Скважинный самоочищающийся 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 самоочищающегося фильтра вставного насоса, позволяющей без внутренних подвижных элементов очищать снаружи фильтр при небольшом его продольном перемещении относительно скважины.

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

Новым является то, что лифтовая колонна труб снабжена снизу патрубком с верхним внутренним упором и внутренними щетками, установленными равномерно по периметру, конус снизу оснащен пружинным центратором под лифтовую колонну труб и патрубок, верхний внутренний упор патрубка выполнен с возможностью взаимодействия с насосом, перфорационные отверстия выполнены ниже внутренних щеток патрубка с возможностью взаимодействия для очистки с этими щетками при перемещении вверх и вниз трубы с насосом относительно патрубка.

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

Скважинный самоочищающийся фильтр вставного насоса 1 включает в себя трубу 2 с перфорационными отверстиями 3 (показаны условно), сообщенную в верхней части со входом насоса 1, спускаемого в лифтовую колонну труб 4, и нижнюю заглушку в виде конуса 5, 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. (автор на это не претендует), не пропускающие крупные механические примеси внутрь трубы 2. Лифтовая колонна труб 4 снабжена снизу патрубком 6 с верхним внутренним упором 7 и внутренними щетками 8, установленными равномерно по периметру. Упор 7 может быть изготовлен в виде замкового механизма под нижний выступ насоса 1, так как такие конструктивные элементы известны (в том числе и в ГОСТ 31835-2021) авторы на это не претендуют. Конус 5 снизу оснащен пружинным центратором 9 под лифтовую колонну труб 4 и патрубок 6. Перфорационные отверстия 3 выполнены при взаимодействии насоса 1 с внутренним упором 7 с возможностью установки ниже внутренних щеток 8 патрубка 6 и взаимодействия для очистки с этими щетками 8 при перемещении вверх и вниз трубы 2 с насосом 1 относительно патрубка 6.

Скважинный самоочищающийся фильтр работает следующим образом.

Патрубок 6 оснащают изнутри установленными равномерно по периметру внутренними щетками 8, а сверху изнутри - упором 7, присоединяют к колонне лифтовых труб 4, на которых спускают в скважину 9 в интервал продуктивного пласта 8. Трубу 2 с перфорационными отверстиями 3, конусом 5 и пружинным центратором 9 присоединят снизу к насосу 1 так, чтобы труба 2 сообщалась со входом насоса 1. После чего насос 1 на тяге 11 спускают в скважину 9. В качестве тяги 11 могут использовать колонну штанг (для ШГН) или бронированный кабель (для ЭЦН или ГН) или т.п. Насос 1 на тяге 11 спускают до прохода трубы 2 через упор 7 и патрубок 5 при помощи пружинного центратора 9 и конуса 5 до взаимодействия насоса 1 с упором 7 и размещением перфорационных отверстий 3 ниже внутренних щеток 8 патрубка 6. После чего герметизируют устье (не показано) скважины 4 тягу 11 в виде штанг соединяют с устьевым приводом (станок-качалка, цепной привод или т.п. – не показан) или тягу 11 в виде кабель - с блоком питания и насос 1 запускают в работу. При этом продукция пласта 10 поступает в перфорационные отверстия 3 в трубу 2 на вход насоса 1 и далее по колонне лифтовых труб 11 на поверхность.

Во время работы насоса 1 происходит засорение перфорационных отверстий 3 трубы 2, что характеризуется увеличением затрат энергии на подъем единицы продукции пласта 10 (кВт/м³). На практике повышение потребления энергии на 10-20% служит сигналом для необходимости очистки перфорационных отверстий 3. Для очистки этих отверстий 3 производят разгерметизацию устья скважины 4 и подъем насоса 1 с трубой 2 при помощи тяги 11 на высоту примерно в 1-1,5 длины трубы 2 с последующим опусканием насоса 1 до упора 7. При этом перфорационные отверстия 3 очищаются снаружи внутренними щетками 6 патрубка 5 при ходе вверх и вниз, а пружинный центратор 9 не позволяет сильно отклоняться трубе 2 от оси патрубка 6, что сохраняет целостность внутренних щеток 8 длительный период. Из практических испытаний получилось, что в 95% случаев достаточно одного прохода вверх-вниз для очистки этих отверстий 3, что характеризуется снижением потребления энергии на подъем единицы продукции пласта 10. После работ по очистке перфорационных отверстий 3 герметизируют устье скважины 4 и насос 1 запускают в работу.

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

Предлагаемый скважинный самоочищающийся фильтр вставного насоса простой в изготовлении и надёжен в работе конструкции за счет отсутствия внутренних подвижных элементов, позволяющей очищать снаружи фильтр при небольшом относительно скважины его продольном перемещении.

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. Устройство включает трубу с перфорационными отверстиями, сообщенную в верхней части со входом насоса, спускаемого в лифтовую колонну труб, и нижнюю заглушку в виде конуса, сужающегося сверху вниз. Лифтовая колонна труб снабжена снизу патрубком с верхним внутренним упором и внутренними щетками, установленными равномерно по периметру. Конус снизу оснащен пружинным центратором под лифтовую колонну труб и патрубок, верхний внутренний упор патрубка выполнен с возможностью взаимодействия с насосом. Перфорационные отверстия выполнены ниже внутренних щеток патрубка с возможностью взаимодействия для очистки с этими щетками при перемещении вверх и вниз трубы с насосом относительно патрубка. Обеспечивается простота в изготовлении и надежность работы за счет отсутствия внутренних подвижных элементов. 1 ил.

Скважинный самоочищающийся фильтр вставного насоса, включающий трубу с перфорационными отверстиями, сообщенную в верхней части со входом насоса, спускаемого в лифтовую колонну труб, и нижнюю заглушку в виде конуса, сужающегося сверху вниз, отличающийся тем, что лифтовая колонна труб снабжена снизу патрубком с верхним внутренним упором и внутренними щетками, установленными равномерно по периметру, конус снизу оснащен пружинным центратором под лифтовую колонну труб и патрубок, верхний внутренний упор патрубка выполнен с возможностью взаимодействия с насосом, перфорационные отверстия выполнены ниже внутренних щеток патрубка с возможностью взаимодействия для очистки с этими щетками при перемещении вверх и вниз трубы с насосом относительно патрубка.