МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ВСТАВНОГО ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА

Предложение относится к технике добычи продукта из скважин, а именно к скважинным фильтрам для фильтрации продукта, добываемого из нефтяных, водяных и газовых скважин вставными штанговыми глубинными насосами.
Известен скважинный фильтр (патент RU №2097533, МПК 7 Е21В 43/08 опубл. в бюл. №33 от 27.11.1997 г.), включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы и проволочную обмотку, при этом перфорированная труба на ее наружной поверхности выполнена с ребрами, высота которых определяется расчетным путем, при этом ребра расположены по спирали с шагом на ширину сетки.
Недостатками данного скважинного фильтра являются:
-во-первых, сложность изготовления и установки ребер на наружной поверхности перфорированной трубы с определенным шагом, а также сложность сборки, обусловленная навивкой проволочной обмотки на металлическую сетку;
-во-вторых, в процессе работы скважины ячейки металлической сетки забиваются очищаемым фильтратом (стружкой, грязью, шлаком), в связи с чем падает дебит добываемой продукции скважины, а это требует извлечения скважинного фильтра вместе со всей внутрискважинной компоновкой из скважины, очистки ячеек металлической сетки, а затем повторного спуска скважинного фильтра с внутрискважинной компоновкой в скважину, а для этого необходимо привлечение бригады подземного ремонта скважины, что ведет к дополнительным материальным и финансовым затратам.
Наиболее близким по технической сущности является скважинный фильтр (патент на полезную модель RU №57356, МКИ 7 Е21В 43/08 опубл. в бюл. №28 от 10.10.2006 г.), включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, причем снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта, при этом снаружи металлической сетки между муфтой и дополнительной муфтой установлен перфорированный патрубок, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированной трубы и перфорированного патрубка, при этом снизу к дополнительной муфте присоединен узел перепуска скважинной жидкости, состоящий из полой заглушки с радиальными отверстиями и поршня со штоком, причем поршень снабжен продольными сквозными отверстиями и
герметично установлен в полой заглушке напротив его радиальных отверстий, при этом шток герметично выведен из полой заглушки и сверху жестко соединен с поршнем, а снизу оснащен упором, ограничивающим осевое перемещение поршня вверх, причем продольные сквозные отверстия поршня имеют возможность гидравлического сообщения с радиальными отверстиями полой заглушки в верхнем положении поршня.
Недостатками данного скважинного фильтра являются:
-во-первых, в процессе работы скважины ячейки металлической сетки забиваются очищаемьм фильтратом (стружкой, грязью, шлаком), в связи с чем падает дебит добываемой продукции скважины, а это требует извлечения скважинного фильтра вместе со всей внутрискважинной компоновкой из скважины, очистки ячеек металлической сетки, а затем повторного спуска скважинного фильтра с внутрискважинной компоновкой в скважину, а для этого необходимо привлечение бригады подземного ремонта скважины, что ведет к дополнительным материальным и финансовым затратам. Кроме того не исключено заклинивание поршня узла перепуска скважинной жидкости.
-во-вторых, фильтр спускается в скважину в составе колонны насосно-компрессорных труб, в связи с чем для его извлечения в скважинах оборудованных вставными штанговыми глубинными насосами (ШГН), например при ревизии, необходим подъем всей подвески колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), а это требует проведение дополнительной спуско-подъемной операции колонны НКТ.
Задачей полезной модели является возможность продления срока работы фильтра до его извлечения с целью профилактики (разборки, очистки, сборки), а также его извлечение без подъема колонны насосно-компрессорных труб в скважинах, оборудованных вставными штанговыми глубинными насосами.
Поставленная техническая задача решается многоступенчатым фильтром для вставного штангового глубинного насоса, включающим трубу, металлическую сетку.
Новым является то, что сверху труба жестко присоединена к цилиндру вставного штангового глубинного насоса, при этом внутри труба снабжена поперечными перегородками образующими между собой ступени, а из металлической сетки выполнены отдельные фильтрующие элементы в форме перевернутого стакана, причем каждая поперечная перегородка снабжена фильтрующим элементом и отверстием с посадочным седлом на котором размещен шарик, установленный в наклонной клетке с карманом, при этом наклонная клетка и карман жестко соединены с поперечной перегородкой, причем шарик в начальном положении перекрывает отверстие в поперечной перегородке и имеет возможность перемещения в карман при засорении фильтрующего элемента.
На фигуре изображен предлагаемый многоступенчатый фильтр для штангового глубинного насоса в продольном разрезе.
В данном примере приведен многоступенчатый фильтр для штангового глубинного насоса с тремя ступенями очистки.
Многоступенчатый фильтр для вставного штангового глубинного насоса включает трубу 1 (см. фигуру). Сверху труба 1 жестко присоединена к цилиндру 2 (показано условно) вставного штангового глубинного насоса (на фиг. не показано), при этом внутри труба снабжена поперечными перегородками 4, 5, 6 образующими между собой соответственно ступени 7, 8, 9.
Каждая из поперечных перегородок 4, 5 и 6 снабжена соответственно фильтрующим элементом 10,11 и 12 и отверстием 13,14 и 15 соответственно с посадочным седлом 16,17,18, на котором размещен соответствующий шарик 19, 20, 21, установленный в наклонной клетке 22, 23 и 24 с карманом 25, 26, 27. Каждая наклонная клетка 22, 23 и 24 с соответствующим карманом 25, 26, 27 могут быть выполнены в виде единой детали и жестко соединены с соответствующей поперечной перегородкой 4, 5, 6.
Каждый из шариков 19, 20, 21 перекрывает соответствующие отверстия 13,14 и 15 в начальном положении и имеет возможность перемещения в соответствующий карман 25, 26 и 27 при засорении соответствующего фильтрующего элемента 10,11 и 12 (см. фигуру).
Многоступенчатый фильтр для вставного штангового глубинного насоса работает следующим образом.
Сначала осуществляют монтаж многоступенчатого фильтра в скважине (на фиг. не показано). Для этого сначала в скважину спускают колонну НКТ (на фиг. не показано). Далее в колонну НКТ на конце колонны насосных штанг (на фиг. не показано) спускают в сборе с вставным глубинным штанговым насосом предлагаемый многоступенчатый фильтр, труба 1 которого жестко соединена с цилиндром 2 вставного штангового глубинного насоса 3. Спуск колонны насосных штанг с вставным штанговым глубинным насосом и многоступенчатым фильтром на конце производят до фиксации цилиндра вставного глубинного штангового насоса в колонне НКТ, после чего осуществляют монтаж устьевого оборудования и запускают скважину в работу.
При этом пластовый флюид сквозь фильтрующие элементы 10, 11 и 12 многоступенчатого фильтра поднимается вверх, причем фильтрация пластового флюида происходит на фильтрующем элементе 10 и очищенный пластовый флюид сквозь фильтрующие элементы 10, 11 и 12 соответствующих ступеней 7, 8, 9 попадает на прием вставного штангового глубинного насоса 3, при этом шарики 19, 20 и 21 сидят на соответствующих
посадочных седлах 16,17 и 18, соответственно поперечных перегородок 4, 5, 6, не пропуская пластовый флюид через соответствующие отверстия 13,14,15.
В процессе работы многоступенчатого фильтра происходит засорение (забивание) шламом, стружкой, мусором, грязью и т.п.ячеек металлической сетки фильтрующего элемента 10 поперечной перегородки 4.
Вставной штанговый глубинный насос 3 продолжает работать, при этом не снижается пропускная способность скважинного фильтра и не происходит снижение дебита добываемой продукции скважины, поскольку пластовый флюид устремляется в отверстие 13 поперечной перегородки 4 и приподнимает шарик 19 с посадочного седла 16. Шарик 19 под действием пластового флюида перемещается по траектории наклонной клетки 22 и попадает в карман 22, перепуская пластовый флюид в ступень 7 многоступенчатого фильтра.
Из ступени 7 многоступенчатого фильтра пластовый флюид сквозь фильтрующие элементы 11 и 12, соответствующих ступеней 8, 9 многоступенчатого фильтра поднимается вверх, при этом на фильтрующем элементе 11 происходит фильтрация пластового флюида и очищенный пластовый флюид попадает на прием вставного штангового глубинного насоса 3, при этом шарики 20 и 21 сидят на соответствующих посадочных седлах 17 и 18 соответственно поперечных перегородок 5 и 6, не пропуская пластовый флюид через соответствующие отверстия 14,15, а шарик 19 находится в кармане 25, благодаря чему пластовый флюид свободно через отверстие 13 поперечной перегородки 4 попадет в ступень 7.
В процессе работы многоступенчатого фильтра происходит засорение (забивание) шламом, стружкой, мусором, грязью и т.п.ячеек металлической сетки фильтрующего элемента 11 поперечной перегородки 5.
Вставной штанговый глубинный насос 3 продолжает работать, при этом не снижается пропускная способность скважинного фильтра и не происходит снижение дебита добываемой продукции скважины, поскольку пластовый флюид устремляется в отверстие 14 поперечной перегородки 5 и приподнимает шарик 20 с посадочного седла 17. Шарик 20 под действием пластового флюида перемещается по траектории наклонной клетки 23 и попадает в карман 26, перепуская пластовый флюид в ступень 8 многоступенчатого фильтра.
Далее пластовый флюид сквозь фильтрующий элемент 12 многоступенчатого фильтра поднимается вверх, при этом на фильтрующем элементе 12 происходит фильтрация пластового флюида и очищенный пластовый флюид попадает на прием вставного
штангового глубинного насоса 3, при этом шарик 21 сидит на посадочном седле 18 поперечной перегородки 6, не пропуская пластовый флюид через отверстие 15.
В процессе работы многоступенчатого фильтра происходит засорение (забивание) шламом, стружкой, мусором, грязью и т.п.ячеек металлической сетки фильтрующего элемента 12 поперечной перегородки 6.
Вставной штанговый глубинный насос 3 продолжает работать, при этом не снижается и не происходит снижение дебита добываемой продукции скважины, поскольку пластовый флюид устремляется в отверстие 15 поперечной перегородки 6 и приподнимает шарик 21 с посадочного седла 18. Шарик 21 под действием пластового флюида перемещается по траектории наклонной клетки 24 и попадает в карман 27, перепуская пластовый флюид в ступень 9 многоступенчатого фильтра и далее на прием вставного штангового глубинного насоса 3.
В процессе дальнейшей работы вставного штангового глубинного насоса 3 происходит снижение дебита добываемой продукции скважины, поскольку все фильтрующие элементы 10, 11 и 12 засорены и пластовый флюид поступает сквозь отверстия 13, 14 и 15 соответствующих поперечных перегородок 4, 5 и 6 непосредственно на прием вставного штангового глубинного насоса 3.
В этом случае необходимо провести ревизию вставного штангового насоса 3 и предлагаемого многоступенчатого фильтра. Для этого извлекают из колонны НКТ колонну штанг в сборе со вставным штанговым глубинным насосом 3 и предлагаемым многоступенчатым фильтром на конце. Проводят ревизию вставного штангового глубинного насоса 3 насоса и предлагаемого многоступенчатого фильтра и вновь спускают в колонну НКТ колонну штанг, на нижнем конце которой размещен вставной штанговый глубинный насос 3 с предлагаемым многоступенчатым фильтром, корпус 1 которого жестко закреплен к цилиндру 2 вставного штангового глубинного насоса 3.
Дальнейшая эксплуатация скважины происходит, как описано выше.
Предлагаемый многоступенчатый фильтр для вставного штангового глубинного насоса имеет возможность последовательной многоступенчатой очистки пластового флюида от грязи, шлама, мусора и т.д., что позволяет продлить срока работы фильтра до его извлечения с целью профилактики (ревизии). Кроме того, в скважинах, оборудованных вставными штанговыми глубинными насосами, можно установить предлагаемый фильтр на приеме насоса, что позволяет избежать подъема колонны насосно-компрессорных труб при извлечении фильтра в случае его ревизии, а значит сэкономить значительные материальные и финансовые средства.