СКВАЖИННЫЙ 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, сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей (муфты, шток, полая заглушка и т.д.);
- 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 упрощение конструкции скважинного фильтра и его извлечение без подъема колонны насосно-компрессорных труб в скважинах, оборудованных вставными штанговыми насосами.
Поставленная техническая задача решается скважинным фильтром для вставного штангового насоса, включающим перфорированную трубу, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, перфорированный патрубок, установленный снаружи металлической сетки и телескопически закрепленный относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированной трубы и перфорированного патрубка, поршень с продольными сквозными отверстиями, размещенный напротив радиальных отверстий, которые имеют возможность гидравлического сообщения с продольными сквозными отверстиями поршня в его верхнем положении.
Новым является то, что сверху перфорированная труба жестко присоединена к цилиндру вставного штангового глубинного насоса, при этом наружный диаметр перфорированного патрубка меньше внутреннего диаметра колонны насосно-компрессорных труб, а радиальные отверстия выполнены на нижнем конце перфорированной трубы, причем поршень размещен внутри перфорированной трубы с возможностью осевого перемещения, ограниченного кольцевым упором, выполненным на внутренней поверхности перфорированной трубы.
На фигуре изображен предлагаемый скважинный фильтр для штангового глубинного насоса в продольном разрезе.
Скважинный фильтр (см. фиг.) состоит из перфорированной трубы 1 и металлической сеткой 2 снаружи. Металлическая сетка 2 охватывает наружную поверхность перфорированной трубы 1. Снаружи металлической сетки 2 установлен перфорированный патрубок 3, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами 4, фиксирующими соосно перфорационные отверстия 5 и 6, соответственно перфорированной трубы 1 и перфорированного патрубка 3.
На нижнем конце перфорированной трубы 1 выполнены радиальные отверстия 7, напротив которых внутри перфорированной трубы 1 размещен поршень 8 с продольными сквозными отверстиями 9.
Поршень 8 имеет возможность осевого перемещения внутри перфорированной трубы 1, ограниченного кольцевым упором 10, выполненным на внутренней поверхности перфорированной трубы 1. Радиальные отверстия 7 перфорированной трубы 1 имеют возможность гидравлического сообщения с продольными отверстиями 9 поршня 8 в его верхнем положении. Плунжер 11 вставного штангового насоса 12 установлен в цилиндре 13. В зависимости от условий эксплуатации продуктивного пласта, а именно дебита, фракционного состава механических частиц, вязкости, обводненности и т.д., осуществляется подбор размеров ячеек 14 металлической сетки 2.
Перфорированная труба 1 сверху жестко соединена с цилиндром 13, при этом наружный диаметр D перфорированного патрубка 3 меньше внутреннего диаметра d колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 15 (D<d).
Скважинный фильтр для вставного штангового насоса работает следующим образом.
Осуществляют монтаж скважинного фильтра в скважине (на фиг. не показано), для этого сначала в скважину спускают колонну НКТ 15. Далее на конце колонны насосных штанг 16 в колонну НКТ 15 спускают в сборе с глубинным штанговым насосом 12 предлагаемый скважинный фильтр, перфорированная труба 1 которого жестко соединена с цилиндром 13 штангового глубинного насоса 12, при этом предлагаемый скважиный фильтр свободно проходит сквозь колонну НКТ 15, так как наружный диаметр D перфорированного патрубка 3 меньше внутреннего диаметра d колонны НКТ 15. После фиксации цилиндра 13 глубинного штангового насоса 12 в колонне НКТ 15 осуществляют монтаж устьевого оборудования, после чего запускают скважину в работу.
При этом пластовый флюид сквозь перфорированные отверстия 6 перфорированного патрубка 3 попадает на ячейки 14 металлической сетки 2, где происходит фильтрация пластового флюида. Далее прошедший сквозь металлическую сетку 2 очищенный пластовый флюид через перфорированные отверстия 5 перфорированной трубы 1 поступает
внутрь перфорированной трубы 1, откуда попадает на прием плунжера 11 глубинного штангового насоса 12.
В процессе работы скважинного фильтра происходит забивание ячеек 14 металлической сетки 2 очищаемым фильтратом (стружкой, шлаком, грязью), при этом снижается пропускная способность скважинного фильтра и происходит снижение дебита добываемой продукции скважины, при этом глубинный штанговый насос, находящийся выше скважинного фильтра, продолжает работать, в связи с чем давление внутри перфорированной трубы 1 падает (происходит разряжение) и становится ниже, чем давление в скважине (на фиг.1 и 2 не показано) за скважинным фильтром. Это приводит к тому, что в определенный момент поршень 8 перемещается вверх относительно перфорированной трубы 1 до взаимодействия с кольцевым упором 10. В результате поршень 8 занимает верхнее положение и продольные сквозные отверстия 9 поршня 8 гидравлически сообщаются с радиальными отверстиями 7 перфорированной трубы 1. В этот момент скважинная жидкость поступает по радиальным отверстиям 7 из скважины внутрь перфорированной трубы 1 и очищает ячейки 13 металлической сетки 2.
Как только давление внутри перфорированной трубы 1 скважинного фильтра и в скважине выравнится, поршень 8 под собственным весом опускается вниз и занимает первоначально положение, при этом поршень 8 герметично перекрывает радиальные отверстия 7 перфорированной трубы 1.
В случае необходимости проведения ревизии скважинного насоса извлекают из колонны НКТ 15 колонну штанг 16 в сборе со штанговым глубинным насосом 12 и предлагаемым скважинным фильтром. Затем проводят ревизию насоса (например, заменяют металлическую сетку 2) и вновь спускают в колонну НКТ 15 колонну штанг 16, на нижнем конце которой размещен штанговый глубинный насос 12 с предлагаемым скважинным фильтром.
Дальнейшая эксплуатация скважины происходит как описано выше.
Таким образом, в процессе работы штангового глубинного насоса происходит самоочистка ячеек металлической сетки от осевшего на них фильтрата.
Предлагаемый скважинный фильтр имеет простую конструкцию, кроме того благодаря тому, что наружный диаметр перфорированного патрубка меньше внутреннего диаметра колонны насосно-компрессорных труб, это позволяет в скважинах, оборудованных вставными глубинными штанговыми насосами, 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.