Результат интеллектуальной деятельности: Глубинный самоочищающийся фильтр очистки скважинной жидкости (варианты)

Группа изобретений относится к области горного дела, в частности к нефтедобывающей промышленности, и могут быть использованы для очистки скважинной жидкости от взвеси.

Известно скважинное устройство для очистки флюида, содержащее цилиндрический корпус с входными отверстиями и установленным аксиально в его верхней части патрубком для отвода жидкости, сепарирующий узел в виде полого шнека с профилированной спиралью, вихревую камеру в виде полого усеченного конуса с входным верхним и выходным нижним цилиндрическими патрубками, концентрично установленную в нижней части корпуса под сепарирующим узлом, и присоединенный к нижней части корпуса отстойник для сбора механических примесей, при этом верхний конец патрубка для отвода жидкости выполнен в виде расширяющегося диффузорного канала, большее основание конуса обращено к патрубку для отвода жидкости, а сепарирующий узел размещен концентрично на нижней части патрубка для отвода жидкости в полости входного верхнего цилиндрического патрубка. В предпочтительных вариантах реализации устройства: сопряжение внутренней цилиндрической поверхности верхнего входного патрубка с внутренней конической поверхностью вихревой камеры выполнено через торообразную поверхность; сопряжение внутренней цилиндрической поверхности нижнего выходного патрубка с внутренней конической поверхностью вихревой камеры выполнено через торообразную поверхность. (Патент РФ №108104 U1. Скважинное устройство для очистки флюида. - МПК: Е21В 43/38. - Опубл. 10.09.2011).

Известен фильтр скважинный, включающий проволочный элемент, выполненный из горизонтального пакета заменяемых и дополняемых гибких щеточных дисков, материалом которого является коррозионностойкая, высоколегированная витая сталь или полимерный материал, например, кевлар (нейлон), устанавливаемый напротив продуктивного пласта с упором на забой, причем наружный диаметр пакета превышает внутренний диаметр эксплуатационной колонны, обеспечивая гарантированный механический контакт с перфорационными отверстиями колонны. (Патент РФ №103842 U1. Фильтр скважинный. - МПК: Е21В 43/08. - Опубл. 27.04.2011).

Известно скважинное устройство для очистки жидкости, содержащее цилиндро-конический корпус с входным тангенциальным каналом для подвода очищаемой от механических примесей жидкости и установленным аксиально в его верхней части патрубком для отвода очищенной жидкости. На нижней части патрубка концентрично размещен сепарирующий узел в виде полого шнека с винтовыми каналами и с конической наружной поверхностью, под которым размещена трубчатая вихревая камера, нижняя часть которой сообщается с заглушенным отстойником для механических примесей. Центральный угол конической наружной поверхности шнека выполнен больше двух углов трения взаимодействующих поверхностей шнека и цилиндро-конического корпуса. Направление винтовых каналов шнека совпадает с направлением входного тангенциального канала. В трубчатой вихревой камере выполнены совпадающие с направлением винтовых каналов шнека наклонные тангенциальные каналы, сообщающиеся с охватывающим трубчатую вихревую камеру заглушенным отстойником. Угол наклона тангенциальных каналов к оси устройства уменьшается пропорционально квадрату их расстояния от торца шнека. (Патент RU №2711329 С1. Скважинное устройство для очистки жидкости. - МПК: Е21В 43/38. - Опубл. 16.01.2020).

Известен фильтр скважинный щелевой самоочищающийся, включающий фильтрующий элемент - металлическую трубу с отверстиями, в верхней части которой установлена муфта с клапанным элементом. На наружной поверхности упомянутой металлической трубы с заданным промежутком расположены скребки, прижатые заостренной поверхностью к поверхности металлической трубы. Скребки соединены между собой при помощи металлических стержней, а на крайних скребках установлены пружинные центраторы с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр обсадной трубы. Пружинные центраторы, выполнены с возможностью центрирования металлической трубы и фиксации скребков по отношению к обсадной трубе. (Патент РФ №193381 U1. Фильтр скважинный щелевой самоочищающийся. - МПК: Е21В 43/08. - Опубл. 28.10.2019).

Недостатком известных фильтров является недостаточно высокая эффективность очистки скважинной жидкости от взвеси.

Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является повышение качества очистки скважинной жидкости от взвеси.

Техническим результатом является повышение качества очистки скважинной жидкости от взвеси.

Указанный технический результат достигается тем, что, в известном глубинном самоочищающемся фильтре очистки скважинной жидкости, в первом варианте, содержащем цилиндрический корпус с концентрично установленным снизу патрубком, фильтр, выполненный из гибких проволок с распусканием концов до контакта с внутренней поверхностью обсадной колонны скважины, согласно предложенному техническому решению, в цилиндрическом корпусе герметично размещен реверсивный электропривод, связанный кабелем с блоком телемеханической системы управления и соединенный цилиндром, при этом вал электропривода соединен винтовой парой с аксиально расположенным в патрубке стержнем, который одним концом связан с корпусом подвижным шлицевым соединением с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а на другом конце закреплен фильтр, выполненный из связанных между собой пружинистых проволок, с возможностью периодического самоочищения путем сжимания проволок в пучок вокруг стержня при задвигании фильтра в патрубок и распускания их концов до полного перекрытия полости обсадной колонны при выдвигании из патрубка в полость обсадной колонны для последующего фильтрования потока скважиной жидкости, для чего свободный торец патрубка выполнен с раструбом, а в стенке патрубка выполнены радиальные каналы, сообщающие полость патрубка с полостью обсадной колонны скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что, в известном глубинном самоочищающемся фильтре очистки скважинной жидкости, во втором варианте, содержащем цилиндрический корпус с концентрично установленным снизу патрубком, фильтр, выполненный из гибких проволок с распусканием концов, согласно предложенному техническому решению, в цилиндрическом корпусе герметично размещен реверсивный электропривод, связанный кабелем с блоком телемеханической системы и соединенный цилиндром, при этом вал электропривода соединен винтовой парой с аксиально расположенным в патрубке стержнем, который одним концом связан с корпусом подвижным шлицевым соединением с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а на другом конце стержня закреплен фильтр, выполненный из пучка связанных между собой пружинистых проволок с распущенными концами, контактирующими с внутренней стенкой патрубка, обеспечивающими полное перекрытие полости патрубка и фильтрование потока скважиной жидкости через патрубок, для этого патрубок выполнен с пакерующей перемычкой, разобщающей полость обсадной трубы, а в стенке надпакерной части патрубка выполнены радиальные каналы, при этом фильтр выполнен с возможностью периодического самоочищения путем выдвигания фильтра из патрубка в полость обсадной колонны и сообщения ему возвратно-поступательных перемещений, для чего свободный торец патрубка выполнен с раструбом.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам группы заявленного глубинного самоочищающегося фильтра очистки скважинной жидкости, отсутствуют. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленные варианты глубинного самоочищающегося фильтра очистки скважинной жидкости могут быть эффективно использованы на нефтедобывающих скважинах. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый глубинный самоочищающийся фильтр очистки скважинной жидкости с перекрытием обсадной колонны; на фиг. 2 - то же, с перекрытием патрубка с пакерной перемычкой.

Глубинный самоочищающийся фильтр очистки скважинной жидкости, в первом варианте, содержит цилиндрический корпус 1 с концентрично установленным снизу патрубком 2. В корпусе 1 герметично размещен реверсивный электропривод 3, связанный с блоком 4 телемеханической системы (ТМС) кабелем 5, размещенным в цилиндре 6. Вал 7 электропривода 3 соединен винтовой парой 8 с аксиально расположенным в патрубке 2 стержнем 9, который одним концом связан с корпусом 1 подвижным шлицевым соединением 10 с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а на другом конце стержня 9 закреплен фильтр 11, который выполнен из связанных между собой пружинистых проволок 12 с распусканием концов до контакта с внутренней поверхностью обсадной колонны 13 для полного перекрытия полости скважины, с возможностью периодического самоочищения путем сжимания пружинистых проволок 12 в пучок вокруг стержня 9 при задвигании фильтра 11 в патрубок 2 и распускания их концов в полости обсадной колонны 13 при выдвигании из патрубка 2 в полость обсадной колонны 13 для последующего фильтрования потока скважиной жидкости. (Фиг. 1). Для этого свободный торец патрубка 2 выполнен с раструбом 14, а в стенке патрубка 2 выполнены радиальные каналы 15, сообщающие полость патрубка 2 с полостью обсадной колонны 13 скважины. Стержень 9 установлен в корпусе 1 с манжетным уплотнением 16.

Глубинный самоочищающийся фильтр очистки скважинной жидкости, во втором варианте, содержит цилиндрический корпус 1 с концентрично установленным снизу патрубком 2. В корпусе 1 герметично размещен реверсивный электропривод 3, связанный с блоком 4 ТМС кабелем 5, размещенным в цилиндре 6. Вал 7 электропривода 3 соединен винтовой парой 8 с аксиально расположенным в патрубке 2 стержнем 9, который одним концом связан с корпусом 1 подвижным шлицевым соединением 10 с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а на другом конце стержня 9 закреплен фильтр 17, который выполнен из связанных между собой пружинистых проволок 18 с распусканием концов до контакта с внутренней стенкой патрубка 2, обеспечивающими полное перекрытие полости патрубка 2 для фильтрование потока скважиной жидкости, с возможностью периодического самоочищения путем выдвигания фильтра 17 из патрубка 2 в полость обсадной колонны 13 и сообщения ему возвратно-поступательных перемещений. (Фиг. 2). Для этого патрубок 2 выполнен с раструбом 14 и пакерующей перемычкой 19, разобщающей полость обсадной колонны 13, а в стенке надпакерной части патрубка 2 выполнены радиальные каналы 20, сообщающие полость патрубка 2 с полостью обсадной колонны 13 скважины. Стержень 9 установлен в корпусе 1 с манжетным уплотнением 16.

Глубинный самоочищающийся фильтр очистки скважинной жидкости работает следующим образом.

Глубинный самоочищающийся фильтр очистки скважинной жидкости монтируется под установленным в скважине глубинным насосом. Перед спуском глубинного самоочищающегося фильтра очистки скважинной жидкости, в первом варианте исполнения, в скважинную колонну 13, фильтр 11 задвигают в патрубок 2 аксиальным перемещением стержня 9 вдоль шлицевого соединения 10 винтовой парой 8 от вращения вала 7 реверсивного электропривода 4, сжимая раструбом 14 пружинистые проволоки 12 в пучок вокруг стержня 9. В таком положении глубинный самоочищающийся фильтр спускают в обсадную колонну 13 на определенную глубину, на которой включают реверсивный электропривод 4 и посредством вращения вала 7 в обратном направлении и винтовой пары 8 стержнем 9 вдоль шлицевого соединения 10 выдвигают пучок сжатых пружинистых проволок 12 из патрубка 2 в полость обсадной колонны 13 с распусканием концов пружинистых проволок 12, образуя в полости обсадной колонны 13 фильтр 11 для последующего фильтрования потока скважиной жидкости. Затем запускают в работу глубинный насос и скважинная жидкость проходя через щели, образованные между пружинистыми проволоками 12, закрепленными на конце стержня 9, очищается от взвеси и по стволу обсадной колонны 13, а также через патрубок 2 и радиальные каналы 15, профильтрованная скважинная жидкость попадает на прием глубинного насоса, а взвеси, засоряющие фильтр, застревают в щелях между пружинистыми проволоками 12 фильтра 11. В ходе эксплуатации скважины, по мере засорения фильтра 11 взвесями, периодически проводят самоочистку фильтра 11 под управлением блока 4 ТМС по кабелю 5. Для этого выключают глубинный насос и включают реверсивный электропривод 4 и фильтр 11 задвигают в патрубок 2 аксиальным перемещением стержня 9 вдоль шлицевого соединения 10 винтовой парой 8 от вращения вала 7 реверсивного электропривода 4, сжимая раструбом 14 пружинистые проволоки 12 в пучок вокруг стержня 9, предотвращая тем самым отложения взвеси в щелях между пружинистыми проволоками 12. Затем вращением вала 7 реверсивного электропривода 4 в обратном направлении и винтовой пары 8 аксиальным перемещением стержня 9 выдвигают пучок сжатых пружинистых проволок 12 из патрубка 2 в полость обсадной колонны 13 с распусканием концов пружинистых проволок 12, тем самым сбивают с пружинистых проволок 12 взвеси, очищая фильтр 11 от взвеси, которая осыпается с пружинистых проволок 12 фильтра 11 и оседает в забой скважины.

Во втором варианте исполнения, перед спуском глубинного самоочищающегося фильтра очистки скважинной жидкости в скважинную колонну 13, фильтр 17 задвигают в патрубок 2 аксиальным перемещением стержня 9 вдоль шлицевого соединения 10 винтовой парой 8 от вращения вала 7 реверсивного электропривода 4, предварительно сжимая раструбом 14 пружинистые проволоки 18 до контакта с внутренней стенкой патрубка 2, обеспечивающими полное перекрытие полости патрубка 2 для фильтрования потока скважиной жидкости. В таком положении фильтра 17 глубинный самоочищающийся фильтр с пакерующей перемычкой 19, спускают в обсадную колонну 13 на определенную глубину, разобщая полость обсадной колонны 13. Затем запускают в работу глубинный насос и скважинная жидкость проходя через щели, образованные между пружинистыми проволоками 18, закрепленными на конце стержня 9, очищается от взвеси и через патрубок 2 и радиальные каналы 20, профильтрованная скважинная жидкость попадает в скважинную колонну 13 и на прием глубинного насоса, а взвеси, засоряющие фильтр, застревают в щелях между пружинистыми проволоками 18 фильтра 17. В ходе эксплуатации скважины, по мере засорения фильтра 17 взвесями, периодически проводят самоочистку фильтра 17 под управлением блока 4 ТМС по кабелю 5. Для этого выключают глубинный насос и включают реверсивный электропривод 4, затем аксиальным перемещением стержня 9 вдоль шлицевого соединения 10 винтовой парой 8 от вращения вала 7 реверсивного электропривода 4 фильтр 11 выдвигают из патрубка 2 в полость обсадной колонны 13 с распусканием концов пружинистых проволок 18, сбивают с пружинистых проволок 18 взвеси. Сообщая фильтру 17 возвратно-поступательные перемещения стержнем 9 из полости патрубка 2 в полость обсадной колонны 13 с распусканием концов пружинистых проволок 18 путем изменения направления вращения вала 7 реверсивного электропривода 4, периодически очищают фильтр 17 от взвеси, которая осыпается с пружинистых проволок 18 фильтра 17 и оседает в забой скважины.

Использование предложенных вариантов глубинного самоочищающегося фильтра очистки скважинной жидкости позволяет повысить качество очистки скважинной жидкости от взвеси, тем самым повысить надежность эксплуатации насосного оборудования скважин за счет исключения возможности засорения фильтра.