Система очистки от механических примесей для добывающих скважин с применением спирально-щелевого фильтра
MECHANICAL IMPURITIES CLEANING SYSTEM FOR PRODUCTION WELLS WITH APPLICATION OF SPIRAL-SLOT FILTER

Предлагаемое техническое решение относится к системам фильтрации для улавливания механических примесей, содержащихся в добываемом растворе и осаждения их в накопителе при добыче ураносодержащих растворов.
Известен спирально щелевой фильтр, см. патент РФ № 2378494 от 10.01.2010. Данный щелевой фильтр с проволочным фильтрующим элементом содержит перфорированную трубу с ниппельной и муфтовой частями, концентрично которой выполнен фильтрующий элемент из намотанной по спирали проволоки, соединенной с проволочными продольными стрингерами. При этом проволока в спирали уложена виток к витку, причем, как минимум, на одной из соприкасающихся сторон проволоки выполнена насечка, обеспечивающая фильтрующий зазор, при этом насечка на проволоке выполнена тангенциальной или пересекающейся. Недостатком такого решения является сложность очистки и разборки и низкая долговечность.
Наиболее близким техническим решением является фильтр скважинный насосный, см. патент РФ № 2302514 от 10.07.2007. Данный фильтр содержит перфорированную трубу и фильтрующую металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, и выполнен из двух основных частей: фильтрующей и соединительной, которые закреплены между собой с помощью муфты, фильтрующая часть представляет собой перфорированную трубу со щелевыми отверстиями шириной 0,04-0,05 и длиной 1,5-2,0 от ее внутреннего диаметра, а соединительная часть представляет собой перфорированную трубу с отверстиями диаметром 0,2-0,22 от ее наружного диаметра и занимаемой площадью 20-30% от всей поверхности соединительной части, на тело трубы соединительной части приварена втулка с резьбовым соединением для установки резиновых уплотнительных колец, наружный диаметр которых выбран на 3-5 мм больше внутреннего диаметра скважины, с прокладками, зажатыми круглой гайкой и фиксированными контргайкой. Недостатком данной системы является недостаточная надежность и ремонтопригодность.
Предлагаемое решение позволяют устранить указанные выше недостатки.
Предлагаемая система позволяет очищать раствор от механических примесей, осаждая их в накопителе и не допуская попадания твердых включений в рабочие органы погружной насосной установки, исключая тем самым ускоренный износ насоса и его засорение (прекращение подачи).
Принципиальные улучшения от существующих аналогов:
• Эксплуатация установки происходит в агрессивных средах, что вынуждает применять коррозионно-стойкие конструкционные материалы;
• Система монтируется без применения разделителей фракций и удерживающих узлов типа гидроякоря или пакера;
• Система легко извлекаема и очищаема за счет встроенных элементов автосцепки;
• Сам фильтр очень долговечен;
• Позволяет автономное, независимое монтирование от погружной насосной установки;
•  Позволяет извлекать и утилизировать механические примеси, тем самым очищая продуктивный пласт и продлевая эксплуатационные периоды между ремонтно-восстановительными работами.
• Для исключения заполнения механическими примесями «хвостовика» обсадной колонны, дополнительно может дооснащаться ограничителем, так же легко извлекаемым за счет автосцепа.
Технический результат - повышение износостойкости и долговечности, упрощение очистки системы.
Технический результат достигается тем, что система очистки от механических примесей для добывающих скважин с применением спирально-щелевого фильтра включает: обсадную колонну с установленными в ней электродвигателем и насосом, спирально-щелевой фильтр и перфорированную трубу. При этом обсадная колонна в нижней части содержит пакер, посредством которого она герметично связана с ловителем-автосцепом спирально-щелевого фильтра, а спирально-щелевой фильтр установлен внутри трубы, нижняя часть, которой выполнена перфорированной.
Также спирально-щелевой фильтр предпочтительно должен включать центратор, центрирующий его в трубе, а спирально-щелевой фильтр с нижнего торца - закрыт непроницаемой крышкой.
Кроме того спирально-щелевой фильтр может включать удлинитель и/или конусный утяжелитель.
В нижней части трубы может быть установлен стакан-ограничитель, представляющий собой стержень, установленный в перфорированной  части трубы. При этом, как правило, нижняя перфорированная часть трубы соответствует продуктивному пласту, добываемой жидкости.
Верхняя часть трубы выполнена глухой и герметично закреплена в ловителе-автосцепе.
Насос по трубам, изготовленным из полиэтилена низкого давления, подает очищенную жидкость на поверхность.
Предлагаемое решение проиллюстрировано фигурой:
Фиг. – Общая схема предлагаемой системы очистки от механических примесей для добывающих скважин с применением спирального щелевого фильтра.
На фигуре позициями обозначены следующие позиции.
1 – продуктивный пласт;
2 – перфорированная часть трубы,
3 – обсадная колонна;
4 – спирально-щелевой фильтр;
5 – конусный утяжелитель;
6 – центратор;
7 – стакан-ограничитель;
8 – насос;
9 – электродвигатель;
10 – ловитель-автосцеп;
11 – пакер.
Работа предлагаемого устройства, показанного на фигуре, осуществляется следующим образом:
Жидкость или раствор поступает из продуктивного пласта (поз.1) через перфорированную трубу (поз.2) в тело обсадной колонны. Диаметр и количество отверстий   рассчитываются, исходя из дебита скважины и размеров дренажной гальки. На стыке диаметров обсадной колонны на фланце, обеспечивающим герметичное разделение с помощью пакера (поз.11) обсадной колонны (поз.3) монтируется спирально-щелевой фильтр (поз.4). с ловителем-автосцепом (поз.10). Фильтр изготавливается из коррозионно-стойкой стали типа AISI316L или ее аналогов. Может дополнительно комплектоваться удлинителем из полиэтилена низкого давления ПНД и при необходимости утяжелителем конусным (поз.5) и центратором (поз.6). Жидкость с включениями механических примесей, поднимаемая коррозионно-стойким насосом, например, Grundfos (поз.8) в сборе с приводом электродвигателя (поз.9), попадает на фильтроэлементы, где и происходит отделение жидкости от механических примесей, и далее перетекает   в напорную трубу. При этом твердые частицы оседают и удерживаются на щелевом фильтре, частично опадают в «хвостовик» обсадной колонны. Для исключения засорения отложениями механическими частицами «хвостовика» обсадной колонны, лежащего ниже уровня продуктивного пласта и поддержания постоянной скорости движения жидкости (раствора) допускается оснащение стаканом-ограничителем (поз.7). Очищенная жидкость насосом (поз.8) по трубам выполненных из полиэтилена низкого давления ПНД подается на поверхность. При прекращении подачи жидкости, вследствие закупоривания механическими примесями щелей фильтроэлементов, процесс добычи прекращается и проводятся ремонтно-восстановительные работы.