Система очистки добывающих скважин с применением гравитационного фильтра
PRODUCTION WELLS CLEANING SYSTEM WITH APPLICATION OF GRAVITY FILTER

Изобретение относится к системам фильтрации, предназначенным для улавливания механических примесей, содержащихся в добываемом растворе и осаждения их в накопителе. В том числе, система может быть применима при добыче ураносодержащих растворов.
Известна (RU 2540131 C2, 10.02.2015) система улавливания песка и механических примесей в потоке нефти, воды и газа, состоящая из накопителя песка, представляющего собой трубу с заглушенным концом, дифференциатора давления, установленного за незаглушенным концом трубы на некотором расстоянии от конца трубы по ходу потока жидкости или газа, дифференциатор давления представляет собой металлический цилиндр, диаметр которого меньше диаметра трубы - накопителя песка. Конструкция жёстко крепится в трубопроводе.
Данная система не предназначена для работы в агрессивных средах, недостаточно надёжна, не обеспечивает длительный срок эксплуатации.
Известно (DK 201900447 A1, 04.06.2019) фильтрующее устройство, включающее камеру сбора, фильтр, расположенный внутри камеры сбора, насос с приводом двигателя, фильтр имеет открытую первую концевую частью и закрытую вторую концевую часть, образуя ёмкость. Фильтрующее устройство имеет носик со сквозным отверстием.
Данное устройство не предназначено для эксплуатации в агрессивных средах, недостаточно надёжно.
Известно устройство очистки, включающее фильтрующее скважинное устройство, спускаемое в обсадную трубу с перфорациями, включающее отделенные друг от друга кольцевой перегородкой верхний и нижний корпус с входными отверстиями вверху каждого, отводящую трубу, размещенную в каждом корпусе, проходящую через кольцевую перегородку и снабженную радиальными отверстиями выше перегородки, шнек в каждом корпусе вокруг отводящей трубы, расположенный ниже входных отверстий, и шламосборник внизу корпусов, причём в качестве нижнего корпуса использован участок обсадной трубы ниже кольцевой перегородки, которая расположена над перфорациями, служащими входными отверстиями для нижнего корпуса, отводящая труба состоит из двух несообщающихся частей, нижняя из которых присоединена к основанию верхнего корпуса, а функцию шламосборника для нижнего корпуса выполняет зумпф скважины (RU 161893 U1, 10.05.2016).
Устройство по RU 161893 U1, 10.05.2016 можно принять в качестве ближайшего аналога.
Данное устройство достаточно сложно при установке и эксплуатации, срок службы фильтра недостаточен.
Техническими проблемами являются сложность монтажа, недостаточная надёжность, недостаточный срок службы фильтра.
Предлагается система очистки добывающих скважин с применением гравитационного фильтра, включающая контейнер-накопитель, шнек, насос с приводом электродвигателя. По меньшей мере одна из труб в нижней части обсадной колонны является перфорированной. Гравитационный фильтр с установленным внутри него шнеком фиксирован на планшайбе, на стыке труб меньшего и большего диаметров обсадной колонны, со стороны трубы большего диаметра. Контейнер-накопитель установлен ниже фильтра. Между фильтром и насосом установлен разъединитель-уплотнитель.
Разъединитель-уплотнитель представляет собой шайбу и патрубок, причём шайба установлена внутри трубы с обеспечением герметичности соединения, патрубок установлен внутри шайбы с обеспечением герметичности соединения.
В частных случаях контейнер-накопитель может быть оснащён центратором и конусным утяжелителем.
В частном случае в нижней части колонны может быть установлен стакан-ограничитель, представляющий собой стержень, установленный в перфорированной трубе обсадной колонны.
Предпочтительно, фильтр изготовлен из коррозионностойкой стали, а контейнер-накопитель изготовлен из полиэтилена низкого давления.
В частных случаях гравитационный фильтр в сборе с разъединителем - уплотнителем и стакан-ограничитель оснащены автосцепами.
Техническими результатами являются: возможность эксплуатации установки в агрессивных средах, упрощение монтажа системы, возможность автономного, независимого от погружной насосной установки монтирования, возможность достаточно лёгкого извлечения и очищения системы, долговечность фильтра.
На иллюстрации (фиг. 1) обозначены:
1 - продуктивный пласт,
2 - перфорированная труба,
3 – планшайба,
4 - гравитационный фильтр,
5 – утяжелитель конусный,
6 – центратор,
7 - стакан-ограничитель,
8 - насос,
9 – привод электродвигателя,
10 - контейнер-накопитель,
11 – разъединитель – уплотнитель,
12 – лубрикатор,
13 – автосцеп,
14 – статический уровень,
15 – динамический уровень.
Система работает следующим образом.
Жидкость или раствор поступает из продуктивного пласта (поз.1) через перфорированную трубу (поз.2) в тело обсадной колонны. Диаметр и количество отверстий рассчитываются, исходя из дебита скважины и размеров дренажной гальки.
На стыке диаметров обсадной колонны на планшайбе (поз.3) монтируется гравитационный фильтр (поз.4). с контейнером-накопителем (поз.10). Фильтр изготавливается из коррозионностойкой стали типа AISI316L или аналогов. Накопитель изготавливается из полиэтилена низкого давления (ПНД), также из спецматериалов.
При необходимости контейнер-накопитель может быть оснащён утяжелителем конусным (поз.5) и центратором (поз.6). Для исключения засорения отложениями механическими частицами «хвостовика» обсадной колонны, лежащего ниже уровня продуктивного пласта и поддержания постоянной скорости движения жидкости (раствора) допускается оснащение стаканом-ограничителем (поз.7).
Жидкость с включениями механических примесей, поднимаемая коррозионностойким насосом Grundfos (поз.8) в сборе с приводом электродвигателя (поз.9), попадает через планшайбу (поз.3) на приём фильтра (поз.4) и далее через шнек, где и происходит отделение жидкости от механических примесей принципом «гидроциклонирования» в напорную трубу. При этом твердые частицы оседают в накопителе.
Для исключения прямого тока на прием насоса неочищенной жидкости используется разъединитель-уплотнитель (поз.11). Очищенная жидкость по трубопроводу из ПНД подается на поверхность.
Направления движения жидкости в системе показаны стрелками на фиг.1.
Сигнализатором наполненности накопителя является лубрикатор (поз.12), сигналом появление частиц в потоке жидкости.
В этом случае процесс добычи следует прекратить и провести ремонтно-восстановительные работы.
Для удобства извлечения стандартным инструментом фильтра в сборе (поз.4, 10) и стакана (поз.7) они оснащаются автосцепом (поз.13).
Система позволяет очищать раствор от механических примесей, осаждая их в накопителе и не допуская попадания твердых включений в рабочие органы погружной насосной установки, исключая тем самым ускоренный износ насоса и его засорение (прекращение подачи).
Преимуществами системы, отличающими её от существующих аналогов, являются:
эксплуатация установки происходит в агрессивных средах, что вынуждает применять коррозионностойкие конструкционные материалы;
система монтируется без применения разделителей фракций и удерживающих узлов типа гидроякоря или пакера;
система легко извлекаема и очищаема за счет встроенных элементов автосцепки;
фильтр очень долговечен;
система позволяет автономное, независимое монтирование от погружной насосной установки;
система позволяет извлекать и утилизировать механические примеси, тем самым очищая продуктивный пласт и продлевая эксплуатационные периоды между ремонтно-восстановительными работами.
Для исключения заполнения механическими примесями «хвостовика» обсадной колонны, дополнительно может дооснащаться ограничителем, так же легко извлекаемым за счет автосцепа.