Результат интеллектуальной деятельности: Фильтрующее устройство для очистки скважины

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при очистке жидкости в стволе скважины от плавающего мусора и взвешенных частиц.

Известно фильтрующее скважинное устройство (патент RU № 2543247, МПК Е21В 43/08, опубл. 27.02.2015 Бюл. № 6), содержащее корпус с верхними входными отверстиями, расположенную коаксиально корпусу отводящую трубу с участком радиальных отверстий и предохранительным клапаном на нижнем торце, шнек, насаженный на отводящую трубу, щелевой фильтр в виде внутреннего опорного и наружного фильтрующего слоя из призматического профиля, перекрывающий участок с радиальными отверстиями отводящей трубы, и контейнер внизу корпуса, причем отводящая труба установлена внутри корпуса, а шнек размещен между верхними входными отверстиями и щелевым фильтром.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления из-за наличия сложных деталей, невозможность сбора крупного мусора (слипшейся глины, отслоившегося ржавчины и/или т.п.), геля, продуктов реакции после обработки пласта или т.п. из-за боковых входных отверстий корпуса и неудобство в обслуживании из-за подъема на поверхность большого количества скважинной жидкости, находящейся в корпусе и отводящем патрубке и изливающегося при разборке устройства.

Фильтр очистки скважинной жидкости (патент RU № 2590924, МПК Е21В 43/08, Е21В 27/00, опубл. 10.07.2016 Бюл. № 19), включающий щелевой патрубок, сетку, клапан, герметизатор межтрубного пространства скважины и муфту, причем дополнительно содержит корпус и цилиндрическое днище, при этом сетка размещена вокруг части щелевого патрубка со щелями, щелевой патрубок и корпус закреплены нижними частями соответственно внутри и снаружи цилиндрического днища, щелевой патрубок расположен внутри корпуса и соединен в верхней части выше щелей с корпусом подкосами, в качестве клапана использован клапан тарельчатого типа, клапан и муфта размещены в верхней части щелевого патрубка, а герметизатор межтрубного пространства скважины размещен на наружной части цилиндрического днища, при этом отношение ширины щелей патрубка к ширине ячейки сетки составляет (3,5-5):(0,7-3,5).

Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-за невозможности сбора крупного мусора, в том числе геля, продуктов реакции после обработки пласта или т.п., связанное с жесткими параметрами щелей патрубка и к ширине ячейки сетки фильтра, которая при этом быстро забивается крупным мусором исключая циркуляцию в фильтре и дальнейший сбор мусора, а также неудобство в обслуживании из-за подъема на поверхность большого количества скважинной жидкости, находящейся в корпусе после забивания сетки и выше клапана и изливающегося при разборке устройства.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание конструкции фильтрующего устройства для очистки скважины, позволяющей собирать крупный мусор, благодаря двухступенчатой очистке, и удобно обслуживать из-за возможности слива при подъеме большей части жидкости, находящейся устройстве.

Техническая задача решается фильтрующим устройством для очистки скважины, включающим спускаемый в скважину на тяговом органе или колонне труб центральный патрубок с фильтрующим участком, охваченным снаружи корпусом с цилиндрическим днищем, зафиксированным на патрубке ниже фильтрующего участка, и клапан, установленный внутри патрубка выше его фильтрующий участок.

Новым является то, что между патрубком и корпусом установлена гильза с верхней глухой крышкой, соединенной герметично с патрубком выше его фильтрующего участка, гильза оснащена отверстиями, не пропускающими крупный мусор, причем нижний край гильзы установлен на расстоянии от днища корпуса, определяемым эмпирически для сбора крупного мусора без попадания его в фильтрующий участок патрубка, при этом в патрубке выше клапана и днища корпуса равномерно по периметру выполнены соответствующие сливные каналы, не пропускающие крупный мусор.

Новым является также то, что патрубок снизу выполнен с возможностью соединения с дополнительным скважинным оборудованием.

Новым является также то, что отверстия гильзы изготовлены диаметром, увеличивающимся сверху вниз.

На чертеже изображено фильтрующее устройство в продольном разрезе.

Фильтрующее устройство для очистки скважины включает присоединенный, например, через муфту 1 и спускаемый в скважину (не показана) на тяговом органе или колонне труб (не показаны) центральный патрубок 2 с фильтрующим участком 3, охваченным снаружи корпусом 4 с цилиндрическим днищем 5, зафиксированным на патрубке 2 ниже фильтрующего участка 3, и клапан 6, установленный внутри патрубка 2 выше его фильтрующей части 3. Между патрубком 2 и корпусом 4 установлена гильза 7 с верхней глухой крышкой 8, соединенной герметично с патрубком 2 выше его фильтрующего участка 3. Гильза 7 оснащена отверстиями 9, не пропускающими крупный мусор. Нижний край 10 гильзы 7 установлен на расстоянии H от днища 5 корпуса 4, определяемым эмпирически для сбора крупного мусора без попадания его в фильтрующий участок 3 патрубка 2. В патрубке 2 выше клапана 6 и днища 5 корпуса 4 равномерно по периметру выполнены соответствующие сливные каналы 11 и 12, не пропускающие крупный мусор.

Для расширения функциональных возможностей патрубок 2 может быть снизу выполнен с возможностью соединения с дополнительным скважинным оборудованием (скребок, шаблон, печать и/или т.п. – не показано), например, при помощи резьбы 13, муфты, фланцев или т.п. (не показаны).

При наличии большого количества крупного мусора, приводящего к быстрому закрытию отверстий 9 гильзы 7, для уменьшения сопротивления потоку поступающей в фильтр жидкости из скважины эти отверстия 9 могут быть изготовлены диаметром, увеличивающимся сверху вниз. Диаметры и расположение отверстий 9 в гильзе 7 определяются технологами из необходимой степени предварительной очистки скважинной жидкости – авторы на это не претендуют.

Фильтровальный участок 3 патрубка 2 может быть изготовлен в виде мелких отверстий, прорезей, каналов или. т.п. (не показаны), которые могут быть снаружи закрываться продольной или намотанной проволокой любой формы с тарированными щелями, сеткой или т.п. (не показаны). Конструкций фильтровальных участков известно много из открытых источников – авторы на это не претендуют. Размеры, отверстий, прорезей, щелей и т.д. определяются технологами из необходимой степени очистки скважинной жидкости – авторы на это не претендуют.

Клапан 6 может быть изготовлен шаровым, тарельчатым или т.п., пропускающим снизу-вверх – авторы на конструкцию клапана 6 не претендуют.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность, фильтровального устройства на чертеже не показаны или показаны условно.

Фильтровальное устройство работает следующим образом.

Фильтрующее устройство через муфту 1 присоединяется к тяговому органу или колонне труб, на которых спускается в скважину. При необходимости к патрубку 2 снизу, например, при помощи резьбы 13 предварительно присоединяют скважинное оборудование. При спуска в скважину и входе в скважинную жидкость из-за большого диаметра корпуса 4 и глухого днища 5 создаётся эффект «поршневания» и сообщающихся сосудов между скважиной и пустой полостью 14 патрубка 2 выше клапана 6. В результате жидкость с мусором направляется внутрь патрубка 2, открывает клапан 6 и перетекает с мусором в полость 14. При ходе вверх столб жидкости в полости 14 становится выше уровня жидкости в скважине и закрывает клапан 6. При этом скважинная жидкость с оставшимся в скважине мусором захватывается корпусом 4, но не попадает напрямую к фильтровальному участку 3 патрубка 2 из-за крышки 8 гильзы 7. Гильза 7, играющая роль фильтра грубой очистки, через отверстия 9 пропускает скважинную жидкость без крупного мусора поступает к фильтровальному участку 3, где мелкий мусор задерживается и внутрь патрубка 2 и далее в скважину перетекает очищенная скважинная жидкость.

Если в скважине большое количество крупного мусора (например, после изоляции зон осложнений или перетоков в пласте или в затрубье обсадной колонны) рекомендуется делать отверстия 9 в гильзе 7 с различным диаметром, увеличивающимся сверху вниз, чтобы при засорении более мелких отверстий в работу вступали более крупные не сильно увеличивая сопротивление потоку скважинной жидкости внутрь патрубка 2. Даже при засорении всех отверстий 9 скважинная жидкость будет перетекать через нижний край 10 гильзы к фильтровальному участку 3 патрубка 2 с сохранением работоспособности. При этом расстояние Н, подобранное эмпирически (из опята эксплуатации подобных изделий), исключает попадание крупного мусора к фильтровальному участку 3 патрубка 2.

В результате при подъеме из скважины мусор остается внутри полости 14 патрубка и в корпусе 4. При выходе фильтровального устройства из скважинной жидкости под действием вибрации, взаимодействия со стенками скважины, поднятия с ускорением или замедлением каналы 11 и 12 периодически освобождаются от мусора, находящегося в жидкости, и жидкость из полости 14 через каналы 11 перетекает в корпус 4, откуда через отверстия 12 внутрь патрубка 2 и далее в скважину. Обычно 100 м достаточно для слива практически всей жидкости из полости 14 и корпуса 4, а мусор, находящийся в корпусе 4 и полости 14 патрубка 2, поднять на поверхность.

Как показала практика использование двух ступенчатой очистки жидкости при помощи отверстий 9 гильзы 7 и фильтровального участка 3 патрубка 2 позволяет за один проход очистить от мусора скважинную жидкость даже с крупным мусором.

Предлагаемое фильтрующее устройство для очистки скважины позволяет собирать крупный мусор, благодаря двухступенчатой очистке, и удобно обслуживать из-за возможности слива при подъеме большей части жидкости, находящейся устройстве.