ФИЛЬТР ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использована при освоении и эксплуатации нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений, осложненных повышенным выносом из разрабатываемых продуктивных горизонтов вместе с добываемыми углеводородами и пластовой водой песка и других механических примесей.
Наличие механических примесей приводит к быстрому выходу из строя насосного оборудования и образованию большого количества твердых нефтесодержащих отходов.
Известно в данной области техники много типов фильтровальных устройств, выполненных с возможностью предотвращения попадания песка и других твердых частиц в текучие среды и газы, добываемые из нефтяных, газовых, водяных скважин.
Известен фильтр гидродинамический, содержащий фильтрующий элемент трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, концентрически расположенные наружную, промежуточную и внутреннюю трубы. Фильтрующий элемент выполнен в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля треугольной формы, закрепленной с помощью сварки на опорных элементах, который создает жесткий экран с кольцевыми щелями. Допуск щелей расположен в диапазоне до ±15 мкм. В области расположения фильтрующего элемента наружная труба имеет перфорацию в виде равномерно расположенных отверстий, при этом на ее нижнем конце установлена на резьбе заглушка, имеющая обтекаемую форму. В промежуточной трубе выполнены окна, расположенные выше места расположения фильтрующего элемента на наружной трубе, на ее нижнем конце расположена заглушка, представляющая собой контейнер-накопитель для сбора механических примесей. В кольцевом зазоре между промежуточной трубой и внутренней трубой ниже окон расположен завихритель потока, выполненный в виде двух винтовых лопастей.
Патент РФ 2402675, МПК Е21В 43/08, опубл. 27.0.2010.
Недостатком данного фильтра является сложность конструкции и высокая трудоемкость изготовления.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления и сборки устройства, повышение эффективности очистки добываемых продуктов от механических примесей.
Поставленная задача решается тем, что в фильтре гидродинамическом, содержащем концентрически расположенные трубы фильтровального блока, фильтрующий элемент трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, завихритель потока, шламоотстойник с установленной на конце заглушкой, концентрически расположенные трубы фильтровального блока закреплены с зазором между собой в верхнем переходнике и нижнем переходнике, соединенном с шламоотстойником, завихритель потока выполнен в виде трех тангенциальных штуцеров и установлен верхней части наружной трубы, являющейся корпусом фильтровального блока, на трубе шламоотстойника выполнена перфорация из двух отверстий, при этом в зоне расположения отверстий установлен фильтрующий элемент с внутренней поверхностью фильтрования, ниже расположения которого закреплен центратор.
Кроме того фильтрующий элемент трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования выполнен в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля треугольной формы, закрепленной с помощью сварки на опорных элементах, который создает жесткий экран с кольцевыми щелями определенного размера с допуском до ±15 мкм.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
Фиг. 1 - продольный разрез фильтра гидродинамического;
Фиг. 2 - А-А, разрез фильтра в зоне расположения тангенциальных штуцеров;
Фиг. 3 - Б-Б, разрез тангенциальных штуцеров;
Фиг. 4 - вид В, расположение фильтрующего элемента в зоне расположения отверстий перфорации переходника.
Фильтр гидродинамический состоит из фильтровального блока 1, содержащего две концентрически расположенные трубы, закрепленные с зазором между собой в верхнем переходнике 2, и нижнем переходнике 3, соединенном с шламоотстойником 4. В верхней части наружной трубы, являющейся корпусом 5 фильтровального блока 1, установлен завихритель потока 6 в виде трех тангенциальных штуцеров, ниже которого на внутренней перфорированной трубе 7 установлен фильтрующий элемент 8 трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, выполненный, например, в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля треугольной формы, закрепленной с помощью сварки на опорных элементах, который создает жесткий экран с кольцевыми щелями (щелевую решетку) определенного размера с допуском до ±15 мкм. Конец внутренней трубы 7 закрыт пробкой 9.
На трубе шламоотстойника 4 выполнена перфорация из двух отверстий 10 для обратного перетока рабочей жидкости в целях устранения образования пробок и застойных явлений в шламоотстойнике 4, при этом для фильтрации рабочей жидкости перетекающей в пространство обсадной трубы от механических примесей в зоне расположения отверстий установлен фильтрующий элемент 11 с внутренней поверхностью фильтрования. Ниже расположения фильтрующего элемента 11 для направления потока добываемого продукта закреплен центратор 12. На конце шламоотстойника 4 установлена заглушка 13.
Принцип работы фильтра гидродинамического основан на использовании кинетической энергии потока жидкости, создаваемой работой насосной установки (на фигурах не обозначена).
Жидкость, поднимаясь вверх по скважине вдоль корпуса 5 фильтровального блока 1, заходит в завихритель потока 6 в виде тангенциальных штуцеров
и закручивается по нисходящей спиральной траектории во внутреннем пространстве, между двумя концентрически расположенными трубами фильтровального блока 1 и поступает в фильтрующий элемент 8.
Центробежная сила, возникающая при закручивании потока, воздействует на частицы механических примесей, содержащихся в жидкости, что приводит к разделению потока на жидкую и твердую фазы.
Крупные частицы механических примесей под действием центробежных сил перемещаются по спиральной траектории к внутренней стенке корпуса 5 и оседают вдоль нее в шламоотстойнике 4.
Неотделенные в центробежном поле частицы механических примесей, задерживаются щелевой решеткой фильтрующего элемента 8 и отбрасываются в поток оседающих крупных частиц в шламоотстойник 4.
Пройдя через щели фильтрующих элементов 8, очищенная жидкость поступает в перфорированную трубу 7 через перфорационные отверстия, движется внутри перфорированной трубы 7, верхнего переходника 2 и поднимается вверх к всасывающему модулю насосной установки.
Данная конструкция обеспечивает повышение эффективности очистки добываемых продуктов от механических примесей. Фильтры данного типа могут устанавливаться вертикально, с наклоном к вертикали или горизонтально, в скважинах, а также в стационарных и мобильных установках фильтрации в зависимости от конструкции фильтра и области применения. Фильтры предназначены для работы в среде с температурой до 400°С.