СПОСОБ ПРОМЫВКИ ФИЛЬТРА, УСТАНОВЛЕННОГО ПРИ ПРИЕМЕ СКВАЖИННОГО НАСОСА
FLUSHING OF FILTER MOUNTED AT BOREHOLE PUMP INLET

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для эксплуатации скважин, оборудованных глубинными насосами, с повышенным содержанием песка в добываемой продукции.
Присутствие песка в добываемой продукции вызывает износ и заклинивание плунжерной или винтовой пары глубинного насоса, истирание штанг, муфтовых соединений и колонны насосно- компрессорных труб, засорение оборудования системы сбора, подготовки нефти и другие виды осложнений.
Известно, что для предупреждения осложнений в процессе добычи пластовой жидкости на приеме глубинных насосов устанавливают фильтры. Пескосодержащая жидкость, проходя через такой фильтр, очищается от твердых взвешенных частиц (ТВЧ) песка. Известен /1/ скважинный фильтр самоочищающийся, включающий концентрически расположенные наружную, промежуточную и внутреннюю трубы. Последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком. Наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками. Внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, снабженной раструбом и соединенной с ним продольными ребрами. Раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен центратором и 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. Средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом.
Известен также фильтр противопесочный /2/, состоящий из концентрически расположенных труб с отверстиями и фильтрующей сеткой, выполненной в форме шнека.
В обоих фильтрах центробежная сила в концентрическом пространстве позволяет отделять крупные ТВЧ от жидкости, а мелкие - сетчатым материалом. При этом вращение позволяет смывать налипшие ТВЧ с сетки фильтра.
Общим недостатком указанных фильтров являются небольшие скорости движения жидкости в фильтре при добыче нефти штанговыми насосами. Эти скорости не могут создать достаточную центробежную силу для отделения ТВЧ, а также смыть налипшие ТВЧ с сетки фильтра.
Известна насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине /3/. Установка включает два последовательно соединенных штанговых насоса, нижний из которых откачивает нефть из нижнего пласта и через колонну полых штанг поднимает на поверхность. Нефть верхнего пласта через боковой приемный и нагнетательный клапаны верхнего насоса, а также обводной канал откачивается по насосно-компрессорным трубам.
В крайнем нижнем положении насосов специальный стержень позволяет принудительно открывать клапаны нижнего насоса и изливать жидкость из колонны полых штанг в скважину. При необходимости в полые штанги подается жидкость глушения. Установка исключает осаждение песка из продукции нижнего пласта в зазоре между плунжером и цилиндром нижнего насоса.
Установка обладает существенным недостатком, состоящим в необходимости извлечения колонны полых штанг вместе с добываемой продукцией при ремонте скважины. Применяемый стержень вернет клапаны нижнего насоса в рабочие положения и слив жидкости из полых штанг при подъеме оборудования станет невозможным.
Известен также способ добычи обводненной нефти, суть которого состоит в извлечении плунжера из цилиндра трубного (невставного) насоса подъемом штанговой колонны на некоторую величину /4/. Подъем колонны осуществляют в период образования высоковязкой эмульсии в скважине. После того как обводненность нефти достигнет величины, при которой резко снижается ее вязкость, колонну штанг вновь опускают, плунжер входит в цилиндр и установка эксплуатируется уже в обычном режиме.
Однако подъем колонны штанг на некоторую величину и извлечение плунжера из цилиндра не позволяет решать задачу «обратной» промывки фильтра путем нагнетания или перепуска жидкости из НКТ через фильтр в скважину из-за присутствия всасывающего клапана насоса, препятствующего перетоку жидкости.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки скважинного фильтра для вставного насоса согласно патенту на полезную модель /5/. В пескопроявляющую скважину сначала спускают колонну насосно-компрессорных труб. Далее на конце колонны штанг в НКТ спускают в сборе с глубинным штанговым насосом скважинный фильтр, перфорированная труба которого жестко связана с цилиндром насоса. При этом при спуске скважинный фильтр свободно проходит сквозь колонну НКТ. После фиксации цилиндра глубинного насоса в колонне НКТ скважину запускают в работу.
После того как засорятся ячейки фильтра, давление внутри него падает, что заставляет поршень фильтра подняться и открыть доступ жидкости в насос через его продольные сквозные отверстия. При этом сетка фильтра должна была самоочищаться. Для очистки, ревизии или замены фильтра производят подъем штанговой колонны с целью извлечения фильтра на поверхность и замены или очистки сетки.
Описанный способ обладает существенным недостатком, состоящим в невозможности создания внутри фильтра давления, превышающего давление в скважине за фильтром. При ходе плунжера насоса вверх движение жидкости через сквозные отверстия поршня после засорения фильтра также будет сопровождаться разрежением и частичным падением давления внутри фильтра. При ходе плунжера вниз повышение давления внутри фильтра также не будет происходить из-за присутствия приемного клапана самого насоса. Из-за отсутствия избыточного давления внутри фильтра в сравнении с давлением в скважине за фильтром очистка сетки происходить не будет ввиду отсутствия «обратного» тока жидкости и промывки ячеек.
Технической задачей предлагаемого способа является обеспечение «обратной» промывки фильтра на приеме насоса жидкостью, находящейся в колонне насосно-компрессорных труб.
Техническая задача решается тем, что в известном способе, включающем спуск в пескопроявляющую скважину штангового насоса вставного типа, оборудованного фильтром на приеме, остановку скважины после засорения фильтра и подъем штанговой колонны, согласно изобретению после засорения фильтра песком и остановки скважины производят частичный подъем колонны штанг на величину, достаточную для срыва корпуса насоса с замковой опоры и образования концентрического проточного канала между корпусом насоса и насосно-компрессорными трубами для перетока жидкости из колонны труб в скважину и удерживают колонну штанг в приподнятом положении до момента достижения динамическим уровнем жидкости в затрубном пространстве скважины статического положения, после чего колонну штанг опускают до начального положения и производят запуск насоса в работу.
На чертеже (поз. а и б) показана схема реализации способа. В скважину 1 спущена колонна насосно-компрессорных труб 2 с нижней опорой 3 и фильтром 4 на нижнем конце. На колонне штанг 5 с удлиненным полированным штоком в трубы спущен вставной насос 6 с плунжером 7, всасывающим 8 и нагнетательным 9 клапанами. На корпусе вставного насоса 6 снаружи размещена верхняя опора 10. Опоры 3 и 10 образуют в целом замковую опору насоса.
Способ осуществляется следующим образом
В рабочем (поз. а на чертеже) положении корпус насоса 6 своей опорой 10 опирается о нижнюю опору 3 и передает вес колонны штанг и жидкости на колонну насосно-компрессорных труб 2. Поступающая в скважину 1 пластовая жидкость проходит через фильтр 4 на приеме насоса 6, очищаясь от ТВЧ. Плунжер 7 за счет возвратно-поступательных движений в насосе откачивает очищенную жидкость к устью по колонне труб 2.
По мере засорения фильтра 4 происходит снижение подачи насоса. Для промывки фильтра от засорения производят остановку скважины и подъем колонны штанг 5 на высоту, достаточную для срыва корпуса насоса с опоры 3. При этом опора 10 приподнимается по отношению к опоре 3 с образованием концентрического канала между трубами 2 и корпусом насоса 6.
В этот момент жидкость, находящаяся в насосно-компрессорных трубах 2, под высоким перепадом давления будет перетекать через образовавшийся канал и фильтр в скважинное пространство (поз. б на чертеже). В период перетока обратное направление потока жидкости будет смывать налипшие ТВЧ с фильтра и очищать его. Переток жидкости из труб 2 будет сопровождаться также подъемом динамического уровня жидкости в скважине.
Во избежание возникновения репрессии на пласт и предупреждения поступления в него скважинной жидкости с повышенным содержанием ТВЧ промывка фильтра производится до того момента, когда динамический уровень достигнет статического положения. Контроль за положением динамического уровня жидкости в скважине в период промывки может производиться стандартными приборами волнометрии.
При достижении уровня жидкости в скважине, близкого к статическому, производят посадку корпуса насоса в опору 3 спуском колонны штанг вниз и последующий запуск насоса в работу.
В период промывки скважины тяжелые частицы мехпримесей, смытые с фильтра, будут оседать в скважине. После запуска насоса в работу первоначальный отбор жидкости насосом будет производиться преимущественно из затрубного пространства. Это позволит полностью осесть смытым ТВЧ и скопиться в зумпфе скважины.
Для практической реализации способа используется удлиненный полированный шток колонны штанг 5 во избежание упора первой соединительной муфты штанг в сальник и его разрушения при частичном подъеме колонны.
В скважине, оборудованной установкой винтового насоса с приводом от вращающейся колонны штанг, после засорения фильтра и остановки скважины производят подъем штанговой колонны на величину, достаточную для извлечения ротора насоса из эластичного статора. После промывки фильтра колонну штанг опускают, ротор входит в статор и установка запускается в работу.
Технико-экономическим преимуществом заявляемого способа является промывка фильтра на приеме насоса без извлечения подземного оборудования на поверхность. Кроме того, применение способа возможно и для скважин, оборудованных винтовыми насосами с приводом от вращающейся колонны штанг.
Литература
1. Патент RU 2305756 C1. Фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова. Заявл. 10.01.2006. Опубл. 10.09.2007.
2. Патент RU 2158358 C1. Фильтр противопесочный. Заявл. 09.03.1999. Опубл. 27.10.2000
3. Патент RU 2291952 C1. Насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине. Заявл. 20.05.2005. Опубл. 20.01.2007.
4. Авторское свидетельство СССР на изобретение SU 1059140 А. Заявл. 03.04.1981. Опубл. 07.12.1983. БИ №45.
5. Патент RU №65123 U1 на полезную модель: Скважинный фильтр для вставного штангового глубинного насоса. Заявл. 15.03.2007. Опубл. 27.07.2007.