ФИЛЬТРУЮЩЕЕ СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для защиты погружного насоса от засорения механическими примесями, содержащимися в пластовой жидкости.
Известен скважинный фильтр с низким гидравлическим сопротивлением, содержащий ниппельную и муфтовую части и приваренный к ним щелевой фильтрующий элемент, выполненный из продольных ребер и намотки из профилированной проволоки со скругленными углами (Пат. №2374433 РФ, Е21В 43/08, 2009).
Недостатком известного фильтра является наличие единственного щелевого фильтрующего элемента, подверженного к тому же быстрой кольматации вследствие изготовления из профилированной проволоки со скругленными углами.
Известен скважинный фильтр, содержащий заглубленный в отстойник трубчатый каркас, верхний патрубок, наружный и внутренний щелевые фильтроэлементы, концентрично установленные снаружи и внутри трубчатого каркаса с образованием наружных и внутренних вертикальных каналов, первые из которых герметично закрыты сверху и соединены с отстойником в нижней части, а вторые герметично закрыты снизу и соединены вверху с верхним патрубком (Пат. №98782 РФ, Е21В 43/08, 2010).
Недостатком скважинного фильтра, в котором осуществляется механическая, гравитационная и вновь механическая очистка, является вероятность задержания основной массы частиц на наружном щелевом фильтроэлементе, что может привести к кольматации и снижению ресурса работы скважинного фильтра.
Известен фильтр, содержащий концентрически расположенные наружную, промежуточную и внутреннюю трубы, наружная труба имеет входные патрубки на боковой поверхности, жестко соединена посредством вставок с промежуточной трубой, сверху герметично соединена с помощью переводника с внутренней трубой, снизу заглушена и внутри оснащена чередующимися прямыми и дополнительными конусами, промежуточная труба сверху герметично заглушена конусом, внутренняя труба снабжена заглушкой снизу и вышеназванными конусами и фильтрующей сеткой на наружной поверхности, а входные патрубки выполнены в виде отводов, объединенных в единый патрубок, верхняя кромка которого расположена выше нижней кромки промежуточной трубы (Пат. №51096 РФ, Е21В 43/08, 2006).
Недостатком скважинного фильтра является сложность конструкции и невысокое качество очистки пластовой жидкости.
Известно скважинное фильтрующее устройство, состоящее из механического фильтра, гравитационного фильтра в виде внутренней и наружных труб со шнеком в кольцевом зазоре между ними, и сборника примесей, при этом в верхней части наружной трубы выполнено не менее одного отверстия для входа жидкости в кольцевой зазор или внутреннюю трубу, сопротивление механического и гравитационного фильтров относится как 1:1,5, а фильтры соединены так, что жидкость проходит последовательно сначала через механический, а затем через гравитационный фильтр (Пат. №2422622 РФ, Е21В 43/08, 2011).
Недостатком скважинного устройства является нестабильность фильтрационных характеристик, так как на начальном этапе очистка жидкости осуществляется механическим фильтром с высоким рейтингом фильтрации, а после его загрязнения - гравитационным фильтром с более низким рейтингом. По сути, гравитационный фильтр выполняет функцию байпаса, обеспечивая движение жидкости в обход механического фильтра после потери им пропускной способности.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является фильтрующее скважинное устройство, содержащее корпус с входными щелевыми отверстиями, сборник примесей, узел сепарации газа и фильтр в виде пружины, размещенной между спорно-регулирующими элементами, трубу для отвода примесей в сборник, отводящую трубу для очищенной жидкости, один конец которой закреплен в переводнике, а второй конец снабжен шнеком центробежной очистки и размещен в сборнике (Пат. №105355 РФ, Е21В 43/00, 2011).
Фильтрующее скважинное устройство характеризуется недостаточной эффективностью, так как в нем пружинный фильтр установлен перед шнеком центробежной очистки. При высокой загрязненности жидкости пружинный фильтр, отрегулированный на тонкую очистку, быстро потеряет пропускную способность, тогда как шнековый сепаратор вообще окажется незадействованным из-за неспособности отделять прошедшие через пружинный фильтр мелкодисперсные частицы.
Настоящая полезная модель решает задачу создания надежного в эксплуатации фильтрующего скважинного устройства, обеспечивающего высокое качество очистки пластовой жидкости и имеющего продолжительный ресурс работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтрующем скважинном устройстве, содержащем корпус с входными отверстиями, сборник примесей, фильтр, отводящую трубу для очищенной жидкости, нижнюю часть которой охватывает шнек центробежной очистки, заканчивающийся в сборнике примесей, согласно полезной модели, корпус состоит из верхней и нижней секций, сообщающихся посредством отводящей трубы, входные отверстия выполнены вверху нижней секции, отводящая труба в пределах верхней секции снабжена фильтром, установленным на ее перфорированном участке, радиальными отверстиями и предохранительным клапаном.
Радиальные отверстия могут быть выполнены выше фильтра, а предохранительный клапан установлен внутри отводящей трубы между радиальными отверстиями и фильтром.
Кроме того, радиальные отверстия могут быть выполнены ниже фильтра, предохранительный клапан вмонтирован выше него в стенке отводящей трубы, которая перекрыта перегородкой выше радиальных отверстий.
Фильтр может быть различной конструкции, например, в виде набора дисков из металлической сетки или щелевой трубы из профилированной проволоки.
В зависимости от исполнения фильтра отводящая труба может иметь одинаковую или разную форму сечения по длине, например, круглое сечение в нижней секции корпуса и квадратное сечение в верхней секции.
На фиг.1 схематично изображено заявляемое фильтрующее скважинное устройство с радиальными отверстиями на отводящей трубе выше фильтра; на фиг.2 - то же, но с радиальными отверстиями ниже фильтра.
Устройство содержит корпус 1, состоящий из верхней секции 2 и нижней секции 3, сборник примесей 4, фильтр 5, отводящую трубу 6, служащую для сообщения секций и отвода очищенной жидкости, и шнек центробежной очистки 7. Шнек 7 охватывает нижнюю часть отводящей трубы 6 и заканчивается в сборнике примесей 4. Вверху нижней секции 3 выполнены входные отверстия 8. На отводящей трубе 6 в пределах верхней секции 2 имеется перфорированный участок 12, на котором размещен фильтр 5. В отводящей трубе 6 выполнены радиальные отверстия 9 (фиг.1) или 10 (фиг.2), расположенные выше или ниже фильтра 5 соответственно, причем в последнем случае отводящая труба 6 перекрыта перегородкой 11 выше отверстий 10. Выше фильтра 5 отводящая труба 6 снабжена предохранительным клапаном 13, установленным на ее стенке (фиг.2), или внутри нее между фильтром 5 и радиальными отверстиями 9 (фиг.1)
Фильтрующее скважинное устройство работает следующим образом.
Загрязненная частицами примесей пластовая жидкость поступает из скважины через входные отверстия 8 в нижнюю секцию 3 корпуса 1 и по кольцевому зазору между отводящей трубой 6 и стенкой секции 3 движется вниз вдоль шнека 7, приобретая вращательное движение. В результате действия центробежных сил и сил гравитации крупные частицы с большей плотностью, чем у жидкости, оказываются в наружной части потока, прижимаются к стенке секции 3 и шнеку 7. Частицы сползают по шнеку 7 вниз и оседают в сборнике примесей 4. Очищенная от крупнодисперсных включений жидкость попадает в отводящую трубу 6, течет по ней вверх, покидает нижнюю секцию 3 и оказывается в верхней секции 2. Дальнейшая траектория движения жидкости зависит от местоположения радиальных отверстий 9 или 10.
В фильтрующем устройстве, имеющем радиальные отверстия 9 выше фильтра 5 (фиг.1), жидкость движется по отводящей трубе 6 до перфорационного участка 12, фильтруется изнутри наружу фильтра 5, подвергаясь при этом очистке от мелкодисперсных частиц. Далее очищенная жидкость оказывается в кольцевом зазоре между фильтром 5 и стенкой секции 2, через отверстия 9 попадает в верхнюю часть отводящей трубы 6 выше клапана 13 и достигает насоса (не показан). При закупоривании проходных сечений фильтра 5 открывается клапан 13 и жидкость направляется по отводящей трубе 6 напрямую из нижней секции 3 в насос.
В фильтрующем устройстве с радиальными отверстиями 10 ниже фильтра 5 и перегородкой 11 в отводящей трубе 6 (фиг.2) жидкость попадает в кольцевой зазор между стенкой секции 2 и фильтром 5 и фильтруется снаружи внутрь последнего. Пройдя затем перфорационный участок 12, жидкость по отводящей трубе 6 покидает пределы верхней секции 2 и попадает в насос. При критическом загрязнении фильтра 5 открывается клапан 13 и жидкость по кольцевому зазору между стенкой секции 2 и фильтром 5 устремляется напрямую через клапан 13 в отводящую трубу 6 и далее - в насос.
Благодаря последовательному проведению центробежной и механической очистки, предлагаемое фильтрующее скважинное устройство обеспечивает высокий рейтинг фильтрации пластовой жидкости, а наличие в нем клапана гарантирует продолжительный ресурс работы.