УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ СКВАЖИН ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Полезная модель относится к горной промышленности и предназначена для нефтяной и газовой отрасли при эксплуатации нефтегазодобывающих скважин, содержащих твердые частицы, шлам, песок, грязь, а именно к устройствам для удержания механических примесей. Позволяет увеличить срок службы оборудования вследствие значительного снижения абразивного износа.
Известно устройство защиты надпакерного пространства от скапливания мехпримесей, аналог (1), патент РФ №2163312, дата подачи заявки 22.06.2000 г., дата публикации патента 20.02.2001 г. Устройство защиты надпакерного пространства от скапливания механических примесей включает установленную в скважине с верхним и нижним продуктивными пластами подъемную колонну с циркуляционным клапаном в зоне нижнего пласта и пакер. В скважине установлена подземная обсадная колонна, и на торец последней установлена надетая на подъемную колонну крышка, запирающая надпакерное пространство, над крышкой установлен дополнительный циркуляционный клапан, циркуляционный клапан установлен над кровлей нижнего пласта, а крышка с нижней стороны выполнена с радиальными ребрами с образованием последними с торцом подземной осадной колонны каналов, сообщающих между собой кольцевые пространства выше и ниже крышки, при этом оседающие из верхнего пласта частицы задерживаются на верхней поверхности крышки и вновь оседающие частицы увлекаются потоком газа нижних дыр перфорации. В результате достигается предупреждение скапливания мощной песчаной пробки. Недостатками устройства ненадежность конструкции и низкая эффективность защиты от мехпримесей.
Известно устройство для предотвращения засорения механизмов электроцентробежных насосов в скважинах, аналог (2), патент RU 2262006 С2, дата подачи заявки 16.09.2003 г., опубликовано 10.10.2005 г. Устройство для предотвращения засорения и заклинивания механизмов электроцентробежных насосов в скважинах установлено выше насоса, имеет отстойник для накопления мехпримесей и лабиринт для отделения частиц, установленный в верхней части устройства. Для регулирования направления потока внутри устройства установлен цилиндр с подвижным штоком. На штоке установлены верхний клапан, открывающий при остановке насоса отверстие в верхней части цилиндра для стока жидкости через лабиринт, и нижний клапан, удерживающий в верхнем положении шток и открывающий проход при работе насоса. В нижней части отстойника выполнены отверстия. Цилиндр внутри устройства установлен подвижно, нагружен вниз возвратной пружиной и снабжен конусным кольцевым уплотнением для перекрытия отверстия в нижней части отстойника при отключенном насоса. Нижний клапан выполнен поплавковым для подъема через верхний клапан подвижного цилиндра и снабжен пружиной сжатия. На корпусе устройства при входе в лабиринт установлен кольцевой магнит. Изобретение направлено на предотвращение засорения и заклинивания исполнительных механизмов насосов при их отключениях. Недостатками устройства ненадежность конструкции и низкая эффективность защиты от мехпримесей.
Известен погружной сепаратор механических примесей, прототип (3), патент РФ №2526068, дата подачи заявки 27.03.2013, опубликовано 20.08.2014 г. Погружной сепаратор механических примесей включает корпус с входными и выходными отверстиями, вращающийся шнек, защитную гильзу и разделительную головку с каналами отвода механических примесей. Входные отверстия расположены выше вращающегося шнека, а в разделительной головке выполнены каналы для очищенной жидкости, связанные с выходными отверстиями через кольцевой зазор, образованный между защитной гильзой и корпусом. На внутренней стороне защитной гильзы может быть выполнена винтовая решетка с ходом нарезки по направлению вращения шнека. Перед выходными отверстиями может быть установлено рабочее колесо для повышения напора. Недостатками данного предложения являются сложность конструкции, необходимость привода от электроцентробежного насоса, механический износ вращающихся деталей. Технической задачей, решаемой полезной моделью является повышение надежности и эффективности защиты подземного оборудования от механических примесей.
Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что в устройстве защиты подземного оборудования скважин от механических примесей, не связанном механически с приводом электроцентробежного насоса, поток жидкости поступает через входные отверстия в жидкостную камеру, где, проходя через лопасти крыльчаток, установленных неподвижно, получает вращение. Под действием центробежной силы происходит отбрасывание твердых частиц к стенкам камеры, которые содержат отверстия. Твердые частицы, попав через эти отверстия и отверстия в перфорированном кожухе в межтрубное пространство, ввиду отсутствия движения жидкости вдоль стенок корпуса, оседают в накопитель.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, решается устройством защиты подземного оборудования скважин от механических примесей, которое содержит корпус с входными отверстиями и накопителем в нижней части, присоединенным при помощи переводника, при этом устройство применено с электроцентробежными насосами в герметичном кожухе и не связано механически с приводом электроцентробежного насоса, а входные отверстия расположены в нижней части корпуса. Через них поток жидкости поступает в жидкостную камеру, где, проходя через лопасти крыльчаток, установленных неподвижно, получает вращение. Под действием центробежной силы происходит отбрасывание твердых частиц к стенкам камеры, которые содержат отверстия. Твердые частицы, попав через эти отверстия и отверстия в перфорированном кожухе в межтрубное пространство, ввиду отсутствия движения жидкости вдоль стенок корпуса, оседают в накопитель.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение надежности и эффективности защиты подземного оборудования от механических примесей, повышение эффективности работы скважины, увеличение межремонтного периода скважин, сокращение эксплуатационных затрат и продолжительности подземного ремонта. Новым является то, что улавливание и осаждение механических примесей в накопитель происходит под действием центробежной силы, без применения вращающихся деталей и без механической связи с приводом электроцентробежного насоса. Устройство защиты подземного оборудования скважин от механических примесей позволяет значительно увеличить срок службы оборудования вследствие многократного снижения абразивного износа.
На фиг. 1 в продольном разрезе представлена конструкция устройства защиты подземного оборудования скважин от механических примесей. На фиг. 2 показана схема присоединения устройства защиты подземного оборудования скважин от механических примесей к корпусу герметичного кожуха электроцентробежного насоса.
Устройство защиты подземного оборудования скважин от механических примесей (фиг. 1) содержит корпус 1 с накопителем 10 в нижней части с заглушкой 14, присоединенным при помощи переводника 9, входными отверстиями 7, переводником 11 в верхней части, для присоединения насосно-компрессорных труб 17 (фиг. 2) в случае присоединения к штанговому глубинному насосу (на чертеже не показано) или к корпусу герметичного кожуха электроцентробежного насоса 20 (фиг. 2). Внутри корпуса 1 (фиг. 1) расположена жидкостная камера 15, содержащая коллектор 6 с дном 8, кольца 3 с отверстиями 16, кольца 4 с закрепленными в них крыльчатками 5, расположенными в перфорированном кожухе 2 и зафиксированными при помощи гайки 12. Жидкостная камера 15 соединена с корпусом 1 в верхней части посредством втулки 13, а в нижней оболочками входных отверстий 7.
Работа системы осуществлена следующим образом.
Поток жидкости через входные отверстия 7 поступает в жидкостную камеру 15, где, проходя через лопасти крыльчаток 5, установленных неподвижно, получает вращение.
Под действием центробежной силы происходит отбрасывание твердых частиц к стенкам жидкостной камеры 15, которые содержат отверстия 16. Твердые частицы, попав через отверстия 16 и отверстия в перфорированном кожухе 2 в межтрубное пространство, ввиду отсутствия движения жидкости вдоль стенок корпуса 1, оседают в накопитель 10, а очищенная жидкость через переводник 11 (фиг. 2) поступает в насосно-компрессорные трубы 17 в случае присоединения к штанговому глубинному насосу (на чертеже не показано) или непосредственно в кожух 18 электроцентробежного насоса 20, далее через входной модуль 19 на прием электроцентробежного насоса 20. Объем накопителя увеличивается по желанию заказчика навинчиванием насосно-компрессорных труб между накопителем 10 и заглушкой 14.
Технологический и технический результаты при использовании устройства защиты подземного оборудования скважин от механических примесей достигается за счет того, что улавливание и осаждение механических примесей в накопитель происходит под действием центробежной силы, без применения вращающихся деталей и без механической связи с приводом электроцентробежного насоса.
Экономический эффект от использования изобретения может достигаться за счет повышения надежности и эффективности защиты подземного оборудования от механических примесей, повышения эффективности работы скважины, увеличения межремонтного периода скважин, сокращения эксплуатационных затрат и продолжительности подземного ремонта.
Использованная литература
1. Патент РФ №2163312, дата подачи заявки 22.06.2000 г., дата публикации патента 20.02.2001 г.
2. Патент RU 2262006 С2, дата подачи заявки 16.09.2003 г., опубликовано 10.10.2005 г.
3. Патент РФ №2526068, дата подачи заявки 27.03.2013, опубликовано 20.08.2014 г.