СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована в строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Известен скважинный фильтр, содержащий трубчатый перфорированный каркас, продольные опорные стержни с выполненной по их наружной поверхности резьбовой нарезкой (канавками) под витки обмоточной проволоки, причем витки обмоточной проволоки жестко закреплены в резьбовой нарезке с образованием технологической щели (зазора) между ними (см. Гаврилко В.М. Фильтры водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин, Москва, 1968 г., с.77).
Однако конструкция фильтра недостаточно надежна, что связано с непрочным креплением витков обмоточной проволоки на продольных опорных стержнях. В случае обрыва витков обмоточной проволоки в нескольких местах по периметру происходит разматывание всего фильтра и, как следствие, возникновение аварийной ситуации в скважине.
Наиболее близким к полезной модели по техническому результату и решаемой задаче является скважинный фильтр, содержащий трубу, часть которой перфорирована отверстиями, при этом на этой ее части снаружи размещены продольные опорные стержни, по наружной поверхности которых выполнена винтовая нарезка под расположенные в ней и жестко соединенные с ней, например сваркой, спиральные витки проволоки с образованием фильтрующей сборки (см. патент RU 2209299, кл. Е 21 В 43/08, 27.07.2003).
Данный скважинный фильтр обеспечивает надежную фильтрацию откачиваемой из скважины среды. Однако жесткое крепление сборки на колонне труб затрудняет техническое обслуживание фильтра.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является упрощение эксплуатации скважинного фильтра и снижение
трудозатрат при проведении регламентных работ по замене скважинного фильтра.
Техническим результатом, достигаемым при использовании данной полезной модели является снижение себестоимости работ при проведении ремонтных и регламентных работ по замене и восстановлению скважинного фильтра в случае повреждения его фильтрующей поверхности.
Указанные задача и технический результат достигаются за счет того, что скважинный фильтр содержит трубу, часть которой перфорирована отверстиями, при этом на этой ее части снаружи размещены продольные опорные стержни, по наружной поверхности которых выполнена винтовая нарезка под расположенные в ней и жестко соединенные с ней, например сваркой, спиральные витки проволоки с образованием фильтрующей сборки, при этом последняя выполнена в виде, по крайней мере, двух съемных фильтрующих кассет, винтовая нарезка выполнена с V-образным поперечным сечением, проволока в поперечном сечении имеет треугольный профиль с вершиной треугольного профиля, размещенной в винтовой нарезке, фильтр снабжен, верхним, нижним и, по меньшей мере, одним промежуточным кольцом, упорной втулкой, сборником механических примесей и опорной втулкой, при этом сборник механических примесей установлен с возможностью съема на нижнем конце трубы, верхнее, нижнее и промежуточное кольца выполнены с кольцевыми пазами, в которые вставлены концевые участки фильтрующих кассет, верхнее кольцо жестко, например посредством сварки, закреплено на трубе выше участка перфорационных отверстий, а промежуточное и нижнее кольца после установки на трубе фильтрующих кассет зафиксированы относительно трубы посредством штифтов, причем фильтрующие кассеты в осевом направлении прижаты к кольцам снизу посредством охватывающей трубу упорной втулки, установленной с возможностью осевого перемещения, фиксации своего положения посредством штифтов и соединенной посредством резьбового соединения с охватывающей трубу опорной втулкой, зафиксированной на
последней посредством штифтов, а со стороны верхнего конца труба соединена с подвешенным на перфорированной трубе пакером.
В ходе анализа работы различных конструкций скважинных фильтров было выявлено, что наиболее рациональным является выполнение скважинного фильтра в виде намотанной по спирали проволоки с треугольным поперечным сечением. В этом случае для нарезки на продольных опорных стержнях винтовой нарезки можно использовать стандартное оборудование. Проволока плотно прилегает к стенкам V-образных канавок. Проволоку легко фиксировать относительно продольных стержней посредством сварки, например контактной сварки, или посредством пайки. Кроме того, жесткая фиксация витков проволоки относительно продольных опорных стержней позволяет создать съемные фильтрующие кассеты. В результате представляется возможным быстро заменять фильтрующие кассеты в случае выхода их из строя в результате, например разрыва проволоки, образующей фильтрующую поверхность. Кроме того, в зависимости от состава откачиваемой среды и производительности центробежного насоса, который установлен над фильтрующими кассетами, представляется возможность устанавливать фильтрующие кассеты с различной величиной щелевых отверстий между витками проволоки, что дает возможность регулировать гидравлическое сопротивление, созданное фильтрующими элементами. При этом представляется возможность повысить надежность работы центробежного насоса, за счет предотвращения падения давления на входе в центробежный насос ниже допустимой величины, при которой центробежный насос может перейти в кавитационный режим работы. Фиксация фильтрующих кассет с помощью упорной и опорной втулок позволяет надежно фиксировать фильтрующие кассеты, при этом снижаются требования к точности изготовления фильтрующих кассет по высоте, а фиксацией колец и втулок с помощью штифтов предотвращается самопроизвольное их смещение в процессе работы скважинной насосной установки.
На чертеже представлен продольный разрез скважинного фильтра.
Скважинный фильтр содержит трубу 1 часть которой перфорирована отверстиями 2, при этом на этой ее части снаружи размещены продольные опорные стержни 3 по наружной поверхности которых выполнена винтовая нарезка под расположенные в ней и жестко соединенные с ней, например сваркой, спиральные витки проволоки 4 с фильтрующей сборки, которая выполнена из отдельных съемных фильтрующих кассет. Винтовая нарезка выполнена с V-образным поперечным сечением. Проволока 4 в поперечном сечении имеет треугольный профиль с вершиной треугольного профиля, размещенной в винтовой нарезке. Фильтр снабжен верхним 5, нижним 6 и, по меньшей мере, одним промежуточным 7 кольцами, упорной втулкой 8, сборником 9 механических примесей, опорной втулкой 10 и пакером 11. Сборник 9 механических примесей установлен с возможностью съема на нижнем конце трубы 1. Верхнее 5, нижнее 6 и промежуточное 7 кольца выполнены с кольцевыми пазами, в которые вставлены концевые участки фильтрующих кассет. Верхнее кольцо 5 жестко, например посредством сварки, закреплено на трубе 1 выше участка перфорационных отверстий 2. Промежуточное 6 и нижнее 7 кольца после установки на трубе 1 фильтрующих кассет зафиксированы относительно трубы посредством штифтов 12, причем фильтрующие кассеты в осевом направлении прижаты к кольцам 5, 6, 7 снизу посредством охватывающей трубу 1 упорной втулки 8, установленной с возможностью осевого перемещения, фиксации своего положения посредством штифтов 13 и соединенной посредством резьбового соединения с охватывающей трубу 1 опорной втулкой 10, зафиксированной на последней посредством штифтов 14. Со стороны верхнего конца труба 1 соединена с подвешенным на перфорированной трубе 15 пакером 11.
Скважинный фильтр работает следующим образом.
Жидкость с механическими примесями различных размеров поступает извне через щелевые отверстия, образованные витками проволоки 3, при этом от откачиваемой центробежным насосом жидкой среды отделяются
крупные примеси, размер которых превышает размер щелевых отверстий. Частицы с размерами менее ширины щелевых отверстий совместно с продукцией скважины проходят сквозь скважинный фильтр, при этом более крупные частицы из тех, что прошли сквозь щелевые отверстия постепенно под действием собственного веса оседают в сборник 9 механических примесей. Далее очищенная от примесей жидкая среда протекает в перфорированную трубу 15 и из последней очищенная от примесей жидкая среда поступает на вход центробежного насоса. Пакер 11, разобщая затрубное пространство скважины, предотвращает поступление неочищенной от механических примесей жидкой среды на вход центробежного насоса.
При необходимости замены фильтрующих кассет от трубы 1 отсоединяют сборник 9 механических примесей. Далее отвинчивают штифты 13 и 14 и снимают опорную и упорную втулки 10 и 8. Далее отвинчивают штифты 12 на кольцах 6 и 7, после чего снимают с трубы 1 кольцо 6 и нижнюю фильтрующую кассету, промежуточное кольцо 7 и следующую фильтрующую кассету. После чего устанавливают другую верхнюю фильтрующую кассету, промежуточное кольцо 7 нижнюю фильтрующую кассету и нижнее кольцо 6. Затем устанавливают упорную втулку 8 вместе с опорной втулкой 10. Фиксируют положение опорной втулки 10 штифтами 14 относительно трубы 1 и, вращая упорную втулку 8, зажимают верхнюю фильтрующую кассету между верхним кольцом 5 и промежуточным кольцом 7 и нижнюю фильтрующую кассету между промежуточным кольцом 7 и нижним кольцом 6. После этого штифтами 12 и 13 фиксируют положение колец 7 и 6 и упорной втулки 8 относительно трубы 1
Таким образом, скважинный фильтр обеспечивает достижение требуемого технического результата при эксплуатации в комплекте с центробежным насосом. Данная полезная модель может быть использована в нефтегазовой, горной промышленности и других отраслях промышленности
при откачке из скважин различного рода жидких сред с механическими примесями.