ФИЛЬТР ПРОТИВОПЕСОЧНЫЙ
SCREENED PIPE

Изобретение относится к фильтрующим устройствам и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Известен гравийный газопесочный фильтр Шаброва (Лаврушко П.Н. Подземный ремонт скважин. - М.: Гостоптехиздат, 1961, с.165. - прототип), состоящий из трех концентрично расположенных труб разных диаметров с отверстиями, переводников и заглушки, при этом наружный кольцевой зазор заполняется гравием в процессе работы.
Недостатком данного устройство является то, что поровые пространства быстро забиваются песком, вследствие чего фильтр приходится извлекать из скважины для промывки гравия.
Известен фильтр противопесочный (патент РФ №2158358, МПК 7 Е21В 43/08, опубл. БИ №30 от 27.10.2000 г.), состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, последняя снабжена отверстиями, и переводника, при этом внутренняя труба снабжена расположенной внутри нее фильтрующей сеткой, выполненной в виде шнека и прикрепленной напротив отверстий, расположенных по винтовой линии, кроме того, наружная и внутренняя трубы в верхней части соединены между собой тангенциальными патрубками, а внутренняя и промежуточная трубы в нижней части соединены между собой также тангенциальными патрубками, но противоположно ориентированными, при этом кольцевой зазор между промежуточной и внутренней трубами в верхней части, а также верхняя и нижняя части внутренней трубы снабжены заглушками, наружная труба в верхней части снабжена эластичными кольцами, а в нижней части - заглушкой.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и большая металлоемкость и, как следствие, высокие затраты на изготовление.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фильтр противопесочный (патент РФ на полезную модель №46534, МПК 7 Е21В 43/08, опубл. БИ №19 от 10.07.2005 г.), состоящий из концентрически расположенных наружных и внутренних труб, при этом наружная труба соединена герметично с внутренней трубой переводником, ниже которого расположены входные патрубки, а снизу заглушена, причем внутренняя труба снабжена жестко зафиксированным фильтрующим элементом, выполненным в виде шнека, при этом входные патрубки соединяют наружное пространство наружной трубы с ее внутренним пространством, а фильтрующий элемент расположен между наружной и внутренней трубами, с углом подъема, равным 45°.
Недостатками данного фильтра противопесочного является его низкая эффективность работы, связанная со слабой фильтрующей способностью пластовой жидкости, так как частицы песка проходят через фильтрующий элемент, выполненный с углом подъема 45°, после чего часть песка (наиболее крупные фракции) оседает вниз, а более легкие фракции песка попадают с потоком добываемой продукции внутрь внутренней трубы, откуда попадают на прием насоса.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы фильтра противопесочного за счет улучшения фильтрующей способности.
Поставленная задача решается предлагаемым фильтром противопесочным, состоящим из концентрически расположенных наружной и внутренней труб, при этом наружная труба соединена герметично с внутренней трубой переводником, ниже которого расположены входные патрубки, а снизу заглушена, при этом входные патрубки соединяют наружное пространство наружной трубы с ее внутренним пространством, фильтрующего элемента.
Новым является то, что снизу снаружи внутренняя труба снабжена диффузором, снабженным расширяющейся сверху вниз конусной поверхностью, переходящей в цилиндрическую поверхность, а фильтрующий элемент выполнен в виде концентрически расположенных дополнительных наружной и внутренней труб, сверху герметично соединенных между собой дополнительным переводником, причем снизу дополнительная наружная труба ввернута в переводник, а дополнительная внутренняя труба снабжена поперечными щелями, выполненными в виде трапециадальных выборок с зазором у малого основания не более минимального диаметра песчинок.
На чертеже схематично представлен фильтр противопесочный.
Фильтр противопесочный состоит из концентрически расположенных наружной 1 и внутренней 2 труб. Наружная труба 1 соединена герметично с внутренней трубой 2 переводником 3, ниже которого расположены входные каналы 4, а снизу заглушена.
Входные каналы 4 (например, выполненные в виде радиальных отверстий) соединяют наружное пространство (на чертеже не показано) наружной трубы 1 с ее внутренним пространством 5.
Снизу снаружи внутренняя труба 2 снабжена полым цилиндрическим диффузором 6 с верхней фаской 7, сужающейся вверх к наружной поверхности внутренней трубы 2, переходящей в цилиндрическую поверхность 8.
Фильтрующий элемент 9 выполнен в виде камеры, оснащенной снаружи дополнительной наружной трубой 10, герметично соединенной снизу с переводником 3, а сверху - с дополнительным переводником 12, с полым фильтром 11 внутри.
Также в дополнительном переводнике 3 зафиксирован полый фильтр 11, заглушенный снизу, а по наружной поверхности снабженный сквозными щелями 13, длинные стороны которых выполнены сужающимися к наружной поверхности.
Наружная труба 1 снизу заглушена заглушкой 14.
Работает фильтр противопесочный следующим образом.
Фильтр противопесочный (см. чертеж) спускают в скважину в компоновке с глубинным штанговым насосом и устанавливают на его приеме.
Пластовая жидкость, приводимая в движение за счет действия скважинного насоса (на чертеже не показано) через внутреннее пространство входных каналов 4 (см. чертеж), выполненных в виде радиальных отверстий, поступает во внутреннее пространство 5 наружной трубы 1.
Во внутреннем пространстве 5 наружной трубы 1 поток пластовой жидкости направляется вниз, где, достигнув полого цилиндрического диффузора 6, благодаря его фаске 7, сужающейся вверх к наружной поверхности внутренней трубы 2, поток жидкости ускоряется и при прохождении цилиндрической поверхности 8 полого цилиндрического диффузора 6 скорость потока жидкости увеличивается за счет уменьшения площади поперечного сечения.
После того как поток жидкости минует полый цилиндрический диффузор 6 он попадает в пространство наружной трубы 1, где скорость потока жидкости резко замедляется за счет увеличения площади поперечного сечения, при этом более твердые частицы песка, содержащиеся в пластовой жидкости, по инерции за счет резких изменений скоростей потока пластовой жидкости опускаются вниз и оседают над заглушкой 14 внутри наружной трубы 1.
Скважинный насос продолжает работать, при этом более легкие твердые частицы песка, находящиеся в пластовой жидкости, вместе с пластовой жидкостью попадают из внутреннего пространства 5 наружной трубы 1 во внутрь внутренней трубы 2, в которой скорость потока пластовой жидкости вновь увеличивается за счет уменьшения площади поперечного сечения.
Пластовая жидкость по внутреннему пространству 15 внутренней трубы 2 движется вверх и попадает в камеру 16 между дополнительными наружной трубой 10 и полым фильтром 11, где скорость потока пластовой жидкости вновь уменьшается за счет увеличения площади поперечного сечения.
Далее пластовая жидкость движется из камеры 16 через сквозные щели 13, выполненные в полом фильтре 11, например, с помощью лазерной технологии с зазором у малого основания, размер которого определяется лабораторным анализом и составляет не более минимального диаметра песчинок. Далее отфильтрованная жидкость попадает во внутреннее пространство 17 полого фильтра 11, откуда благодаря тому, что полый фильтр 11 снизу снабжен заглушкой 18, отфильтрованная пластовая жидкость поступает на прием 19 скважинного насоса.
Благодаря сквозным щелям 13, выполненным в полом фильтре 11, длинные стороны которых выполнены сужающимися к наружной поверхности, достигается фильтрация мелких, более легких фракций песка, которые за счет гравитационных сил оседают над переводником 3 внутри дополнительной наружной трубы 10.
Длины наружной 1 и внутренней 2 труб, а также дополнительной наружной трубы 10 и полого фильтра 11 зависят от степени загрязнения (песком, шламом, и т.п.) пластовой жидкости. Чем больше загрязнена пластовая жидкость, тем длиннее наружная 1 и внутренняя 3 трубы, причем это определяется опытным путем.
В предложенном фильтре противопесочном достигается повышение эффективности работы за счет улучшения фильтрующей способности фильтрующего элемента, имеющего сквозные щели, выполненные в полом фильтре, длинные стороны которых выполнены сужающимися к наружной поверхности, благодаря чему происходит фильтрация мелких твердых частиц песка размером более, чем зазоры фильтра, что, в свою очередь, позволяет увеличить межремонтный период скважинного насоса.