Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННЫЙ ЩЕЛЕВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к устройствам, предотвращающим засорение погружного оборудования механическими примесями и отложениями солей.

Известен скважинный фильтр, содержащий ниппельную и муфтовую части и приваренный к ним щелевой фильтрующий элемент, выполненный из продольных ребер с намотанной и приваренной к ним вкруговую профилированной проволокой со скругленными углами (Патент №2374433 РФ, Е21В 43/08, 2009).

Недостатком скважинного фильтра является отсутствие отстойника, вследствие чего часть проникающих сквозь щель механических примесей накапливается в полости фильтра, снижая его пропускную способность и ресурс работы.

Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный каркас, установленные на каркасе внутренние и наружные пластмассовые диски одинаковой и переменной толщины, образующие вертикальные каналы и щели переменной ширины, отстойник, соединенный с вертикальными каналами, и верхний патрубок, связанный с приемом насоса (А.с. №1530759 СССР, Е21В 43/08, 1989).

Недостатками скважинного фильтра являются повышенная потеря напора из-за высокого отношения длины внутренних и наружных щелей к их ширине, а также нестабильность ширины щелей и соответственно тонкости очистки вследствие неудовлетворительной точности размеров пластмассовых дисков и жесткости фильтра в целом.

Известен принятый за прототип скважинный фильтр, содержащий каркас, установленный на нем щелевой фильтровальный элемент из профилированной проволоки, отстойник, соединенный с полостью каркаса, и верхний патрубок, связанный с приемом насоса (Патент на полезную модель №98782 РФ, Е21В 43/08, 2010).

Недостатком фильтра является подверженность кольматации при смешанном характере осложнений: задержанные на поверхности фильтра механические примеси цементируются отложениями солей, сокращая продолжительность его работы. Кроме того, отстойник выполняет в фильтре единственную функцию по накоплению осаждающихся под действием гравитации частиц и значительный промежуток времени работы фильтра остается незагруженным.

Настоящее изобретение решает задачу повышения ресурса работы скважинного фильтра при комплексном воздействии осложняющих факторов, а также расширяет его функциональные возможности.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном щелевом фильтре, содержащем каркас, щелевой фильтровальный элемент из профилированной проволоки, установленный на каркасе, отстойник, соединенный с каркасом, и верхний патрубок, связанный с приемом насоса, согласно изобретению отстойник заполнен реагентом, на поверхности которого распределены гранулы с положительной плавучестью, а внизу отстойника установлен дозатор.

Реагент предназначен для предотвращения солеотложений на щелевом фильтрующем элементе и рабочих органах электроцентробежного насоса.

Дозатор может быть выполнен в виде пространственной конструкции из профилированной проволоки или пористого спеченного материала, или металлической сетки, или полимерной сетки, или капиллярной трубки. Через дозатор осуществляется гидравлическая связь заполненной реагентом полости отстойника со скважиной. Характерный размер отверстия в дозаторе - размер щели, поры, ячейки или капилляра - подбирается в зависимости от расхода, температуры и обводненности пластовой жидкости. Дозатор изготавливается из химически- и коррозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали.

В качестве гранул с положительной плавучестью могут быть выбраны полые стеклосферы или полимерные шарики. Для предотвращения попадания на прием погружного насоса и равномерного распределения по поверхности реагента, гранулы размещаются в эластичной сетке. Через межгранульное пространство осуществляется диффузия реагента в пластовую жидкость, заполняющую верхнюю часть отстойника и полость каркаса щелевого фильтра.

На чертеже изображен скважинный щелевой фильтр, общий вид, разрез.

Скважинный щелевой фильтр содержит каркас 1 с перфорациями 2, щелевой фильтрующий элемент 3, верхний патрубок 4 и отстойник 5, заполненный реагентом 6, поверх которого размещены гранулы с положительной плавучестью 7 в эластичной сетке (не показана). В основании отстойника 5 имеется отверстие 8, перекрытое дозатором 9. Щелевой фильтрующий элемент 3 состоит из продольных призматических стержней, приваренных в точках контакта к навитому на них призматическому профилю, между витками которого образуется непрерывная щель постоянной ширины.

Скважинный щелевой фильтр работает следующим образом.

Под действием создаваемого погружным насосом перепада давления пластовая жидкость, содержащая механические примеси и растворенные соли, фильтруется через щель фильтрующего элемента 3. Частицы, размер которых превышает ширину щели, задерживаются и остаются снаружи фильтрующего элемента 3. Благодаря расширяющейся внутрь щели, образующиеся конгломераты из частиц по мере укрупнения и утяжеления отделяются от фильтрующего элемента 3 и оседают в зумпф скважины.

Частицы с размером, меньшим ширины щели, проходят с жидкостью сквозь щель и далее через перфорации 2 внутрь каркаса 1, где происходит их разделение в потоке жидкости по весу на легкие и тяжелые частицы. Восходящий поток жидкости, содержащий легкие частицы, проходит через патрубок 4 и, в конечном счете, оказывается на приеме насоса. Отсутствие в потоке крупных частиц обеспечивает условия для эффективной работы насоса. Более тяжелые частицы, вес которых превышает подъемную силу потока, осаждаются на гранулы 7. Весовая нагрузка от осевших частиц передается через гранулы 7 на реагент 6 и в сочетании с капиллярными и гравитационными силами выдавливает его из отстойника 5 через отверстие 8 в дозатор 9 и далее - в скважину. Пластовая жидкость насыщается этим реагентом и попадает в фильтрующий элемент 3. При этом происходит химическая обработка поверхности фильтрующего элемента 3, предотвращающая отложение солей и увеличивающая тем самым ресурс его работы. Далее пластовая жидкость, содержащая реагент, поступает в погружной насос, при этом на рабочих органах насоса также не образуется солевого осадка, что увеличивает его наработку.

Заявляемый скважинный щелевой фильтр одновременно выполняет функции по очистке пластовой жидкости от механических примесей и подаче в нее реагента, например, для защиты от отложения солей.