САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ФИЛЬТР ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАСОРЕНИЯ НАСОСОВ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, и может быть использована в добыче нефти для увеличения продолжительности работы штанговых насосов путем защиты их от засорения содержащимися в скважинной жидкости частицами.
Предпосылки для создания полезной модели.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
В настоящее время 90% действующего фонда НГДУ «Елховнефть» эксплуатируется штанговыми глубинными насосами (ШГН). На практике прием ШГН оборудуется защитным фильтром, представляющим собой перфорированную трубу с приваренной заглушкой, изготавливаемой из бывших в употреблении насосно-компрессорных труб (НКТ). В верхней части трубы нарезается присоединительная резьба, которая соответствует внутренней резьбе в крайней нижней детали ШГН. При длительной эксплуатации скважины происходит засорение данных фильтров абразивом, механическими частицами, окалиной с НКТ и эксплуатационной колонны, вследствие чего происходит «срыв» подачи, и ШГН выходит из строя.
В процессе фильтрации пластовой жидкости через фильтрующую поверхность повышенные скорости фильтрации имеют место в районе расположения перфорационных отверстий, в результате чего фильтр не может выполнять функцию надежного удержания механических частиц в зоне продуктивного пласта.
Существенными недостатками данной конструкции является отсутствие системы очистки, в связи с чем, по мере оседания механических примесей, на дне фильтра часть его площади исключается из режима фильтрации, что отражается
на гидродинамике подъема жидкости, а также невозможность очистки фильтра от механических примесей.
Известны фильтры скважинного оборудования, включающие патрубок с радиальными отверстиями и закрывающие эти отверстия фильтрующие элементы в виде сетки из металлической проволоки (А.С. СССР №1076572 и №1645470, кл. Е21В 43/08), в виде металлических колец и дисков с канавками (А.С. СССР №1530759 и №1587179) или в виде металлокерамических втулок (А.С. СССР №1550103 и №1161692).
Недостатками их является накопление песка и твердых частиц по мере эксплуатации и то, что фильтрующие элементы не очищаются от осадков, быстро забиваются содержащимися в скважинной жидкости частицами. Это создает дополнительное гидравлическое сопротивление потоку жидкости.
Известны фильтры скважинных насосов, в которых фильтрующие элементы выполнены из эластичного материала, которые деформируются под действием изменяющегося перепада давления и сохраняют первоначальную пропускную способность (А.С. СССР №1472648).
Однако они сложны в изготовлении и малоэффективны в условиях осаждения липких парафиносмолистых веществ.
Известны также фильтры скважинных насосов, в которых фильтрующие элементы выполнены в виде пружин или снабжены пружинными амортизаторами и эластичными ограничителями, обеспечивающими самоочищение их под воздействием механических импульсов, возникающих при циклическом удлинении колонны труб во время работы насоса (А.С. СССР №439594 и №1523654).
Они также имеют сложную конструкцию и малоэффективны в условиях осаждения липких парафиносмолистых веществ.
Задачей настоящей полезной модели является усовершенствование конструкции самоочищающегося фильтра для предотвращения засорения насосов с целью улучшения очистки скважины от песка, шлама и других механических примесей, в результате чего повышается качество добываемой нефти.
Поставленная задача решается применением самоочищающегося фильтра для предотвращения засорения насосов.
Самоочищающийся фильтр для предотвращения засорения насосов устанавливается на НКТ и включает в себя муфту, переводник для соединения с плунжером, в котором расположен нагнетательный клапан, цилиндр и фильтр.
Сущность полезной модели заключается в том, что самоочищающийся фильтр представляет собой сборную конструкцию, спускаемую в скважину на колонне НКТ, соединенную с цилиндром и состоящую из фильтра с входными отверстиями и принудительным клапаном, находящимся внутри фильтра, а также сетки, защищающей входные отверстия.
Принцип действия самоочищающегося фильтра состоит в том, что по мере засорения защитной сетки при ходе вверх плунжера ШГН на его приеме возникает вакуум, вследствие чего цилиндр поднимается вверх, происходит гидравлический удар, и сетка очищается от загрязнений.
Предлагаемый самоочищающийся фильтр поясняется чертежом на Фиг.1.
Самоочищающийся фильтр для предотвращения засорения насосов устанавливается на колонне НКТ 1 и включает в себя муфту 2, переводник 3 для соединения с плунжером 4 с нагнетательным клапаном 5 (шарик с седлом), цилиндр 6 и фильтр 8 с принудительным клапаном 7 (шарик с седлом и пружиной, причем седло выполнено в виде штуцера) и входными отверстиями с защитной сеткой 9.
Самоочищающийся фильтр для предотвращения засорения насосов работает следующим образом.
При подземном или текущем ремонте скважины устройство устанавливается на приеме ШГН и спускается в скважину на колонне НКТ 1. По окончании ремонтных работ скважина запускается в работу. Добываемая жидкость поступает в полость фильтра 8 через входные отверстия с защитной сеткой 9. В рабочем положении принудительный клапан 7 открыт, поэтому добываемая жидкость под воздействием давления свободно поступает в цилиндр 6 и
плунжер 4 через нагнетательный клапан 5. При движении плунжера 4 ШГН вверх, добываемая жидкость, оказавшаяся в плунжере 4 поступает в НКТ 1, нагнетательный клапан 5 закрывается, в связи с чем в цилиндре 6, который остается на месте, возникает вакуум. Далее цилиндр 6 с фильтром 8 перемещается вверх и, достигнув низа плунжера 4, вызывает гидравлический удар, и защитная сетка 9 очищается от загрязнений. При движении плунжера 4 вниз нагнетательный клапан 5 открывается, цилиндр 6 и фильтр 8 с принудительным клапаном 7 вновь возвращаются в первоначальное положение, добываемая жидкость вновь поступает через входные отверстия с защитной сеткой 9 в полость фильтра 8 и, далее, через принудительный клапан 7 в цилиндр 6. Описываемый процесс цикличен.
Техническим результатом применения самоочищающегося фильтра является использование гидродинамики добываемой жидкости, поступающей из пласта через входные отверстия с сеткой, что позволяет удерживать механические примеси и песок без потери фильтрационных свойств устройства и, как следствие, улучшить качество добываемой жидкости.
В сравнении с существующими аналогами использование предлагаемого устройства обладает следующими преимуществами: на пути движения жидкости не возникает механических преград, т.е. сведены к минимуму гидравлические потери на преодоление сопротивления движению потока, снижается риск засорения и заклинивания насосов, увеличивается надежность и межремонтный период работы скважины. Кроме того, применение самоочищающегося фильтра позволяет эксплуатировать периодический фонд скважин с низкими динамическими уровнями в постоянном режиме.