УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИННОГО ФИЛЬТРА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретно предназначена для очистки скважинных фильтров.
Известно, что скважинные фильтры при эксплуатации засоряются (происходит кольматация) и дебит скважины уменьшается в несколько раз.
Способы очистки скважинных фильтров можно условно разделить на две группы: -очистка асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений (растворимых), - очистка твердых механических отложений (песок, глина, доломит и других нерастворимых примесей).
В первом случае применяют нагрев или растворители, а во втором механическую очистку или волновое (акустическое или гидравлическое воздействие).
Известно устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ на изобретение №2112867, МПК E21B 37/08, опубл. 10.06.1998 г.
Устройство состоит из полого корпуса с боковыми отверстиями, на котором с одной стороны закреплена цилиндрическая резьбовая втулка, с другой - ступенчатая втулка. На цилиндрической поверхности меньшего диаметра ступенчатой втулки выполнена резьба. Корпус со стороны верхнего торца снабжен хвостовиком с резьбой, а со стороны нижнего торца в нем выполнено по оси резьбовое отверстие. На нижнем торце ступенчатой втулки расположен узел расфиксации. Узел расфиксации выполнен в виде заглушки, снабженной стопором. Заглушка может иметь сквозное отверстие по оси, которое может перекрываться шаром. На хвостовике корпуса и на цилиндрической поверхности меньшего диаметра ступенчатой втулки размещены эластичные элементы. Боковые отверстия выполнены в корпусе ниже хвостовика. При сборке они располагаются между верхним и нижним эластичными элементами. Длина резьб меньшего диаметра ступенчатой втулки и хвостовика резьбового отверстия корпуса и втулки на 15-20 мм меньше и зависит от величины кольцевого зазора между внутренней стенкой фильтра и наружной поверхностью корпуса заявляемого устройства. Устройство позволяет поддерживать рабочие дебиты скважины на требуемом уровне без извлечения фильтра для его очистки за счет полной промывки фильтрационной части скважинного фильтра. В свою очередь, промытый от песчаной пробки с помощью заявляемого устройства забой скважины позволяет в любое время извлечь из нее лифтовую колонну при ремонтных работах.
Недостатки сложность конструкции и длительность процесса очистки скважинного фильтра.
Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ на изобретение №2332560 МПК E21B 43/00, опубл. 27.08.2008 г.
Скважинный фильтр с функцией очистки выполнен в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта и с отверстиями на боковой поверхности трубы. Концентрично трубе установлен фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент выполнен в виде двух электродов, изолированных друг от друга посредством сетки из неэлектропроводного материала. Электроды выполнены в виде металлической сетки и имеют возможность подключения к источнику электроэнергии. Источник энергии размещен на поверхности или выполнен автономным, например, в виде батареи элементов питания или электрогенератора и установлен внутри скважинного фильтра. Техническим результатом является увеличение дебита скважины за счет периодической очистки фильтрующего элемента.
Недостатки этого технического решения возможность очистки только от асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений и необходимость выполнения подвода электроэнергии на большую глубину.
Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ №2382178 МПК E21D 37.08 опубл. 27.09.2009 г.
Устройство для очистки скважинного фильтра включает генератор колебаний, установленный в корпусе, и средства доставки генератора колебаний на забой скважины и подвода электроэнергии. В качестве средства подвода электроэнергии используется геофизический кабель. Средство доставки генератора колебаний содержит электродвигатель с гидравлическим движителем. Электродвигатель и генератор колебаний установлены в герметичном корпусе. Гидравлический движитель выполнен с двумя гребными винтами, соединенными с электродвигателем через механизм передачи для обеспечения возможности вращения в противоположные стороны. Техническим результатом является обеспечение очистки скважинного фильтра и доставки устройства для очистки в горизонтальный участок скважины, предотвращение скручивания геофизического кабеля из-за вращения устройства.
Недостатки сложное и дорогостоящее устройство доставки, наличие многокилометрового геофизического кабеля, длительность процесса очистки скважинных фильтров.
Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра (самоочищающийся скважинный фильтр) по патенту РФ на изобретение №2338871, МПК E21B 49/08, опубл. 09.01.2007 г.
Это изобретение может быть использовано при добыче газа и фильтрации воды от песка. Самоочищающийся скважинный фильтр выполнен в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта, и с отверстиями на боковой поверхности трубы, концентрично которой установлен фильтрующий элемент. В фильтрующем элементе установлена изолированная обмотка, имеющая возможность подключения к автономному источнику энергии, например батарее элементов питания или электрогенератору, установленному внутри скважинного фильтра. Техническим результатом является увеличение дебита скважины за счет периодической очистки фильтра.
Недостаток - необходимость периодической смены элементов электропитания,, установленных внутри скважинного фильтра из-за загромождение его внутреннего сечения.
Известны способ и устройство для виброакустического воздействия на пласт по патенту РФ №2129659, МПК E21B 43/00, опубл. 27.01.1999 г.
Способ заключается в волновом воздействии на столб промывочной жидкости внутри скважинного фильтра.
Устройство содержит наземный пульт питания и контроля с силовым выпрямителем. Модуль генератора высокой частоты содержит блок задающего каскада частоты, блок усилителя мощности, блок согласования с нагрузкой и блок модуляции сигнала. Наземный электроразъем сообщен через питающий кабель с электроразъемом скважинного виброакустического прибора. В корпусе последнего размещен модуль виброакустического излучателя. Устройство снабжено дополнительно предохранительным блоком, блоком управляющего выпрямителя, блоком управления модуляцией сигнала, блоком индикации модуляции сигнала, модулем резонансной камеры, образованной двумя перекрывающими полость скважинного виброакустического прибора торцами и его корпусом. Модуль генератора высокой частоты находится в корпусе скважинного прибора и снабжен блоком фильтра частоты и блоком управления согласованием с нагрузкой, модуль виброакустического излучателя снабжен не менее чем двумя электроакустическими преобразователями, причем верхний и средний электроакустические преобразователи жестко соединены соответственно с верхним и нижним торцами модуля резонансной камеры с ее внешней стороны. Устройство реализовано в виде двух небольших наземных блоков и скважинного виброакустического прибора. Использование изобретения повышает КПД устройства и надежность его в работе за счет использования питания прибора постоянного тока и управляемого согласования излучения со скважинной средой.
Недостатки способа и устройства заключаются в низкой эффективности процесса очистки и его длительности. Это обусловлено тем, что источник волнового воздействия находится внутри скважины на большой глубине затрудняет подвод энергии к нему и управление. Для управления должен быть разработан специальный электронный прибор. Длительная очистка скважинного фильтра приводит к уменьшению времени эксплуатации скважины и уменьшению общего дебита нефти (газа).
Задачи создания полезной модели значительное улучшение и ускорение очистки скважинного фильтра.
Достигнутый технический результат: увеличение амплитуды гидроударов по фильтрующему элементу скважинного фильтра.
Решение указанных задач достигнуто в устройстве для очистки скважинного фильтра, содержащем источник гидродинамического воздействия, установленный внутри скважинного фильтра соединенный при помощи геофизического кабеля с источником высокого напряжения, который связан с компьютером, тем, что на конце геофизического кабеля выполнена, по меньшей мере, одна пара высоковольтных электродов, изолированных друг относительно друга, а между источником высокого напряжения и электродами подключен накопитель энергии. Источник гидродинамического воздействия может быть выполнен с возможностью изменения амплитуды и/или частоты разрядов. Накопитель энергии может находиться на поверхности. Накопитель энергии может быть выполнен в виде конденсатора. Накопитель энергии может быть выполнен в виде индуктивности. Накопитель энергии может находиться в нижней части колонны бурильных труб выше источника гидродинамического воздействия.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…11 где:
- на фиг. 1 приведена схема устройства,
- на фиг. 2 приведена конструкция скважинного фильтра,
- на фиг. 3 приведен продольный разрез фильтрующего элемента,
- на фиг. 4 приведен поперечный разрез фильтрующего элемента,
- на фиг. 5 приведена схема электроразрядника,
- на фиг. 6 приведена схема с расположением накопителя энергии наверху,
- на фиг. 7 приведена схема с расположением накопителя энергии в низу КТ,
- на фиг. 8 приведен накопитель энергии в виде конденсатора,
- на фиг. 9 приведен накопитель энергии в виде индуктивности,
- на фиг. 10 приведен накопитель энергии в виде конденсатора с индуктивностью,
- на фиг. 11 приведен источник высокого напряжения в виде повышающего трансформатора,
- на фиг. 12 приведен источник высокого напряжения в виде трансформатора Тесла,
- на фиг. 13 приведен источник высокого напряжения в виде генератора Ван де Графа.
Устройство (фиг. 1…13) предназначено для очистки скважинного фильтра 1, который содержит корпус 2 с перфорацией 3, муфту 4 и ниппель 5, фильтрующий элемент 6 (например, сетку или проволоку). На фиг. 2 и 3 приведен вариант проволочного фильтрующего элемента 6, который содержит стрингеры 7, при помощи сварки 8 прикрепленные к корпусу 2 и проволоку 9 при помощи сварки 10, прикрепленную к стрингерам 7. Между корпусом 2, стрингерами 7 и проволокой 9 образованы дренажные полости 11, которые перфорацией 3 сообщаются с полостью 12.
Внутри скважинного фильтра 1 установлен источник гидродинамического воздействия 13, который содержит, по меньшей мере одну пару высоковольтных электродов 14, присоединенную к геофизическому кабелю 15 с ругой стороны которого присоединен высоковольтный источник энергии 16. Геофизический кабель 15 содержит пару высоковольтных проводов 17, изолированных друг от друга электрической изоляцией 18. К высоковольтному источнику энергии 16 присоединен компьютер 19 (системный блок).
Скважинный фильтр 1 (фиг. 1 и 2) установлен на колонне НКТ 20 внутри обсадной колонны 21 в районе нефтеносного пласта 22, находящемся в грунте 23. Устройство содержит емкость 24 для хранения промывочной жидкости, к которой присоединен трубопровод низкого давления 25, имеющий с одной стороны фильтр 26, а с другой - насос 27 с приводом 28. К выходу насоса 27 присоединен подающий трубопровод 29.
Между колонной НКТ 20 и обсадной колонной 21 образован зазор 30. Полость зазора 30 сообщается с кольцевой полостью 31 коллектора 32. К коллектору 32 присоединен трубопровод сброса 33, другой конец которого находится над емкостью 24 или внутри нее.
Система управления процессом очистки выполнена в виде компьютера 19 (системный блок) к которому электрическими связями 34 присоединены монитор 35, клавиатура 36, манипулятор типа «мышь» 37 и высоковольтный источник энергии 16.
Компьютер 19 управляет амплитудой и частотой разряда. Устройство гидродинамического воздействия 13 опускается внутрь скважинного фильтра при помощи лебедки 38 (фиг. 1.).
Возможно применение нескольких пар высоковольтных электродов.
Электрогидроударное устройство для бурения скважин может содержать накопитель энергии 39, который может быть установлен на поверхности (фиг. 6) или в нижней части колонны бурильных труб 2, над электробуром 8 (фиг. 7).
Накопитель энергии 39 может быть выполнен в одном из трех вариантов, либо в виде конденсатора 40 установленного параллельно высоковольтным проводам 41 высоковольтного кабеля 13 (фиг. 8) или в виде индуктивности 42, установленной последовательно (фиг. 9) или одновременно в виде конденсатора 40 и индуктивности 42 (фиг. 10).
Источник высокого напряжения 14 может быть выполнен в виде повышающего трансформатора 43 (фиг. 11). Источник высокого напряжения 14 может быть выполнен в виде трансформатора Тесла 44 (фиг. 12). Источник высокого напряжения 14 может быть выполнен в виде генератора Ван де Графа 45 (фиг. 13).
РАБОТА УСТРОЙСТВА
При работе (фиг. 1…13) включают компьютер 19, на который предварительно установлено соответствующее программное обеспечение.
Кроме того, подают напряжение на привод 28 насоса 27 и подают промывочную жидкость по подающему трубопроводу 29 в скважинный фильтр 1 потом через зазор 30, полость 12 в коллектор 33 и далее возвращают по трубопроводу сброса 33 в емкость 24. Одновременно компьютер 19 по геофизическому кабелю 15 подает переменное напряжение на источник гидродинамического воздействия 13, который создает пульсации давления в виде гидроударов в полости 12 внутри скважинного фильтра 1. Вследствие этого твердые частицы с внешней стороны скважинного фильтра 1 попадают в зазор 31 и далее в емкость 24.
Эффект Юткина позволяет получать гидроудары с амплитудой ударной волны в несколько тыс.атм. Регулирование амплитуды позволит предотвратить разрушение скважинного фильтра 1. Регулирование частоты электроимпульсов разряда позволит подобрать наиболее оптимальный режим очистки. Контроль очистки осуществляется по степени загрязнения выходящей промывочной жидкости.
Компьютер 18 определяет скорость звука в промывочной жидкости в зависимости от ее температуры, вычисляет уточненную расчетную резонансную частоту, которая может немного отличаться от резонансной частоты резонатора, указанной в его паспорте.
Программное обеспечение для реализации способа разработано.
Требования к компьютеру: не ниже Пентиум 4, OC Windows-XP-7 или 8.
Применение полезной модели позволило:
- повысить эффективность очистки скважинного фильтра за счет большой мощности резонансных пульсаций,
- ускорить очистку скважинного фильтра,
- полностью автоматизировать процесс очистки,
- обеспечить удобство эксплуатации, так как почти все оборудование размещено на поверхности,
- обеспечить ремонтопригодность аппаратуры за счет ее размещения над поверхностью земли или возможности быстрого подъема,
- быстро наладить серийное производство аппаратуры для очистки скважинных фильтров.
- применять массово выпускаемые персональные компьютеры практически без доработок, не считая разработки программы управления.