ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится преимущественно к установкам подготовки и распределения воды в системах поддержания пластового давления (ППД).
Условием сохранения коллекторских свойств и нефтеотдачи пласта является использование очищенной воды в системе ППД. При этом фильтр для очистки воды необходимо устанавливать вблизи нагнетательных скважин для предотвращения попадания в воду механических загрязнений со стенок разводящих трубопроводов. Такое расположение фильтра предполагает, что закачиваемая вода находится под высоким давлением.
Известен фильтр, содержащий корпус с фильтрующими элементами, накопительную емкость в виде гидравлического аккумулятора, трубопроводы исходной, очищенной и неочищенной воды с вентилями и манометрами, дополнительный трубопровод неочищенной воды с регулировочным вентилем, электроклапаном и таймером, соединенный посредством байпасного регулирующего вентиля с трубопроводом исходной воды (патент №2144422 РФ, В01D 63/00, опубл. 20.01.2000).
Недостаток фильтра состоит в том, что при его регенерации, выполняемой с помощью гидравлического аккумулятора, прерывается процесс очистки воды. Кроме того, фильтр с большой пропускной способностью имеет значительные размеры корпуса и не пригоден для работы с высоким давлением воды.
Известен фильтр щелевой ножевой, содержащий корпус, верхнюю крышку с мотором-редуктором, нижнюю камеру, штуцеры для входа загрязненной и выхода очищенной воды и осадка, вращающийся щелевой фильтрующий элемент и нож для съема механических примесей с регулируемым зазором между режущей кромкой и фильтровальным элементом (Патент №2329085 РФ, B01D 29/44, 2008).
Щелевой ножевой фильтр не пригоден для использования в системах ППД из-за ограниченных функциональных возможностей - невысокой пропускной способности и невозможности работы с высоким давлением воды.
Известна установка для фильтрации воды, состоящая из фильтров в виде толстостенных трубчатых корпусов с одним фильтрующим элементом в каждом, трубопроводов исходной, очищенной и неочищенной воды, соединенных коллекторами, устройств для регулирования расхода и измерения давления на трубопроводах, взаимодействующих друг с другом для поочередного создания внутри корпусов противотока очищенной воды, и контроллера для автоматического управления электрооборудованием (Патент на полезную модель №68345 В01D 27/04, 2007).
Недостатком установки для фильтрации является высокий расход воды на промывку загрязненных фильтрующих элементов и отсутствие системы распределения подготовленной воды по скважинам.
Известен фильтрационный комплекс, содержащий фильтры в виде толстостенных трубчатых корпусов с одним щелевым фильтрующим элементом в каждом, трубопроводы исходной, очищенной и неочищенной воды, делительный коллектор, автоматизированные регуляторы расхода и давления, напорные выходные трубопроводы, контроллер для автоматического управления электрооборудованием (патент РФ по заявке на ПМ №2010138751/05 (055364) - решение о выдаче от 11.11.2010 г.)
Недостатком фильтрационного комплекса является низкая эффективность регенерации щелевых фильтрующих элементов, осуществляемой противотоком, и большие потери очищенной воды на регенерацию.
Задачей настоящей полезной модели является создание фильтрационного комплекса с увеличенной эффективностью регенерации, предназначенного для очистки воды и распределения ее по скважинам.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтрационном комплексе, содержащем фильтры в виде толстостенных трубчатых корпусов с крышкой и щелевым фильтрующим элементом, трубопроводы исходной, очищенной и неочищенной воды, делительный коллектор, автоматизированные регуляторы расхода и давления, напорные выходные трубопроводы, контроллер для автоматического управления электрооборудованием, согласно полезной модели, щелевой фильтрующий элемент установлен в корпусе с возможностью вращения, в крышке через систему уплотнений проходит вал, присоединенный одним концом к щелевому фильтрующему элементу, другим - к приводу вращения, а на внутренней стенке корпуса размещено устройство для регенерации.
Устройство регенерации для удаления механических частиц из щели фильтрующего элемента и восстановления его пропускной способности может быть выполнено в виде щеточной рейки, скребка или их комбинации, закрепленных по-отдельности или вместе на внутренней образующей корпуса с обеспечением контакта между рядами щетинок или скребком и щелевым фильтровальным элементом.
Для повышения эффективности удаления частиц из щели устройство регенерации может содержать ударный механизм, взаимодействующий с вращающимся щелевым фильтрующим элементом.
Привод вращения монтируется на крышке корпуса фильтра и приводится в действие от мотора-редуктора или вручную.
Схема предлагаемого фильтрационного комплекса приведена на фиг.1, на фиг.2 представлено схематичное изображение фильтра.
Фильтрационный комплекс (фиг.1) состоит из двух фильтровальных линий, в которых имеется по два фильтра Ф1, Ф2, и Ф3, Ф4. Фильтры обвязаны трубопроводами исходной воды Ти1, Ти2 с задвижками дисковыми 3Д1, 3Д2, клапанами с электроприводами КВД1, КВД2 и датчиками давления ДД1, ДД3, трубопроводами очищенной воды То1, То2 с задвижками дисковыми 3Д2, 3Д4 и датчиками давления ДД2, ДД4, трубопроводами неочищенной воды Тн1, Тн2 с клапанами запорно-регулирующими проходными К3РП1, К3РП2 и кранами шаровыми КШ1, КШ2. Трубопроводы То1, То2 подсоединены к входному делительному коллектору Кд, от которого отходят напорные выходные трубопроводы Твых1,… Твых4 с установленными на них клапанами К3РП3,…, К3РП6, кранами шаровыми КШ3,…, КШ6, расходомерами РМ1,…,РМ4 и датчиками давления ДД5,…, ДД8. Подвод исходной воды к фильтровальному комплексу соединен напрямую с коллектором Кд через клапан КВД3 и байпас Тбп. Контроллер (не показан) обеспечивает управление клапанами КВД1, КВД2, КВД3 и К3РП1, К3РП2 в трубопроводах Ти1, Ти2, То1, То2, Тн1, Тн2, Тбп и клапанами К3РП3,…, К3РП6 в трубопроводах Твых1,…, Твых4 в зависимости от показаний датчиков давления ДД1,…, ДД4, ДД5,…, ДД8 и расходомеров РМ1…, РМ4.
Фильтр Ф1,…, Ф4 (фиг.2) представляет собой толстостенный трубчатый корпус 1 с крышкой 2, в котором имеется один щелевой фильтрующий элемент 3, установленный на валу 4, проходящим через крышку 2. Вал 4 приводится во вращение с помощью привода 5, размещенного на крышке 2. На внутренней образующей корпуса 1 закреплена щеточная рейка 6 с возможностью регулирования зазора между рядами щетинок и фильтрующим элементом 3.
Фильтрационный комплекс работает следующим образом.
Загрязненная механическими примесями вода поступает под высоким давлением на вход фильтровального комплекса (фиг.1). С помощью работающих в автоматическом режиме клапанов КВД1 и КВД2 вода подается, например, в трубопровод Ти1, а затем распределяется по фильтрам Ф1, Ф2. Задвижки 3Д1,…,3Д4 при работе фильтрационного комплекса находятся в открытом положении и закрываются на период проведения ремонтных работ на фильтровальных линиях.
Вода фильтруется через щелевые фильтрующие элементы 3 (фиг.2), при этом содержащиеся в ней механические примеси, размер которых превышает ширину щели, задерживаются перед щелью. Очищенная вода попадает в трубопровод То1 и по нему достигает коллектора Кд. При открытых шаровых кранах КШ3,…,КШ6 вода распределяется через клапаны К3РП3,…, К3РП6 по трубопроводам Твых1, Твых4. Контроллер регулирует проходное сечение в клапанах К3РП3,…, К3РП6 в зависимости от показаний датчиков давления ДД5…ДД8, расходомеров РМ1…, РМ4 и данных технологической карты, обеспечивая требуемый расход воды на выходе из трубопроводов Твых1,…Твых4 и ее контролируемую подачу по скважинам.
Загрязнение щелевых фильтрующих элементов 3 в фильтрах Ф1, Ф2 на первой фильтровальной линии фиксируется по повышению перепада давления между датчиками ДД1 и ДД2, сигнал от которых передается в программируемый контроллер. При достижении перепадом давления критического значения в контроллере формируются команды на открытие клапана КВД2 в трубопроводе Ти2, закрытие клапана КВД1 в трубопроводе Ти1, открытие клапана К3РП1 в трубопроводе Тн1 и включение приводов 5 для вращения валов 4 фильтрующих элементов 3 в фильтрах Ф1, Ф2. В результате этих действий процесс очистки воды на первой фильтровальной линии сменяется процессом регенерации фильтров Ф1, Ф2, а очистка воды начинается в фильтрах Ф3, Ф4 второй фильтровальной линии.
Часть очищенной жидкости подается со второй фильтровальной линии противотоком в фильтры Ф1, Ф2 и вымывает загрязнения, накопленные в щелях фильтрующих элементов 3. Вращение последних от приводов 5 ускоряет процесс регенерации, так как щеточная рейка 6 удаляет механические загрязнения из щели со всей поверхности фильтрующего элемента. Загрязнения подхватываются водой и по трубопроводу Тн1 через кран КШ1 отправляются в дренаж на последующую утилизацию. Продолжительность очистки фильтрующих элементов 3 в фильтрах Ф1, Ф2 регулируется контроллером. По завершению промывки с контроллера поступает сигнал на закрытие клапана К3РП1 в трубопроводе Тн1 и отключение приводов вращения 5.
За счет механического и гидравлического воздействия на щелевые фильтрующие элементы существенно уменьшается время на их регенерацию, и снижаются непроизводительные потери воды на промывку.
Очищенная на второй фильтровальной линии вода по трубопроводу То2 попадает в коллектор Кд и распределяется описанным выше образом по трубопроводам Твых1,… Твых4 и далее - по скважинам.
При загрязнении щелевых фильтрующих элементов 3 в фильтрах Ф3, Ф4 на второй фильтровальной линии возрастает перепад давления между датчиками ДД3 и ДД4. После получения и обработки соответствующего сигнала контроллер открывает клапаны КВД1 и К3РП2 в трубопроводах Ти1 и Тн2 и закрывает клапаны КВД2 и К3РП1 в трубопроводах Ти2 и Тн1 соответственно, а также включает приводы вращения 5 в фильтрах Ф3, Ф4. Таким образом, на второй фильтровальной линии начинается регенерация фильтрующих элементов, а процесс очистки воды вновь переключается на первую фильтровальную линию.
Предлагаемый фильтрационный комплекс характеризуется применительно к использованию в системе ППД высокой пропускной способностью, возможностью работы при высоком давлении воды, бесперебойной очисткой воды до требуемого качества и распределением по трубопроводам с одновременным замером параметров процесса.