ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ
WELL SCREEN

Заявляемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных, газовых и водозаборных скважин.
Известен фильтр противопесочный, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, причем последняя снабжена отверстиями, а также переводниками. При этом внутренняя стенка трубы снабжена расположенной внутри нее фильтрующей сеткой, выполненной в виде шнека и прикрепленной напротив выполненных по винтовой линии отверстий. Наружная и внутренняя трубы в верхней части соединены между собой тангенциальными патрубками, а внутренняя и промежуточная трубы в нижней части также соединены тангенциальными патрубками, но противоположно ориентированными относительно первых. Кольцевой зазор между промежуточной и внутренней трубами в верхней части, а также верхняя и нижняя части внутренней трубы снабжены заглушками, наружная же труба в верхней части снабжена эластичными коленами, а в нижней части - заглушкой (пат. РФ №2158358, E21B 43/08, 1999 г.).
Недостатками конструкции данного фильтра являются абразивный износ и разрушение фильтрующей сетки в связи с ее закупоркой и медленной очисткой от механических примесей, а также низкий коэффициент сепарации механических примесей.
Известен фильтр скважинный, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, при этом последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком, при этом наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками (пат. РФ №2305756, E21B 43/08, 2007 г.).
Недостатком данного фильтра является сложность его конструкции, что приводит к повышению трудоемкости при его последующий сборке и эксплуатации. В случае засорения фильтрующего элемента подача жидкости прекращается, что вызывает необходимость замены фильтра и, как следствие, остановку работы насоса.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по техническому результату и решаемой задаче является фильтр скважинный (пат. РФ №2355876, E21B 43/08, 20.05.2009 г.), состоящий из концентрически расположенных наружной и внутренней труб. При этом наружная металлическая труба снабжена отверстиями, верхняя ее часть оснащена муфтой, в которой установлен подпружиненный клапан, а нижняя часть - заглушкой. Внутри металлической трубы расположен фильтрующий элемент, выполненный в виде секций внутренних труб, соосность которых обеспечивают центраторы.
Однако данный фильтр недостаточно эффективен, так как имеет низкую степень надежности из-за сложной конструкции клапана, увеличивающей стоимость его с изготовления. Наличие шарика с пружиной требует использования дорогих коррозионно-стойких материалов, которые могли бы обеспечить безотказную работу клапанного узла на протяжении всего срока эксплуатации скважинного фильтра. Кроме того, пружина, работающая в среде агрессивной скважинной жидкости, является слабым звеном в конструкции фильтра, которое снижает межремонтный период работы насоса.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности фильтра скважинного при снижении трудозатрат на его изготовление за счет обеспечиваемого технического результата - упрощения его конструкции и повышения надежности работы, а также увеличения межремонтного периода работы насоса, оборудованного фильтром. Увеличение межремонтного периода работы насоса происходит на срок, равный сроку его эксплуатации в условиях засорившегося фильтрующего элемента, за счет возможности прохождения жидкости через верхнюю секцию при засорении фильтрующего элемента.
Указанная задача решается тем, что фильтр скважинный, включающий металлическую трубу с отверстиями, снабженную снизу заглушкой, а сверху муфтой, и размещенный внутри металлической трубы соосно с ней цилиндрический фильтрующий элемент, отличается тем, что верхняя часть металлической трубы с отверстиями, выполненная в виде отдельной секции, не имеющей внутри фильтрующего элемента, снаружи покрыта сеткой, а внутри содержит выполненную в виде рукава резиновую диафрагму, толщина которой уменьшена по вертикальной линии, параллельной оси металлической трубы и совпадающей с большой осью отверстий удлиненной формы, выполненных в верхней части металлической трубы.
Фильтр выполнен в виде соединенных муфтами секций, количество которых определяется условиями эксплуатации. Верхняя часть металлической трубы с отверстиями, выполненная в виде отдельной секции, не имеющей внутри фильтрующего элемента, соединена с одной стороны с насосом или хвостовиком муфтой, имеющей наружную резьбу в верхней части и внутреннюю резьбу в нижней, а с другой стороны - муфтой с внутренней резьбой - с расположенной ниже секцией фильтра.
Схема скважинного фильтра представлена на рисунках.
Фиг.1 - Фильтр скважинный.
Штриховые линии в верхней части металлической трубы, выполненной в виде  отдельной секции, показывают места расположения отверстий удлиненной формы, удлинения выполнены вдоль отдельной секции металлической трубы.
Фиг.2 - Верхняя отдельная секция скважинного фильтра, с муфтой.
Штриховые линии в верхней части муфты, а также в верхней отдельной секции скважинного фильтра указывают на наличие наружной резьбы. Муфта имеет наружную резьбу в верхней части и внутреннюю резьбу в нижней.
Фиг.3 - Фрагмент верхней отдельной секции скважинного фильтра.
Фиг.4 - Резиновая диафрагма до и после разрыва.
Фиг.5 - Фрагмент поперечного сечения резиновой диафрагмы, толщина которой уменьшена по вертикальной линии, параллельной оси металлической трубы и совпадающей с большой осью отверстий удлиненной формы, выполненных в верхней части металлической трубы (представляющей собой верхнюю отдельную секцию скважинного фильтра).
Буквой А на фиг.1 показан фрагмент фильтра скважинного, в последующем увеличенный и приведенный на фиг.2.
Буквой Б на фиг.2 показан фрагмент верхней отдельной секции скважинного фильтра, в последующем увеличенный и приведенный на фиг.3.
Буквами В, Г на фиг.3 обозначено поперечное сечение отверстия в верхней части металлической трубы и фрагмента диафрагмы.
Буквой Д на фиг.4 показан фрагмент поперечного сечения резиновой диафрагмы, толщина которой уменьшена по вертикальной линии, параллельной оси металлической трубы и совпадающей с большой осью отверстий удлиненной формы, выполненных в верхней части металлической трубы, в последующем увеличенный и приведенный на фиг.5.
Фильтр скважинный содержит металлическую трубу 1 с отверстиями 2 в ее верхней части, выполненной в виде отдельной секции, отверстия 2 удлиненной формы, удлинения выполнены вдоль металлической трубы, фильтрующий элемент 3, муфты с внутренними резьбами 4, заглушку 5. В нижерасположенной части металлической трубы 1 форма отверстий не принципиальна.
По наружной поверхности верхней отдельной секции металлической трубы 1, не имеющей внутри фильтрующего элемента, установлена сетка 6, а по внутренней ее поверхности - резиновая диафрагма 7, толщина которой уменьшена по вертикальной линии 9, параллельной оси металлической трубы 1 и совпадающей с большой осью отверстий 2 удлиненной формы.
Добываемая из скважины жидкость движется по внутреннему сечению 8 устройства на прием насоса. Муфта 10, имеющая наружную резьбу в верхней части и внутреннюю в нижней, соединяет верхнюю часть металлической трубы 1 с насосом или хвостовиком.
Фильтр скважинный монтируется под установленным в скважине на колонне насосно-компрессорных труб глубинным насосом, либо на нижнем конце хвостовика.
Фильтр скважинный работает следующим образом.
Добываемая из скважины жидкость, проходя через отверстия металлической трубы 1 и через поверхность фильтрующего элемента 3, очищается от механических частиц и далее по внутреннему сечению 8 устройства попадает на прием насоса. Количество секций фильтра определяется условиями эксплуатации. Муфты 4 обеспечивают соединение секций фильтра между собой, а муфта 10, имеющая наружную резьбу в верхней части и внутреннюю в нижней, соединяет верхнюю часть металлической трубы 1 с насосом или хвостовиком. Заглушка 5 препятствует прохождению жидкости через открытый торец фильтрующего элемента 3. По мере засорения поверхности фильтрующего элемента 3 давление на приеме насоса возрастает. По достижении расчетного значения перепада давления происходит разрушение резиновой диафрагмы 7, толщина которой уменьшена по вертикальной линии 9, параллельной оси металлической трубы 1 и совпадающей с большой осью отверстий 2 удлиненной формы, выполненных в трубе 1. Именно указанное уменьшение толщины резиновой диафрагмы 7 позволяет произвести ее разрушение и открытие по типу двустворчатой двери, без отрыва кусочков фрагментов резиновой диафрагмы 7 и засорения ими клапанов насоса или зазора плунжерной пары; причем жидкость поступает на прием насоса, минуя фильтрующий элемент 3, проходя через отверстия 2 и разрушенную по линии 9 резиновую диафрагму 7. Сетка 6 защищает резиновую диафрагму 7 от разрушения в процессе спуска фильтра в скважину, а также прием насоса от попадания механических частиц крупного размера.
Заявляемое изобретение может быть использовано в нефтяной, газовой, горной и других отраслях промышленности при откачке из скважин различного рода жидких сред с механическими примесями.