ДВУХСЕКЦИОННОЕ ФИЛЬТРУЮЩЕЕ СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к внутрискважинным фильтрующим устройствам для защиты электроцентробежных насосов от воздействия механических примесей.
Известен скважинный фильтр, содержащий ниппельную и муфтовую части и щелевой фильтрующий элемент в виде намотанной на продольные ребра профилированной проволоки (Пат. №2374433 РФ, Е21В 43/08, 2009).
Недостатком скважинного фильтра является вероятность быстрого засорения единственного щелевого фильтрующего элемента и прекращения поступления очищенной добываемой жидкости на прием погружного насоса.
Известен скважинный сепаратор, содержащий корпус с входными отверстиями, концентрично установленную в корпусе отводящую трубу, шнек центробежной очистки в кольцевой полости между корпусом и отводящей трубой и сборник примесей (Якимов С.Б. и др. Применение десендеров для защиты ЭЦН на пластах Покурской свиты // Новатор. 2009. №27, с.27-31).
Недостатком скважинного сепаратора является нестабильный коэффициент сепарации, зависящий от объема добываемой жидкости за единицу времени и размера содержащихся в ней частиц.
Известно фильтрующее скважинное устройство, содержащее верхний патрубок, заглубленный в отстойник трубчатый каркас, снаружи и внутри которого концентрично установлен щелевой фильтрующий элемент, образующий с трубчатым каркасом вертикальные каналы, наружные из которых герметично закрыты сверху и соединены с отстойником снизу, а внутренние герметично закрыты внизу и соединены вверху с патрубком (Пат. №2446274 РФ, Е21В 43/08, 2012).
В известном фильтрующем скважинном устройстве происходит последовательная очистка добываемой жидкости на двух щелевых фильтрующих элементах, что уменьшает грязевую нагрузку на каждый из них и продлевает ресурс работы устройства, но не решает проблему восстановления его пропускной способности после засорения.
Известно фильтрующее скважинное устройство, состоящее из двухсекционного корпуса с радиальными входными отверстиями вверху нижней секции и осевым выходным отверстием в верхней секции, и сборника примесей, при этом верхняя и нижняя секции разделены кольцевой перегородкой и сообщаются посредством отводящей трубы, в верхней секции отводящая труба выполнена с перфорациями, перекрытыми фильтром, выше которого размещен предохранительный клапан и выполнены радиальные отверстия, в нижней секции отводящая труба охвачена шнеком центробежной очистки, заканчивающимся в сборнике примесей (Пат. №116571 РФ, Е21В 43/08, 2011).
Недостаток известного фильтрующего скважинного устройства заключается в невозможности регенерации фильтра, поскольку предохранительный клапан размещен по ходу движения жидкости после фильтра, то есть на выходе из верхней секции.
Прототипом является фильтрующее скважинное устройство из двух секций, сообщающихся посредством составной трубы, которая в верхней секции выполнена перфорированной и окружена щелевым фильтром, а в нижней секции охвачена шнеком центробежной очистки и заключена в корпус с входными отверстиями вверху и контейнером внизу (Пат. №2422622 РФ, Е21В 43/08, 2011).
Недостаток фильтрующего скважинного устройства заключается в невысоком качестве очистки жидкости, совершающейся одновременно в обеих секциях. Основной поток жидкости фильтруется через щелевой фильтр в верхней секции, обладающий низким гидравлическим сопротивлением благодаря высокой начальной площади щели, а часть потока жидкости течет с невысокой скоростью через нижнюю секцию, где подвергается центробежной очистке преимущественно от крупнодисперсных частиц, при этом потоки с разным содержанием остаточных примесей смешиваются в верхней части устройства. По мере загрязнения щелевого фильтра и снижения его пропускной способности поток жидкости постепенно перераспределяется с верхней секции на нижнюю секцию без совершения регенерации щелевого фильтра.
Настоящая полезная модель направлена на повышение эффективности и ресурса работы фильтрующего скважинного устройства за счет изменения последовательности работы его секций.
Указанный технический результат достигается тем, что в двухсекционном фильтрующем скважинном устройстве с возможностью сообщения секций посредством составной трубы, которая в верхней секции выполнена перфорированной и окружена щелевым фильтром, а в нижней секции охвачена шнеком центробежной очистки и заключена в корпус с входными отверстиями вверху и контейнером внизу, согласно полезной модели, конец составной трубы в нижней секции оснащен предохранительным клапаном.
Заявляемое двухсекционное фильтрующее скважинное устройство изображено на фиг.
Фильтрующее скважинное устройство состоит из верхней 1 и нижней 2 секций, разделенных кольцевой перегородкой 3 и сообщающихся посредством составной трубы 4, которая в верхней секции 1 выполнена с перфорациями 5, а в нижней секции 2 снабжена предохранительным клапаном 7, перекрывающим отверстие 6 на ее конце. В верхней секции 1 снаружи составной трубы 4 установлен щелевой фильтр 8. В нижней секции 2 составная труба 4 охвачена шнеком центробежной очистки 9, размещенным в корпусе 10 с входными радиальными отверстиями 11, выполненными выше шнека 9. К нижней части корпуса 10 присоединен контейнер для сбора примесей 12.
Фильтрующее скважинное устройство присоединяется к погружной насосной установке и спускается в скважину, при этом жидкость заполняет через входные отверстия 11 нижнюю секцию 2 и контейнер для сбора примесей 12, а через фильтр 8 и перфорации 5 - верхнюю секцию 1 и составную трубу 4. Секции 1 и 2 гидравлически не сообщаются, поскольку составная труба 4 перекрыта предохранительным клапаном 7.
При включении погружной насосной установки создается разряжение внутри составной трубы 4 и жидкость из скважины фильтруется через щелевой фильтр 8. Содержащиеся в жидкости частицы примесей, например, песка, размер которых превышает ширину щели фильтра 8, задерживаются на его поверхности, а очищенная жидкость через перфорации 5 попадает в составную трубу 4 и оказывается в конечном счете на приеме насоса. Центробежная очистка жидкости на шнеке 9 при этом не происходит, так как жидкость не циркулирует через нижнюю секцию 2 из-за перекрытого предохранительным клапаном 7 отверстия 6 на конце составной трубы 4.
С течением времени из задержанных частиц образуются конгломераты, перекрывающие щель фильтра 8, что вызывает возрастание перепада давления снаружи и внутри составной трубы 4, включая ее часть в нижней секции 2. При достижении перепадом давления критической величины происходит срабатывание предохранительного клапана 7 и открытие отверстия 6 на составной трубе 4. Жидкость поступает из скважины через входные отверстия 11 в кольцевой зазор между составной трубой 4 и стенкой корпуса 10 и движется вниз вдоль спиралевидной лопасти 9, приобретая вращательное движение. В результате действия центробежных сил и сил гравитации частицы с большей плотностью, чем у жидкости, оказываются в наружной части потока, прижимаются к стенке корпуса 10 и к спиралевидной лопасти 9 и сползают по ним в контейнер для сбора примесей 12. Очищенная жидкость попадает в составную трубу 4, течет по ней вверх, покидает нижнюю секцию 2, оказывается в верхней секции 1 и направляется в ЭЦН.
Открытие предохранительного клапана 7 приводит к скачкообразному увеличению скорости потока жидкости в составной трубе 4 и возникновению в ней гидравлического удара. Через перфорации 5 гидравлический удар передается в кольцевой зазор между составной трубой 4 и щелевым фильтром 8, вызывая отделение конгломератов частиц от наружной поверхности последнего. В результате восстанавливается пропускная способность щелевого фильтра 8 и возобновляется движение жидкости через него. Такое чередование работы верхней и нижней секций 1, 2 может продолжаться достаточно долгое время. При неблагоприятных внутрискважинных условиях, инициирующих форсированное загрязнение поверхности щелевого фильтра 8 частицами примесей, предохранительный клапан 7 полностью открывается, и весь поток жидкости устремляется в нижнюю секцию 2, где полноценно очищается на шнеке центробежной очистки 9.
Предохранительный клапан изменяет порядок работы секций фильтрующего скважинного устройства, так как предотвращает движение и очистку пластовой жидкости на шнеке центробежной очистки в нижней секции вплоть до полной потери пропускной способности щелевым фильтром в верхней секции. Кроме того, предохранительный клапан обеспечивает регенерацию щелевого фильтра, увеличивая ресурс непрерывной работы фильтрующего скважинного устройства в целом.