Устройство фильтровальное устьевое

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к системам очистки при заводнении пластов и поддержании пластового давления во время разработки нефтяных и газовых месторождений
Известна приустьевая фильтровальная установка (патент на ПМ RU № 47961, МПК E21B 43/08, опубл. 10.09.2005 в Бюл. № 25), включающая вертикальный трубный корпус с фильтром в средней части, водовод, насосно-компрессорные трубы, помещенные в скважине и гидравлически связанные с корпусом, распределительные устройства, причем верхняя и нижняя части корпуса через распределительные устройства гидравлически соединены как с водоводом, так и с насосно-компрессорными трубами, при этом распределительные устройства выполнены так, что верхняя часть корпуса использована для приема жидкости, а нижняя - для слива.
Недостатками данной установки являются большие габариты и малый межремонтный период, связанные с отсутствием емкости для сбора шлама и твердого мусора, что приводит к его сбору непосредственно в фильтре, и большие потери напора, связанные с вертикальным размещением установки требующих больших затрат для прокачки через них жидкости.
Известна также устьевая фильтровальная установка (патент на ПМ RU № 73386, МПК E21B 43/08, опубл. 20.05.2008 в Бюл. № 14), включающая фильтр, распределительное устройство, горизонтальный трубопровод, гидравлически соединенный с водоводом и насосно-компрессорными трубами, помещенными в скважину, отличающаяся тем, что фильтр размещен в горизонтальном трубопроводе, выполняющем функции корпуса фильтра.
Недостатками данного установки является большие габариты и малый межремонтный период, связанные с отсутствием емкости для сбора шлама и твердого мусора, что приводит к его сбору непосредственно в фильтре.
Установка для очистки силовой жидкости гидроприводных скважинных насосов (патент на ПМ RU № 139128, МПК E21B 43/00, опубл. 10.04.2014 Бюл. В № 10), включающая сепаратор механических примесей, установленный на нагнетательном коллекторе, шламосборник, устройство дополнительной очистки, отличающаяся тем, что шламосборник расположен в нижней части сепаратора и связан с ним через задвижку, устройство дополнительной очистки выполнено в виде фильтра, размещенного на выходе из сепаратора, причем на входе в сепаратор очищаемой воды из нагнетательной скважины установлены расходомер и дроссель для регулирования объема закачиваемой силовой жидкости.
Недостатками данной установки являются большие габариты, связанные с разнесением функций очистки по разным устройствам, и большие потери напора, связанные с вертикальным размещением установки требующих больших затрат для прокачки через них жидкости.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание конструкции устройства фильтровального устьевого с небольшими габаритами за счет компактного размещения всех элементов и с небольшими потерями давления за счет наклонной установки устройства от вертикали.
Техническая задача решается устройством фильтровальным устьевым, включающим кожух, сообщенный с нагнетательным водоводом и нагнетательной скважиной, сепаратор механических примесей, изготовленный в виде фильтра и продольно размещенный в кожухе, шламосборник, расположенный в нижней части кожуха сепаратора, и механизм дополнительной очистки.
Новым является то, что шламосборник присоединен соосно снизу к кожуху, который верхней частью соединен с нагнетательной скважиной и установлен под углом 30°±5° к горизонту, причем кожух сверху оснащен кольцевым сужением с центральным проходным каналом, ниже которого кожух сообщен с нагнетательным водоводом, а фильтр сепаратора выполнен в виде корпуса с наружными щелями, верхней частью соединенной герметично с сужением кожуха, и расположенной внутри витой пружины с регулируемыми упорами по концам, изготовленными с возможностью ограниченного перемещения внутри корпуса для получения необходимого шага между витками при сжатии и освобождении пружины, внутрь которой соосно вставлено механизм дополнительной очистки, включающий трубку со шнеком и наружной его гильзой снизу, при этом трубка верхним концом герметично соединена с сужением кожуха и сообщена с его центральным каналом, причем гильза шнека изнутри снизу снабжена патрубком отвода шлама для исключения его захвата восходящим потоком жидкости, а верхним концом соединена с корпусом сепаратора муфтой, герметично вставленной внутрь шламосборника.
Новым является также то, что шламосборник изготовлен такого объема, что скорость восходящего потока жидкости в нем был ниже скорости осаждения в нем шлама и механических примесей.
Новым является также то, что шламосборник снизу снабжен съемной заглушкой.
На чертеже изображена схема устройства фильтровального устьевого в продольном разрезе.
Устройство фильтровальное устьевое включает в себя кожух 1, сообщенный с нагнетательным водоводом 2 и нагнетательной скважиной (не показана) трубопроводом 3, сепаратор 4 механических примесей, изготовленный в виде фильтра и продольно размещенный в кожухе 1, шламосборник 5, расположенный в нижней части кожуха 1 сепаратора 4, и механизм дополнительной очистки 6. Шламосборник 5 присоединен (муфтой 7, резьбой, фланцем или т.п. – не показаны) соосно снизу к кожуху 1, который верхней частью сообщен трубопроводом 3 с нагнетательной скважиной и установлен под углом α = 30°±5° к горизонту 8. Кожух сверху оснащен кольцевым сужением 9 с центральным проходным каналом 10, ниже которого кожух сообщен с нагнетательным водоводом 2 отверстием 11. Фильтр сепаратора 4 выполнен в виде корпуса 12 с наружными щелями 13, верхней частью соединенной герметично с сужением 9 кожуха 1, и расположенной внутри витой пружины 14 с регулируемыми упорами 15 и 16 по концам, изготовленными с возможностью ограниченного перемещения (например, по соответствующим резьбами 17 и 18) внутри корпуса 12 для получения необходимого шага между витками при сжатии и освобождении пружины 14. Внутрь пружины 14 соосно вставлен механизм дополнительной очистки 6, включающий трубку 19 со шнеком 20 и наружной его гильзой 21 снизу. Трубка 19 верхним концом герметично соединена с сужением 9 кожуха 1 и сообщена с его центральным каналом 10. Гильза 21 шнека 20 изнутри снизу снабжена патрубком 22 отвода шлама для исключения его захвата восходящим потоком жидкости, а верхним концом соединена с корпусом 12 сепаратора 4 муфтой 23, герметично вставленной внутрь шламосборника 5. Шламосборник 5 может быть изготовлен такого объема, что скорость восходящего потока жидкости в нем был ниже скорости осаждения в нем шлама и механических примесей, находящихся в жидкости. Шламосборник 5 снизу может быть снабжен съемной заглушкой 24 для периодического сброса скопившегося на дне шламоприемника 5 осадка.
Конструктивные элементы, технологические соединения и уплотнения, не влияющие на работоспособность устройства, на чертеже не показаны или показаны условно.
Устройство работает следующим образом.
Внутри кожуха 1 выше отверстия 11 при изготовлении размещают сужение 9 с центральным каналом 10. Внутрь корпуса 12 сепаратора 4 вставляют пружину 14 и поджимают с двух сторон упорами 15 и 16, перемещаемым по соответствующим резьбам 17 и 18, контролируя зазор между витками пружины 14 в щелях 13 корпуса 12. Величину зазора между витками пружины 14 выбирают не более по величине пропускаемых механических примесей (определяется эмпирически). Корпус 12 вставляют соосно внутрь кожуха 1 и герметично верхним концом фиксируют в сужении 9. Потом начинают монтировать механизм дополнительной очистки 6, для этого внутрь корпуса 12 с пружиной соосно вставляют трубку 19 шнеком 20 вниз до фиксации верхней частью в сужении 9 с сообщением с каналом 10, потом на шнек 20 надевают гильзу 21 с размещением внизу патрубка 22 и фиксацией муфтой 23 на нижнем конце корпуса 12 сепаратора 4. Потом на гильзу 21 надевают шламоприемник 5 с герметичным взаимодействием с муфтой 23 и соосным герметичным соединением с нижней частью кожуха 1, например, муфтой 7.
После сборки по напорному водоводу 2 подают жидкость, которая проходит через отверстие 11, щели 13 корпуса 12 и отфильтровывается, проходя через пружину 14. Крупные твердые частицы задерживаются снаружи пружины 14 и, вымываясь потоком жидкости, осаждаются сверху муфты 23 в шламоприемнике 5, так как обычно их количество незначительно. Далее отфильтрованная жидкость проходит между пружиной 14 и трубкой 19 вниз, где закручивается шнеком 20 в гильзе 21, при этом оставшиеся мелкие твердые частицы, находящиеся в жидкости, отжимаются центробежной силой к стенкам гильзы и направляются в патрубок 22. Из патрубка 22 эти частицы попадают непосредственно в шламоприемник 5, исключая их захват очищенной жидкостью, идущей из шламориемника 5 внутрь трубки 19, по которой очищенная жидкость поднимается до канала 10 и далее направляется по трубопроводу 3 в нагнетательную скважину, а твердые частицы осаждаются на дно шламоприемника 5. При большом количестве твердых частиц и шлама в жидкости шламоприемник 5 периодически освобождают от осадка, открывая заглушку 24. В случаях, когда в закачиваемой жидкости много мелкодисперсных веществ, диаметр и длину шламоприемника 5 подбирают так, чтобы скорость восходящего потока жидкости в нем был ниже скорости осаждения шлама и механических примесей, находящихся в жидкости для исключения попадания в нагнетательную скважину.
Благодаря тому, что устройство расположено под углом α = 30°±5° к горизонту 8 объем шламоприемника 5 достаточен для очистки жидкости и примерно в 3 раза меньше, чем в горизонтальных фильтровальных устройствах, а потери давления примерно в два раза меньше, чем у вертикальных фильтровальных устройств. Так как очистка в данном устройстве многостадийная, использующая механическую очистку в сепараторе 4, центробежную – в механизме дополнительной очистки 6 и осаждение – в шламоприемнике 5, то на выходе из канала 10 получается жидкость с низким содержанием твердых частиц и шлама, исключающих несанкционированную кольматацию продуктивного пласта (не показан), вскрытого нагнетательной скважиной. Размещение всех ступеней очистки в одном устройстве позволяет сделать его компактным примерно в 3 – 4 раза меньшим, чем при использовании нескольких специальных устройств.
Предлагаемое устройство фильтровальное устьевое позволяет получить хорошую очистку жидкости при небольших габаритах и незначительными потерями давления за счет компактного размещения всех элементов и наклонной установки устройства от вертикали.