УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА СКВАЖИННОГО ФИЛЬТРА Российский патент 2015 года по МПК E21B37/08 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретно предназначено для очистки скважинных фильтров.

Известно, что скважинные фильтры при эксплуатации засоряются (происходит кольматация) и дебит скважины уменьшается в несколько раз.

Способы очистки скважинных фильтров можно условно разделить на две группы: - очистка асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений (растворимых), - очистка твердых механических отложений (песок, глина, доломит и других нерастворимых примесей).

В первом случае применяют нагрев или растворители, а во втором механическую очистку или волновое (акустическое или гидравлическое воздействие).

Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ на изобретение №2332560, МПК E21B 43/00, опубл. 27.08.2008 г.

Скважинный фильтр с функцией очистки выполнен в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта и с отверстиями на боковой поверхности трубы. Концентрично трубе установлен фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент выполнен в виде двух электродов, изолированных друг от друга посредством сетки из неэлектропроводного материала. Электроды выполнены в виде металлической сетки и имеют возможность подключения к источнику электроэнергии. Источник энергии размещен на поверхности или выполнен автономным, например в виде батареи элементов питания или электрогенератора, и установлен внутри скважинного фильтра. Техническим результатом является увеличение дебита скважины за счет периодической очистки фильтрующего элемента.

Недостатки этого технического решения: возможность очистки только от асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений и необходимость выполнения подвода электроэнергии на большую глубину.

Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ №2382178, МПК E21B 37/08, опубл. 27.09.2009 г.

Устройство для очистки скважинного фильтра включает генератор колебаний, установленный в корпусе, и средства доставки генератора колебаний на забой скважины и подвода электроэнергии. В качестве средства подвода электроэнергии используется геофизический кабель. Средство доставки генератора колебаний содержит электродвигатель с гидравлическим движителем. Электродвигатель и генератор колебаний установлены в герметичном корпусе. Гидравлический движитель выполнен с двумя гребными винтами, соединенными с электродвигателем через механизм передачи для обеспечения возможности вращения в противоположные стороны. Техническим результатом является обеспечение очистки скважинного фильтра и доставки устройства для очистки в горизонтальный участок скважины, предотвращение скручивания геофизического кабеля из-за вращения устройства.

Недостатки: сложное и дорогостоящее устройство доставки, наличие многокилометрового геофизического кабеля, длительность процесса очистки скважинных фильтров.

Известны способ и устройство для очистки скважинного фильтра (самоочищающийся скважинный фильтр) по патенту РФ на изобретение №2338871, МПК E21B 49/08, опубл. 09.01.2007 г.

Это изобретение может быть использовано при добыче газа и фильтрации воды от песка. Самоочищающийся скважинный фильтр выполнен в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта, и с отверстиями на боковой поверхности трубы, концентрично которой установлен фильтрующий элемент. В фильтрующем элементе установлена изолированная обмотка, имеющая возможность подключения к автономному источнику энергии, например батарее элементов питания или электрогенератору, установленному внутри скважинного фильтра. Техническим результатом является увеличение дебита скважины за счет периодической очистки фильтра.

Недостаток: необходимость периодической смены элементов электропитания, установленных внутри скважинного фильтра из-за загромождения его внутреннего сечения. Известно устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ №2178724, МПК B01В 29/00, опубл. 27.01.2002 г.

Самоочищающийся резонансный активатор-фильтр содержит цилиндрический корпус с крышками и патрубками, два излучателя, резонансную камеру, заполненную жидкой средой, упругую оболочку и объем, заполненный сжатым газом и размещенный между упругой оболочкой и корпусом, фильтрующий элемент и трубную доску, при этом фильтрующий элемент размещен на трубной доске и они вместе разделяют резонансную камеру на две части: на объем, в который поступают жидкие среды, подлежащие перемешиванию и очистке, и на объем с чистой средой, при этом один излучатель размещен в одном объеме, а второй излучатель - во втором объеме. Использование устройства позволяет повысить производительность и продолжительность непрерывной работы, а также в больших объемах выполнять эффективное перемешивание и очистку различных сред.

Недостатки: низкая эффективность и скорость очистки, вызванные отсутствием средств настройки резонансной частоты, и неоптимальное расположение резонаторов.

Известно устройство для очистки скважинного фильтра по а. св. СССР №1171058, МПК B01D 25/00, опубл. 07.08.1985 г., прототип.

Этот фильтр содержит корпус из сменных блоков с фильтрующими элементами и выходными штуцерами, упорную плиту с входным штуцером и нажимную плиту, поджимающую блоки к упорной плите посредством болтов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения эксплуатационной надежности, он снабжен коническим отражателем, установленным на упорной плите у входного штуцера, и акустическими резонаторами, выполненными в виде набора параллельных пластин, размещенных коаксиально на рабочих поверхностях отражателя и нажимной плиты, а также расположенными по обе стороны фильтрующих элементов решетчатыми дисками с раззенкованными отверстиями.

Недостатки: относительно низкая скорость очистки фильтрующего элемента из-за отсутствия настройки резонансной частоты и неоптимальное расположение резонаторов внутри скважинного фильтра.

Задачи изобретения: значительное улучшение и ускорение очистки скважинного фильтра.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для очистки фильтрующего элемента скважинного фильтра, содержащем по меньшей мере один резонатор, установленный внутри корпуса скважинного фильтра, и источник пульсаций, тем, что скважинный фильтр установлен на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб внутри обсадной колонны, а источник пульсаций установлен в полости скважинного фильтра и соединен геофизическим кабелем с генератором колебаний, который соединен электрическими связями через устройство согласования объектов с компьютером, к колонне насосно-компрессорных труб присоединен трубопровод подачи промывочной жидкости, к зазору между осадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб присоединен трубопровод возврата промывочной жидкости, на котором установлены датчики частоты и амплитуды пульсаций. Резонатор может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса с резонансной полостью внутри него, цилиндрический корпус сцентрирован внутри корпуса скважинного фильтра, а на внутренней поверхности цилиндрического корпуса резонатора выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с полостью внутри скважинного фильтра. Резонаторы могут быть установлены на частях корпуса скважинного фильтра, свободных от фильтрующего элемента. Скважинный фильтр может содержать ниппель и муфту, а резонаторы выполнены непосредственно около них.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…5, где

- на фиг. 1 приведена схема устройства,

- на фиг. 2 приведена схема резонатора,

- на фиг. 3 приведена схема питания генератора импульсов,

- на фиг. 4 приведен скважинный фильтр с одним резонатором,

- на фиг. 5 приведен скважинный фильтр с двумя резонаторами.

Устройство для реализации очистки скважинного фильтра (фиг. 1…5) предназначено для очистки скважинного фильтра 1, установленного на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ 2 внутри обсадной колонны 3 в районе нефтеносного пласта 4, находящегося в грунте 5. Это устройство содержит емкость 6 для хранения промывочной жидкости, к которой присоединен трубопровод низкого давления 7, имеющий с одной стороны фильтр 8, а с другой - насос 9 с приводом 10. К выходу насоса 9 присоединен трубопровод подачи промывочной жидкости 11. Внутри скважинного фильтра 1 установлен источник пульсаций 13, к которому присоединен геофизический кабель 12. Внутри скважинного фильтра 1 в полости 14 установлен по меньшей мере один резонатор 15.

Между колонной НКТ 2 и обсадной колонной 3 образован зазор 16. Полость зазора 16 сообщается с кольцевой полостью 17 коллектора 18. К коллектору 18 присоединен трубопровод возврата промывочной жидкости 19, другой конец которого находится над емкостью 6 или внутри нее.

Система управления процессом выполнена в виде компьютера 20 (системный блок), к которому электрическими связями 21 присоединены монитор 22, клавиатура 23 и манипулятор типа «мышь» 24.

Другой конец геофизического кабеля 12 соединен электрической связью 21 с гененератором колебаний 27, который соединен с устройством согласования объектов 26 (УСО), вход которого соединен линией связи 21 с компьютером 20. На трубопроводе возврата промывочной жидкости 19 установлены датчики частоты и амплитуды пульсаций, соответственно 25 и 25a. Датчики 25 и 25a линиями связи 21 соединены с входом в компьютер 20.

Резонатор 15 имеет цилиндрический корпус 28, резонансную полость 29 и отверстия 30, которые сообщают резонансную полость 29 с полостью 14. Цилиндрический корпус 28 сообщается отверстиями 30 с полостью 14.

Возможны несколько вариантов установки резонатора 15 в скважинном фильтре 1. На фиг. 4 приведена установка одного резонатора 15 в полости 14 скважинного фильтра 1. Скважинный фильтр 1 содержит корпус 31, муфту 32 и ниппель 33. В корпусе 31 выполнены радиальные отверстия 34. Радиальные отверстия 34 с внешней стороны закрыты фильтрующим элементом 35. Резонатор 15 установлен вне фильтрующих элементов 35 (фиг. 4). Предпочтительно установить два фильтрующих элемента 15 непосредственно около муфты 32 и ниппеля 33 (фиг. 5).

Работа устройства

При работе включают компьютер 20, на который предварительно установлено соответствующее программное обеспечение.

Кроме того, подают напряжение на привод 10 насоса 9 и подают промывочную жидкость по трубопроводу 10 в полость 14 трубы НКТ 2 и далее в скважинный фильтр 1, потом через зазор 16 в полость 17 коллектора 18 и далее возвращают по трубопроводу сброса 19 в емкость 6.

Управление включением, частотой и амплитудой пульсаций осуществляется компьютером 20. Компьютер 20 подает управляющий сигнал через УСО 26 на генератор импульсов 25 и далее по геофизическому кабелю 12 на источник импульсов 13. Источник импульсов 13 создает пульсации давления в полости 15 и внутри скважинного фильтра 1. Вследствие этого твердые частицы с внешней стороны скважинного фильтра 1 отделяются от фильтрующего элемента 35 и попадают в зазор 16 и далее по трубопроводу возврата промывочной жидкости 19 - в емкость 6.

Датчики амплитуды пульсации 25a измеряют амплитуду пульсации и при ее увеличении корректируют частоту пульсаций источника импульсов 13 до получения максимума, т.е. до наступления резонанса. Датчик частоты 25 фиксирует резонансную частоту.

Применение изобретения позволит ускорить и улучшить очистку скважинного фильтра, при этом минимально загромоздить внутреннее сечение скважинного фильтра и не затенить его фильтрующий элемент.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к очистке скважинных фильтров. Устройство содержит по меньшей мере один резонатор, установленный внутри корпуса скважинного фильтра, источник пульсаций. Скважинный фильтр установлен на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб внутри обсадной колонны. Источник пульсаций установлен в полости скважинного фильтра и соединен геофизическим кабелем с генератором колебаний, который соединен электрическими связями через устройство согласования объектов с компьютером. К колонне насосно-компрессорных труб присоединен трубопровод подачи промывочной жидкости. К зазору между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб присоединен трубопровод возврата промывочной жидкости, на котором установлены датчики частоты и амплитуды пульсаций. Резонатор может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса с резонансной полостью внутри него, корпус сцентрирован внутри корпуса скважинного фильтра. На внутренней поверхности корпуса резонатора выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с полостью внутри скважинного фильтра. Повышается эффективность очистки, снижаются временные затраты. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство очистки фильтрующего элемента скважинного фильтра, содержащее по меньшей мере один резонатор, установленный внутри корпуса скважинного фильтра, и источник пульсаций, отличающееся тем, что скважинный фильтр установлен на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб внутри обсадной колонны, а источник пульсаций установлен в полости скважинного фильтра и соединен геофизическим кабелем с генератором колебаний, который соединен электрическими связями через устройство согласования объектов с компьютером, к колонне насосно-компрессорных труб присоединен трубопровод подачи промывочной жидкости, к зазору между осадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб присоединен трубопровод возврата промывочной жидкости, на котором установлены датчики частоты и амплитуды пульсаций.

2. Устройство для очистки скважинного фильтра по п. 1, отличающееся тем, что резонатор выполнен в виде цилиндрического корпуса с резонансной полостью внутри него, цилиндрический корпус сцентрирован внутри корпуса скважинного фильтра, а на внутренней поверхности цилиндрического корпуса резонатора выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с полостью внутри скважинного фильтра.

3. Устройство для очистки скважинного фильтра по п. 1 или 2, отличающееся тем, что резонаторы установлены на частях корпуса скважинного фильтра, свободных от фильтрующего элемента.

4. Устройство для очистки скважинного фильтра по п. 3, отличающееся тем, что скважинный фильтр содержит ниппель и муфту, а резонаторы выполнены непосредственно около них.