УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА СКВАЖИННОГО ФИЛЬТРА
CLEANING DEVICE OF FILTER ELEMENT OF WELL STRAINER

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретно предназначено для очистки скважинных фильтров.
Известно, что скважинные фильтры при эксплуатации засоряются (происходит кольматация) и дебит скважины уменьшается в несколько раз.
Способы очистки скважинных фильтров можно условно разделить на две группы:
- очистка асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений (растворимых),
- очистка твердых механических отложений (песок, глина, доломит и других нерастворимых примесей).
В первом случае применяют нагрев или растворители, а во втором механическую очистку или волновое (акустическое или гидравлическое) воздействие.
Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ на изобретение №2332560, МПК Е21В 43/00, опубл. 27.08.2008 г.
Скважинный фильтр с функцией очистки выполнен в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта, и с отверстиями на боковой поверхности трубы. Концентрично трубе установлен фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент выполнен в виде двух электродов, изолированных друг от друга посредством сетки из неэлектропроводного материала. Электроды выполнены в виде металлической сетки и имеют возможность подключения к источнику электроэнергии. Источник энергии размещен на поверхности или выполнен автономным, например в виде батареи элементов питания или электрогенератора, и установлен внутри скважинного фильтра. Техническим результатом является увеличение дебита скважины за счет периодической очистки фильтрующего элемента.
Недостатки этого технического решения - возможность очистки только от асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений и необходимость выполнения подвода электроэнергии на большую глубину.
Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ №2382178, МПК Е21В 37/08, опубл. 27.09.2009 г.
Устройство для очистки скважинного фильтра включает генератор колебаний, установленный в корпусе, и средства доставки генератора колебаний на забой скважины и подвода электроэнергии. В качестве средства подвода электроэнергии используется геофизический кабель. Средство доставки генератора колебаний содержит электродвигатель с гидравлическим движителем. Электродвигатель и генератор колебаний установлены в герметичном корпусе. Гидравлический движитель выполнен с двумя гребными винтами, соединенными с электродвигателем через механизм передачи для обеспечения возможности вращения в противоположные стороны. Техническим результатом является обеспечение очистки скважинного фильтра и доставки устройства для очистки в горизонтальный участок скважины, предотвращение скручивания геофизического кабеля из-за вращения устройства.
Недостатки - сложное и дорогостоящее устройство доставки, наличие многокилометрового геофизического кабеля, длительность процесса очистки скважинных фильтров.
Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра (самоочищающийся скважинный фильтр) по патенту РФ на изобретение №2338871, МПК Е21В 49/08, опубл. 09.01.2007 г.
Это изобретение может быть использовано при добыче газа и фильтрации воды от песка. Самоочищающийся скважинный фильтр выполнен в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта, и с отверстиями на боковой поверхности трубы, концентрично которой установлен фильтрующий элемент. В фильтрующем элементе установлена изолированная обмотка, имеющая возможность подключения к автономному источнику энергии, например батарее элементов питания или электрогенератору, установленному внутри скважинного фильтра. Техническим результатом является увеличение дебита скважины за счет периодической очистки фильтра.
Недостаток - необходимость периодической смены элементов электропитания, установленных внутри скважинного фильтра из-за загромождение его внутреннего сечения. Известно устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ №2178724, МПК В01В 29/00, опубл. 27.01.2002 г.
Самоочищающийся резонансный активатор-фильтр содержит цилиндрический корпус с крышками и патрубками, два излучателя, резонансную камеру, заполненную жидкой средой, упругую оболочку и объем, заполненный сжатым газом и размещенный между упругой оболочкой и корпусом, фильтрующий элемент и трубную доску, при этом фильтрующий элемент размещен на трубной доске и они вместе разделяют резонансную камеру на две части: на объем, в который поступают жидкие среды, подлежащие перемешиванию и очистке, и на объем с чистой средой, при этом один излучатель размещен в одном объеме, а второй излучатель - во втором объеме. Использование устройства позволяет повысить производительность и продолжительность непрерывной работы, а также в больших объемах выполнять эффективное перемешивание и очистку различных сред.
Недостатки - низкая эффективность и скорость очистки, вызванные отсутствием средств настройки резонансной частоты, и неоптимальное расположение резонаторов.
Известно устройство для очистки скважинного фильтра по АС СССР №1171058, МПК B01D 25/00, опубл. 07.08.1985 г., прототип.
Этот фильтр содержит корпус из сменных блоков с фильтрующими элементами и выходными штуцерами, упорную плиту с входным штуцером и нажимную плиту, поджимающую блоки к упорной плите посредством болтов, отличающийся тем, что с целью обеспечения эксплуатационной надежности он снабжен коническим отражателем, установленным на упорной плите у входного штуцера, и акустическими резонаторами, выполненными в виде набора параллельных пластин, размещенных коаксиально на рабочих поверхностях отражателя, и нажимной плиты, а также расположенными по обе стороны фильтрующих элементов решетчатыми дисками с раззенкованными отверстиями.
Недостатки - относительно низкая скорость очистки фильтрующего элемента из-за отсутствия настойки резонансной частоты и неоптимальное расположение резонаторов внутри скважинного фильтра.
Задачи изобретения - значительное улучшение и ускорение очистки скважинного фильтра.
Решение указанных задач достигнуто в устройстве для очистки фильтрующего элемента скважинного фильтра, содержащем, по меньшей мере, один резонатор, установленный внутри корпуса скважинного фильтра, и источник пульсаций, тем, что скважинный фильтр установлен на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, а источник пульсаций выполнен в виде клапана-пульсатора с управляемым приводом и установлен в трубопроводе подачи промывочной жидкости в скважинный фильтр, управляемый привод электрической связью соединен с компьютером, а после клапана-пульсатора установлены датчики частоты и амплитуды пульсаций. Резонатор может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса с резонансной полостью внутри него, цилиндрический корпус сцентрирован внутри корпуса скважинного фильтра, а на внутренней поверхности цилиндрического корпуса резонатора выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с полостью внутри скважинного фильтра. Резонаторы могут быть установлены на частях корпуса скважинного фильтра, свободных от фильтрующего элемента. Скважинный фильтр может содержать ниппель и муфту, а резонаторы могут быть выполнены непосредственно около них.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-4, где:
- на фиг. 1 приведена схема устройства,
- на фиг. 2 приведена схема резонатора,
- на фиг. 3 приведен скважинный фильтр с одним резонатором,
- на фиг. 4 приведен скважинный фильтр с двумя резонаторами.
Устройство для реализации очистки скважинного фильтра (фиг. 1-4) предназначено для очистки скважинного фильтра 1, установленного на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ 2 внутри обсадной колонны 3 в районе нефтеносного пласта 4, находящегося в грунте 5. Это устройство содержит емкость 6 для хранения промывочной жидкости, к которой присоединен трубопровод низкого давления 7, имеющий с одной стороны фильтр 8, а с другой насос 9 с приводом 10. К выходу насоса 9 присоединен трубопровод подачи промывочной жидкости 11, на другом конце которого установлен клапан-пульсатор 12 с управляемым приводом 13. Внутри скважинного фильтра 2 в полости 14 установлен, по меньшей мере, один резонатор 15.
Между колонной НКТ 2 и обсадной колонной 3 образован зазор 16. Полость зазора 16 сообщается с кольцевой полостью 17 коллектора 18. К коллектору 18 присоединен трубопровод возврата промывочной жидкости 19, другой конец которого находится над емкостью 6 или внутри нее.
Система управления процессом выполнена в виде компьютера 20 (системный блок), к которому электрическими связями 21 присоединены монитор 22, клавиатура 23 и манипулятор типа «мышь» 24.
Управляемый привод 13 соединен с компьютером 20 линией связи 25. После клапана-пульсатора 12 присоединены датчики частоты и амплитуды пульсаций соответственно 26 и 27. Датчики 26 и 27 линиями связи 25 соединены с входом в компьютер 20.
Резонатор 15 имеет цилиндрический корпус 28, резонансную полость 29 и отверстия 30, которые сообщают резонансную полость 29 с полостью 14. Цилиндрический корпус 28 сообщается отверстиями 30 с полостью 14.
Возможны несколько вариантов установки резонатора 15 в скважинном фильтре 1 На фиг. 3 приведена установка одного резонатора 15 в полости 14 скважинного фильтра 1. Скважинный фильтр 1 содержит корпус 31, муфту 32 и ниппель 33. В корпусе 31 выполнены радиальные отверстия 34. Радиальные отверстия 34 с внешней стороны закрыты фильтрующим элементом 35. Резонатор 15 установлен вне фильтрующих элементов 35 (фиг. 3). Предпочтительно установить два фильтрующих элемента 15 непосредственно около муфты 32 и ниппеля 33.
РАБОТА УСТРОЙСТВА
При работе включают компьютер 20, на который предварительно установлено соответствующее программное обеспечение.
Кроме того, подают напряжение на привод 10 насоса 9 и подают промывочную жидкость по трубопроводу 10 через клапан-пульсатор 12 в полость 14 трубы НКТ 2 и далее в скважинный фильтр 1, потом через зазор 16 в полость 17 коллектора 18 и далее возвращают по трубопроводу сброса 19 в емкость 6.
Управление включением, частотой и амплитудой пульсаций осуществляется компьютером 20. Компьютер 20 подает управляющий сигнал приводу 13 для периодического открывания и закрывания клапана-пульсатора 12. Клапан-пульсатор 12 создает пульсации давления в полости 15 и внутри скважинного фильтра 1. Вследствие этого твердые частицы с внешней стороны скважинного фильтра 1 отделяются от фильтрующего элемента 35 и попадают в зазор 18 и далее по трубопроводу возврата промывочной жидкости 19  в емкость 6.
Датчики амплитуды пульсации 27 измеряют амплитуду пульсации и при ее увеличении корректируют частоту пульсаций клапана-пульсатора 12 до получения максимума, т.е. до наступления резонанса. Датчик частоты 26 фиксирует резонансную частоту.
Применение изобретения позволит ускорить и улучшить очистку скважинного фильтра, при этом минимально загромоздить внутреннее сечение скважинного фильтра и не затенить его фильтрующий элемент.