ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к фильтрующим устройствам, и может быть использована при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Известен фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова (патент РФ №2305756, Е21В 43/08, опубл. 2007.09.10), состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, причем последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком. Наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками. Внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, снабженной раструбом и соединенной с ним продольными ребрами. Раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен центратором и в нижней части соплом. В кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных в них. Средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом. Данный фильтр обеспечивает повышение коэффициента сепарации механических примесей, а также предотвращение закупорки фильтрующих элементов. Однако, фильтр обеспечивает очищение жидкой среды и может эксплуатироваться только с насосом.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели (прототипом) является фильтр скважинный самоочищающийся (патент РФ №82754, Е21В 43/08, опубл. 2009.05.10), содержащий корпус с отверстиями для прохода жидкости и фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами. Пружина имеет коническую форму, при этом конец пружины с большим диаметром зафиксирован на центрирующей втулке, взаимодействующей с верхним опорно-регулирующим элементом, а конец пружины с меньшим диаметром установлен на фланце, на котором жестко закреплен опорно-центрирующий элемент, размещенный внутри пружины, выполненный в виде трубы переменного сечения с постоянным внутренним диаметром, при этом фланец установлен с возможностью взаимодействия с нижним опорно-регулирующим элементом и выполнен с отверстиями для прохода частиц механических примесей. Указанное устройство обеспечивает повышение надежности работы, улучшение качества очистки добываемой жидкости. Однако, возможность засорения межвиткового пространства пружины частицами механических примесей и невозможность самоочистки фильтрующего элемента снижает степень очистки добываемой жидкости.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание скважинного фильтра, обладающего улучшенными фильтрующими свойствами и сохраняющего эти свойства в течение длительного периода времени без технического обслуживания и ремонта.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является повышение качества очистки пластового флюида, поступающего на фильтрацию, увеличение межремонтного ресурса, упрощение ремонтного процесса, повышение прочности и надежности устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в фильтре скважинном самоочищающемся, содержащем корпус с отверстиями для прохода пластового флюида, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины, установлен соосно с указанным фильтрующим элементом дополнительный фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины. Оба фильтрующих элемента размещены напротив отверстий для прохода пластового флюида и разделены распорной втулкой, внутри которой размещен свободно перемещающийся вдоль втулки поршень. Один из фильтрующих элементов установлен между опорно-фиксирующим элементом и одной из торцевых поверхностей распорной втулки, а другой фильтрующий элемент установлен между опорно-регулирующим элементом и другой торцевой поверхностью распорной втулки. Корпус фильтра выполнен из трубы, оба конца которой снабжены внутренней резьбой. Опорно-фиксирующий элемент выполнен в виде заглушки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса. Опорно-регулирующий элемент выполнен в виде гайки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса с возможностью осевого перемещения относительного корпуса.
Эксплуатация нефтегазовых скважин осложняется процессом осаждения твердых частиц в элементах скважинных фильтров. Извлечение скважинных фильтров на поверхность для очистки фильтрующих элементов или для их замены связано с дополнительными расходами и с потерей производительности. В предлагаемой полезной модели свободно перемещающийся внутри корпуса фильтра поршень под действием энергии добываемого пластового флюида осуществляет ударное воздействие через металлическую шайбу на один из упругих фильтрующих элементов и приводит оба фильтрующих элемента в возвратно-поступательное движение с малой амплитудой. Колебание пружинных фильтрующих элементов обеспечивает удаление твердых частиц с поверхности фильтрующих элементов, в результате чего происходит самоочищение фильтра и восстанавливается его фильтрующая способность. Кроме того, конструкция фильтра скважинного самоочищающегося обеспечивает возможность настройки и регулировки межвиткового зазора фильтрующих элементов непосредственно на объекте эксплуатации. Выполнение фильтрующих элементов в виде пружины, а также возможность осевого перемещения торцевых поверхностей фильтрующих элементов относительно корпуса, позволяет устанавливать зазоры на фильтрующих элементах в диапазоне 0÷1 мм, в зависимости от размера фильтруемых частиц, что обеспечивает повышение качества очистки пластового флюида, поступающего на фильтрацию.
Конструкция фильтра поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен разрез устройства, на фиг.2 - общий вид устройства.
Фильтр скважинный самоочищающийся содержит цилиндрический корпус 1, в котором установлены соосно два идентичных фильтрующих элемента 2 и 3, каждый из которых выполнен из проволоки в виде регулируемой пружины. Оба фильтрующих элемента размещены напротив отверстий для прохода пластового флюида и разделены распорной втулкой 4. Внутри распорной втулки 4 размещен свободно перемещающийся вдоль втулки поршень 5. Фильтрующий элемент 2 зафиксирован в корпусе 1 с помощью заглушки 6, которая снабжена наружной резьбой и установлена внутри корпуса 1, и одной из торцевых поверхностей распорной втулки 4. Фильтрующий элемент 3 зафиксирован в корпусе 1 с помощью гайки 7, которая снабжена наружной резьбой, и другой торцевой поверхностью распорной втулки 4. Гайка 7 установлена в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 для поджатия и регулирования межвиткового зазора фильтрующих элементов 2 и 3 и зафиксирована контргайкой 8. В местах стыков фильтрующих элементов 2, 3 с заглушкой 6, гайкой 7 и торцевыми поверхностями распорной втулки 4 установлены резиновые шайбы 9, 10, 11 и 12, поджатые металлическими шайбами 13, 14, 15, 16, 17 и 18. При этом внутренний диаметр резиновых шайб 10, 11 и металлических шайб 15, 16 больше диаметра торцевой части поршня 5. Металлические шайбы 14 и 17 выполнены перфорированными. На торцах фильтрующих элементов 2 и 3 установлены торцевые уплотнения 19, 20, 21 и 22 с буртиками, которые предотвращают проникновение фильтруемых частиц через торцевые поверхности фильтрующих элементов 2 и 3 в корпус 1 фильтра. Корпус 1 выполнен из трубы, оба конца которой снабжены внутренней резьбой для установки заглушки 6 и гайки 7, и имеет боковые отверстия 23 в виде продольных щелей, для прохода пластового флюида.
Перед установкой фильтра на лифтовую колонну производится настройка фильтрующих элементов 2 и 3 под требуемые параметры фильтрации. Фильтрующие элементы 2 и 3 затягиваются или ослабляются при помощи гайки 7 до достижения необходимого межвиткового зазора и фиксируются контргайкой 8. Межвитковый зазор фильтрующих элементов контролируется щупом. Пластовый флюид из продуктивного пласта попадает внутрь корпуса 1 через отверстия для прохода пластового флюида и межвитковые зазоры фильтрующих элементов 2 и 3. Далее пластовый флюид, очищенный от механических примесей, поступает из фильтра в эксплуатационную колонну. При этом газ, присутствующий в пластовом флюиде и обладающий кинетической энергией, при движении внутри корпуса 1 вызывает перемещение поршня 5, который, проходя через отверстия в шайбах 10, 15 или 11, 16, при контакте с металлической шайбой 14 или 17 передает импульс пружинному фильтрующему элементу 2 или 3 и приводит его в колебательное движение. Через распорную втулку 4 колебательное движение предается на другой фильтрующий элемент 2 или 3, в результате чего вся фильтрующая система приходит в колебание с малой амплитудой. Колебания пружинных фильтрующих элементов 2 и 3, предотвращая забивание фильтра твердыми включениями, обеспечивают самоочищение щелей фильтра и восстанавливают его фильтрующую способность, повышая тем самым степень очистки пластового флюида. Кроме того, самоочищение фильтра предотвращает разрушение фильтрующих элементов 2 и 3, что повышает его надежность. Отсутствие на поверхности корпуса 1 выступающих частей фильтрующих элементов исключает возможность повреждения основных рабочих узлов фильтра при спуске и установке его в скважине, что обеспечивает повышение прочности конструкции. Простота конструкции и возможность разборки фильтра и замены элементов конструкции позволяют производить ремонтные работы непосредственно на объекте эксплуатации.
Таким образом, применение предлагаемой полезной модели обеспечит повышение качества очистки пластового флюида, поступающего на фильтрацию, увеличение межремонтного ресурса, упрощение ремонтного процесса, повышение прочности и надежности устройства.