ПОГРУЖНОЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относятся к нефтяной промышленности, а именно к устройствам для добычи водонефтяной смеси из скважин, осложненных выносом песка.
Известен погружной насосный агрегат, состоящий из насосных секций, всасывающего элемента в виде корпуса с валом и пенометаллическим фильтром, гидрозащиты и электродвигателя (Пат. №2261369 РФ, F04D 13/10, 2004).
Недостатком погружного насосного агрегата является ограниченный ресурс работы в скважинах с повышенным содержанием механических примесей, поскольку пенометаллический фильтр необратимо утрачивает свою пропускную способность в течение ограниченного времени в силу свойственного ему задержания частиц в поровом пространстве, в результате чего прекращается поступление жидкости в насос.
Известен погружной насосный агрегат, состоящий из колонны труб, электроцентробежного насоса (ЭЦН), гидрозащиты, вентильного электродвигателя и присоединенного к его основанию через разобщитель щелевого фильтра (Пат. №109513 РФ, F04D 13/10, 2011).
В таком погружном насосном агрегате не предусмотрена возможность промывки щелевого фильтра в случае его засорения, что уменьшает количество добываемой нефти из скважин с интенсивным пескопроявлением.
Известен погружной насосный агрегат, включающий колонну из насосно-компрессорных труб с регулируемым и обратным клапанами в ее основании, ЭЦН, входной модуль, гидрозащиту и электродвигатель, помещенные в кожухе, который герметично зафиксирован на колонне труб выше регулируемого клапана, и прикрепленный к кожуху хвостовик с фильтром внизу (Пат. №2415253 РФ, E21B 43/00, 2011). Известен также погружной насосный агрегат, включающий колонну труб, ЭЦН, электродвигатель, фильтр, присоединенный посредством перфорированного патрубка и оснащенный магнитоактиватором внутри, и цилиндрический кожух, который прикреплен верхним концом к насосу выше приемной части, а нижним концом - к торцу электродвигателя (Пат. №2230181 РФ, E21B 43/00, 2004).
Основным недостатком описанных погружных насосных агрегатов является применение кожуха для организации противотока жидкости через скважинный фильтр при его регенерации, который увеличивает весогабаритные характеристики агрегатов, усложняет выполнение спускоподъемных операций, а также повышает их стоимость.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является принятый за прототип погружной насосный агрегат для подъема пластовой жидкости, включающий колонну труб, ЭЦН, входной модуль, гидрозащиту, электродвигатель, соединительный перфорированный патрубок, щелевой фильтр с кольцевой заглушкой на верхнем торце, состоящий из продольных стержней и навивки из призматического профиля, и устройство для герметизации кольцевого зазора, опоясывающее соединительный патрубок ниже перфораций (Пат. №60613 РФ, E21B 43/08, 2007).
Недостаток погружного насосного агрегата состоит в его ограниченной долговечности и невысокой надежности вследствие невозможности эффективного восстановления пропускной способности входящего в его состав щелевого фильтра без извлечения из скважины.
Задачей настоящей полезной модели является создание погружного насосного агрегата с высоким ресурсом работы за счет эффективного периодического восстановления в скважине пропускной способности его щелевого фильтра.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружном насосном агрегате для подъема пластовой жидкости, включающем ЭЦН, входной модуль, гидрозащиту, электродвигатель, соединительный патрубок, щелевой фильтр с кольцевой заглушкой на верхнем торце, состоящий из продольных стержней и навивки из призматического профиля, и устройство для герметизации кольцевого зазора, согласно полезной модели, навивка из призматического профиля обращена внутрь щелевого фильтра, который выполнен с открытым нижним торцем для прохода пластовой жидкости и опоясан снизу устройством для герметизации кольцевого зазора, а соединительный патрубок продлен до нижнего торца щелевого фильтра, охвачен внизу спиралевидной щеткой, контактирующей с навивкой, и установлен с возможностью осевого перемещения относительно щелевого фильтра.
К щелевому фильтру дополнительно может быть присоединен шламосборник с входными отверстиями вверху.
На фиг. 1 схематично изображен погружной насосный агрегат, при спуске в скважину; на фиг. 2 - то же, в процессе откачки пластовой жидкости; на фиг. 3 - то же, при удалении загрязнений с внутренней поверхности щелевого фильтра; на фиг. 4 - щелевой фильтр, продольное сечение.
Погружной насосный агрегат содержит колонну труб 1, ЭЦН 2, входной модуль 3, гидрозащиту 4, электродвигатель 5, соединительный патрубок 6, щелевой фильтр 7, устройство 8 для герметизации кольцевого зазора 21 (фиг. 1).
В щелевом фильтре 7 продольные стержни 9 расположены снаружи навивки из призматического профиля 10, а непрерывная щель 11 обращена внутрь фильтра (фиг. 4). Верхний торец 12 щелевого фильтра 7 перекрыт кольцевой заглушкой 13, а его нижний торец 14 оставлен открытым для прохода пластовой жидкости и ее фильтрации изнутри наружу фильтра 7.
Соединительный патрубок 6 продлен до нижнего торца 14 щелевого фильтра 7 и снабжен внизу коаксиально установленной на нем щеткой 15, ворсинки 16 которой контактируют с навивкой из призматического профиля 10. Щетка имеет спиралевидную форму для уменьшения гидравлического сопротивления движению жидкости сквозь ворсинки. Соединительный патрубок 6 закреплен в кольцевой заглушке 13, например, с помощью срезных шрифтов, и может быть отсоединен под действием прикладываемогоо усилия для последующего осевого перемещения относительно щелевого фильтра 7.
Устройство 8 для герметизации кольцевого зазора опоясывает щелевой фильтр 7 внизу и имеет в исходном состоянии меньший диаметральный размер, чем внутренний диаметр эксплуатационной колонны 19. Устройство 8 может быть выполнено в виде механического пакера или из разбухающей в жидкости эластомерной оболочки.
К щелевому фильтру 7 может быть дополнительно присоединен шламосборник 17 с входными отверстиями 18, который предотвращает осаждение частиц на зумпф скважины при регенерации загрязненного щелевого фильтра и одновременно служит гравитационным сепаратором, отделяющим крупнодисперсные частицы из пластовой жидкости перед ее механической очисткой на щелевом фильтре 7.
Погружной насосный агрегат спускают в скважину, при этом устройство 8 для герметизации кольцевого зазора остается выше перфораций 20 в эксплуатационной колонне 19 (фиг. 1). В скважине устройство 8 активируют, в результате чего происходит закрепление щелевого фильтра 7 в эксплуатационной колонне 19 и герметизация кольцевого зазора 21 между ними (фиг. 2).
После включения ЭЦН и создания депрессии пластовая жидкость с механическими частицами поступает из продуктивного пласта скважины через перфорации 20 в эксплуатационную колонну 19. Через открытый нижний торец 14 пластовая жидкость попадает внутрь щелевого фильтра 7 и беспрепятственно движется внутри него в осевом и радиальном направлении между ворсинками спиралевидной щетки 15.
При наличии присоединенного к щелевому фильтру 7 шламосборника 17 поступает сначала в последний через отверстия 18, разворачивается на 90 градусов и лишь затем устремляется в щелевой фильтр 7, при этом наиболее тяжелые и крупные из находящихся в жидкости частиц под действием гравитационных сил оседают на дно шламосборника 17.
Далее в обоих случаях происходит фильтрация пластовой жидкости через щель 11 между витками призматического профиля 10 изнутри наружу щелевого фильтра 7, при этом частицы размером более ширины щели задерживаются между витками, образуя конгломераты. После прохождения щелевого фильтра 7 очищенная пластовая жидкость оказывается в кольцевом зазоре 21, течет по нему к входному модулю 3 и попадает в ЭЦН 2. Кольцевая заглушка 13 исключает поступление неочищенной пластовой жидкости на прием ЭЦН, минуя щелевой фильтр 7.
При выявлении на устье скважины существенного снижения объема откачиваемой жидкости проводят очистку загрязненного щелевого фильтра 7 от механических частиц. Для этого погружной насосный агрегат отключают, глушат скважину очищенным до высокой степени тяжелым раствором и убирают устьевую арматуру (фиг. 3). Далее к верхнему концу колонны труб 1 прикладывают расчетное усилие натяжения, которое через погружной насосный агрегат передается на соединительный патрубок 6. В результате патрубок 6 выходит из зацепления (не показано) с кольцевой заглушкой 13 и продергивается через щелевой фильтр 7, который при этом удерживается устройством 8 от смещения в эксплуатационной колонне 19. Погружной насосный агрегат вместе с соединительным патрубком 6 поднимают на высоту, сопоставимую с длиной щелевого фильтра 7, после чего возвращают в исходное положение. Так поступают несколько раз. Установленная на соединительном патрубке 6 щетка 15 своими ворсинками 16 разрушает и удаляет конгломераты частиц из щели 11 по всей длине щелевого фильтра 7. Под действием силы тяжести отделившиеся частицы опускаются вниз к открытому торцу 14 щелевого фильтра 7, откуда падают в зумпф скважины или в шламосборник 17. По завершению регенерации щелевого фильтра погружной насосный агрегат возвращают в исходное положение, устанавливают устьевую арматуру и включают (фиг. 2).
В результате выполненных за короткий промежуток времени простых операций восстанавливается в прежнем объеме движение пластовой жидкости через освобожденный от механических частиц щелевой фильтр. Это позволяет сократить простои погружного насосного агрегата, увеличить ресурс его работы и, следовательно, нефтедобычу.