Установка глубинно-насосная с очищающимся фильтром Российский патент 2024 года по МПК F04B47/00 E21B37/08 E21B43/08 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти установкой штангового глубинного насоса в условиях, осложненных наличием механических примесей в добываемой продукции.

Наличие механических примесей в добываемой продукции нефтяных скважин является одним из основных осложняющих факторов. Наиболее распространенным способом защиты является применение барьерных фильтров (перфотрубы, сетчатые, щелевые, пружинные фильтры). При высоком количестве механических примесей барьерные фильтры быстро забиваются, что приводит к снижению производительности установки, необходимости проведения подземного ремонта.

Известен самоочищающийся фильтр для предотвращения засорения насосов (патент RU №74956, МПК E21В 43/08, опубл. 20.07.2008 в бюл. №20), установленный на колонне НКТ и включающий в себя муфту, переводник для соединения с плунжером, несущим в своей полости нагнетательный клапан, и цилиндр, соединенный с фильтром, отличающийся тем, что фильтр представляет собой сборную конструкцию, оборудован принудительным клапаном, находящимся внутри, снабжен входными отверстиями с защищающей их сеткой и выполнен с возможностью возникновения вакуума на приеме насоса, вызывающего гидравлический удар для самоочищения сетки.

Недостатками известного устройства являются:

- низкая надежность дополнительного клапана, находящегося внутри фильтра, который может засориться мелкими механическими примесями, проникающими внутрь полости фильтра;

- низкая эффективность, так как для очистки фильтра требуется создание вакуума, которое возможно только при полном засорении фильтра, кроме того значение перепада давления, создаваемого вакуумом, недостаточно для эффективной очистки фильтра.

Известен фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова (патент RU №2305756, МПК E21В 43/08, опубл. 10.09.2007 в бюл. №25), состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, при этом последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком, при этом наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками, отличающийся тем, что внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, эта же труба снабжена раструбом и соединена с ним продольными ребрами, при этом раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен в нижней части соплом, в кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных в них, при этом средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом, раструб также снабжен центратором.

Недостатками известного устройства являются:

- очень сложная конструкция, имеющая внутреннюю и промежуточную трубы, фильтрующий элемент в виде усеченного конуса и другие нестандартные элементы;

- высокая стоимость изготовления, связанная со сложностью конструкции.

Известен самоочищающийся скважинный фильтр (патент RU №2789218, МПК E21В 43/08, 37/08, опубл. 31.01.2023 в бюл. №4), выполненный с возможностью промывки без извлечения и содержащий фильтрующий узел, включающий фильтрующий щелевой элемент, корпус с приемными отверстиями и отверстиями для прохода пластовой жидкости, при этом корпус расположен внутри фильтрующего щелевого элемента, верхнее наружное кольцо, герметизирующее пространство между фильтрующим щелевым элементом и корпусом, заглушку, закрывающую корпус в нижней части и выполненную с проточкой в торцевой части для установки фильтрующего элемента с упором и напорными отверстиями в нижней ее части, золотниковый клапан с осевыми каналами, сообщающимися с внутренней полостью корпуса, при этом золотниковый клапан установлен в полости заглушки, установленный в заглушке контровочный винт, фиксирующий фильтрующий щелевой элемент, при этом приемные отверстия расположены в нижней части корпуса, а золотниковый клапан выполнен с возможностью перемещения из нижнего рабочего положения, при котором клапан перекрывает приемные отверстия, в верхнее рабочее положение, при котором осевые каналы клапана совпадают с приемными отверстиями, и обратно, отличающийся тем, что он снабжен сливным узлом и соединительными патрубками, причем сливной узел выполнен в виде патрубка с отверстием, а соединительные патрубки содержат уплотнения, нижний соединительный патрубок соединяет фильтрующий и сливной узлы, а верхний соединительный патрубок, соединенный со сливным узлом, выполнен с возможностью соединения с внешним штанговым глубинным насосом (ШГН), при этом в режиме промывки при подъеме полированного штока ШГН верхние уплотнения выполнены с возможностью частичного выхода из посадочных мест, а нижнее уплотнение выполнено с возможностью его перемещения в посадочное место.

Недостатками известного устройства являются:

- низкая эффективность, так как приводит к засорению фильтра изнутри отложениями из колонны НКТ;

- низкая надежность из-за применения большого количества сложных элементов (золотниковый клапан с осевыми каналами, уплотнения, сливной узел).

Наиболее близким аналогом является глубинно-насосная установка (патент RU №347450, МПК F04B 47/00, опубл. 10.08.1972 в бюл. №24), в которой на входе в насос установлен фильтр, периодически промываемый обратным потоком жидкости. С целью автоматизации процесса промывки фильтра, внутренняя полость последнего сообщена при помощи обводного канала с нагнетательной линией насоса через программно управляемый редукционный клапан.

Недостатками известного устройства являются:

- промывка фильтра производится изнутри жидкостью из НКТ, приводит к дополнительному выносу с промываемой жидкостью отложений с внутренней поверхности НКТ в насос, а далее во внутреннюю поверхность фильтра, что приводит к засорению фильтра отложениями из НКТ;

- сложная и ненадежная конструкция, так как требует периодическое перекрытие устьевой задвижки и рост давления внутри НКТ для срабатывания перепускного клапана, что приводит к снижению ресурса колонны НКТ.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности работы установки глубинно-насосной с очищающимся фильтром за счет обеспечения промывки наружной поверхности фильтра потоком очищенной жидкости, увеличения скорости и создания вихревого направления потоку омываемой фильтр жидкости, а также увеличение срока службы установки.

Технический результат достигается установкой глубинно-насосной с очищающимся фильтром, состоящей из штангового насоса, кожуха и щелевого фильтра, при этом штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, содержит цилиндр, всасывающий клапан, плунжер и нагнетательный клапан.

Новым является то, что в верхней части, на наружной поверхности цилиндра штангового насоса герметично, концентрично установлен кожух, ниже крепления кожуха в цилиндре выполнены два отверстия, обеспечивающие промывку наружной поверхности щелевого фильтра, потоком очищенной жидкости, подаваемой насосным агрегатом, плунжер штангового насоса выполнен с длиной, обеспечивающей перекрытие отверстий в цилиндре при работе установки, кожух напротив щелевого фильтра снабжен винтовыми гранями жестко соединенными с внутренней боковой стенкой кожуха, обеспечивающие увеличение скорости и создание вихревого направление потоку омываемой фильтр жидкости.

На фиг. 1, 2 изображена схема установки глубинно-насосной с очищающимся фильтром, где цилиндр - 1, всасывающий клапан - 2, плунжер - 3, нагнетательный клапан - 4, колонна насосно-компрессорных труб - 5, колонна насосных штанг - 6, щелевой фильтр - 7, кожух - 8, отверстия в цилиндре - 9, 9^', винтовые грани - 10, насосный агрегат - 11.

Установка глубинно-насосная с очищающимся фильтром состоит из штангового насоса, кожуха 8 и щелевого фильтра 7, при этом штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, содержит цилиндр 1, всасывающий клапан 2, плунжер 3 и нагнетательный клапан 4.

В верхней части, на наружной поверхности цилиндра 1 штангового насоса герметично, концентрично установлен кожух 8.

Ниже крепления кожуха 8 в цилиндре 1 выполнены два отверстия 9, 9^' обеспечивающие промывку наружной поверхности щелевого фильтра 7, потоком очищенной жидкости, подаваемой насосным агрегатом 11, что исключает скапливание отложений из колонны насосно-компрессорных труб 5 внутри фильтра 7.

Плунжер 3 штангового насоса выполнен с длиной, обеспечивающей перекрытие отверстий 9, 9^' в цилиндре 1 при работе установки.

Кожух 8 напротив щелевого фильтра 7 снабжен винтовыми гранями жестко соединенными с внутренней боковой стенкой кожуха 8, обеспечивающие увеличение скорости и создание вихревого направление потоку омываемой фильтр 7 жидкости, что повышает эффективность очистки фильтра, как следствие повышает надежность.

Установка работает следующим образом.

При работе штангового глубинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг 6, производится подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб 5. При движении плунжера 3 вверх всасывающий клапан 2 открывается, нагнетательный клапан 4 закрывается, происходит заполнение цилиндра 1 насоса жидкостью, поступающей из скважины. При движении плунжера 3 вниз нагнетательный клапан 4 открыт, всасывающий клапан 2 закрыт, жидкость из цилиндра 1 поступает в плунжер 3 насоса.

Добываемая жидкость поступает в насос через щелевой фильтр 7 из трёхгранной проволоки (зазор выбирается в зависимости от требуемой тонкости фильтрации), механические примеси задерживаются в фильтрационных отверстиях (щелях).

Длина хода плунжера 3 и размещение отверстий 9, 9^' на цилиндре 1 подобраны таким образом, чтобы плунжер 3 перекрывал отверстия при работе установки. При необходимости очистки фильтра 7 производится остановка привода, переподгонка плунжера 3 в нижнее положения для открытия отверстий 9, 9^', производится подключение насосного агрегата 11 и промывка по колонне насосно-компрессорных труб 5 для смывания механических примесей, задерживаемых в фильтрационных отверстиях.

Необходимость промывки фильтра 7 определяется по характерной форме динамограммы и снижению дебита жидкости.

Преимуществом данной установки в отличии от аналогов (№ 2789218, 347450) является промывка наружной поверхности фильтра потоком жидкости, что исключает скапливание отложений из НКТ внутри фильтра.

Таким образом, предлагаемое изобретение упрощает конструкцию, повышает надежность работы установки глубинно-насосной с очищающимся фильтром за счет обеспечения промывки наружной поверхности фильтра потоком очищенной жидкости, увеличения скорости и создания вихревого направления потоку омываемой фильтр жидкости, а также увеличивает срок службы установки.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти установкой штангового глубинного насоса в условиях, осложненных наличием механических примесей в добываемой продукции. Установка глубинно-насосная с очищающимся фильтром, состоящая из штангового насоса, кожуха и щелевого фильтра, при этом штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, содержит цилиндр, всасывающий клапан, плунжер и нагнетательный клапан. В верхней части, на наружной поверхности цилиндра штангового насоса герметично, концентрично установлен кожух, ниже крепления кожуха в цилиндре выполнены два отверстия, обеспечивающие промывку наружной поверхности щелевого фильтра потоком очищенной жидкости, подаваемой насосным агрегатом, плунжер штангового насоса выполнен с длиной, обеспечивающей перекрытие отверстий в цилиндре при работе установки. Кожух напротив щелевого фильтра снабжен винтовыми гранями, жестко соединенными с внутренней боковой стенкой кожуха, обеспечивающими увеличение скорости и создание вихревого направления потоку омываемой фильтр жидкости. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности работы установки глубинно-насосной с очищающимся фильтром за счет обеспечения промывки наружной поверхности фильтра потоком очищенной жидкости, увеличения скорости и создания вихревого направления потоку омываемой фильтр жидкости, а также увеличение срока службы установки. 2 ил.

Установка глубинно-насосная с очищающимся фильтром, состоящая из штангового насоса, кожуха и щелевого фильтра, при этом штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, содержит цилиндр, всасывающий клапан, плунжер и нагнетательный клапан, отличающийся тем, что в верхней части, на наружной поверхности цилиндра штангового насоса герметично, концентрично установлен кожух, ниже крепления кожуха в цилиндре выполнены два отверстия, обеспечивающие промывку наружной поверхности щелевого фильтра потоком очищенной жидкости, подаваемой насосным агрегатом, плунжер штангового насоса выполнен с длиной, обеспечивающей перекрытие отверстий в цилиндре при работе установки, кожух напротив щелевого фильтра снабжен винтовыми гранями, жестко соединенными с внутренней боковой стенкой кожуха, обеспечивающими увеличение скорости и создание вихревого направления потоку омываемой фильтр жидкости.