Фильтр скважинного штангового насоса Российский патент 2023 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти из скважин штанговыми насосами, эксплуатация которых осложнена выносом механических примесей.

Засорение узлов глубинных насосов механическими примесями, выносимыми из продуктивного пласта, является одной из важных проблем при эксплуатации скважин установками штанговых глубинных насосов. Одним из самых распространенных методов является применение барьерных фильтров (перфотрубы, сетки, щелевые фильтры и др.). При большом количестве механических примесей достаточно быстро происходит засорение фильтра, в результате чего коэффициент подачи насоса и дебит жидкости снижаются, что требует проведение подземного ремонта по замене насосного оборудования.

Одним из способов увеличения продолжительности эксплуатации скважин является включение в конструкцию защитного оборудования предохранительного клапана, который открывается при возникновении перепада давления в результате забивания фильтрационных отверстий.

Известен фильтр скважинного насоса (патент RU №2720845, МПК E21В 43/08, опубл. 13.05.2020 в бюл. №14), включающий два перфорированных патрубка – фильтра, первый из которых сообщен линией связи с приемом насоса и снабжен нижним переводником с обратным клапаном, а второй сообщен с линией связи через обратный клапан и выполнен в виде заглушенного с одного конца стакана, отличающийся тем, что второй фильтр заглушен снизу и установлен соосно снизу первого фильтра за счет герметичного соединения с нижним переводником, при этом снаружи первого фильтра установлен кожух с открытым верхним краем, устанавливаемым в скважине ниже гидродинамического уровня жидкости.

Недостатками известного устройства являются:

- ограниченные функциональные возможности устройства, связанные с большой длиной фильтра. Это ограничивает его применение при необходимости спуска насоса на максимальную глубину из-за необходимости размещения резервного фильтра ниже основного.

Известен фильтр скважинного насоса (патент RU №35653, МПК E21В 43/08, опубл. 27.01.2004 в бюл. №3), содержащий перфорированную трубу с сеткой и обратный клапан, при этом обратный клапан выполнен в виде золотника, размещенного в нижней части перфорированной трубы с обеспечением свободы осевого перемещения ниже сетки и сообщающего внутреннюю полость фильтра со скважиной в крайнем верхнем положении.

Недостатками известного устройства являются:

- низкая эффективность, так как механические примеси через отверстия в предохранительном клапане после его срабатывания напрямую поступают в насос, что приводит к быстрому засорению узлов штангового насоса;

- вероятность заклинивания золотникового механизма, что при отложениях на внутренней поверхности перфорированной трубы приведет к неработоспособности узла.

Наиболее близким аналогом является сетчатый фильтр (Гаврилко В.М. и др. Фильтры буровых скважин. - М.: Недра, 1985), содержащий основной корпус (базовая труба), имеющий отверстия в боковой стенке, и сетчатую структуру, имеющую сцепленные слои сетчатого материала и установленную на базовой трубе таким образом, что сетчатая структура закрывает указанные отверстия.

Недостатками известного устройства являются:

- низкая эффективность устройства, при забивании сетки фильтра поступление продукции скважины в насос прекращается, что требует проведение подземного ремонта скважины с заменой фильтра;

- ограниченные функциональные возможности устройства, связанные с отсутствием перехода на резервный или байпасный канал для поступления продукции в насос.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы фильтра за счет равномерности скорости потока продукции скважины и постоянства дебита его добычи, стабилизация производительности скважины, работоспособности при кривизне ствола скважины до 90 градусов, а также увеличение срока службы скважинного фильтра.

Технический результат достигается фильтром скважинного штангового насоса, включающим основной корпус, имеющий отверстия в боковой стенке, и сетчатую структуру, имеющую сцепленные слои сетчатого материала и установленную основном корпусе таким образом, что сетчатая структура закрывает указанные отверстия.

Новым является то, что основной корпус выполнен с наклонным каналом, соединенным с резервным перфорированным корпусом с сетчатой структурой, установленной на резервном перфорированном корпусе таким образом, что сетчатый материал закрывает резервный перфорированный корпус, при этом наклонный канал выполнен с обратным клапаном, состоящим из шарика и седла, при этом в наклонном канале размещен дополнительный шарик и ограничитель с проходным каналом, основной корпус в верхней части соединен с помощью верхнего переводника с приемом штангового насоса, а в нижней части основной корпус соединен с помощью нижнего переводника с центратором, выполненным с боковыми ребрами и отверстием круглого сечения, обеспечивающим размещение резервного перфорированного корпуса параллельно основному корпусу.

На фиг.1 изображена схема фильтра при прохождении жидкости через основной корпус фильтра, где основной корпус – 1, сетчатая структура – 2 и 2^’, обратный клапан – 3, штанговый насос – 4, верхний переводник – 5, наклонный канал – 6, резервный перфорированный корпус – 7, шарик – 8, седло – 9, дополнительный шарик – 10, ограничитель – 11, нижний переводник – 12, центратор – 13, боковые ребра – 14 и 14^/, отверстие – 15.

На фиг.2 изображена схема фильтра при прохождении жидкости через резервный перфорированный корпус фильтра.

Фильтр скважинного штангового насоса содержит основной корпус 1, имеющий отверстия (на фиг. 1 и 2 не показаны) в боковой стенке, и сетчатую структуру 2, имеющую сцепленные слои сетчатого материала и установленную на основном корпусе 1 таким образом, что сетчатая структура 2 закрывает указанные отверстия.

Основной корпус 1 выполнен с наклонным каналом 6, соединенным с резервным перфорированным корпусом 7 с сетчатой структурой 2^/, установленной на резервном перфорированном корпусе 7 таким образом, что сетчатый материал 2^/ закрывает резервный перфорированный корпус 7.

Наклонный канал 6 выполнен с обратным клапаном 3, состоящим из шарика 8 и седла 9.

В наклонном канале 6 размещен дополнительный шарик 10 и ограничитель 11 с проходным каналом (на фиг. 1 и 2 не обозначен).

Основной корпус 1 в верхней части соединен с помощью верхнего переводника 5 с приемом штангового насоса 4.

В нижней части основной корпус 1 соединен с помощью нижнего переводника 12 с центратором 13, выполненным с боковыми ребрами 14 и 14^/ и отверстием 15 круглого сечения, обеспечивающим размещение резервного перфорированного корпуса 7 параллельно основному корпусу 1.

Фильтр скважинного насоса работает следующим образом.

При работе штангового насоса 4 жидкость через основной корпус 1 фильтра и сетчатую структуру 2 поступает в насос 4 и далее по колонне насосно-компрессорных труб в трубопровод. При этом механические примеси задерживаются на фильтрационных отверстиях сетчатой структуры 2 с ячейкой 1 мм.

При длительной наработке сетчатая структура 2 на основном корпусе 1 забивается, что создает вакуум внутри основного корпуса 1 фильтра. При перепаде давления более 0,1 МПа обратный клапан 3 открывается, и фильтрация происходит через резервный перфорированный корпус 7 фильтра. Таким образом обеспечивается равномерность скорости потока продукта и постоянство дебита его добычи, стабилизация производительности скважины, как следствие повышается эффективность.

При этом благодаря параллельному размещению корпусов 1 и 7 происходит частичное отмывание сетчатой структуры 2 основного корпуса 1, и фильтрация частично возобновляется и по основному корпусу 1, что увеличивает срок службы скважинного фильтра.

Наличие дополнительного шарика 10 в наклонном канале 6 обеспечивает работоспособность обратного клапана 3 при кривизне ствола скважины до 90 градусов, что значительно расширяет потенциал использования фильтра.

Для исключения осложнений при спуске фильтра в его нижней части размещен центратор.

Габариты основного 1 и резервного перфорированного 7 корпусов фильтра подбираются таким образом, чтобы пропускная способность каждого корпуса превышала производительность штангового насоса 4 более чем в 2 раза, что увеличивает ресурс работы скважинной установки.

Таким образом, предлагаемое изобретение повышает эффективность работы фильтра за счет равномерности скорости потока продукта и постоянства дебита его добычи, стабилизация производительности скважины, работоспособности при кривизне ствола скважины до 90 градусов, увеличивает срок службы скважинного фильтра.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти из скважин штанговыми насосами, эксплуатация которых осложнена выносом механических примесей. Устройство включает основной корпус, имеющий отверстия в боковой стенке, и сетчатую структуру, имеющую сцепленные слои сетчатого материала и установленную на основном корпусе таким образом, что сетчатая структура закрывает указанные отверстия. Основной корпус выполнен с наклонным каналом, соединенным с резервным перфорированным корпусом с сетчатой структурой, установленной на резервном перфорированном корпусе таким образом, что сетчатый материал закрывает резервный перфорированный корпус. Наклонный канал выполнен с обратным клапаном, состоящим из шарика и седла, при этом в наклонном канале размещен дополнительный шарик и ограничитель с проходным каналом. Основной корпус в верхней части соединен с помощью верхнего переводника с приемом штангового насоса, а в нижней части основной корпус соединен с помощью нижнего переводника с центратором, выполненным с боковыми ребрами и отверстием круглого сечения, обеспечивающим размещение резервного перфорированного корпуса параллельно основному корпусу. Повышается срок службы и эффективность работы фильтра за счет равномерности скорости потока продукта и постоянства дебита его добычи, стабилизация производительности скважины, работоспособности при кривизне ствола скважины до 90 градусов. 2 ил.

Фильтр скважинного штангового насоса, включающий основной корпус, имеющий отверстия в боковой стенке, и сетчатую структуру, имеющую сцепленные слои сетчатого материала и установленную на основном корпусе таким образом, что сетчатая структура закрывает указанные отверстия, отличающийся тем, что основной корпус выполнен с наклонным каналом, соединенным с резервным перфорированным корпусом с сетчатой структурой, установленной на резервном перфорированном корпусе таким образом, что сетчатый материал закрывает резервный перфорированный корпус, при этом наклонный канал выполнен с обратным клапаном, состоящим из шарика и седла, при этом в наклонном канале размещен дополнительный шарик и ограничитель с проходным каналом, основной корпус в верхней части соединен с помощью верхнего переводника с приемом штангового насоса, а в нижней части основной корпус соединен с помощью нижнего переводника с центратором, выполненным с боковыми ребрами и отверстием круглого сечения, обеспечивающим размещение резервного перфорированного корпуса параллельно основному корпусу.