ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИННОЙ ЖИДКОСТИ
WELL FLUID FILTER

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке жидкости в стволе скважины от плавающего мусора и взвешенных частиц.
Известно большое количество поднасосных скважинных фильтров, предназначенных для очистки скважинной жидкости, поступающей в насос (см. например, фильтр поднасосный противопесочный патент РФ №2222691, кл. Е21В 43/08, Е03В 3/18, опубл. 27.01.2004). Фильтры, соединенные с насосом, не способны очищать скважинную жидкость в объеме скважины.
Известно устройство для очистки скважины, которое включает размещенные на колонне насосно-компрессорных труб ерш и фильтр и расположенный внутри колонны насосно-компрессорных труб в интервале над фильтром обратный клапан. Фильтр выполнен в виде концентрично размещенных и заглушенных снизу трех перфорированных труб, наружная из которых имеет номинальный диаметр 88,9 мм, средняя - 73,0 мм и внутренняя - 60,3 мм, при этом наружная труба перфорирована отверстиями диаметром 5 мм, средняя - отверстиями диаметром 4 мм и внутренняя - отверстиями диаметром 2 мм (патент РФ №2467159, кл. Е21В 37/02, опубл. 20.11.2012).
Известный фильтр после размещения в скважине требует обязательного применения циркуляции скважинной жидкости через фильтр. При этом происходит неконтролируемое и весьма быстрое засорение отверстий фильтра и прекращение его работы.
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является устройство для очистки жидкости в стволе скважины, включающее контейнер-накопитель мусора, клапан, расположенные снизу заглушку и фильтр-отстойник и расположенные выше контейнера-накопителя мусора щелевой патрубок, соединительные муфты и нижний и верхний зонтообразные резиновые герметизаторы межтрубного пространства скважины. Клапан размещен в заглушке и имеет диаметр седла больше максимального размера загрязнений в скважине, фильтр-отстойник выполнен с продольными щелями и закрыт мелкоячеистой сеткой с размером ячеек меньше минимального размера улавливаемых загрязнений в скважине, нижний зонтообразный резиновый герметизатор межтрубного пространства размещен снаружи контейнера-накопителя мусора между двумя муфтами на расстоянии от заглушки, равном 15-20% от общей длины устройства, верхний зонтообразный резиновый герметизатор межтрубного пространства размещен снаружи контейнера-накопителя мусора между двумя муфтами на расстоянии от верхнего конца устройства, равном 15-20% от общей длины устройства, щелевой патрубок выполнен с продольными щелями шириной больше максимального размера загрязнений в скважине.
При очистке скважинной жидкости устройство спускают в скважину и поднимают из скважины. При подъеме из скважины скважинная жидкость проходит внутри устройства, фильтруется через щели и сетку и выходит в скважину. Загрязнения задерживаются щелями и мелкоячеистой сеткой (патент РФ №2474672, кл. Е21В 27/00, Е21В 43/08, опубл. 10.02.2013 - прототип).
Недостатком известного устройства является необходимость организации протекания скважинной жидкости через устройство, при котором быстро засоряются щели и мелкоячеистая сетка. В результате устройство перестает выполнять фильтрующие свойства, а скважинная жидкость начинает перетекать между устройством и стенками скважины.
В предложенном изобретении решается задача более эффективной очистки скважинной жидкости.
Задача решается тем, что фильтр для очистки скважинной жидкости, включающий щелевой патрубок, сетку, клапан, герметизатор межтрубного пространства скважины и муфту, согласно изобретению, дополнительно содержит корпус и цилиндрическое днище, при этом сетка размещена вокруг части щелевого патрубка со щелями, щелевой патрубок и корпус закреплены нижними частями соответственно внутри и снаружи цилиндрического днища, щелевой патрубок расположен внутри корпуса и соединен в верхней части выше щелей с корпусом подкосами, в качестве клапана использован клапан тарельчатого типа, клапан и муфта размещены в верхней части щелевого патрубка, а герметизатор межтрубного пространства скважины размещен на наружной части цилиндрического днища, при этом отношение ширины щелей патрубка к ширине ячейки сетки составляет (3,5-5):(0,7-3,0).
Сущность изобретения
В скважинах нефтепромысла периодически возникает необходимость очищать жидкость в скважине. Загрязнения накапливаются в скважине и возникает ситуация, когда фильтр насоса засоряется загрязнениями, насос перестает работать. Все фильтры, связанные с насосами, не способны очищать скважинную жидкость. Эти фильтры предназначены только для очистки жидкости, поступающей в насос.
Для очистки скважинной жидкости предложено несколько технических решений, основным недостатком которых является необходимость пропуска всего объема скважинной жидкости через фильтр. При этом загрязнения накапливаются внутри фильтра и засоряют фильтрующие сетку и щели. Постепенно фильтр перестает фильтровать жидкость. Скважинная жидкость начинает перетекать между фильтром и эксплуатационной колонной. Эффективность очистки снижается. В предложенном изобретении решается задача более эффективной очистки скважинной жидкости. Задача решается фильтром для очистки скважинной жидкости, представленном на фиг. 1.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1 - щелевой патрубок, 2 - сетка, 3 - перегородка в виде кольца, 4 - герметизатор межтрубного пространства скважины, 5 - муфта, 6 - корпус, 7 - цилиндрическое днище, 8 - подкосы. Щелевой патрубок 1 снабжен щелями 9. В верхей части щелевой патрубок перекрыт заглушкой 10. Устройство размещено в скважине 11.
Сетка 2 размещена вокруг части щелевого патрубка 1 со щелями 9 на расстоянии от щелевого патрубка 1. Оптимальным является размещение сетки посередине между щелевым патрубком 1 и корпусом 6. Снизу сетка 2 опирается на цилиндрическое днище 7. Сверху пространство между сеткой 2 и щелевым патрубком 1 закрыто перегородкой 3. Пространство между сеткой 2 и корпусом 6 сверху открыто, а снизу перекрыто цилиндрическим днищем 7. Щелевой патрубок 1 и корпус 6 закреплены нижними частями соответственно внутри и снаружи цилиндрического днища 7. В то же время щелевой патрубок 1 расположен внутри корпуса 6 и соединен в верхней части выше щелей 9 с корпусом 6 подкосами 8, представляющими собой плоские пластины. Муфта 5 размещена в верхней части щелевого патрубка 1. Герметизатор межтрубного пространства скважины 4 размещен на наружной части цилиндрического днища 7. В качестве герметизатора 4 используют резиновые, полиуретановые, капроновые и т.п. кольца. В верхней части выше щелей щелевой патрубок 1 перекрыт заглушкой 10, исключающей протекание скважинной жидкости через щелевой патрубок 1, минуя щели. Отношение ширины щелей 9 патрубка 1 к ширине ячейки сетки 2 составляет (3,5-5):(0,7-3,0).
Цилиндрическое днище 7 вместе с нижней частью щелевого патрубка 1 и корпуса 6 образуют емкость для сбора загрязнений. Верхняя часть между щелевым фильтром 1 и корпусом 6 открыта для протекания скважинной жидкости между подкосами 8. Муфта 5 предназначена для соединения фильтра с тяговым органом типа троса, кабеля, проволоки и т.п.
Фильтр для очистки скважинной жидкости работает следующим образом.
Через муфту 5 фильтр соединяют с тяговым органом (не показан) посредством проволоки, троса, геофизического кабеля и т.п.
При спуске фильтра вниз на тяговом органе скважинная жидкость протекает через внутреннее пространство цилиндрического днища 7, щели щелевого патрубка 1, сетку 2 и выходит в пространство выше фильтра через пространство между корпусом 6 и перегородкой 3. Герметизатор межтрубного пространства 4 скользит по эксплуатационной колонне скважины 11. Загрязнения проходят вместе с жидкостью через щели щелевого патрубка 1 и задерживаются сеткой 2. При малой скорости спуска загрязнения опадают вниз в пространство между сеткой 2 и щелевым патрубком 1. При большой скорости спуска выполняют периодические остановки для осаждения загрязнений.
При подъеме фильтра вверх герметизатор межтрубного пространства 4 скользит по эксплуатационной колонне скважины 11 и препятствует протеканию жидкости между эксплуатационной колонной скважины 11 и фильтром. Скважинная жидкость протекает мимо подкосов 8 в пространство между щелевым патрубком 1 и корпусом 6, фильтруется через сетку 2 и щели 9, протекает внутрь щелевого патрубка 1 и выходит из фильтра через внутреннее пространство цилиндрического днища 7.
Загрязнения задерживаются сеткой 2 и при малой скорости подъема или при остановках спадают вниз к цилиндрическому днищу 7. При этом предложенная конструкция фильтра обеспечивает при остановках знакопеременные движения скважинной жидкости через щели 9 и сетку 2, что в свою очередь способствует отделению загрязнений от сетки 2 и их оседание вниз на цилиндрическое днище 7. Подобранное отношение ширины щелей 9 патрубка 1 к ширине ячейки сетки 2, равное (3,5-5):(0,7-3,0), обеспечивает наилучшее очищение сетки и возобновление работоспособности фильтра.
В качестве примера отношение ширины щелей 9 патрубка 1 к ширине ячейки сетки 2 может быть принято как (3,5 мм - 5 мм):(0,7 мм - 3,0 мм).
Фильтр прошел испытания в скважинных условиях и показал высокую эффективность. Жидкость в скважине полностью очищена от загрязнений размером более 0,7 мм.
Применение предложенного фильтра позволит повысить эффективность очистки скважинной жидкости.