СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР ПРОТИВОПЕСОЧНЫЙ

Предлагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована при насосной добыче нефтей с повышенным содержанием твердых взвешенных частиц (механических примесей), выносимых из продуктивного пласта.
Для скважин, продуцирующих пескосодержащую нефть, известен фильтр, 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 (патент на изобретение RU №2158358, МПК E21B 43/08, 1999).
Преимуществом данного фильтра является размещение во внутренней трубе фильтрующей сетки, выполненной в виде шнека и прикрепленной напротив отверстий, расположенных по винтовой линии, при этом отверстия предназначены для перехода механических примесей в кольцевой зазор между внутренней и промежуточной трубами, и перемещения их под действием гравитационных сил в нижнюю часть фильтра. Недостатком аналога является абразивный износ и разрушение фильтрующей сетки в связи с ее закупоркой и медленной очисткой от механических примесей, также недостатком является низкий коэффициент сепарации механических примесей.
Известен фильтр скважинный самоочищающийся, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, при этом последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком, а наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками (патент RU 2305756, E21B 43/08, 2007). Внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, эта же труба снабжена раструбом и соединена с ним продольными ребрами, при этом раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен в нижней части соплом, в кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных в них, при этом средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом, а раструб снабжен центратором. Данный фильтр имеет сложную конструкцию. В случае засорения фильтрующего элемента подача жидкости насосом прекращается, возникает необходимость замены фильтра.
Известен фильтр скважинный, включающий металлическую трубу с отверстиями, снабженную снизу заглушкой, размещенный внутри металлической трубы с зазором и соосно с ней фильтрующий элемент, отличается тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндрической трубы, соосность фильтрующего элемента обеспечена центраторами, металлическая труба оснащена сверху муфтой, в которой установлен подпружиненный клапан, при этом в муфте имеются продольные пропускные отверстия и гидравлический канал, состоящий из двух половин, причем первая половина канала, снабженная шаром клапана, совпадает с осью скважинного фильтра, а вторая половина выполнена перпендикулярно к ней и не пересекает продольные пропускные отверстия, а в нижней части металлической трубы имеется отверстие над заглушкой (патент РФ №2355876, МПК E21B 43/08, опубликовано: 20.05.2009).
Однако при засорении фильтра также требуется его замена путем подъема оборудования.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является фильтр скважинный противопесочный (решение о выдаче патента РФ на полезную модель от 01.02.2013 по заявке №2012152102), включающий трубу-хвостовик, подвешенный к приему насоса и проходящий через пакер, внутреннюю трубу, образующую с ней концентрическую межтрубную полость, клапан, размещенный во внутренней трубе, радиальные каналы в межтрубной полости по обе стороны пакера, окна во внутренней трубе и сетчатый фильтр под пакером снаружи трубы- хвостовика. Клапан фильтра выполнен в виде соединенных между собой пустотелых сферических элементов.
При запуске насоса в работу сферические элементы всплывают и позволяют продукции скважины поступать на прием насоса, фильтруясь в сетчатом фильтре. После засорения фильтра закачивают в затрубное пространство промывочную жидкость. При этом поток жидкости заставит сферические элементы занять нижнее положение и открыть доступ для «обратной» промывки сетчатого материала фильтра.
Указанный фильтр обладает существенным недостатком, состоящим в неустойчивости положения сферических элементов при промывке фильтра. Пульсационные перемещения плавающих сферических элементов в нисходящем потоке не позволяют нижнему элементу надежно перекрыть посадочное седло и обеспечить «обратную» промывку сетчатого фильтра.
Целью полезной модели является обеспечение надежности перекрытия каналов фильтра при «обратной» его промывке.
Поставленная цель решается тем, что в известном устройстве, включающем трубу-хвостовик, закрепленную к приему насоса и проходящую через пакер, внутреннюю трубу, образующую с ней концентрическую межтрубную полость, сетчатый фильтр, установленный снаружи трубы-хвостовика под пакером, радиальные каналы в межтрубной полости, сообщающие внутреннюю трубу со скважинным пространством, окна во внутренней трубе, расположенной на разных уровнях под радиальным каналом, запорные элементы во внутренней трубе, согласно полезной модели, клапан во внутренней трубе выполнен в виде подпружиненных снизу, жестко связанных друг с другом поршней, причем межтрубная полость между окнами во внутренней трубе снабжена глухой перегородкой, а снизу сообщена со скважинным пространством.
На рисунке представлены принципиальные схемы устройства в рабочем режиме (а) и в режиме «обратной» промывки (б).
В скважину 1 на колонне насосно-компрессорных труб 2 и штанг 3 спущен глубинный насос 4. К приемной части насоса закреплена труба-хвостовик 5, проходящая через пакер 6 и имеющая внутреннюю трубу 7, образующую концентрическую межтрубную полость. В этой полости по обе стороны пакера 6 расположены радиальные каналы 8 и 9, сообщающие внутреннюю трубу 7 со скважинным пространством. Ниже каналов 9 во внутренней трубе 7 выполнены окна 10 и 11, между которыми в межтрубной полости установлена глухая перегородка 12. Внутри трубы 7 установлены поршни 13 и 14, жестко соединенные штоком 15. Снизу поршень 14 поджат пружиной 16 с помощью упора 17. Подпакерная часть трубы-хвостовика 5 снаружи с зазором закрыта фильтрующим сетчатым материалом 18. На устье скважины расположены задвижки 19, 20, а также затрубная задвижка 21. Труба 7 под поршнем 14 снабжена упором 22.
Работа скважинного фильтра состоит в следующем.
В рабочем положении (а) пружина 16 отжимает поршни 13 и 14 в крайнее верхнее положение и пластовая жидкость фильтруется в сетчатом материале 18 и поступает на прием насоса 4 через радиальные каналы 9, окна 10 и межтрубную полость, образованную трубой-хвостовиком 5 и внутренней трубой 7. При этом окна 11 остаются перекрытыми нижним поршнем 14, задвижки 19 и 20 остаются открытыми, а задвижка 21 закрытой.
После засорения сетчатого материала 18, о чем будет свидетельствовать снижение подачи насоса 4, производят «обратную» промывку фильтра. Для этого перекрывают задвижку 19 и открывают задвижку 21. Насос 4 при этом начинает работать «на себя». Поступление продукции из пласта постепенно прекратится, а уровень жидкости в затрубном пространстве поднимется до статического положения и жидкость из затрубного пространства через каналы 8 будет поступать в трубу 7 и отжимать поршни 13 и 14 вниз. Жидкость через открывшиеся каналы 9 будет поступать в скважину через сетчатый материал 18 с обратной стороны, промывая его от налипших мехпримесей и смолопарафиновых веществ. Далее промывочная жидкость совершая поворот на 180 град., через открывшиеся окна 11, окна 10 и межтрубную полость будет вновь поступать на прием насоса 4. При повороте жидкости на 180 град, тяжелые частицы налипшей грязи будут продолжать движение вниз и оседать в зумпф скважины. После длительной эксплуатации забой скважины может быть промыт с удалением накопившихся мехпримесей.
Постоянная работа насоса 4 при промывке фильтра позволяет избежать задавки жидкости в пласт и кольматации порового пространства частицами мехпримесей.
После промывки фильтра насосная установка возвращается в обычный режим работы переключением задвижек 19 и 21.
При добыче высоковязких, смолистых и парафинистых нефтей в обратной промывке возможно использование подогрева продукции с целью снижения их вязкости и расплавления смолопарафиновых веществ.
Технико-экономическими преимуществами полезной модели являются обеспечение надежности промывок фильтра от мехпримесей без подъема насосного оборудования, а также предупреждение кольматации призабойной зоны пласта благодаря сохранению депрессии на пласт.