Патент на изобретение №2305756

(54) ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ ЮМАЧИКОВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к фильтрующим устройствам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Технический результат – повышение коэффициента сепарации механических примесей, а также предотвращение закупорки фильтрующих элементов. Фильтр скважинный самоочищающийся содержит концентрически расположенные наружную, промежуточную и внутреннюю трубы. Последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком. Наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками. Внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, снабженной раструбом и соединенной с ним продольными ребрами. Раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен центратором и в нижней части соплом. В кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных в них. Средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом. 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к фильтрующим устройствам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известен песочный якорь обращенного типа, содержащий переводник, трубку для ввода жидкости, корпус, песочную камеру, заглушку [1].

Недостатком данного, песочного якоря является низкий коэффициент сепарации песка [2].

Известен фильтр противопесочный, взятый за прототип, 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 [3].

Преимуществом данного фильтра противопесочного по сравнению с аналогом является размещение во внутренней трубе фильтрующей сетки, выполненной в виде шнека и прикрепленной напротив отверстий, расположенных по винтовой линии, при этом отверстия предназначены для перехода механических примесей в кольцевой зазор между внутренней и промежуточной трубами, и перемещения их под действием гравитационных сил в нижнюю часть фильтра.

Недостатком прототипа является абразивный износ и разрушение фильтрующей сетки в связи с ее закупоркой и медленной очисткой от механических примесей, также недостатком является низкий коэффициент сепарации механических примесей.

Задачей изобретения является повышение коэффициента сепарации механических примесей, а также предотвращение закупорки фильтрующих элементов.

Задача решается тем, что фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, при этом последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком, а наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками, также внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, эта же труба снабжена раструбом и соединена с ним продольными ребрами, при этом раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы, и снабжен в нижней части соплом, в кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных на них, при этом отверстия на промежуточной трубе, выполненные в средней ее части напротив раструба, снабжены фильтрующим элементом, раструб также снабжен центратором.

Сущность изобретения заключается в том, что снабжение внутренней трубы фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, обеспечивает выход части потока жидкости в межтрубное пространство, образованное внутренней и промежуточной трубами, при этом механические примеси, задерживающиеся на фильтрующем элементе, по мере их накопления и снижения скважинности данного элемента, смываются потоком жидкости в зону раструба с соплом, при этом поток жидкости, переходя в зону большего сечения, резко теряет скорость и благодаря наличию сопла малого сечения меняет направление движения на 180°, часть механических примесей, двигаясь по инерции и за счет сил гравитации, перемещаются в нижнюю часть фильтра, поток жидкости, двигаясь вверх, при выходе из зоны раструба создает эжекторный эффект в кольцевом зазоре, образованном раструбом, промежуточной трубой и центратором, при этом данный зазор гидравлически связан с отверстиями, выполненными на промежуточной трубе и снабженными фильтрующим элементом, поток жидкости, поднимаясь по кольцевому зазору между внутренней и промежуточной трубами в верхнюю часть фильтра, проходит сквозь фильтрующий элемент, расположенный под углом к направлению движения потока по всему сечению зазора, при этом оседающие на данном элементе механические примеси под воздействием напора потока перемещаются непосредственно в верхнюю часть фильтрующего элемента, откуда через отверстия, выполненные на промежуточной трубе, поступают в межтрубное пространство, образованное промежуточной и наружной трубами, и под действием гравитационных сил, а также циркуляции жидкости за счет эжекторного эффекта в зоне раструба перемещаются в нижнюю часть фильтра, таким образом предлагаемое техническое решение обеспечивает тройной эффект фильтрации жидкости, а именно при прохождении ее через два фильтрующих элемента, а также инерционно-гравитационного эффекта ее сепарации, при этом самоочистка фильтрующих элементов от осаждающихся механических примесей осуществляется за счет удаления данных примесей с поверхности элементов потоком очищаемой жидкости при работе фильтра.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез фильтра скважинного самоочищающегося Юмачикова; на фиг.2 – сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 – сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 – сечение В-В на фиг.1.

Фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова состоит из концентрически расположенных наружной трубы 1, промежуточной трубы 2, при этом труба 1 по обоим торцам соединена с промежуточной трубой 2 кольцевыми заглушками 3, внутренней трубы 4, отверстий 5, выполненных на трубе 4, отверстий 6, 7, 8, выполненных на трубе 2, при этом отверстия 7 снабжены фильтрующим элементом 9, патрубка 10, гидравлически связывающего трубы 2 и 4, раструба 11 с соплом 12, ребер 13, фильтрующего элемента 14, размещенного на интервале отверстий 5 на трубе 4, фильтрующего элемента 15, выполненного в виде обратного усеченного конуса и закрепленного торцами на трубах 2 и 4 выше отверстий 5 и 6, центратора 16, размещенного ниже отверстий 7.

Фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова эксплуатируется с любым типом насосов, например, в компоновке непосредственно со штанговым насосом или подвешивается на пакере под электроцентробежным насосом. Пластовая жидкость, приводимая в движение за счет действия насоса и пластового давления, через патрубок 10 поступает во внутреннюю трубу 4 малого диаметра, где движется в нижнем направлении с большой скоростью, при прохождении интервала отверстий 5 часть жидкости выходит через фильтрующий элемент 14 в кольцевой зазор, образованный трубами 4 и 2, и поднимается в сторону фильтрующего элемента 15, при этом механические примеси, осаждающиеся на фильтрующем элементе 14, смываются частью жидкости в зону раструба 11, где поток жидкости меняет свое направление на 180°, при этом часть механических примесей под действием сил инерции и гравитации перемещается через сопло 12 в нижнюю часть фильтра, сопло 12 за счет малого сечения по сравнению с сечением раструба 11 ограничивает движение жидкости в сторону нижней части фильтра, при этом развернувшийся на 180° поток жидкости при выходе из зоны раструба 11 создает эжекторный эффект в зазоре, образованном стенками раструба 11 и промежуточной трубы 2 и центратором 16, далее жидкость поднимаясь вверх по кольцевому зазору между внутренней 4 и промежуточной 2 трубами проходит через фильтрующий элемент 15, выполненный в виде обратного конуса, при этом оставшиеся в потоке жидкости механические примеси задерживаются на фильтрующем элементе 15 и под воздействием напора потока перемещаются непосредственно в верхнюю часть данного фильтрующего элемента 15, откуда через отверстия 6, выполненные на промежуточной трубе 2, поступают в межтрубное пространство, образованное промежуточной 2 и наружной 1 трубами, и под действием гравитационных сил, а также циркуляции жидкости, осуществляемой за счет эжекторного эффекта в зоне раструба 11, перемещаются в сторону отверстий 7, снабженных фильтрующим элементом 9, при этом жидкость эжектируется через зазор между раструбом 11 и промежуточной трубой 2, механические примеси, двигаясь вниз, проходят через отверстия 8 и, попадая в кольцевой зазор, образованный трубой 2 и соплом 12, опускаются в нижнюю часть фильтра, при этом центратор 16 исключает циркуляцию жидкости из зазора между трубой 2 и соплом 12.

Пример. На месторождении “Федоровское”, НГДУ “Федоровскнефть” ОАО “Сургутнефтегаз” предлагаемый фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова в количестве 2 штук установлен в 2 скважинах: первый – в скважине №6050 куст 305 26 мая 2004 года, второй – в скважине №4400 куст 419 21 января 2005 г., при этом средняя наработка на отказ ЭЦН до установки данного фильтра в первой скважине составляла 65 суток, во второй 38 суток, на момент подачи заявки оба фильтра работают, увеличение наработки на отказ составило 450-500%. Экономический эффект только за счет сокращения скважинных операций по замене или профилактике УЭЦН составляет в среднем 1,5-2,0 млн руб. в год на один фильтр.

Источники информации

1. Муравьев И.М. и др. Технология и техника добыча нефти и газа. – М.: Недра, 1971, стр.339.

2. Акульшин А.И. и др. Технология и техника добычи, хранения и транспортировки газа. – Львов: Свит, 1991, стр.146-147.

3. Патент на изобретение RU №2158358 С1, М. кл. Е21В 43/08, 1999 г. – прототип.

Формула изобретения

Фильтр скважинный самоочищающийся, 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, отличающийся тем, что внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, эта же труба снабжена раструбом и соединена с ним продольными ребрами, при этом раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен в нижней части соплом, в кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных в них, при этом средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом, раструб также снабжен центратором.

РИСУНКИ