Результат интеллектуальной деятельности: ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ

Описание изобретения

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известен скважинный фильтр, содержащий по меньшей мере один фильтрующий элемент, установленный в секции насосно-компрессорных труб, в стенках которых выполнены продольные щелевые отверстия, причем секции насосно-компрессорных труб соединены между собой наружной резьбовой муфтой, а нижняя секция насосно-компрессорных труб с нижнего свободного конца снабжена наружным резьбовым наконечником (патент на полезную модель РФ №57356, E21B 43/08, 2006 г.).

Однако конструкция фильтра, предусматривающая в качестве фильтрующего элемента металлическую сетку, не обеспечивает надежную фильтрацию откачиваемой среды, так как не задерживает мелкие частицы механических примесей.

Известен скважинный фильтр тонкой очистки, содержащий фильтрующий элемент, установленный в секции насосно-компрессорных труб, в стенках которых выполнены продольные щелевые отверстия, причем секции насосно-компрессорных труб соединены между собой наружной резьбовой муфтой, нижняя секция насосно-компрессорных труб с нижнего свободного конца снабжена наружным резьбовым наконечником, фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндрической трубы из волокнисто-пористого полимера, а внутри каждой муфты между резьбовыми участками выполнен кольцевой бортик, при этом нижний фильтрующий элемент зафиксирован между днищем, наконечника и бортиком ближайшей к нему муфты, а вышерасположенные фильтрующие элементы зафиксированы между бортиками смежных муфт (патент на полезную модель РФ №66414, E21B 43/08, 2007 г.).

Известная конструкция фильтра тонкой очистки, в случае засорения последнего, приводит к остановке скважины, так как не предусматривает прохождение перекачиваемой скважинной жидкости вне фильтрующих элементов.

Наиболее близким к изобретению является фильтр скважинный, включающий металлическую трубу с отверстиями, в верхней части которой установлена муфта с клапанным элементом, и размещенный внутри металлической трубы с зазором и соосно с ней фильтрующий элемент. Причем фильтрующий элемент выполнен в виде отдельных секций, соединенных между собой цилиндрическими центраторами, а на концах собранных секций установлены упорные втулки. Центраторы выполнены в виде ступенчатой втулки с пояском в средней части по оси втулки. Клапанный элемент выполнен на стенке муфты в виде сквозного отверстия в форме двух установленных один на другом цилиндров с разными диаметрами оснований (патент РФ №2471063, E21B 43/08, 2011 г.).

Данная конструкция, подразумевающая установку волокнисто-пористого фильтрующего элемента в секции насосно-компрессорных труб, имеет низкую эффективность вследствие создания задерживающего искусственного экрана, препятствующего фильтрации жидкости через рабочую поверхность фильтра в виде насосно-компрессорной трубы с отверстиями, внутри которой он и размещен. Запорный орган клапанного элемента имеет значительную массу, что снижает эффективность работы элемента в целом, созданием повышенного трения при перемещении.

Таким образом, решаемой задачей и ожидаемым техническим результатом является повышение эффективности работы скважинного фильтра за счет увеличения срока эксплуатации фильтрующих элементов, упрощение его конструкции. Высокая продолжительность эксплуатации обеспечивается особенностями конструкции и размещения скважинного фильтра: отсутствием насосно-компрессорной трубы с отверстиями, подверженными быстрому засорению, приводящему к прекращению поступления жидкости с забоя скважины и ее остановке и наличию стягивающих шпилек, соединяющих по наружному периметру фильтрующие элементы в секции. Упрощение конструкции достигается использованием Ж-образной муфты в качестве центраторов и выполнением запорного органа клапанного элемента полым с дном со стороны наружной поверхности концевой муфты.

Указанная задача решается тем, что фильтр скважинный, включающий клапанный элемент с запорным органом, установленный в муфте, и фильтрующий элемент, выполненный в виде отдельных секций, отличается тем, что по наружному периметру секции фильтрующего элемента соединены между собой стягивающими шпильками, ввернутыми с одной стороны в поднасосную или концевую муфту, а с другой - в Ж-образную муфту, во внутреннюю полку которой упирается один торец фильтрующего элемента, второй его торец упирается в концевую или поднасосную муфту.

Запорный орган клапанного элемента выполнен полым с дном со стороны наружной поверхности поднасосной муфты.

Конструкция устройства поясняется чертежами.

Фиг.1. Фильтр скважинный

1 - фильтрующий элемент,

2 - металлические стягивающие шпильки,

3 - поднасосная муфта,

4 - концевая муфта,

5 - Ж-образная муфта,

6 - внутренняя полка,

7 - клапанный элемент,

10 - гайки.

Буквой А на фиг.1 обозначен разрез фильтра скважинного, приведенный на фиг.2.

Буквой Б на фиг.1 обозначен клапанный элемент, впоследствии увеличенный и приведенный на фиг.3.

Фиг.2. Фильтр скважинный в разрезе

1 - фильтрующий элемент,

2 - металлические стягивающие шпильки,

5 - Ж-образная муфта.

Фиг.3 Клапанный элемент с запорным органом

3 - поднасосная муфта,

7 - клапанный элемент,

8 - запарный орган,

9 - дно.

Устройство состоит из полимерного волокнисто-пористого фильтрующего элемента 1, выполненного в виде отдельных секций, соединенных между собой по наружному периметру металлическими стягивающими шпильками 2, которые с одной стороны ввернуты в поднасосную муфту 3 или концевую муфту 4, а с другой - в Ж-образную муфту 5, во внутреннюю полку 6 которой упирается один торец фильтрующего элемента 1, что позволяет его центрировать, т.е. обеспечить соосность фильтрующего элемента 1 и Ж-образной муфты 5. Кроме того, форма Ж-образной муфты 5 исключает контакт обсадной колонны (на чертеже не показана) и фильтрующего элемента 1 во время спуско-подъемных операций, что предохраняет его от поломок. Второй торец фильтрующего элемента 1 упирается в концевую муфту 4 или поднасосную муфту 3, в которой выполнен клапанный элемент 7, в виде сквозного отверстия в форме двух установленных один над другим цилиндров с разными диаметрами оснований, с запорным органом 8, соответствующим по конфигурации упомянутому сквозному отверстию, выполненным полым с дном 9 со стороны наружной поверхности поднасосной муфты 3, что позволяет повысить эффективность работы клапанного элемента 7, т.к. облегчает перемещение запорного органа 8 и упрощает его конструкцию. Двойные гайки 10 обеспечивают надежность крепления секций фильтрующего элемента 1.

Устройство работает следующим образом. Добываемая из скважины жидкость неограниченно контактирует со всей рабочей поверхностью фильтрующего элемента 1, собранного в секции, соединенные между собой по наружному периметру металлическими стягивающими шпильками 2, стягиванием обеспечивающие герметизацию торцов фильтрующего элемента 1; проходит через нее, очищается от механических частиц и попадает на прием насоса.

В случае засорения фильтрующего элемента 1 давление жидкости между ним и обсадной колонной (на чертеже не показана) за счет продолжающегося притока жидкости из пласта возрастает; давление над фильтром скважинным напротив снижается вследствие отсутствия поступления жидкости. Такой перепад давления приводит к перемещению в полость фильтра запорного органа 8, выполненного полым с дном 9 клапанного элемента 7, и жидкость через открывшееся отверстие в обход засорившегося фильтрующего элемента 1 поступает к насосу.

Фильтр скважинный монтируется под установленным в скважине штанговым глубинным насосом, винтовым насосом с поверхностным приводом, на конце хвостовика.