EA042512B1 - FILTER MODULE (OPTIONS) - Google Patents
FILTER MODULE (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- EA042512B1 EA042512B1 EA202290337 EA042512B1 EA 042512 B1 EA042512 B1 EA 042512B1 EA 202290337 EA202290337 EA 202290337 EA 042512 B1 EA042512 B1 EA 042512B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- filter
- module according
- filter module
- layers
- filter screen
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к добыче жидких и газообразных сред из буровых скважин, в частности к конструкциям скважинных фильтров, и может найти применение при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the production of liquid and gaseous media from boreholes, in particular to designs of borehole filters, and can be used in the operation of oil and gas wells.
Одним из осложняющих факторов механизированной добычи нефти из скважин является вынос со скважинной жидкостью на прием насосного оборудования твердых частиц - пропанта и песка. Это приводит к износам, промывам и заклиниваниям скважинного оборудования. Считается, что наиболее эффективным способом очистки скважинной жидкости является фильтрация с применением скважинных фильтров. Чаще всего в составе скважинных насосных установок применяют щелевые фильтры. Но и данный способ имеет существенный недостаток, а именно, засорение фильтра в процессе работы. Для его очистки требуется проведение специальных процедур, связанных с остановкой насосной установки и ее промывкой, что требует затрат времени и дополнительного оборудования.One of the complicating factors in the mechanized oil production from wells is the removal of solid particles - proppant and sand - with the well fluid to the pumping equipment. This leads to wear, flushing and jamming of downhole equipment. It is believed that the most effective way to clean the well fluid is filtration using well filters. Slotted filters are most often used as part of downhole pumping units. But this method also has a significant drawback, namely, clogging of the filter during operation. To clean it, special procedures are required to stop the pumping unit and flush it, which requires time and additional equipment.
Известен фильтр для подземного использования, который включает в себя внутренний опорный элемент, внутренний дренажный слой, несколько фильтрующих слоев, внешний дренажный слой и наружную клетку (по патенту US 6382318, МПК Е21В 43/о4, опубл. 07.05.02).A filter for underground use is known, which includes an inner support element, an inner drainage layer, several filter layers, an outer drainage layer and an outer cage (according to US patent 6382318, IPC E21B 43/o4, publ. 07.05.02).
Недостатком данного фильтра является то, что фильтрующие слои выполнены одинаковыми и при эксплуатации фильтра основную работу по задерживанию частиц выполняет только один наружный слой, что снижает эффективность устройства.The disadvantage of this filter is that the filter layers are made the same and during the operation of the filter, the main work on the retention of particles is performed by only one outer layer, which reduces the efficiency of the device.
Известен многослойный фильтр, который включает в себя перфорированную трубу, дренажный слой, фильтр тонкой очистки, фильтр грубой очистки и защитный экран (по патенту US 6607032, МПК Е21В 43/08, опубл. 19.08.03).A multilayer filter is known, which includes a perforated pipe, a drainage layer, a fine filter, a coarse filter and a protective screen (according to US patent 6607032, IPC E21B 43/08, publ. 19.08.03).
Недостатком данного фильтра является отсутствие дренажных слоев между фильтрами и защитным экраном, что уменьшает поверхность фильтрации.The disadvantage of this filter is the lack of drainage layers between the filters and the protective screen, which reduces the filtration surface.
Наиболее близким техническим решением является разборный скважинный фильтр, который содержит несущий каркас, выполненный из перфорированной трубы. На трубе между двумя упорами установлены фильтрующие элементы. Каждый фильтрующий элемент выполнен из проволочного материала, запрессованного в перфорированные корпуса, которые установлены на перфорированной трубе с зазором, выполняющим роль внутреннего дренажного слоя. Соседние корпуса частично входят друг в друга за счет того, что одна из сторон корпуса выполнена с кольцевой впадиной, наружный диаметр которой равен или меньше внутреннего диаметра другой стороны корпуса (по патенту RU 2348795, МПК Е21В 43/08, опубл. 10.03.09).The closest technical solution is a collapsible downhole filter, which contains a supporting frame made of a perforated pipe. Filter elements are installed on the pipe between two stops. Each filter element is made of wire material pressed into perforated housings, which are installed on a perforated pipe with a gap acting as an internal drainage layer. Neighboring housings partially enter into each other due to the fact that one of the sides of the housing is made with an annular cavity, the outer diameter of which is equal to or less than the inner diameter of the other side of the housing (according to patent RU 2348795, IPC E21B 43/08, publ. 10.03.09) .
Недостатком данной конструкции является то, что в процессе работы фильтр забивается и требует периодической промывки или замены.The disadvantage of this design is that the filter becomes clogged during operation and requires periodic washing or replacement.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в повышении эффективности и надежности работы фильтрующего модуля за счет обеспечения возможности самоочищения в процессе работы.The technical result achieved by using the proposed invention is to increase the efficiency and reliability of the filter module by providing the possibility of self-cleaning in the process.
Указанный технический результат достигается тем, что фильтрующий модуль содержит перфорированный корпус с резьбой на концах, снаружи которого коаксиально установлен и закреплен по меньшей мере один фильтроэлемент, состоящий из несущего каркаса, фильтрующего экрана, который содержит по меньшей мере два слоя, защитного каркаса и дренажных слоев, выполненных снаружи и внутри фильтрующего экрана и между его слоями. Фильтрующий экран находится в упругорастянутом состоянии.This technical result is achieved in that the filter module contains a perforated housing with threaded ends, outside of which at least one filter element is coaxially installed and fixed, consisting of a carrier frame, a filter screen that contains at least two layers, a protective frame and drainage layers. made outside and inside the filter screen and between its layers. The filter screen is in an elastically stretched state.
Также технический результат достигается тем, что фильтрующий модуль содержит головку и основание, соединенные корпусом, снаружи которого коаксиально установлен и закреплен по меньшей мере один фильтроэлемент, состоящий из несущего каркаса, фильтрующего экрана, который содержит по меньшей мере два слоя, защитного каркаса и дренажных слоев, выполненных снаружи и внутри фильтрующего экрана и между его слоями. Фильтрующий экран находится в упругорастянутом состоянии, а кольцевая полость между корпусом и фильтроэлементом связана с выходной полостью модуля посредством отверстий в головке и основании.Also, the technical result is achieved by the fact that the filter module contains a head and a base connected by a housing, outside of which at least one filter element is coaxially installed and fixed, consisting of a carrier frame, a filter screen that contains at least two layers, a protective frame and drainage layers made outside and inside the filter screen and between its layers. The filter screen is in an elastically stretched state, and the annular cavity between the housing and the filter element is connected to the output cavity of the module through holes in the head and base.
Также технический результат достигается тем, что фильтрующий модуль содержит головку и основание, соединенные корпусом, снаружи которого коаксиально установлен и закреплен по меньшей мере один фильтроэлемент, состоящий из несущего каркаса, фильтрующего экрана, который содержит по меньшей мере два слоя, защитного каркаса и дренажных слоев, выполненных снаружи и внутри фильтрующего экрана и между его слоями. Фильтрующий экран находится в упругорастянутом состоянии, а кольцевая полость между корпусом и фильтроэлементом связана с выходной полостью модуля посредством отверстий в головке, внутри корпуса на подшипниковых опорах установлен вал.Also, the technical result is achieved by the fact that the filter module contains a head and a base connected by a housing, outside of which at least one filter element is coaxially installed and fixed, consisting of a carrier frame, a filter screen that contains at least two layers, a protective frame and drainage layers made outside and inside the filter screen and between its layers. The filter screen is in an elastically stretched state, and the annular cavity between the housing and the filter element is connected to the output cavity of the module through holes in the head, a shaft is installed inside the housing on bearing supports.
Кроме того, фильтрующий экран может быть растянут не менее чем на 1%.In addition, the filter screen can be stretched by at least 1%.
Кроме того, первый слой фильтрующего экрана может является турбулизирующим, а второй фильтрующим.In addition, the first layer of the filter screen may be turbulent, and the second filter.
Кроме того, по меньшей мере один из слоев фильтрующего экрана может быть выполнен из проволочно-проницаемого материала.In addition, at least one of the layers of the filter screen may be made of a wire-permeable material.
Кроме того, один из слоев фильтрующего экрана может быть выполнен из синтетического материала.In addition, one of the layers of the filter screen can be made of synthetic material.
- 1 042512- 1 042512
Кроме того, один из слоев фильтрующего экрана может быть выполнен из ткани на основе базальтового полотна.In addition, one of the layers of the filter screen can be made of fabric based on basalt fabric.
Кроме того, каркасы могут быть выполнены проницаемыми из металла.In addition, the frameworks can be made of permeable metal.
Кроме того, каркасы могут быть выполнены проницаемыми из базальта.In addition, frames can be made of permeable basalt.
Кроме того, дренажные слои могут быть выполнены из рукавной сетки.In addition, the drainage layers may be made of tubular mesh.
Кроме того, торцы фильтроэлемента могут быть установлены в обечайки и заполнены герметиком.In addition, the ends of the filter element can be installed in shells and filled with sealant.
Кроме того, обечайки могут иметь уплотнения на наружном торце и внутренней цилиндрической поверхности.In addition, the shells may have seals on the outer end and the inner cylindrical surface.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими чертежами:The present invention is illustrated by the following drawings:
фиг. 1 - фильтрующий модуль по первому варианту изобретения;fig. 1 - filtering module according to the first variant of the invention;
фиг. 2 - фильтрующий модуль по второму варианту изобретения;fig. 2 - filtering module according to the second variant of the invention;
фиг. 3 - фильтрующий модуль по третьему варианту изобретения;fig. 3 - filtering module according to the third variant of the invention;
фиг. 4 - фильтроэлемент, вариант исполнения, продольный разрез;fig. 4 - filter element, version, longitudinal section;
фиг. 5 - фильтроэлемент;fig. 5 - filter element;
фиг. 6, 7 - работа фильтроэлемента;fig. 6, 7 - filter element operation;
фиг. 8 - скважинная компоновка установки штангового глубинного насоса (УШГН) с фильтрующим модулем;fig. 8 - downhole layout of the installation of a sucker rod pump (USHRP) with a filtering module;
фиг. 9 - скважинная компоновка установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) с фильтрующим модулем и пакером;fig. 9 - downhole layout of the installation of an electric submersible pump (ESP) with a filter module and a packer;
фиг. 10 - скважинная компоновка УЭЦН с фильтрующим модулем.fig. 10 - downhole ESP assembly with a filter module.
Фильтрующий модуль по первому варианту изобретения (фиг. 1) содержит перфорированный корпус 1 с резьбой 2 на концах, снаружи которого коаксиально установлены фильтроэлементы 3, закрепленные от осевого перемещения кольцами 4 и винтами 5.The filter module according to the first variant of the invention (Fig. 1) contains a perforated housing 1 with a thread 2 at the ends, outside of which filter elements 3 are installed coaxially, secured against axial movement by rings 4 and screws 5.
Фильтрующий модуль по второму варианту изобретения (фиг. 2) содержит головку 6 и основание 7, соединенные корпусом 8, снаружи которого коаксиально установлены фильтроэлементы 3. Кольцевая полость 9 между корпусом 8 и фильтроэлементом 3 связана с выходной полостью 10 модуля посредством отверстий 11, 12 в головке 6 и основании 7 соответственно.The filter module according to the second version of the invention (Fig. 2) contains a head 6 and a base 7 connected by a housing 8, outside of which filter elements 3 are coaxially mounted. head 6 and base 7, respectively.
Фильтрующий модуль по третьему варианту изобретения (фиг. 3) содержит головку 6 и основание 13, соединенные корпусом 8, снаружи которого коаксиально установлены фильтроэлементы 3. Кольцевая полость 9 между корпусом 8 и фильтроэлементом 3 связана с выходной полостью 10 модуля посредством отверстий 11 в головке 6. Внутри корпуса 8 на подшипниковых опорах 14 установлен вал 15.The filter module according to the third version of the invention (Fig. 3) contains a head 6 and a base 13 connected by a housing 8, outside of which filter elements 3 are coaxially installed. A shaft 15 is installed inside the housing 8 on bearing supports 14.
Фильтроэлемент 3 (фиг. 4, 5) содержит несущий каркас 16, фильтрующий экран 17, защитный каркас 18 и дренажные слои 19. Фильтрующий экран 17 состоит из слоя 20, выполненного, например, из проволочно-проницаемого материала, и слоя 21, выполненного, например, из базальтового полотна. На торцах фильтроэлемента установлены обечайки 22, заполненные герметиком 23. В обечайке 22 на наружном торце 24 и внутренней цилиндрической поверхности 25 установлены уплотнения 26 и 27 соответственно.The filter element 3 (Fig. 4, 5) contains a carrier frame 16, a filter screen 17, a protective frame 18 and drainage layers 19. The filter screen 17 consists of a layer 20 made, for example, of a wire-permeable material, and a layer 21 made for example, from basalt canvas. Shells 22 filled with sealant 23 are installed at the ends of the filter element. Seals 26 and 27 are installed in the shell 22 at the outer end 24 and the inner cylindrical surface 25, respectively.
Фильтрующий экран 17 находится в упруго растянутом состоянии. Во время работы при прохождении фильтруемой среды через фильтроэлемент (фиг. 6), на поверхности фильтрующего экрана 17 создается перепад давления за счет его гидравлического сопротивления, которое увеличивается по мере загрязнения фильтра. При этом фильтрующий экран 17 прогибается по направлению потока. Для очистки фильтроэлемента необходимо остановить поток среды, за счет своих упругих свойств предварительно растянутый фильтрующий экран 17 вернется в первоначальное положение (фиг. 7). При этом произойдет удаление частиц 28 с поверхности фильтрующего экрана 17.The filter screen 17 is in an elastically stretched state. During operation, when the filtered medium passes through the filter element (Fig. 6), a pressure drop is created on the surface of the filter screen 17 due to its hydraulic resistance, which increases as the filter becomes dirty. When this filter screen 17 bends in the direction of flow. To clean the filter element, it is necessary to stop the flow of the medium, due to its elastic properties, the pre-stretched filter screen 17 will return to its original position (Fig. 7). This will remove particles 28 from the surface of the filter screen 17.
Применение.Application.
Фильтрующий модуль по первому и второму вариантам изобретения может применяться в составе УШГН (фиг. 8), в которую входят штанговый насос 29, установленный в колонне насоснокомпрессорных труб (НКТ) 30, колонна насосных штанг 31 и станок-качалка 32. Фильтрующий модуль 33 устанавливается в нижней части колонны НКТ 30, при этом нижний конец модуля заглушается пробкой 34.The filtering module according to the first and second versions of the invention can be used as part of the USHGN (Fig. 8), which includes a rod pump 29 installed in the tubing string (tubing) 30, the sucker rod string 31 and the pumping unit 32. The filtering module 33 is installed in the lower part of the tubing string 30, while the lower end of the module is plugged with a plug 34.
Данная компоновка работает следующим образом. При использовании фильтрующего модуля по первому варианту изобретения пластовая жидкость проходит через фильтроэлементы 3 внутрь перфорированного корпуса 1 и далее поступает на вход штангового насоса 29. При использовании фильтрующего модуля по второму варианту изобретения пластовая жидкость проходит через фильтроэлементы 3, кольцевую 9 и выходную 10 полости и далее поступает на вход штангового насоса 29.This arrangement works as follows. When using the filter module according to the first variant of the invention, the formation fluid passes through the filter elements 3 inside the perforated housing 1 and then enters the sucker rod pump 29. When using the filter module according to the second variant of the invention, the formation fluid passes through the filter elements 3, the annular 9 and the outlet 10 cavities and further enters the inlet of the rod pump 29.
Также фильтрующий модуль по первому и второму вариантам изобретения может применяться в составе УЭЦН (фиг. 9), в которую входят следующие основные узлы: погружной электродвигатель 35, гидрозащита 36, входной модуль 37, электроцентробежный насос 38. Установка подвешена на колонне НКТ 30. Питание электродвигателя 35 осуществляется по кабелю 39. Фильтрующий модуль 33 устанавливается на патрубке 40, который проходит через пакер 41. Нижний конец модуля 33 заглушается пробкой 34.Also, the filter module according to the first and second versions of the invention can be used as part of an ESP (Fig. 9), which includes the following main components: submersible motor 35, hydraulic protection 36, input module 37, electric centrifugal pump 38. The installation is suspended on the tubing string 30. Power supply motor 35 is carried out via cable 39. Filter module 33 is installed on branch pipe 40, which passes through packer 41. The lower end of module 33 is plugged with plug 34.
Данная компоновка работает следующим образом. При использовании фильтрующего модуля поThis arrangement works as follows. When using the filter module according to
- 2 042512 первому варианту изобретения пластовая жидкость проходит через фильтроэлементы 3 внутрь перфорированного корпуса 1 и патрубка 40 и далее поступает в пространство над пакером 41, а оттуда через входной модуль 37 поступает на вход электроцентробежного насоса 38. При использовании фильтрующего модуля по второму варианту изобретения пластовая жидкость проходит через фильтроэлементы 3, кольцевую 9 и выходную 10 и далее поступает в пространство над пакером 41, а оттуда через входной модуль 37 поступает на вход электроцентробежного насоса 38.- 2 042512 the first variant of the invention, the reservoir fluid passes through the filter elements 3 inside the perforated housing 1 and pipe 40 and then enters the space above the packer 41, and from there through the input module 37 enters the inlet of the electric centrifugal pump 38. When using the filter module according to the second variant of the invention, the formation fluid the liquid passes through filter elements 3, annular 9 and outlet 10 and then enters the space above the packer 41, and from there through the inlet module 37 enters the inlet of the electric centrifugal pump 38.
Фильтрующий модуль по третьему варианту изобретения может применяться в составе УЭЦН (фиг. 10) вместо входного модуля. В этом случае установка содержит погружной электродвигатель 35, гидрозащиту 36, фильтрующий модуль 33, электроцентробежный насос 38. Установка подвешена на колонне НКТ 30. Питание электродвигателя 35 осуществляется по кабелю 39.The filter module according to the third version of the invention can be used as part of the ESP (Fig. 10) instead of the input module. In this case, the installation contains a submersible motor 35, hydraulic protection 36, a filtering module 33, an electric centrifugal pump 38. The installation is suspended on the tubing string 30. The electric motor 35 is powered by cable 39.
При работе в составе УШГН фильтрующий модуль 33 самоочищается в ходе каждого рабочего цикла при опускании колонны НКТ 30. При работе в составе УЭЦН фильтрующий модуль 33 самоочищается при остановке насоса.When operating as part of a CSP, the filtering module 33 self-cleans during each operating cycle when lowering the tubing string 30. When operating as part of an ESP, the filtering module 33 self-cleans when the pump stops.
Также, следует отметить, что в фильтрующем модуле по третьему варианту изобретения дополнительное положительное действие на надежность оказывает то, что подшипниковые опоры 14 расположены внутри корпуса 8 вне зоны течения жидкости.Also, it should be noted that in the filter module according to the third embodiment of the invention, an additional positive effect on reliability is provided by the fact that the bearing supports 14 are located inside the housing 8 outside the liquid flow zone.
Кроме того, во всех описанных фильтрующих модулях фильтрующий экран фильтроэлемента состоит из двух слоев. Первый слой (наружный) выполняет функцию турбулизирующего слоя. Проходя через него, поток жидкости с механическими примесями отклоняется от прямолинейного направления и попадает на второй слой фильтрующего экрана под углом. В результате эффективность фильтрации второго слоя возрастает.In addition, in all the described filter modules, the filter screen of the filter element consists of two layers. The first layer (outer) performs the function of a turbulent layer. Passing through it, the flow of liquid with mechanical impurities deviates from the rectilinear direction and enters the second layer of the filter screen at an angle. As a result, the filtration efficiency of the second layer is increased.
Таким образом, выполнение фильтрующего модуля с фильтроэлементами с предварительно упругорастянутым фильтрующим экраном позволяет значительно упростить и автоматизировать процедуру его очистки при эксплуатации и способствует достижению технического результата, который заключается в повышении эффективности и надежности работы фильтрующего модуля за счет обеспечения возможности его самоочищения в процессе работы.Thus, the implementation of the filter module with filter elements with a pre-elastically stretched filter screen makes it possible to significantly simplify and automate the procedure for cleaning it during operation and contributes to the achievement of the technical result, which consists in increasing the efficiency and reliability of the filter module by providing the possibility of its self-cleaning during operation.
Claims (33)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019106678 | 2019-03-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA042512B1 true EA042512B1 (en) | 2023-02-21 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2721345C1 (en) | Mesh filter assembly in downhole submerged pump intake part | |
| RU2408779C1 (en) | Well filter | |
| RU132836U1 (en) | SUBMERSIBLE PUMP INSTALLATION | |
| US10655432B2 (en) | Self-cleaning sand screen | |
| RU168625U1 (en) | DRILL FILTER FILTER | |
| RU2305756C1 (en) | Self-cleaning well screen | |
| RU2705682C1 (en) | Filtering module (versions) | |
| EA042512B1 (en) | FILTER MODULE (OPTIONS) | |
| RU2709580C1 (en) | Slit-type filter | |
| RU2531702C1 (en) | Flushing of filter mounted at borehole pump inlet | |
| RU2355876C1 (en) | Well filter | |
| RU72269U1 (en) | SUBMERSIBLE Borehole PUMP UNIT FILTER FOR OIL PRODUCTION | |
| RU2302514C2 (en) | Well pumping screen | |
| RU180192U1 (en) | Borehole filter | |
| RU137065U1 (en) | SUBMERSIBLE PUMP UNIT | |
| RU187105U1 (en) | Borehole filter | |
| RU2396423C1 (en) | Hydrodynamic filter with impulse flushing | |
| RU2629725C1 (en) | Self-regenerating downhole oil gas-sand anchor-filter of continuous action | |
| RU60981U1 (en) | Borehole Filter | |
| RU2811215C1 (en) | Downhole pumping unit with cleanable filter | |
| RU56947U1 (en) | FILTRATION OF A SPIRAL-CRUSHED WELL DEPTH PUMP (OPTIONS) | |
| RU133870U1 (en) | Borehole Slit Filter | |
| RU2703038C1 (en) | Filter and filtering element | |
| RU38832U1 (en) | Borehole slotted filter at the ESP | |
| RU57356U1 (en) | Borehole Filter |