Фильтр поднасосный противопесочный Российский патент 2004 года по МПК E21B43/08 E03B3/18 

Изобретение относится к устройствам для использования в скважинах нефтегазовой промышленности, преимущественно при добыче нефти из пескопроявляющих скважин.

Известен гравийный фильтр (см. Патент США № 4487259, Е 21 В 43/08, 1983 г.), включающий две перфорированные трубы, пространство между которыми заполняется гравием, частицы которого покрыты смолой. Для достижения лучшей упаковки гравий после заполнения корпуса фильтра подвергается вулканизации.

Недостатком известного гравийного фильтра является сложность по созданию плотной упаковки гравия. Посредством вулканизации в гравийной засыпке возникают сжимающие нагрузки. При этом частицы гравия, воздействуя друг на друга, увеличиваются в размерах в сторону свободных поверхностей. Это приводит к неконтролируемому уменьшению или перекрытию проходов между частицами, что в свою очередь приводит к снижению проницаемости и неэффективной работе фильтра.

Известен противопесочный фильтр (см. А.с. № 1550103, Е 21 В 43/08, 1987 г.), наиболее близкий по технической сущности к заявляемому, содержащий наружный и внутренний перфорированные каркасы и размещенный между ними набор иксообразных в продольном сечении фильтрующих элементов из спрессованного титана или проницаемой керамики. Плоскости наименьшего поперечного сечения и оснований элементов расположены между отверстиями соответственно внутреннего и наружного перфорированного каркасов.

Недостатком описанного противопесочного фильтра является невозможность эффективной сепарации газа при входе продукции скважины (нефть, вода, газ и песок) в фильтр из-за горизонтального расположения отверстий в стенке наружного перфорированного каркаса. Это связано с тем, что угол изменения направления движения жидкости является недостаточным для отделения газа от жидкости. Газ при этом попадает через фильтр на прием к скважинному насосу, что приводит в конечном счете к уменьшению его производительности. Кроме этого, сечения проходных каналов фильтрующих элементов из спрессовочных материалов изменяются в широком диапазоне, что приводит к закупорке пластовым песком, в первую очередь, проходных каналов с сужающимся профилем и в свою очередь приводит к кольматации фильтра.

Заявляемый фильтр поднасосный противопесочный решает задачу повышения эффективности работы за счет изменения направления потока жидкости при входе в фильтр на 140... 160° и создания надежного способа уплотнения гравийной засыпки.

Данный технический результат достигается тем, что в фильтре поднасосном противопесочном, содержащем внутренний перфорированный каркас с фильтровой сеткой или противопесочной набивкой и перфорированный кожух, согласно изобретению на кожухе перфорация выполнена в виде поперечных щелей, направленных в стенке кожуха от его наружной поверхности вниз под углом по отношению к оси фильтра, при этом нижняя кромка щели на наружной цилиндрической поверхности кожуха расположена выше верхней кромки щели на внутренней поверхности кожуха, кольцевое пространство между внутренним каркасом и кожухом заполнено гравием, разделенным по высоте засыпки на равные участки упругими кольцевыми элементами с защитными шайбами и уплотненным зажимной муфтой через компенсационную втулку, расположенных в верхней части фильтра.

На чертеже показан продольный разрез фильтра поднасосного противопесочного.

Фильтр содержит перфорированный кожух 1, внутренний перфорированный каркас 2 с фильтровой сеткой 3 (или проволочной навивкой), хвостовик 4, гравий 5, засыпанный в пространство между кожухом и каркасом. Перфорация на кожухе 1 имеет вид поперечных щелей 6, направленных в стенке кожуха от его наружной поверхности вниз под углом по отношению к оси фильтра. Гравий 5 разделен по высоте засыпки на равные участки упругими элементами 7 с защитными шайбами 8 и уплотнен при сборке от действия зажимной муфты 9 через компенсационную втулку 10. Фильтр посредством муфты 9 присоединяется к приемному патрубку 11 штангового насоса.

Устройство работает следующим образом.

Фильтр поднасосный противопесочный с присоединенным к нему патрубком штангового насоса спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах. После пуска насоса в работу продукция скважины - жидкость, песок и газ поступает из пласта в скважину, затем поднимается вверх и поступает к фильтру. Продукт восходящим потоком подходит к щели кожуха, на входе которой изменяет направление движения. При этом пузырьки свободного газа, минуя щели фильтра, всплывают в межтрубное пространство, а жидкость с песком, проходя через щели нисходящим потоком под углом по отношению к оси фильтра, попадают к фильтрующему элементу из уплотненной гравийной засыпки, где песок удерживается, а очищенная от песка жидкость, вновь изменяя направление, проходит через гравий к приему насоса. Стабильность нисходящего потока в щели достигается за счет значительной удаленности нижней кромки щели на наружной цилиндрической поверхности кожуха от верхней кромки щели на внутренней поверхности кожуха.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет эффективно отделять газ от пластовой жидкости, обеспечивая тем самым нормальную производительность скважинного насоса, и улучшает условия для очистки продукта от песка, увеличивая при этом срок службы насоса.

Изобретение относится к устройствам для использования в скважинах нефтегазовой промышленности, преимущественно при добыче нефти из пескопроявляющих скважин. Обеспечивает повышение эффективности работы. Сущность изобретения: устройство содержит внутренний перфорированный каркас с фильтровой сеткой или проволочной навивкой и перфорированный кожух. На кожухе перфорация выполнена в виде поперечных щелей. Щели направлены в стенке кожуха от его наружной поверхности вниз под углом по отношению к оси фильтра, при этом нижняя кромка щели на наружной цилиндрической поверхности кожуха расположена выше верхней кромки щели на внутренней поверхности кожуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фильтр поднасосный противопесочный, содержащий внутренний перфорированный каркас с фильтровой сеткой или проволочной набивкой и перфорированный кожух, отличающийся тем, что на кожухе перфорация имеет вид поперечных щелей, направленных в стенке кожуха от его наружной поверхности вниз под углом по отношению к оси фильтра, при этом нижняя кромка щели на наружной цилиндрической поверхности кожуха расположена выше верхней кромки щели на внутренней поверхности кожуха.2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что кольцевое пространство между внутренним каркасом и кожухом заполнено гравием, разделенным по высоте засыпки на равные участки упругими кольцевыми элементами с защитными шайбами и уплотненным зажимной муфтой через компенсационную втулку, расположенными в верхней части фильтра.