ФИЛЬТРУЮЩЕЕ СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК E21B43/08 

Описание патента на изобретение RU2602625C1

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к скважинным фильтрующим устройствам, предупреждающим попадание частиц породы и проппанта в электроцентробежный насос (ЭЦН).

Известно скважинное фильтрующее устройство, содержащее трубчатый каркас, верхний конец которого соединен с патрубком, а нижний конец заглублен в отстойник, щелевые фильтры, концентрично установленные снаружи и внутри трубчатого каркаса и образующие с ним наружные и внутренние вертикальные каналы, первые из которых закрыты сверху и соединены с отстойником снизу, а вторые - закрыты внизу и соединены с патрубком вверху, и клапан, отделяющий полость внутреннего щелевого фильтра от патрубка [Патент №2446274 РФ, Е21В 43/08, 2012].

Недостаток скважинного фильтрующего устройства заключается в сложности конструкции, что неблагоприятно сказывается на его надежности, трудоемкости изготовления и стоимости.

Известно фильтрующее скважинное устройство, содержащее опорную трубу с перфорациями, щелевые фильтры, установленные на опорной трубе, и предохранительный клапан, размещенный внутри опорной трубы между щелевыми фильтрами [Патент на ПМ №133561 РФ, Е21В 43/08, 2013].

Недостаток фильтрующего скважинного устройства состоит в низкой надежности из-за возможности несрабатывания предохранительного клапана вследствие пересыпания мелкодисперсными примесями, прошедшими через щели верхнего щелевого фильтра, следствием чего является прекращение подачи жидкости через нижний щелевой фильтр и остановка ЭЦН.

Известно фильтрующее скважинное устройство, содержащее верхнюю перфорированную трубу большего диаметра, снабженную на нижнем торце крышкой с центральным отверстием, в которое вставлена нижняя перфорированная труба меньшего диаметра, оснащенная заглушкой на нижнем торце, крышкой с клапаном на верхнем торце и отсечными клапанами в верхней части стенки, и щелевые фильтрующие элементы снаружи обеих труб [Патент №2396422 РФ, Е21В 43/08, 2010].

Недостатком фильтрующего скважинного устройства является сложность и низкая надежность конструкции из-за наличия нескольких клапанов, а также трудоемкость изготовления.

Известно фильтрующее скважинное устройство, включающее покрытую сеткой верхнюю трубу с отверстиями удлиненной формы, внутрь которой вставлена резиновая диафрагма с уменьшенной толщиной по вертикальной линии, совпадающей с осью вышеназванных отверстий, и нижнюю перфорированную трубу с размещенным внутри фильтрующим элементом, снабженную снизу заглушкой [Патент №2514057 РФ, Е21В 43/08, 2014].

Недостаток фильтрующего скважинного устройства выражается в невысокой пропускной способности на единицу длины, поскольку фильтрующий элемент размещен внутри нижней перфорированной трубы и имеет ограниченный диаметр и площадь поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является фильтрующее скважинное устройство, включающее несущую трубу, верхний конец которой гидравлически связан с ЭЦН, а на нижнем конце выполнены отверстия и закреплен фильтрующий элемент, внутреннюю трубку, открытую сверху, расположенную внутри несущей трубы и образующую с ней закрытый снизу кольцевой зазор, и предохранительный клапан на нижнем торце внутренней трубки, выполненный с возможностью гидравлического соединения затрубного пространства с полостью внутренней трубки [Патент на ПМ №72269 РФ, Е21В 43/10, 2008].

Недостатком принятого за прототип фильтрующего скважинного устройства является то, что оно работает в режиме фильтрации только до момента открытия предохранительного клапана, после чего на прием ЭЦН начинает поступать неочищенная пластовая жидкость.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение надежности и ресурса работы фильтрующего скважинного устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в фильтрующем скважинном устройстве, включающем несущую трубу с отверстиями, наружный фильтрующий элемент, внутреннюю трубку, образующую с несущей трубой кольцевой зазор, открытый сверху и закрытый снизу, и предохранительный клапан на нижнем торце внутренней трубки, отделяющий ее полость от скважины, согласно изобретению, в качестве внутренней трубки применен внутренний фильтрующий элемент с обращенной внутрь фильтрующей поверхностью и перекрытым дополнительным предохранительным клапаном верхним торцом.

В качестве внутреннего фильтрующего элемента может быть использован щелевой фильтр, состоящий из скрепленных между собой внутренних продольных призматических профилей и навитого наружного призматического профиля.

Предохранительный клапан может быть выполнен в виде пластины с ослабленным сечением в виде одного или нескольких надрезов.

Дополнительный предохранительный клапан может быть выполнен в виде упругой пластины.

Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - общий вид фильтрующего скважинного устройства; фиг. 2 - предохранительный клапан, поперечное сечение; фиг. 3 - дополнительный предохранительный клапан, вид сверху; фиг. 4 - внутренний фильтрующий элемент, поперечное сечение.

Фильтрующее скважинное устройство содержит несущую трубу 1 с отверстиями 2, наружный 3 и внутренний 4 фильтрующие элементы и предохранительный клапан 5, отделяющий полость 6 внутреннего фильтрующего элемента 4 от скважины, и дополнительный предохранительный клапан 7, перекрывающий верхний торец внутреннего фильтрующего элемента 4 (фиг. 1). Внутренний фильтрующий элемент 4 образует с несущей трубой 1 кольцевой зазор 8, открытый сверху и закрытый снизу.

Предохранительный клапан 5 выполнен с возможностью гидравлического соединения полости 6 внутреннего фильтрующего элемента 4 со скважиной и представляет собой пластину 9 с кольцевым надрезом 10 для ослабления сечения, вызывающего разрушение по указанному надрезу при возникновении перепада давления (фиг. 2). Ослабление сечения пластины 9 может быть также достигнуто за счет радиальных надрезов (не показано). Пластина 9 изготовлена из материала, способного к разрушению в скважинных условиях, в том числе с образованием обломков. Дополнительный предохранительный клапан 7 представляет собой защемленную по периметру пластину 11, в которой сформирована окружная щель 12 с сохранением перемычки 13 (фиг. 3). Пластина 11 выполнена из упругого материала.

Внутренний фильтрующий элемент 4 состоит из внутренних продольных призматических профилей 14, размещенных по окружности через равный промежуток 15, и приваренного к ним снаружи в точках контакта навитого призматического профиля 16 (фиг. 4). Величина промежутка или ширина щели 15 определяет рейтинг фильтрации внутреннего фильтрующего элемента 4.

Ширина окружной щели 12 соответствует ширине щели 15 между продольными профилями 14, чтобы предотвратить проскок частиц породы при фильтрации пластовой жидкости через внутренний фильтрующий элемент 4.

Фильтрующее скважинное устройство работает следующим образом.

Всасываемая пластовая жидкость фильтруется через наружный фильтрующий элемент 3, освобождается от частиц породы и проходит через отверстия 2 в кольцевой зазор 8 между несущей трубой 1 и внутренним фильтрующим элементом 4 (фиг. 1). Сквозь открытый сверху кольцевой зазор 8 жидкость попадает в верхнюю часть несущей трубы 1, после чего покидает скважинное фильтрующее устройство и оказывается на приеме ЭЦН (не показан). В это время предохранительный клапан 5 закрыт и движение жидкости через внутренний щелевой фильтр 4 не происходит.

По мере засорения наружного фильтрующего элемента 3 механическими примесями в кольцевом зазоре 8 и гидравлически связанной с ним полости 6 внутреннего фильтрующего элемента 4 создается разряжение, в результате чего возрастает давление, действующее на клапан 5 со стороны скважины. При возрастании перепада давления выше критического значения пластина 9 клапана 5 разрушается по ослабленному сечению 10, и пластовая жидкость поступает из скважины в полость 6 внутреннего фильтрующего элемента 4, при этом обломки пластины 9 остаются в полости 6 и не попадают в ЭЦН. Пластовая жидкость фильтруется через множество щелей 15 между продольными призматическими профилями 14, оказывается в кольцевом зазоре 8 и через верхнюю часть несущей трубы 1 покидает фильтрующее скважинное устройство. Одновременно с этим малая часть потока пластовой жидкости фильтруется сквозь окружную щель 12 в пластине 11 и в очищенном состоянии сливается с основным потоком в несущей трубе 1.

В кольцевом зазоре 8 поток жидкости течет поперек навитого призматического профиля 16, в результате в нем возникают пульсации поля скоростей и поля давлений. Пульсации передаются в наружный фильтрующий элемент 3 через отверстия 2 в несущей трубе 1, порождая частичный сброс задержанных частиц породы с его фильтрующей поверхности и возобновление движения сквозь него жидкости. В свою очередь, при течении жидкости через наружный фильтрующий элемент 3 совершается очистка внутреннего фильтрующего элемента 4.

При необратимом загрязнении частицами породы щелей 15 внутреннего фильтрующего элемента 4 понижается давление в верхней части несущей трубы 1 и упругая пластина 11 прогибается вверх, пропуская поток пластовой жидкости через раскрывшуюся щель 12 на прием насоса.

За счет внутреннего фильтрующего элемента заявляемое фильтрующее скважинное устройство имеет более высокий ресурс работы по сравнению с прототипом такой же длины, поскольку обеспечивает очистку пластовой жидкости после открытия предохранительного клапана.

Похожие патенты RU2602625C1

название год авторы номер документа
ФИЛЬТРУЮЩЕЕ СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО 2014
  • Данченко Юрий Валентинович
RU2543247C1
ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА 2017
  • Данченко Юрий Валентинович
  • Сергиенко Анатолий Васильевич
RU2663422C1
СКВАЖИННОЕ ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2014
  • Данченко Юрий Валентинович
RU2575370C1
СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР 2017
  • Данченко Юрий Валентинович
  • Сергиенко Анатолий Васильевич
RU2652221C1
ВХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ 2018
  • Кулаков Сергей Васильевич
  • Лыкова Наталья Анатольевна
  • Шишлянников Дмитрий Игоревич
RU2673493C1
ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ 2009
  • Чигряй Владимир Александрович
  • Пашков Анатолий Михайлович
RU2408779C1
САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР 2016
  • Данченко Юрий Валентинович
  • Сергиенко Анатолий Васильевич
RU2618248C1
СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР 2010
  • Данченко Юрий Валентинович
  • Мельников Михаил Юрьевич
RU2446274C2
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГЛУБИННЫХ СКВАЖИННЫХ НАСОСОВ ОТ ЗАСОРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИМЕСЯМИ И ПЕРЕСЫПАНИЯ ЗАБОЯ И ИНТЕРВАЛА ПЕРФОРАЦИИ СКВАЖИНЫ 2020
  • Малыхин Игорь Александрович
RU2742388C1
СКВАЖИННЫЙ ЩЕЛЕВОЙ ФИЛЬТР 2011
  • Данченко Юрий Валентинович
RU2473786C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 602 625 C1

Реферат патента 2016 года ФИЛЬТРУЮЩЕЕ СКВАЖИННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к скважинным фильтрующим устройствам, предупреждающим попадание частиц породы и проппанта в электроцентробежный насос. Устройство содержит несущую трубу с отверстиями, наружный фильтрующий элемент, внутреннюю трубку, образующую с несущей трубой кольцевой зазор, открытый сверху и закрытый снизу, и предохранительный клапан на нижнем торце внутренней трубки, отделяющий ее полость от скважины. В качестве внутренней трубки применен внутренний фильтрующий элемент с обращенной внутрь фильтрующей поверхностью и с перекрытым дополнительным предохранительным клапаном верхним торцом. Повышается надежность и ресурс работ фильтрующего скважинного устройства. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 602 625 C1

1. Фильтрующее скважинное устройство, включающее несущую трубу с отверстиями, наружный фильтрующий элемент, внутреннюю трубку, образующую с несущей трубой кольцевой зазор, открытый сверху и закрытый снизу, и предохранительный клапан на нижнем торце внутренней трубки, отделяющий ее полость от скважины, отличающееся тем, что в качестве внутренней трубки применен внутренний фильтрующий элемент с обращенной внутрь фильтрующей поверхностью и перекрытым дополнительным предохранительным клапаном верхним торцом.

2. Фильтрующее скважинное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве внутреннего фильтрующего элемента использован щелевой фильтр, состоящий из скрепленных между собой внутренних продольных призматических профилей и навитого наружного призматического профиля.

3. Фильтрующее скважинное устройство по п. 1, отличающееся тем, что предохранительный клапан выполнен в виде пластины с ослабленным сечением в виде одного или нескольких надрезов.

4. Фильтрующее скважинное устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительный предохранительный клапан выполнен в виде упругой пластины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2602625C1

Способ определения величины утечки коксового и светильного газа через кладку камерных и т.п. печей 1941
  • Агроскин А.А.
SU72269A1
ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ 2007
  • Уразаков Камил Рахматуллович
  • Телижин Михаил Михайлович
  • Иконников Игорь Иольевич
  • Топольников Андрей Сергеевич
  • Агамалов Гарислав Борисович
  • Васильев Анатолий Михайлович
RU2355876C1
Магнитная игрушка 1953
  • Попов Б.В.
SU98782A1
Способ разделения смесей углеводородов и одноатомных спиртов 1956
  • Коган В.Б.
  • Фридман В.М.
SU107275A1
ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ 2009
  • Чигряй Владимир Александрович
  • Пашков Анатолий Михайлович
RU2408779C1
WO 2010025150 A2, 04.03.2010.

RU 2 602 625 C1

Авторы

Данченко Юрий Валентинович

Сергиенко Анатолий Васильевич

Даты

2016-11-20Публикация

2015-09-30Подача