САМОРЕГЕНЕРИРУЮЩИЙСЯ НЕФТЯНОЙ СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР-ЯКОРЬ ГАЗОПЕСОЧНЫЙ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
SELF-REGENERATING DOWNHOLE OIL GAS-SAND ANCHOR-FILTER OF CONTINUOUS ACTION

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к фильтрующим устройствам, и предназначено для эксплуатации с глубинными насосами в нефтедобывающих скважинах.
Известен фильтр противопесочный, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, последняя снабжена отверстиями, и переводника, при этом внутренняя труба снабжена расположенной внутри нее фильтрующей сеткой, выполненной в виде шнека и прикрепленной напротив отверстий, расположенных по винтовой линии, кроме того, наружная и внутренняя трубы в верхней части соединены между собой тангенциальными патрубками, а внутренняя и промежуточная трубы в нижней части соединены между собой также тангенциальными патрубками, но противоположно ориентированными, при этом кольцевой зазор между промежуточной и внутренней трубами в верхней части, а также верхняя и нижняя части внутренней трубы снабжены заглушками, наружная труба в верхней части снабжена эластичными кольцами, а в нижней части - заглушкой [1].
Недостатком фильтра противопесочного является абразивный износ и разрушение фильтрующей сетки, также недостатком является снижение коэффициента сепарации и низкий период наработки на отказ по причине закупорки сетки механическими примесями.
Известен фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова, взятый за прототип, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, при этом последние две гидравлически связаны с помощью патрубков для ввода очищаемой жидкости, наружная труба по обоим ее торцам герметично соединена с промежуточной трубой, на внутренней трубе размещена группа фильтрующих элементов, при этом один из фильтрующих элементов перекрывает кольцевой зазор между внутренней и промежуточной трубами, в зоне торца внутренней трубы установлен раструб с соплом, при этом раструб имеет радиальный зазор с корпусом и снабжен центраторами [2].
Преимуществом фильтра скважинного самоочищающегося Юмачикова по сравнению с аналогом является высокий коэффициент фильтрации благодаря последовательному расположению фильтрующих элементов по ходу движения очищаемого потока жидкости, высокий период непрерывной эксплуатации за счет исключения закупорки фильтрующих элементов мехпримесями благодаря конструктивному исполнению и технологии изготовления узлов и деталей, а также периодическому, по мере прохождения ступеней фильтрации, отводу шлама из потока очищаемой жидкости.
Недостатком фильтра скважинного самоочищающегося Юмачикова является возможность поступления попутного газа в зону фильтрации, что может вызвать осложнения движению очищаемой скважинной жидкости через рабочие полости фильтра, в частности при критически высоком газовом факторе и высокой концентрации в попутном газе мехпримесей может привести к разрушению фильтрующих элементов, а также в случае прохождения через фильтр попутного газа и поступления на прием глубинного насоса вызовет срыв подачи, в частности электроцентробежного насоса при использовании кожуха для соединения насоса и фильтра, недостатком также является негерметичное соединение раструба с корпусом, что снижает эффект эжектирования среды из кольцевого зазора между раструбом и корпусом, а это отрицательно влияет на интенсивность самоочистки фильтра, а также из-за негерметичности соединения шлам попадает в очищаемый поток жидкости.
Задачей предлагаемого изобретения является создание саморегенерирующегося нефтяного скважинного фильтра-якоря газопесочного непрерывного действия позволяющего расширить технические характеристики устройства, а именно - выполнять функцию газового якоря, повысить эффективность фильтрации, качество очистки и производительность фильтра-якоря за счет повышения эффекта саморегенерации фильтрующих элементов, обеспечивающей непрерывный вывод шлама из фильтра, например, в контейнер, прикручиваемый к фильтру-якорю при спуске в нефтедобывающую скважину.
Задача решается тем, что в саморегенерирующемся нефтяном скважинном фильтре-якоре газопесочном непрерывного действия, включающем концентрично расположенные перфорированный полый корпус, центральную трубу с отверстиями на нижнем конце, патрубки для ввода очищаемой жидкости, кожух, по обоим его торцам герметично закрепленный на корпусе, фильтроэлементы, сопло с раструбом, установленным на центраторах напротив отверстий на корпусе, снаружи корпуса концентрично размещен цилиндрический полый обтекатель, закрепленный на ребрах-центраторах в интервале патрубков для ввода очищаемой жидкости с зазором относительно торца кожуха, раструб герметично прикреплен к перфорированному корпусу, при этом крепление выполнено по наружному периметру раструба и расположено у кромки отверстий со стороны сопла.
Сущность изобретения заключается в том, что благодаря герметичному креплению раструба к перфорированному корпусу в интервале между отверстиями и соплом в данной зоне фильтра формируется коаксиальная система струйных насосов, гидравлически связанных с затрубным пространством между перфорированным полым корпусом и кожухом, куда поступает отфильтрованный шлам, при этом струйные насосы интенсифицируют вывод шлама из данного затрубного пространства наружу фильтра, например в контейнер, прикручиваемый к низу фильтра при спуске в скважину, в результате происходит саморегенерация проточных каналов фильтра, при этом шлам с поверхности фильтрующих элементов в процессе фильтрации постоянно смещается под действием потока очищаемой жидкости в затрубное пространство, размещение обтекателя на перфорированном корпусе напротив входных патрубков ограничивает свободный доступ попутного газа в рабочие каналы фильтра и в дальнейшем на прием глубинного насоса за счет создания лабиринтной траектории движения флюида (смесь скважинной жидкости и попутного газа) из ствола скважины на прием фильтра, при этом повышается качество фильтрации жидкости и эффективность регенерации фильтрующих элементов благодаря однородности и плотности очищаемой среды благодаря отсутствию газа.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез саморегенерирующегося нефтяного скважинного фильтра-якоря газопесочного непрерывного действия; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.
Саморегенерирующийся нефтяной скважинный фильтр-якорь газопесочный непрерывного действия состоит из концентрически расположенных перфорированного полого корпуса 1, центральной трубы 2 с отверстиями на нижнем конце, патрубков 3, кожуха 4, установленного с зазором и герметично соединенного по торцам с корпусом 1, фильтрующих элементов 5, 6, 7, раструба 8, герметично соединенного с корпусом 1, сопла 9, прикрепленного к низу раструба 8, полого обтекателя 10, концентрично установленного на ребрах 11 с зазором к торцу кожуха 4 для исключения накапливания мехпримесей и перекрытия отверстий патрубков 3.
Саморегенерирующийся нефтяной скважинный фильтр-якорь газопесочный непрерывного действия эксплуатируется с любым типом насосов, например в компоновке со штанговым насосом или крепится с помощью специального кожуха к электроцентробежному насосу. Очищаемая жидкость, приводимая в движение за счет действия насоса и пластового давления, поднимается вверх по стволу скважины при прохождении потока смеси жидкости и попутного газа в зоне входных патрубков 3, перекрытых полым обтекателем 10, газ продолжает движение вверх к устью вдоль обтекателя 10, при этом жидкость разворачивается на 180 градусов и поступает через верхний торцевой зазор обтекателя 10 и корпуса 1 к патрубкам 3 и далее в центральную трубу 2, по которой движется с большой скоростью в сторону раструба 8, при этом часть жидкости проходит через фильтрующий элемент 6, размещенный в интервале отверстий на конце трубы 2, а остальная часть жидкости выходит в зону раструба 8, где происходит рост давления жидкости при выходе из малого диаметра в больший, при этом благодаря сужению раструба 8 в сторону сопла 9 поток жидкости разворачивается на 180 градусов и движется в сторону кольцевого зазора между корпусом 1 и трубой 2, при прохождении потока жидкости между раструбом 8 и корпусом 1 создается разреженная зона, куда через отверстия, снабженные фильтрующими элементами 7, поступает жидкость из затрубного пространства между корпусом 1 и кожухом 4, благодаря этому в данном пространстве интенсифицируется движение шлама и вывод его из фильтра, в результате происходит саморегенерация фильтра-якоря, очищаемая жидкость, поднимаясь вверх, проходит через фильтрующий элемент 5 и поступает на прием глубинного насоса (на чертеже не показан).
Источники информации
1. Патент на изобретение RU №2158358 C1 М. Кл. E21B 43/08, 1999 г.
2. Патент на изобретение RU №2305756 C1 МПК Кл. E21B 43/08, 2006 г. - прототип.