件内都有，一般提供有金属纤维层，用于过滤比上述滤层的“绝对”等级直径大的全部颗粒。其次一层是细金属线层139，连接这一层的内部的是粗金属线层136，该层毗连预涂层管心132。这种多层过滤工具128完成系统需要的额定和绝对的二种过滤。
与管心132外壁毗连的第一层，是粗金属线网136，作为维持该方法的过滤元件。正中心向外第二层是细金属线层139，它是维持过滤元件的辅助工具。过滤元件本身包括绝对过滤层141，该层定有绝对等级，只许特殊大小的颗粒在此通过。过滤元件的最外金属线层142，该层是过滤器128的最外层部分。经过特殊排列的外部金属线层142，以便容纳该层或硅藻土过滤层，硅藻土应粘着到每个过滤元件的外部，作为起始过滤工具，通过过滤元件本身与绝对过滤层141连接。
图3和3-A进一步说明本发明装置过滤段128的顶部剖视图。图3和3-A表示在过滤工具128和本方法的各个阶段中，过滤和过滤介质反洗时，过滤工具128的剖视。如图所见，把助滤剂如硅藻土144，就象图3所示，粘着在最外部金属线层142上，带到过滤段128上，这将用作第一级额定过滤段，继而把硅藻土粘着到外部金属线层142上。固体聚积在硅藻土层144上，会降低过滤段128的过滤流动能力，这在图3-A中说明。图3-A描述到，用喷入液体，通过中心管子132，反洗过滤段128。为此，强制液体，向外通过孔眼131，和过滤器各层，直到把硅藻土层144强制从外部金属线层142脱离开。然后通过排放管140洗出过滤罐120，把废物通向伐54。
应该注意到，由于存在至少两个过滤容器，每一个容器都有过过滤能力，在系统的推荐方案中，把第一个容器投入“管道”，开始过滤，经过过滤的时间，例如一小时后，第二个容器投入管道，第一个容器的过滤速度大体上与第二个容器相等。直到在管道上第一容器需要反向冲洗，只要简单地脱去管道，第二容器继续在过程中进行过滤。因此在清洗中不需中断过滤，系统具有连续不断的过滤能力，此原理在多个过滤器的情况下同样也能应用。
本发明所提到的概念范围内，可有许多变化的不同实施方案，并且按照法的具体要求，在详述的实施方案中，可有许多改进，其中的细节是做为说明的解释，没有限制的意思。
权利要求
1.一种过滤沾污油/气井流体的方法，此法包括采用一种助滤剂和过滤元件来过滤流体，其特征在于，该方法包括下列步骤a.提供一种过滤器；b.把含过滤介质的液体引入容器；c.在容器内与过滤介质一起形成初始滤饼；d.使初始滤饼附在连续支承筛网的外表面上，该连续支承筛网具有足够的结构强度(etructural integrity)，以防止固体聚积压差增加下筛孔变形；e.把沾污的油/气井流体引进容器；f.用第二保护过滤层滤去从介质流下的液体中所含的固体颗粒，该保护过滤层紧接着连续支承筛网；g.从过滤介质，支承筛网和第二保护过滤层的下流部分引出滤液；
2.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于，第二过滤层有NFPA(National Fluid Power Association in the United States)“绝对额定值”(“absolute rating.”)
3.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于，连续支承筛网限定一个基本上呈园柱形的中间带有夹层的多孔支承面，此支承面接受从过滤介质，支承筛网和第二保护层流下的滤液。
4.根据权利要求
1、2或3所述的方法，其特征在于，该方法还包含作为在过滤后清洗过滤器的反向冲洗的步骤。
5.根据权利要求
2所述的方法，其特征在于，NFPA绝对额定值实现过滤所有大于此额定值的杂质。
6.根据权利要求
1所述的从油/气井流体(oil/gas completion or workover fluids)中除去颗粒物质的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤a.提供至少一个容器以将未过滤的油/气流体(oil/gas completion or workover fluids)注入其中;b.在过滤器中提供有过滤工具(means)，包括一个连续夹层支承筛网，其具有足够的结构强度，以防止在固体累积压差增加下筛孔变形;c.将含有过滤介质的流体引入到容器内，以沿着连续支承筛网夹层的外部形成初始滤饼;d.提供一个第二保护过滤层，该层位于连续支承筛网下流部位旁边;e.把沾污的油/气井流体引进容器内;f.从过滤介质，支承筛网和第二保护过滤层的下流部位引流出未沾污的油/气井流体。
7.根据权利要求
6所述的方法，其特征在于，初始滤饼为硅藻土。
8.根据权利要求
6或7所述的方法，其特征在于，第二保护过滤层包括一个NFPA“绝对额定化”(absolute rated)的过滤筛网。
9.根据权利要求
6所述的方法，其特征在于，该过滤方法可采用很多的过滤容器。
10.过滤油/气流出流体的设备包括，过滤元件和助滤剂，其特征在于，其设备有a.过滤容器;b.过滤容器中的过滤工具(means)，包括，至少一个初始滤饼，此滤饼由连续夹层支承筛网的外部来支承。此筛网具有足够的结构强度，以防止在固体累积压差增加下筛孔变形。c.第二保护过滤层，其位于容器中连续支承筛网下流部位旁边;d，从容器中的过滤介质，支承第二保护层的下流部位放出滤液之工具;
11.根据权利要求
10所述的设备，其特征在于，过滤介质，支承筛网和第二保护过滤层位于环状多孔套件的周围，多孔套孔用以收集在那里流动的流体。
12.根据权利要求
10或11所述的设备，其特征在于，过滤器是一个紧闭与外界隔绝的设备。
13.根据权利要求
10所述的设备，其特征在于，需要时，可进一步提供附加过滤容器。
14.根据权利要求
10所述的设备，其特征在于，初始滤饼是硅藻土。
专利摘要
过滤不清洁油/气井流出物的方法及设备，具有绝对过滤能力的过滤系统能连续去除悬浮固体，而不会造成过滤元件二端压差过度增大。助滤剂在过滤容器的支承筛网上形成滤饼，不洁流体通过所述的过滤元件进行过滤，用容器的第二过滤网除去固体物质，根据增大压差值，过滤器进行反洗。
文档编号E21B43/34GK85104979SQ85104979
公开日1986年12月31日 申请日期1985年7月1日
发明者约翰·A·卡罗, 西奥多·J·瓦宁 申请人:全过滤公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan