Фильтр насоса от механических примесей

Полезная модель относится к горной промышленности, точнее к фильтрующим устройствам, и может быть использована при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Известен фильтр поднасосный противопесочный (Патент №2222691, МПК E21B 43/08, E03B 3/18, Опубл. 20.10.2003, бюл. №29), содержащий внутренний перфорированный каркас с фильтровой сеткой или проволочной набивкой и перфорированный кожух, отличающийся тем, что на кожухе перфорация имеет вид поперечных щелей, направленных в стенке кожуха от его наружной поверхности вниз под углом по отношению к оси фильтра, при этом нижняя кромка щели на наружной цилиндрической поверхности кожуха расположена выше верхней кромки щели на внутренней поверхности кожух, отличающийся тем, что кольцевое пространство между внутренним каркасом и кожухом заполнено гравием, разделенным по высоте засыпки на равные участки упругими кольцевыми элементами с защитными шайбами и уплотненным зажимной муфтой через компенсационную втулку, расположенными в верхней части фильтра.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и большая металлоемкость, и как следствие высокие затраты на изготовление.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фильтр противопесочный (Патент № 49103, МПК E21B 43/08, Опубл. 10.11.2005, бюл. № 31), содержащий концентрически расположенные наружную, промежуточную и внутреннюю трубы, при этом наружная труба имеет входные патрубки и сверху соединена герметично с внутренней трубой переводником, а снизу заглушена, при этом сверху промежуточная труба жестко и герметично соединена с внутренней трубой конусом, отличающийся тем, что внутренняя труба заглушена снизу, а сверху выше промежуточной трубы снабжена фильтрующей сеткой, при этом входные патрубки соединяют наружное пространство наружной трубы с внутренним пространством промежуточной трубы и выполнены в виде отводов, направленных от периферии к центру, объединяющихся в единый патрубок, причем верхняя кромка единого патрубка расположена выше нижней кромки промежуточной трубы.
Недостатком данного устройства является невозможность использования при добыче высоковязкой нефти из-за конструктивного решения использования фильтрационной сетки и узкая направленность применения.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности работы фильтра без увеличения металлоемкости, затрат на изготовление и расширение функционального применения при добыче.
Новым является то, что входные каналы наружной трубы расположены продольно, сообщая межтрубное пространство со скважиной, отверстия внутренней трубы перекрыты снаружи проволочным фильтром и изготовлены уменьшающимся диаметром ко входу насоса для обеспечения одинакового перепада давлений в проволочном фильтре по всей длине внутренней трубы.
На фиг. 1 представлен фильтр насоса от механических примесей в продольном разрезе в изометрии.
На фиг. 2 представлен фильтр насоса от механических примесей со стороны заглушенного конца внутренней трубы.
На фиг. 3 представлен разрез А-А фиг. 2.
Фильтр содержит наружную трубу с входными каналами 2, входные каналы наружной трубы 1 расположены продольно, сообщая межтрубное пространство 7 со скважиной. При этом входные каналы 2 расположены в заглушке 5, перекрывающей внутреннюю трубу 3. Внутренняя труба 3 оснащена фильтрующим элементом в виде расположенных равномерно по длине и периметру отверстиями 4 и перекрыта заглушкой 5 (фиг. 1 – 3) с удаленного от входа насоса конца. Наружная труба 1 (фиг. 1 и 3) со стороны противоположной заглушке 5 соединена герметично с наружной поверхностью внутренней трубы 3 перемычкой 6. Входные каналы 2 наружной трубы 1 расположены продольно, сообщая межтрубное пространство 7 со скважиной. Отверстия 4 внутренней трубы 3 перекрыты снаружи проволочным фильтром 8 и изготовлены уменьшающимся диаметром ко входу насоса для обеспечения примерно одинакового перепада давлений в проволочном фильтре 8 по всей длине внутренней трубы 3. Диаметр отверстий 4 подбирают эмпирическим путем или гидродинамическими расчетами из производительности выбранного насоса так, чтобы из-за разницы внутреннего гидродинамического сопротивления отверстий 4 по длине внутренней трубы 3 выравнивался перепад давлений снаружи и изнутри проволочного фильтра 8 по всей его длине, обеспечивая равномерное протекание жидкости через всю площадь проволочного фильтра, увеличивая межремонтный период (для очистки и смены забывшегося проволочного фильтра) как минимум в 2 раза по сравнению с наиболее близким аналогом.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность фильтра, на чертежах (фиг. 1 – 3) не показаны или показаны условно.
Работает фильтр насоса следующим образом.
Фильтр с открытой стороны внутренней трубы 3 (фиг. 1 и 3) присоединяют ко входу насоса (любого известного типа), например, при помощи резьбы 9 (фиг. 3) наружной трубы 1. На колонне лифтовых труб (не показаны) насос с фильтром спускают в скважину (не показан) в интервал установки. После установки герметизаторов устья насос запускают в работу. В результате скважинная жидкость снизу наружной трубы 1 (фиг. 1 – 3) поступает в пространство ниже заглушки 5 и через входные каналы 2 в межтрубное пространство 7 (фиг. 1 и 3), откуда, очищаясь на проволочном фильтре 8 от механических примесей через отверстия 4, равномерно по длине затекает внутрь внутренней трубы 3, так как перемычка 6 не пропускает ее на вход насоса. Из внутренней трубы 3 жидкость поступает на вход насоса и далее поднимается по лифтовым трубам на поверхность.
Как показала практика, такой фильтр хорошо работает как в вертикальных, так и в наклонных и горизонтальных скважинах, в том числе при добыче вязкой и битуминозной нефти.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности работы фильтра без увеличения металлоемкости, затрат на изготовление за счет более эффективного использования фильтрующей площади проволочного фильтра благодаря правильному распределению перепада давления в нем, и расширение функциональных возможность за счет эффективной работы в наклонных и горизонтальных скважинах, в том числе при добыче вязкой и битуминозной нефти.