ФИЛЬТР ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ С ИМПУЛЬСНОЙ ПРОМЫВКОЙ
HYDRODYNAMIC FILTER WITH IMPULSE FLUSHING

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении нефтяных скважин в составе скважинного оборудования, для фильтрации скважинной жидкости от механических примесей (песка, шлама).
Известен фильтр, содержащий промывочную муфту, промывочную трубу, промывочная муфта снабжена клапаном, телескопически установленным в ней и жестко связанным с промывочной трубой, выполненным с приводным узлом и перекрытым в нижней части центральным каналом, радиальными каналами, сообщенными с затрубной полостью скважины через промывочную муфту, и скважинным фильтром соответственно в верхнем и нижнем положениях клапана. (Патент РФ №2306409, МПК Е21В 43/04, опубликовано 20.09.2007)
Недостатком данного фильтра является недостаточная надежность, что ведет к снижению межремонтного периода работы скважин.
Известен фильтр, содержащий фильтровальный блок в виде двух последовательно соединенных труб, фильтрующий элемент, клапан и заглушку (Авторское свидетельство СССР №566961, F04В 47/00, опубликовано 30.07.1977)
Недостатком данного фильтра является засоряемость фильтра и снижение производительности, недостаток надежности.
Известен фильтр, содержащий перфорированную трубу и фильтрующую металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, и выполненном из двух основных частей: фильтрующей и соединительной, которые закреплены между собой с помощью муфты, согласно изобретению фильтрующая часть представляет собой перфорированную трубу со щелевыми отверстиями, соединительная часть также представляет собой перфорированную трубу с отверстиями, на тело трубы соединительной части приварена втулка с резьбовым соединением для установки резиновых уплотнительных колец. В фильтре металлическая сетка плетеная установлена в несколько слоев. Фильтр укомплектован дополнительной фильтрующей частью для увеличения пропускной способности для высокодебитных скважин. (Патент РФ №2302514, МПК Е21В 43/08 опубликован 2007.07.10)
Недостатком данного фильтра является низкий эффект самоочистки, который отрицательно влияет на надежность и долговечность скважинного фильтра, повышает себестоимость.
Известен фильтр, выбранный за прототип, состоящий из двух перфорированных труб с равномерно расположенными отверстиями, первая из которых имеет в зоне расположения отверстий фильтрующий элемент трубчатой формы и приспособление для импульсной промывки. (Патент РФ на полезную модель №57808, МПК Е21В 43/08, опубликовано 27.10.2006)
Недостатком фильтра является возможность повреждения ячеек металлической сетки фильтрующего элемента в процессе эксплуатации, что требует извлечения фильтра из скважины, и его недостаточная надежность.
Задачей изобретения является повышение надежности работы фильтра путем расширения периода эффективного фильтрования и удаления механических примесей без глушения скважины.
Данная задача решается тем, что в фильтре гидродинамическом с импульсной промывкой, состоящем из приспособления для импульсной промывки и двух перфорированных труб с равномерно расположенными отверстиями, первая из которых имеет в зоне расположения отверстий фильтрующий элемент трубчатой формы, вторая труба снабжена фильтрующим элементом трубчатой формы, расположенным в зоне расположения отверстий, и установлена ниже первой, приспособление для импульсной промывки выполнено в виде муфты со ступенчатым корпусом, один конец которого имеет резьбовой участок, разделенный выступом для упора труб, соединяющий резьбовые концы труб, а другой конец корпуса выполнен в виде стакана, соединяющего полости труб при перепаде давления, с окнами на стенке и с клапаном на торце, причем на внешней поверхности корпуса выполнена направляющая для наружного стакана, выполненная в виде кольцевой проточки с установленным в ней упором-амортизатором, а наружный стакан установлен концентрично стакану с зазором, с возможностью перемещения и имеет на стенке вблизи нижнего торца окна, а на нижнем торце - фиксатор, при этом на конце нижней трубы установлена заглушка в виде контейнера-накопителя.
Дополнительно фильтрующий элемент с наружной поверхностью фильтрования выполнен в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля треугольной формы, закрепленной с помощью сварки на опорных элементах, который создает жесткий экран с кольцевыми щелями - щелевую решетку, имеющую допуск до ±15 мкм.
Дополнительно окна на стенке стакана выполнены овальными, при этом ширина перемычки между окнами меньше ширины окна.
Дополнительно на стенке стакана расположено три овальных окна.
Дополнительно к клапану в полости стакана подвешен груз для регулировки открытия клапана, при этом в клапане и грузе выполнено сквозное дросселирующее отверстие.
Дополнительно на стенке наружного стакана вблизи нижнего торца выполнены овальные окна, при этом ширина перемычки между окнами меньше ширины окна.
Дополнительно на стенке наружного стакана расположено четыре овальных окна.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг.1 - общий вид фильтра гидродинамического с импульсной промывкой.
Фиг.2 - муфта фильтра гидродинамического с импульсной промывкой.
Фиг.3 - муфта фильтра гидродинамического с импульсной промывкой, положение - отверстия обоих стаканов совпадают.
Фиг.4 - разрез А-А.
Фиг.5 - вид Б.
Фильтр гидродинамический с импульсной промывкой состоит из двух, верхней и нижней, перфорированных труб 1 с равномерно расположенными отверстиями 2, на одном из концов каждой трубы 1 выполнена внутренняя резьба, в зоне расположения отверстий 2 каждой трубы установлен фильтрующий элемент 3 трубчатой формы с наружной поверхностью фильтрования, выполненный в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля треугольной формы, закрепленной с помощью сварки на опорных элементах, при этом цилиндрическая спираль создает жесткий экран с кольцевыми щелями - щелевую решетку, имеющую допуск до ±15 мкм. Фильтрующий элемент 3 закреплен между двух стопорных колец 4. На конце нижней трубы 1 установлена заглушка в виде контейнера-накопителя 5. Резьбовые концы труб соединены специальной муфтой 6, являющейся приспособлением для импульсной промывки, соединяющей при перепаде давления полости обеих труб. Корпус 7 муфты выполнен ступенчатым, один его конец имеет резьбовой участок, разделенный выступом для упора труб 1, другой конец корпуса 7 выполнен в виде стакана 8 с равномерно расположенными овальными окнами 9 на его стенке, например тремя, при этом ширина перемычки между окнами меньше ширины окна. На торце стакана 8 корпуса 7 установлен клапан 10, к которому в полости стакана 8 подвешен груз 11 для регулировки открытия клапана, при этом в клапане 10 и грузе 11 выполнено сквозное дросселирующее отверстие 12. На внешней поверхности корпуса 7 выполнена кольцевая проточка 13, в которой установлен упор-амортизатор 14, сама проточка 13 является направляющей для установленного с возможностью перемещения наружного стакана 15, концентрично расположенного по отношению к стакану 8 с зазором, на нижнем торце наружного стакана 15 установлен фиксатор 16, на стенке наружного стакана 15 вблизи нижнего торца выполнены овальные окна 17, например четыре, при этом ширина перемычки между окнами меньше ширины окна.
Фильтр устанавливается внутри обсадной колонны 18. Принцип работы фильтра гидродинамического с импульсной промывкой заключается в следующем.
В основном режиме полости верхней трубы и нижней трубы разделены, при этом окна 9 стакана 8 перекрыты стенкой наружного стакана 15. При включении насоса (на фиг.1 не показан) жидкость, находящаяся в скважине внутри обсадной колонны 18, проходя через фильтрующий элемент 3, всасывается в верхнюю трубу 1, при этом жидкость очищается от механических примесей, размеры которых превышают или соизмеримы с размером щели решетки. Полость нижней трубы 1 заполнена жидкостью, при этом давление в ней равно давлению в скважине, клапан 10 закрыт.
В процессе эксплуатации фильтра проницаемость верхней трубы 1 уменьшается, при этом насос, находящийся выше фильтра, продолжает работать, в связи с чем давление внутри верхней трубы 1 падает (происходит разрежение) и становится ниже, чем давление в скважине, при этом между внутренними полостями верхней и нижней труб 1 создается разность давления.
При достижении определенной величины перепада давления клапан 10 открывается, пропуская жидкость из внутренней полости нижней трубы 1 во внутреннюю полость наружного стакана 15, который начинает подниматься вверх до тех пор, пока фиксаторы 16 не упрутся в упор-амортизатор 14, расположенный в кольцевой проточке 13, при этом положение окон 9 и 17 совпадут, открывая свободный проход для потока жидкости из нижней трубы фильтра в верхнюю. Хлынувший поток создает ударную волну, которая, проходя внутри верхней трубы 1, будет способствовать очистке внешней поверхности фильтрующего элемента 3 от слоя осадка.
После мощного выброса жидкости из полости нижней трубы фильтра перепад давления между полостями исчезает, и клапан 10 закрывается, но в силу того что в клапане 10 имеется дросселирующее отверстие 12 и стакан 8 расположен по отношению к стакану 15 с небольшим зазором, стакан 15 будет опускаться до исходного положения.
Восстановленная фильтрационная способность верхней трубы фильтра снова включает его в работу.
С течением времени, по мере скапливания на поверхности верхнего фильтра осадка, описанный процесс повторяется.