СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР
WELL FILTER

Изобретение относится к общему машиностроению и предназначено для защиты насосов от песка и других механических примесей в процессе эксплуатации скважин.
Известен противопесочный фильтр (Авт. свид. SU №1550103, кл. Е21В 43/08, опубликовано 15.03.90), содержащий наружный и внутренний перфорированные каркасы и размещенный между ними набор фильтрующих металлокерамических элементов. Фильтрующие элементы способны задерживать частицы сколь угодно малого заданного размера.
Его недостаток в том, что фильтрующие металлокерамические элементы подвержены засорению твердыми частицами при спуске в скважину и во время эксплуатации, а быстрое засорение фильтрующих элементов приводит фильтр в нерабочее состояние.
7
Известен скважинный фильтр (Патент РФ №2259472, МПК Е21В 43/08, Е03В 3/18, опубликовано 27.08.2005), содержащий трубу с выполненными на ее боковой поверхности рядами отверстий, в которых герметично установлены срезаемые пробки, по меньшей мере одну фильтрующую сетку и защитный кожух с отверстиями, установленные концентрично на трубе. Защитный кожух выполнен из нескольких уложенных встык по длине трубы листов, продольные стыки которых и сами ряды отверстий на соседних листах смещены относительно друг друга в окружном направлении. Отверстия в защитном кожухе и фильтрующей сетке смещены относительно друг друга. Такой фильтр обеспечивает повышение пропускной способности и эффективную очистку добываемого продукта.
Недостатком такого фильтра является быстрая засоряемость пространства между листами защитного кожуха и фильтрующей сеткой, вследствие чего уменьшается пропускная способность фильтра.
Известен скважинный фильтр (Патент РФ №2097533, класс Е21В 43/08, опубликовано 27.11.1997), включающий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы и проволочную обмотку. Перфорированная труба на наружной ее поверхности выполнена с ребрами, расположенными по спирали с шагом.
Недостатком скважинного фильтра является залипание фильтрующей поверхности, т.к. частицы, размер которых больше размера щели, остаются на фильтрующей поверхности.
Задачей заявляемого технического решения является увеличение времени работы фильтра за счет удаления частиц с фильтрующей поверхности в процессе работы.
Поставленная задача решается тем, что скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу с муфтой, проволочную обмотку, ребра, расположенные по спирали, снабжен перфорированным защитным кожухом, ловильной камерой, ребра выполнены на внутренней поверхности защитного кожуха, между кожухом и трубой в верхней и нижней частях установлены кольца, причем нижнее кольцо выполнено с отверстиями, соединяющими пространство между трубой и защитным кожухом с ловильной камерой, направление проволочной обмотки и рядов отверстий трубы противоположно направлению ребер и рядов отверстий на кожухе, внутреннее пространство трубы отделено от ловильной камеры крышкой. Поток жидкости, поступивший в фильтр, меняет направление своего движения, при этом твердые частицы приобретают на некоторое время тангенциальную скорость, равную нулю, и под действием силы тяжести и других сил оседают в ловильную камеру.
На фиг.1 изображен вид скважинного фильтра - продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел Б на фиг.1.
Скважинный фильтр (фиг.1-3) состоит из перфорированной трубы 1 с выполненными на ее поверхности рядами отверстий 2 и муфты 3, проволочной обмотки 4, намотанной на трубу 1 с зазором между ее витками, размер которого должен быть равен минимальному размеру задерживаемых частиц, ребер 5. Проволочная обмотка 4 может быть нанесена в несколько слоев. Защитный кожух 6 выполнен в виде перфорированной трубы, на его поверхности выполнены ряды отверстий 7. Перфорированные отверстия 2 и 7 на трубе 1 и защитном кожухе 6 соответственно могут быть выполнены любой формы и размещаться как по спирали параллельно ребрам 5, так и в шахматном порядке или в прямоугольном. Направление проволочной обмотки 4 и рядов отверстий 2 трубы 1 противоположно направлению ребер 5 и рядов отверстий 7 на кожухе 6. Труба 1 имеет резьбу на внешней поверхности в верхней и нижней частях, а защитный кожух 6 имеет резьбу в верхней части на внутренней поверхности и в нижней части на внешней поверхности. Между трубой 1 и защитным кожухом 6 установлены кольца 8 и 9. Кольцо 8 имеет резьбу на внутренней и внешней поверхностях, взаимодействующую с резьбовыми соединениями трубы 1 и защитного кожуха 6 в их верхней части, а в нижней части, немного выше их резьбы, между внутренней и внешней поверхностями соответственно приварено кольцо 9. На внутренней поверхности защитного кожуха 6 выполнены ребра 5 в виде спирали. Внутреннее пространство трубы 1 отделено от ловильной камеры 10 крышкой 11, причем нижняя часть крышки выполнена из металлической сетки 12. Крышка 11 выполнена с резьбой на внутренней боковой ее поверхности и взаимодействует с внешней резьбовой поверхностью трубы 1. Защитный кожух 6 соединен с ловильной камерой 10 посредством взаимодействия их резьбовых поверхностей. В кольце 9 выполнены выходные отверстия 13, через которые примеси поступают в ловильную камеру 10.
Скважинный фильтр работает следующим образом.
При включении в работу глубинного скважинного насоса жидкость с содержанием песка начинает поступать в перфорированные отверстия 7 защитного кожуха 6. Ребра 5, выполненные на внутренней поверхности защитного кожуха 6, придают жидкости спиралеобразное движение, при этом направление движения жидкости противоположно направлению проволочной обмотки 4. При изменении направления движения потока жидкости твердые частицы приобретают на некоторое время тангенциальную скорость, равную нулю, и т.к. они имеют плотность, большую, чем у жидкости, поэтому под действием силы тяжести и других сил осаждаются на дно фильтра и поступают через выходные отверстия 13 в ловильную камеру 10. Затем жидкость проходит через проволочную обмотку 4 и поступает в отверстия 2 трубы 1. Механические примеси с размерами больше межвитковых зазоров не могут попасть внутрь трубы 1 и с потоком жидкости поступают в ловильную камеру 10 через выходные отверстия 13. Жидкость, поступившая в ловильную камеру 10, может попасть в трубу 1 через металлическую сетку 12 крышки 11.
Таким образом, предлагаемый фильтр позволяет увеличить время работы фильтрующей поверхности за счет введения в него защитного кожуха и ловильной камеры, а также за счет изменения направления движения потока жидкости.