ФИЛЬТР ДЛЯ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей области, в частности к методам и средствам защиты скважинных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) при добыче нефтесодержащей жидкости.
Эксплуатация скважинной УЭЦН в осложненных условиях при добыче нефтесодержащей жидкости характеризуется, прежде всего, наличием в составе скважинного флюида (пластовой нефтесодержащей жидкости) значительного количества механических примесей, а также компонентов, обуславливающих гидратные и гидратоуглеводородные отложения. Все это отрицательно влияет на работу УЭЦН, снижая эффективность и наработку на отказ. Существующие защитные устройства, применяемые в заводской комплектации, как правило, в качестве фильтрующих элементов используют металлическую сетку, профилированную проволоку или металлизированный поролон. Так как фильтрующий элемент и корпус входного модуля выполнены из металлов различного химического состава, то образуется гальванопара с определенным электрическим зарядом, способная взаимодействовать с заряженными частицами механических примесей, что приводит к эффекту налипания. При прохождении потока нефтесодержащей жидкости через фильтр механические примеси налипают на фильтрующий элемент до полного закрытия фильтра. УЭЦН в этот момент продолжает работать, и поэтому в нижней части под фильтрующим элементом создается вакуум, а каркас фильтра плотно прижимается к входным отверстиям модуля, вызывая срыв подачи ЭЦН. При очередном запуске подача ЭЦН не восстанавливается, и УЭЦН снова отключается защитным устройством от срыва подачи. Для восстановления работоспособности скважины требуется проведение дорогостоящих операций по подъему и замене оборудования.
Из уровня техники известен скважинный фильтр (а.с. СССР №1432199, МПК Е21В 43/08, опубликовано 23.10.1988 г), содержащий перфорированную трубу (ПТ) с отверстиями и очищающий узел, выполненный в виде трубы - скребка с днищем и отверстиями по периферии. Диаметр отверстий трубы-скребка больше диаметра отверстий ПТ. С днищем жестко связан шток. Труба - скребок установлена концентрично наружной поверхности ПТ с зазором, а верхняя часть ее выполнена в виде заостренной кромки.
Хотя данный фильтр имеет функцию самоочищения, но недостаток данной конструкции заключается в зашпаклевывании фильтрующих отверстий и эффекте электрического взаимодействия между заряженными частицами механических примесей и корпусом входного модуля, что приводит к эффекту налипания.
Известен скважинный фильтр (патент РФ №2468189, МПК E21В 43/08, опубликовано 27.11.2012 г), содержащий перфорированный каркас и фильтрующие элементы из чередующихся разнотолщинных дисков с центральным отверстием, концентрично размещенные на каркасе с образованием между собой щелей. Чередующиеся диски выполнены из металлической сетки и волокнистого фильтрационного материала. Наружный диаметр дисков из металлической сетки и диаметр центрального отверстия в них выполнены превышающими соответствующие диаметры у дисков из волокнистого фильтрационного материала.
Основным недостатком данного фильтра является эффект налипания механических частиц и его неспособность к самоочищению, что усложняет эксплуатацию УЭЦН.
Известен фильтр скважинный регулируемый самоочищающийся (патент РФ №92692, МПК E21B 43/08, опубликовано 27.03.2010 г), содержащий корпус с отверстиями для прохода жидкости, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами. Пружина выполнена с неравномерными зазорами между витками, при этом наибольший межвитковый зазор выполнен меньшим, чем минимальный размер частиц механических примесей, присутствующих в скважинной жидкости, способных повредить рабочие органы при прохождении через насос.
Основным недостатком данного фильтра является эффект налипания механических частиц на витки пружины, что усложняет эксплуатацию УЭЦН.
Известна конструкция фильтра, входящего в состав защитного устройства скважинной установки электроцентробежного насоса (патент РФ №2444613, МПК E21B 37/02, опубликовано 10.03.2012 г), содержащего фильтрующий элемент в виде перфорированной трубы и охватывающей ее фильтрующей сетки, выполненной из неметаллического материала и оснащенной промежуточной перфорированной трубой с формированием лабиринтного направляющего канала.
Недостаток данной конструкции фильтра заключается в отсутствии функции самоочищения.
Задачей полезной модели является создание эффективного и простого по конструкции фильтра погружного УЭЦН при добыче нефтесодержащей жидкости в условиях, осложненных наличием большого количества механических примесей.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым фильтром, является повышение эффективности его работы за счет ликвидации эффекта налипания и самоочищения фильтра при его работе.
Задача решается и технический результат достигается фильтром для погружного электроцентробежного насоса, включающим корпус входного модуля, в средней части которого размещен упругий металлический каркас типа беличьего колеса, выполненный из стальных спиц, верхние и нижние концевые части которых закреплены в разрезных металлических кольцах, установленных на корпусе входного модуля, пластиковую фильтрующую сетку, закрепленную снаружи металлического каркаса посредством клямс, причем внутри упругого каркаса на корпусе входного модуля закреплен нижний конец капилляра для подачи растворителя, а в верхней части корпуса входного модуля выполнены отверстия для прохода нефтесодержащей жидкости.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен общий вид фильтра в сечении.
Фильтр для погружного электроцентробежного насоса, включает корпус входного модуля 1, в средней части которого размещен упругий металлический каркас 2 типа беличьего колеса, выполненный из стальных спиц 3, верхние и нижние концевые части которых закреплены в разрезных металлических кольцах 4, установленных на корпусе входного модуля 1, пластиковую фильтрующую сетку 5, закрепленную снаружи упругого металлического каркаса 2 посредством клямс 6, причем внутри упругого металлического каркаса 2 на корпусе входного модуля 1 закреплен нижний конец капилляра 7 для подачи растворителя, а в верхней части корпуса входного модуля 1 выполнены отверстия 8 для прохода нефтесодержащей жидкости. Верхний конец капилляра проходит через скважинную арматуру и подключен через вентиль к емкости с растворителем в дозировочной установке (на чертеже не показано).
Фильтр работает следующим образом.
После засорения и полного закрытия фильтра под пластиковой фильтрующей сеткой 5, внутри гибкого металлического каркаса 2, создается вакуум, стальные спицы 3 вместе с фильтрующей сеткой 5 и налипшими механическими примесями изгибаются в перпендикулярном направлении к оси входного модуля 1 и перекрывают проход нефтесодержащей жидкости через отверстия 8 к рабочим органам ЭЦН. Затем УЭЦН отключается защитным устройством (на чертеже не показано), спицы 3 вместе с фильтрующей сеткой 5 возвращаются в исходное положение, а механические примеси сбрасываются с фильтрующей сетки в зумпф скважины. В процессе работы цикл самоочищения повторяется за счет упругой деформации стальных спиц.
В случае, когда фильтр засоряется механическими примесями и асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО), имеющими сильную адгезию с материалом фильтрующей сетки, самоочищение не происходит и поэтому необходимо подключать к работе фильтра устройство принудительной очистки фильтра (на чертеже не показано). Для этого используется устройство дозировочное (на чертеже не показано) и капиллярная трубка 8, закрепленная на наружной поверхности насоснокомпрессорных труб стальными клямсами вместе с кабельной линией погружного электродвигателя (на чертеже не показано).После включения устройства принудительной очистки по капиллярной трубке поступает растворитель от дозировочного устройства под фильтрующую сетку и растворяет АСПО. После откачки определенного объема растворителя, контролируемого по мерному стеклу на емкости, устройство принудительной очистки отключают и делают выдержку времени на растворение АСПО. Затем УЭЦН запускают в работу без принудительной очистки.
На Нефтекамском заводе нефтепромыслового оборудования изготовлен опытный образец фильтра, который прошел сравнительные стендовые испытания с серийным фильтром ЭЦН5-125-1150, протокол №1892 от 5.09.2013 г. и показал более эффективную работу при незначительной потере напора. Опытно-промысловые испытания проведены на скважинах Белорусского месторождения в западной Сибири (НГДУ «Башсиб», АНК «Башнефть» и показали эффективную работу фильтра.
Таким образом, за счет самоочищения фильтра и ликвидации эффекта налипания при его работе упрощается конструкция фильтра и повышается эффективность УЭЦН при добыче нефтесодержащей жидкости в условиях, осложненных наличием большого количества механических примесей.