ФИЛЬТР СКВАЖИННОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА

Полезная модель относится к нефтегазовой и горной промышленности, а именно к технике добычи различных сред из скважин, в частности к скважинным фильтрам для фильтрации жидкой среды, добываемой из нефтяных, водяных и других тому подобных скважин.
Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированную трубу с муфтой, металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, и проволочную обмотку, причем перфорированная труба на наружной ее поверхности выполнена с ребрами, расположенными по спирали с шагом на ширину сетки или с шагом 800-1200 мм (см. патент RU №2097533, кл. Е 21 В 43/08, опубл. 27.11.97).
Однако известный скважинный фильтр имеет низкий эффект самоочистки фильтрующих отверстий.
Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный корпус с размещенной вдоль него рукавной сеткой, надетой на цилиндрический пружинный опорный каркас (см. патент RU №2133820, кл. Е 21 В 43/08, опубл. 27.07.99).
Недостатком известного скважинного фильтра является низкий эффект самоочистки, который отрицательно влияет на его надежность и долговечность.
Наиболее близким к полезной модели по конструктивным особенностям и техническому результату является фильтр, содержащий два расположенных один в другом с зазором относительно друг друга в радиальном направлении фильтрующих элемента с щелевыми отверстиями в их боковых стенках, причем наружный фильтрующий элемент выполнен в виде стакана с цилиндрической боковой стенкой, а внутренний фильтрующий элемент - в виде цилиндрического насадка, причем щелевые
отверстия в его боковой стенке выполнены в виде поперечных прорезей с обеспечением возможности восприятия сжимающих и растягивающих усилий в осевом направлении (см. патент RU №2196631, кл. В 01 D 29/44, 20.01.2003).
Однако данный фильтр имеет относительно жесткую конструкцию, что снижает его возможность по самоочистке от механических примесей в процессе работы фильтра.
Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение эффекта самоочистки скважинного фильтра и за счет этого повышение надежности и долговечности работы.
Указанный результат достигается тем, что фильтр скважинного глубинного насоса содержит два расположенных один в другом с зазором относительно друг друга в радиальном направлении фильтрующих элемента с щелевыми отверстиями в их боковых стенках, причем наружный фильтрующий элемент выполнен в виде стакана с цилиндрической боковой стенкой, а внутренний фильтрующий элемент - в виде цилиндрического насадка, причем щелевые отверстия в его боковой стенке выполнены в виде поперечных прорезей с обеспечением возможности восприятия сжимающих и растягивающих усилий в осевом направлении, наружный фильтрующий элемент выполнен с продольными щелевыми отверстиями, а поперечные прорези, образующие щелевые отверстия внутреннего фильтрующего элемента, выполнены в виде поперечных пропилов на глубину не менее 0,8 от его наружного диаметра, при этом соседние пропилы направлены навстречу друг другу.
В ходе анализа работы различного рода фильтров было установлено, что выполнение внутреннего фильтрующего элемента с пропилами во взаимно-противоположном направлении позволяет придать внутреннему фильтрующему элементу свойства пружины, что в свою очередь позволяет создать самоочищающуюся конструкцию внутреннего фильтрующего
элемента. Выполнение наружного фильтрующего элемента в виде стакана с продольными щелевыми отверстиями позволяет отделить крупные частицы и тем самым организовать двухступенчатую систему фильтрации откачиваемой среды. Установка внутреннего фильтрующего элемента в наружном фильтрующем элементе с зазором относительно его боковых внутренних стенок позволяет обладающему свойствами пружины внутреннему фильтрующему элементу в процессе фильтрации сжиматься и разжиматься под действием неравномерного потока откачиваемой среды и вибрации колонны труб с глубинным насосом, что вызывает эффект самоочищения фильтрующей наружной поверхности от прилипших к ней частиц примесей. Сочетание продольных щелевых отверстий наружного фильтрующего элемента и поперечных щелевых отверстий внутреннего фильтрующего элемента позволяет повысить степень очистки откачиваемой среды при минимально допустимом гидравлическом сопротивлении фильтра. Выполнение внутреннего фильтрующего элемента в виде цилиндрического насадка с поперечными щелевидными пропилами во взаимно противоположном направлении позволяет создать легкий в изготовлении фильтрующий элемент, имеющий строго контролируемые щелевые отверстия.
В конечном итоге удалось добиться надежной самоочистки фильтрующей поверхности фильтра при повышении надежности работы и упрощении конструкции фильтра.
На чертеже показан продольный разрез фильтра скважинного глубинного насоса.
Фильтр скважинного глубинного насоса 1 содержит два расположенных один в другом с зазором относительно друг друга в радиальном направлении фильтрующих элемента 2 и 3 с щелевыми отверстиями, соответственно, 4 и 5 в их боковых стенках. Наружный фильтрующий элемент 2 выполнен в виде стакана с цилиндрической боковой стенкой и подключен глубинному насосу 1. Внутренний фильтрующий
элемент 3 выполнен в виде цилиндрического насадка, причем щелевые отверстия 5 в его боковой стенке выполнены в виде поперечных прорезей с обеспечением возможности восприятия сжимающих и растягивающих усилий в осевом направлении. Наружный фильтрующий элемент 2 выполнен с продольными щелевыми отверстиями 4, а поперечные прорези, образующие щелевые отверстия 5 внутреннего фильтрующего элемента 3, выполнены в виде поперечных пропилов на глубину L не менее 0,8 от его наружного диаметра D, при этом соседние пропилы направлены навстречу друг другу с приданием таким образом внутреннему фильтрующему элементу свойств пружины. Снизу к наружному фильтрующему элементу 2 присоединен накопитель 6, например в виде трубы с заглушкой.
Фильтр скважинного глубинного насоса работает следующим образом. Жидкость с механическими примесями различных размеров поступает извне через щелевые отверстия 4 наружного фильтрующего элемента 2, при этом от откачиваемой глубинным насосом 1 жидкой среды отделяются крупные примеси, размер которых превышает размер щелевых отверстий 4. Далее частично очищенная откачиваемая среда набегает на внутренний фильтрующий элемент 3, где и происходит ее окончательная фильтрация. Частицы с размерами менее ширины образованных пропилами щелевых отверстий 5 внутреннего фильтрующего элемента 3, совместно с продукцией скважины проходят сквозь фильтр, а частицы более крупные, находясь на поверхности внутреннего фильтрующего элемента 3 в зазоре между последним и наружным фильтрующим элементом 2, постепенно под действием гравитации сползают вниз в накопитель 6. Самоочищение фильтра существенно стимулируется как естественными гидравлическими и механическими колебаниями (в том числе и вибрацией), передающимися на фильтр при работе глубинного насоса, например штангового насоса, так и возвратно-поступательными колебаниями внутреннего фильтрующего элемента 3 относительно подвешенного на глубинном насосе 1 наружного фильтрующего элемента 2.
Таким образом, скважинный фильтр обеспечивает достижение требуемого технического результата при эксплуатации в комплекте с внутрискважинным оборудованием от момента его запуска в работу и до остановки и замены. Данная полезная модель может быть использована в нефтегазовой, горной промышленности и других отраслях промышленности при откачке из скважин различного рода жидких сред с механическими примесями.