ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей жидкости из скважин и предназначена для защиты скважинного насоса от вредного действия частиц твердых механических примесей.
Известно газопесочное регулируемое устройство (патент РФ № 105355, Е21В 43/34, дата публ. 10.06.2011), содержащее корпус с отверстиями для входа газожидкостной смеси, узел сепарации газа, узел сепарации механических примесей, выполненный в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами, установленными в корпусе, канал для отвода механических примесей в сборник и канал для прохода очищенной жидкости, выполненный в виде трубы один конец которой закреплен в переводнике, соединенном с корпусом, а второй конец трубы снабжен шнеком и размещен в соединенном с корпусом сборнике.
Недостатками известного газопесочного регулируемого устройства, в частности узла сепарации механических примесей, являются:
- низкая пропускная способность устройства из-за накопления частиц механических примесей между корпусом и наружной поверхностью фильтрующего элемента — пружины;
- снижение возможности самоочистки под действием вибрации фильтрующего элемента - пружины от прилипших к ней частиц механических примесей.
Известен фильтр скважинный (патент РФ № 80193, Е21В 43/08, дата публ. 27.01.2009), взятый в качестве прототипа, содержащий корпус с отверстиями для прохода жидкости, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами, концы пружины размещены в стаканах с охватом первых витков с зазором между наружной поверхностью охватываемых витков и внутренней поверхностью стенки стакана меньшим, чем размеры механических примесей, в днище каждого стакана выполнено отверстие для прохода жидкости.
Недостатком известного фильтра скважинного является низкая пропускная способность фильтра из-за низкого качества очистки жидкости ввиду того, что центрирование пружины осуществляют по внутренней поверхности корпуса с отверстиями для прохода очищенной жидкости, что накладывает ограничения на величину зазора между внутренней поверхностью корпуса и пружиной, который, с целью обеспечения определенной степени фильтрации, не может быть большим во избежание чрезмерного изгиба пружины, для исключения прохода через фильтрующую щель внутрь фильтрующего элемента частиц примесей, содержащихся в пластовой жидкости, более чем допустимые. В процессе эксплуатации на внутренней поверхности корпуса и пружины происходит накопление частиц механических примесей, что уменьшает площадь проходного сечения фильтра и, соответственно, создает дополнительное гидравлическое сопротивление протоку очищенной жидкости, что приводит к снижению пропускной способности устройства в процессе эксплуатации при низкой возможности самоочистки фильтроэлемента под действием вибрации.
Осевшие на внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности пружины частицы примесей не имеют возможности осыпаться вниз (в сборник примесей — не показан), так как этому создает препятствие нижерасположенный стакан и опорно-регулирующий элемент, закрепленный в корпусе.
Задача полезной модели – разработка фильтра скважинного регулируемого, обладающего улучшенной очисткой нефтесодержащей жидкости от частиц механических примесей, повышенной пропускной способностью.
Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении качества очистки жидкости, повышении пропускной способности.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтре скважинном регулируемом, содержащем корпус с отверстиями для прохода жидкости, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами с отверстиями для прохода жидкости, согласно полезной модели один конец пружины размещен в опорно-регулирующем элементе, установленном в корпусе и жестко соединенном с проходящим в полости пружины стержнем, снабженным центрирующими элементами, выполненными в виде реберных пластин с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью пружины, второй конец пружины установлен в свободно размещенном относительно корпуса опорно-регулирующем элементе, снабженном наружными ребрами и закрепленном на втором конце стержня с помощью разъёмного соединения, при этом в опорно-регулирующих элементах выполнены ступени для установки торцов пружины.
Наличие в фильтре скважинном стержня с центрирующими элементами в виде реберных пластин, размещенного в полости пружины с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью пружины, исключает возможность ее изгиба, при этом зазор между ребрами и пружиной обеспечивает необходимый уровень вибрации пружины для самоочистки пружины от налипших частиц механических примесей, что повышает качество очистки жидкости от механических примесей, позволяя увеличить пропускную способность фильтра.
Установка крайних опорных витков пружины в ступенях опорных элементов с зазором между наружной поверхностью охватываемых витков и внутренней поверхностью стенки выступа опорного элемента меньшим, чем размеры частиц механических примесей, исключает попадание этих частиц в зазоры между опорными витками пружины и поверхностями сопрягаемых деталей, с которыми контактирует пружина, исключая попадание механических примесей внутрь фильтрующего элемента, что повышает качество очистки жидкости.
Выполнение ребер на наружной поверхности нижнего опорно-регулирующего элемента обеспечивает гарантированное прохождение частиц механических примесей, не прошедших через фильтрующий элемент, через каналы, образованные ребрами и внутренней поверхностью корпуса фильтра, что повышает качество очистки жидкости от механических примесей, увеличивая пропускную способность фильтра.
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения устройства.
На чертеже приведен общий вид фильтра скважинного регулируемого.
Фильтр скважинный регулируемый содержит корпус 1 с отверстиями 2 для прохода пластовой жидкости, внутри корпуса 1 размещена фильтрующая пружина 3 между опорно-регулирующими элементами, выполненными в виде гаек 4 и 5. Гайки 4 и 5 накручены на установленный внутри пружины 3, стержень 6, снабженный реберными пластинами 7 для центрирования пружины 3. Верхняя гайка 4 жестко закреплена в корпусе 1, имеет ступеньку 8, обеспечивающую центрирование верхнего конца пружины 3, с зазором не превышающем размера частиц механических примесей допустимых для насоса, для исключения поступления этих частиц с торца пружины 3, где имеется нерегулируемый зазор. Нижняя гайка 5 расположена свободно относительно корпуса 1, снабжена ступенькой 9 для установки второго конца пружины 3 с возможностью исключения поступления недопустимых по размерам частиц механических примесей с другого торца пружины 3. В гайках 4 и 5 выполнены отверстия для протока очищенной жидкости 10 и 11 соответственно. На наружной поверхности гайки 5 выполнены ребра 12, которые совместно с внутренней поверхностью корпуса 1 образуют каналы для пропуска (оседания) частиц механических примесей, не прошедших через пружину 3, в сборник примесей (не показан). Сверху и снизу корпуса 1 установлены муфты 13 для присоединения устройства к штанговому насосу и 14 для присоединения сборника частиц механических примесей.
Устройство работает следующим образом.
Добываемая жидкость за счет подачи насосом проходит в устройство через отверстия 2, выполненные в корпусе 1, проходит между витками фильтрующей пружины 3, которая задерживает механические примеси (например, песок), и через отверстия 10 поступает в насос (не показан). Вибрация, возникающая при работе насоса, позволяет пружине 3 очищаться от застрявших между витками частиц механических примесей. Механические частицы, отсеянные фильтрующей пружиной 3, под действием силы тяжести опускаются вниз, проходят по каналам, образованным ребрами 12 и внутренней поверхностью корпуса 1, и скапливаются в шламосборнике. Частицы, находящиеся в жидкости внутри полости пружины 3, также под действием силы тяжести опускаются вниз во время остановки работы насоса и в период опускания поршня-плунжера вниз насоса ШГН, далее проходят через отверстия 11 и поступают в шламосборник (не показан).
Регулировку межвиткового расстояния пружины 3 осуществляют перед установкой устройства в скважину следующим образом. При накручивании гаек 4 и 5 на стержень 6 пружину 3 сжимают, уменьшая межвитковый зазор, при скручивании гаек 4 и 5 со стержня 6 пружину расслабляют, увеличивая межвитковый зазор пружины.