Скважинный очищающийся фильтр вставного насоса Российский патент 2025 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным фильтрам для фильтрации продукции нефтяных скважин, и предназначено для защиты вставного скважинного штангового насоса от попадания в него механических примесей.

Известен самоочищающийся фильтр штангового насоса (ав.св. SU № 1536049, МПК F04B 47/00, F04B 21/06, опубл. 15.01.1990 Бюл. № 2), расположенный в скважине на колонне насосных труб и состоящий из перфорированного хвостовика, установленного в нижней части кожуха и связанного с ним, а также очищающего устройства, причем очищающее устройство выполнено в виде охватывающей наружную поверхность перфорированного хвостовика спирали, связь перфорированного хвостовика с нижней частью кожуха выполнена в виде стопорного фонаря, в нижней части которого закреплен верхний конец спирали, а нижний конец последней снабжен кольцом, установленным с возможностью осевого перемещения относительно перфорированного хвостовика, причем-шаг витка спирали меньше абсолютной величины деформации колонны насосных труб.

Недостатками данного фильтра являются узкая область применения из-за работы только со штанговыми насосами, сложность спускоподъемных операций из-за необходимости одновременного спуска в скважину лифтовых труб, очищающего пружинного элемента с кольцом и насоса на колонне штанг и низкое качество очистки из-за невозможности очистки фильтра от внутренних загрязнения пружиной с кольцом.

Наиболее близким по технической сущности является фильтр вставного штангового насоса (патент на ПМ. RU № 208342, МПК E21B 43/08, опубл. 14.12.2021 Бюл. № 35), включающий трубу с перфорационными отверстиями, снабженную креплением к насосу в верхней части, и заглушку снизу, причем заглушка выполнена в виде конуса, сужающегося сверху вниз, причем труба ниже перфорации, но выше заглушки оснащена патрубком – сборником, внутренняя полость трубы снабжена жестко закрепленными направляющими с верхними и нижним соответствующими ограничителями, между которыми с возможностью продольного перемещения в интервале перфорации трубы по направляющим вставлена как минимум одна поперечина с кольцевой обечайкой снаружи, оснащенной по наружному периметру как минимум одной лопаткой и/или щеткой, взаимодействующей с внутренней поверхностью трубы с возможностью очистки при перемещении вдоль нее, при этом минимум одна поперечина снабжена поплавком, обеспечивающим всплытие обечайки в скважинной жидкости.

Недостатками данного фильтра являются сложность конструкции из-за наличия большого количества деталей, в том числе и подвижных, что снижает надежность конструкции, большие временные затраты на очистку фильтра из-за необходимости поднятия его выше уровня жидкости в скважине для опускания поплавка и низкое качество очистки, так как очистка производится изнутри, а большинство отложений скапливается снаружи.

Техническим результатом является создание простой и надежной конструкции скважинного очищающегося фильтра вставного насоса, позволяющей без внутренних подвижных элементов очищать снаружи фильтр при небольшом его продольном перемещении при помощи перепада давлений относительно наружных щеток.

Техническим решением является скважинный очищающийся фильтр вставного насоса, включающий трубу с перфорационными отверстиями, сообщенную со входом насоса в верхней части, и нижнюю заглушку в виде конуса, сужающегося сверху вниз.

Новым является то, что фильтр снабжен наружным патрубком с внутренними щетками, установленными равномерно по периметру, и пакером, предварительно устанавливаемым выше продуктивного пласта с фиксацией относительно ствола скважины, конус снизу оснащен пружинным центратором под наружный патрубок, а перфорационные отверстия трубы выполнены с возможностью установки в рабочем положении в интервале внутренних щеток патрубка и взаимодействия для очистки с этими щетками при перепаде давлений во время работы насоса, приводящим к сокращению и удлинению трубы.

На чертеже изображена схема скважинного очищающегося фильтр вставного насоса в скважине.

Скважинный очищающийся фильтр вставного насоса 1 включает в себя трубу 2 с перфорационными отверстиями 3 (показаны условно), сообщенную в верхней части со входом насоса 1, и нижнюю заглушку в виде конуса 4, сужающегося сверху вниз. Насос 1 может быть применен любой известной конструкции, например, штанговый глубинный насос (ШГН), электрический центробежный насос (ЭЦН), героторный насос (ГН) или т.п. Перфорационные отверстия 3 могут быть выполнены любой формы, например, тонкие круглые отверстия, щели, отверстия с намотанной снаружи проволокой или т.п. (авторы на это не претендуют), не пропускающие крупные механические примеси внутрь трубы 2. Фильтр снабжен наружным патрубком 5 с внутренними щетками 6, установленными равномерно по периметру, и пакером 7, предварительно устанавливаемым выше продуктивного пласта 8 с фиксацией относительно ствола скважины 9, например, якорем (не показан). Пакер 7 может быть изготовлен любой известной конструкции (см. например, патенты RU №№ 2532501, 2821333, 2412335, 2372469 или т.п.). Конус 4 снизу оснащен пружинным центратором 10 (любой известной конструкции) под наружный патрубок 5. Перфорационные отверстия 3 трубы 2 выполнены с возможностью установки в рабочем положении в интервале внутренних щеток 6 патрубка 5 и взаимодействия для очистки с этими щетками 5 при перепаде давлений во время работы насоса 1, приводящим к сокращению и удлинению трубы 2.

Скважинный очищающийся фильтр работает следующим образом.

Наружный патрубк 5 оснащают изнутри установленными равномерно по периметру внутренними щетками 6, а снаружи – пакером 7, которые спускают в скважину 9 с фиксацией пакера 7 относительно ствола скважины 9 выше продуктивного пласта 8. Трубу 2 с перфорационными отверстиями 3, конусом 4 и пружинным центратором 10 присоединят снизу к насосу 1 так, чтобы труба 2 сообщалась со входом насоса 1. После чего насос 1 на колонне лифтовых труб 11 спускают в скважину 9 со штангами (для ШГН – не показаны) или кабелем (для ЭЦН или ГН – не показан) до входа трубы 2 в патрубок 5 при помощи пружинного центратора 10 и конуса 4 и упоре насоса 1 сверху на пакер 7. Перфорационные отверстия 3 располагаются при этом в интервале внутренних щеток 6 патрубка 5. После чего герметизируют устье (не показано) скважины 9 штанги соединяют с устьевым приводом (станок-качалка, цепной привод или т.п. – не показан) или кабель – с блоком питания и насос 1 запускают в работу. При этом продукция пласта 8 из-под пакера 7 поступает в наружный патрубок 5, через перфорационные отверстия 3 в трубу 2, создавая в ней перепад давлений, на вход насоса 1 и далее по колонне лифтовых труб 11 на поверхность. Как показала практика, при глубине залегания 700-1200 м продуктивного пласта 8 создается перепад снаружи внутри трубы 2 в 0,02-0,05 МПа (ШГН) 0,06-0,1 МПа (ЭЦН) соответственно, что приводит к уменьшению длины трубы 2 на 0,2-0,3 % для ШГН и 0,3-0,4% для ЭЦН, то есть для трубы 2 длиной 10 м уменьшение составляет 2-3 см и 3-4 см соответственно. Пружинный центратор 10 не позволяет сильно отклоняться трубе 2 от оси патрубка 5, что сохраняет целостность внутренних щеток 6 длительный период во время работы насоса 2.

При работе насоса 1 в виде ШГН уменьшение длины трубы 2 и ее восстановление на 2-3 см происходит постоянно с перемещением перфорационный отверстий 3 относительно внутренних щеток 6 патрубка 5 во время работы с очисткой их снаружи от засорений.

При работе насоса 1 в виде ЭЦН уменьшение длины трубы 2 на 3-4 см происходит во время работы, а при периодических остановках в работе насоса 1 происходит восстановление длины трубы 2 с перемещением перфорационный отверстий 3 относительно внутренних щеток 6 патрубка 5 с очисткой их снаружи от засорений.

Очистка перфорационный отверстий 3 происходит без разгерметизации устья скважины 9 и необходимости перемещения насоса 1, что также сказывается сокращении времени на очистку этих отверстий 3 и надежности работы всего фильтра в целом.

Как показала практика этот фильтр по сравнению с наиболее близким аналогом сокращает затраты времени на очистку в 3-6 раза в зависимости от уровня жидкости в скважине 9, а время безаварийной работы – увеличивает в среднем в 4 раза из-за отсутствия подвижных деталей внутри трубы 2.

Предлагаемый скважинный очищающийся фильтр вставного насоса простой в изготовлении и надёжен в работе конструкции за счет отсутствия внутренних подвижных элементов, позволяющей очищать снаружи фильтр при небольшом его продольном перемещении при помощи перепада давлений относительно наружных щеток.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным фильтрам, и предназначено для защиты вставных насосов от попадания механических примесей. Устройство включает трубу с перфорационными отверстиями, сообщенную со входом насоса в верхней части, и нижнюю заглушку в виде конуса, сужающегося сверху вниз. Фильтр снабжен наружным патрубком с внутренними щетками, установленными равномерно по периметру, и пакером, предварительно устанавливаемым выше продуктивного пласта с фиксацией относительно ствола скважины. Конус снизу оснащен пружинным центратором под наружный патрубок, а перфорационные отверстия трубы выполнены с возможностью установки в рабочем положении в интервале внутренних щеток патрубка и взаимодействия для очистки с этими щетками при перепаде давлений во время работы насоса, приводящем к сокращению и удлинению трубы. Обеспечивается простота изготовления, надежность в работе конструкции за счет отсутствия внутренних подвижных элементов. 1 ил.

Скважинный очищающийся фильтр вставного насоса, включающий трубу с перфорационными отверстиями, сообщенную со входом насоса в верхней части, и нижнюю заглушку в виде конуса, сужающегося сверху вниз, отличающийся тем, что фильтр снабжен наружным патрубком с внутренними щетками, установленными равномерно по периметру, и пакером, предварительно устанавливаемым выше продуктивного пласта с фиксацией относительно ствола скважины, конус снизу оснащен пружинным центратором под наружный патрубок, а перфорационные отверстия трубы выполнены с возможностью установки в рабочем положении в интервале внутренних щеток патрубка и взаимодействия для очистки с этими щетками при перепаде давлений во время работы насоса, приводящем к сокращению и удлинению трубы.