RU135351U1

RU135351U1 - Borehole Sand Filter

Info

Publication number: RU135351U1
Application number: RU2013130064/03U
Authority: RU
Inventors: Асгар Маратович Валеев; Нурфаяз Хабибрахманович Габдрахманов; Владимир Яковлевич Ведерников; Габибян Салихьянович Рамазанов; Шамиль Григорьевич Мингулов; Рамиль Ясавиевич Загиров
Original assignee: Асгар Маратович Валеев
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-12-10

Abstract

Скважинный фильтр противопесочный, включающий трубу-хвостовик, подвешенный к приему насоса и проходящий через пакер, внутреннюю трубу, образующую с ней концентрическую межтрубную полость, клапан, размещенный во внутренней трубе, радиальные каналы в межтрубной полости по обе стороны пакера, окна во внутренней трубе и сетчатый фильтр под пакером снаружи трубы-хвостовика, отличающийся тем, что клапан во внутренней трубе выполнен в виде подпружиненных снизу, жестко связанных друг с другом поршней, причем межтрубная полость между окнами во внутренней трубе снабжена глухой перегородкой, а снизу сообщена со скважинным пространством.An anti-sand well filter, including a liner, suspended to the pump intake and passing through the packer, an inner pipe forming a concentric annular cavity with it, a valve located in the inner pipe, radial channels in the annular cavity on both sides of the packer, windows in the inner pipe and a mesh filter under the packer outside the shank pipe, characterized in that the valve in the inner pipe is made in the form of pistons spring-loaded from below, rigidly connected to each other, and an annular cavity between the windows in the inner pipe is equipped with a blank partition, and is connected to the borehole bottom.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована при насосной добыче нефтей с повышенным содержанием твердых взвешенных частиц (механических примесей), выносимых из продуктивного пласта.The proposed utility model relates to the oil industry and can be used for pumping oil with a high content of suspended solids (mechanical impurities) removed from the reservoir.

Для скважин, продуцирующих пескосодержащую нефть, известен фильтр, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, последняя снабжена отверстиями, и переводника, при этом внутренняя труба снабжена расположенной внутри нее фильтрующей сеткой, выполненной в виде шнека и прикрепленной напротив отверстий, расположенных по винтовой линии. Кроме того, наружная и внутренняя трубы в верхней части соединены между собой тангенциальными патрубками, а внутренняя и промежуточная трубы в нижней части соединены между собой также тангенциальными патрубками, но противоположно ориентированными, при этом кольцевой зазор между промежуточной и внутренней трубами в верхней части, а также верхняя и нижняя части внутренней трубы снабжены заглушками, наружная труба в верхней части снабжена эластичными кольцами, а в нижней части -заглушкой (патент на изобретение RU №2158358, МПК E21B 43/08, 1999).For wells producing sand-containing oil, a filter is known consisting of concentrically arranged outer, intermediate and inner pipes, the latter equipped with holes, and an adapter, while the inner pipe is equipped with a filter mesh located inside it, made in the form of a screw and attached opposite to the holes located along helix line. In addition, the outer and inner pipes in the upper part are interconnected by tangential nozzles, and the inner and intermediate pipes in the lower part are also interconnected by tangential nozzles, but oppositely oriented, while the annular gap between the intermediate and inner pipes in the upper part, as well as the upper and lower parts of the inner pipe are equipped with plugs, the outer pipe in the upper part is equipped with elastic rings, and in the lower part with a plug (patent for invention RU No. 2158358, IPC E21B 43/08, 1999).

Преимуществом данного фильтра является размещение во внутренней трубе фильтрующей сетки, выполненной в виде шнека и прикрепленной напротив отверстий, расположенных по винтовой линии, при этом отверстия предназначены для перехода механических примесей в кольцевой зазор между внутренней и промежуточной трубами, и перемещения их под действием гравитационных сил в нижнюю часть фильтра. Недостатком аналога является абразивный износ и разрушение фильтрующей сетки в связи с ее закупоркой и медленной очисткой от механических примесей, также недостатком является низкий коэффициент сепарации механических примесей.The advantage of this filter is the placement in the inner tube of a filter mesh made in the form of a screw and attached opposite the holes located along a helical line, while the holes are designed to transfer mechanical impurities into the annular gap between the inner and intermediate pipes, and move them under the action of gravitational forces in bottom of the filter. The disadvantage of the analogue is the abrasive wear and destruction of the filter mesh due to its blockage and slow cleaning of mechanical impurities, the disadvantage is the low separation coefficient of mechanical impurities.

Известен фильтр скважинный самоочищающийся, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, при этом последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком, а наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками (патент RU 2305756, E21B 43/08, 2007). 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, а раструб снабжен центратором. Данный фильтр имеет сложную конструкцию. В случае засорения фильтрующего элемента подача жидкости насосом прекращается, возникает необходимость замены фильтра.A well-known self-cleaning borehole filter, consisting of concentrically located outer, intermediate and inner pipes, the last two provided with holes and in the upper part are connected by a pipe, and the outer pipe is connected to the intermediate pipe by ring plugs (patent RU 2305756, E21B 43/08, 2007). The inner pipe is equipped with a filter element located in the interval of holes made on this pipe, the same pipe is equipped with a socket and connected with longitudinal ribs, while the socket is located with a gap relative to the intermediate pipe and is equipped with a nozzle in the lower part, in the annular gap between the inner and a filter element made in the form of a reverse truncated cone and attached to these pipes above the upper holes made in them, the middle holes being aligned with the intermediate pipes coaxially with them the intermediate pipe is made opposite the bell and equipped with a filter element, and the bell is equipped with a centralizer. This filter has a complex structure. In case of clogging of the filter element, the liquid supply to the pump is interrupted, it becomes necessary to replace the filter.

Известен фильтр скважинный, включающий металлическую трубу с отверстиями, снабженную снизу заглушкой, размещенный внутри металлической трубы с зазором и соосно с ней фильтрующий элемент, отличается тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде цилиндрической трубы, соосность фильтрующего элемента обеспечена центраторами, металлическая труба оснащена сверху муфтой, в которой установлен подпружиненный клапан, при этом в муфте имеются продольные пропускные отверстия и гидравлический канал, состоящий из двух половин, причем первая половина канала, снабженная шаром клапана, совпадает с осью скважинного фильтра, а вторая половина выполнена перпендикулярно к ней и не пересекает продольные пропускные отверстия, а в нижней части металлической трубы имеется отверстие над заглушкой (патент РФ №2355876, МПК E21B 43/08, опубликовано: 20.05.2009).A well-known well filter, including a metal pipe with holes, provided with a plug at the bottom, placed inside the metal pipe with a gap and a filter element coaxial with it, is characterized in that the filter element is made in the form of a cylindrical pipe, the alignment of the filter element is provided by centralizers, the metal pipe is equipped with a sleeve on top in which the spring-loaded valve is installed, while in the coupling there are longitudinal through holes and a hydraulic channel consisting of two halves, the first half on the channel, equipped with a valve ball, coincides with the axis of the downhole filter, and the second half is perpendicular to it and does not cross the longitudinal through holes, and in the lower part of the metal pipe there is a hole above the plug (RF patent No. 2355876, IPC E21B 43/08, published 05/20/2009).

Однако при засорении фильтра также требуется его замена путем подъема оборудования.However, if the filter is clogged, it is also necessary to replace it by lifting the equipment.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является фильтр скважинный противопесочный (решение о выдаче патента РФ на полезную модель от 01.02.2013 по заявке №2012152102), включающий трубу-хвостовик, подвешенный к приему насоса и проходящий через пакер, внутреннюю трубу, образующую с ней концентрическую межтрубную полость, клапан, размещенный во внутренней трубе, радиальные каналы в межтрубной полости по обе стороны пакера, окна во внутренней трубе и сетчатый фильтр под пакером снаружи трубы- хвостовика. Клапан фильтра выполнен в виде соединенных между собой пустотелых сферических элементов.Closest to the proposed utility model is an anti-sand well filter (decision on granting a patent of the Russian Federation for a utility model dated 02/01/2013 by application No. 2012152102), including a liner pipe, suspended to the pump intake and passing through the packer, an inner pipe forming a concentric with it the annulus, the valve located in the inner tube, the radial channels in the annulus on both sides of the packer, the windows in the inner tube and the strainer under the packer on the outside of the liner. The filter valve is made in the form of interconnected hollow spherical elements.

При запуске насоса в работу сферические элементы всплывают и позволяют продукции скважины поступать на прием насоса, фильтруясь в сетчатом фильтре. После засорения фильтра закачивают в затрубное пространство промывочную жидкость. При этом поток жидкости заставит сферические элементы занять нижнее положение и открыть доступ для «обратной» промывки сетчатого материала фильтра.When the pump starts up, spherical elements float up and allow the well products to be received by the pump, being filtered in a strainer. After the filter is clogged, flushing fluid is pumped into the annulus. In this case, the fluid flow will force the spherical elements to take a lower position and open access for the “backward” washing of the mesh filter material.

Указанный фильтр обладает существенным недостатком, состоящим в неустойчивости положения сферических элементов при промывке фильтра. Пульсационные перемещения плавающих сферических элементов в нисходящем потоке не позволяют нижнему элементу надежно перекрыть посадочное седло и обеспечить «обратную» промывку сетчатого фильтра.The specified filter has a significant drawback consisting in the instability of the position of the spherical elements when washing the filter. The pulsating movements of the floating spherical elements in the downward flow do not allow the lower element to reliably overlap the landing seat and provide a “reverse” washing of the mesh filter.

Целью полезной модели является обеспечение надежности перекрытия каналов фильтра при «обратной» его промывке.The purpose of the utility model is to ensure the reliability of the overlap of the filter channels during its “reverse” washing.

Поставленная цель решается тем, что в известном устройстве, включающем трубу-хвостовик, закрепленную к приему насоса и проходящую через пакер, внутреннюю трубу, образующую с ней концентрическую межтрубную полость, сетчатый фильтр, установленный снаружи трубы-хвостовика под пакером, радиальные каналы в межтрубной полости, сообщающие внутреннюю трубу со скважинным пространством, окна во внутренней трубе, расположенной на разных уровнях под радиальным каналом, запорные элементы во внутренней трубе, согласно полезной модели, клапан во внутренней трубе выполнен в виде подпружиненных снизу, жестко связанных друг с другом поршней, причем межтрубная полость между окнами во внутренней трубе снабжена глухой перегородкой, а снизу сообщена со скважинным пространством.The goal is solved by the fact that in the known device, including a pipe-shank, fixed to the pump inlet and passing through the packer, an inner pipe forming a concentric annular cavity with it, a mesh filter mounted outside the pipe-shank under the packer, radial channels in the annular cavity communicating the inner pipe with the borehole, windows in the inner pipe located at different levels under the radial channel, shut-off elements in the inner pipe, according to a utility model, the valve is inward renney pipe is designed as a spring-loaded bottom rigidly connected with each other pistons, the intertubular space between the windows in the inner tube is provided with a hollow partition, and communicates below with a downhole space.

На рисунке представлены принципиальные схемы устройства в рабочем режиме (а) и в режиме «обратной» промывки (б).The figure shows the schematic diagrams of the device in the operating mode (a) and in the “back” flushing mode (b).

В скважину 1 на колонне насосно-компрессорных труб 2 и штанг 3 спущен глубинный насос 4. К приемной части насоса закреплена труба-хвостовик 5, проходящая через пакер 6 и имеющая внутреннюю трубу 7, образующую концентрическую межтрубную полость. В этой полости по обе стороны пакера 6 расположены радиальные каналы 8 и 9, сообщающие внутреннюю трубу 7 со скважинным пространством. Ниже каналов 9 во внутренней трубе 7 выполнены окна 10 и 11, между которыми в межтрубной полости установлена глухая перегородка 12. Внутри трубы 7 установлены поршни 13 и 14, жестко соединенные штоком 15. Снизу поршень 14 поджат пружиной 16 с помощью упора 17. Подпакерная часть трубы-хвостовика 5 снаружи с зазором закрыта фильтрующим сетчатым материалом 18. На устье скважины расположены задвижки 19, 20, а также затрубная задвижка 21. Труба 7 под поршнем 14 снабжена упором 22.A downhole pump 4 is lowered into the well 1 on the tubing string 2 and rods 3. A liner 5 is fixed to the pump inlet, passing through the packer 6 and having an inner pipe 7 forming a concentric annular cavity. In this cavity, on both sides of the packer 6 are radial channels 8 and 9, communicating the inner pipe 7 with the borehole space. Below the channels 9, windows 10 and 11 are made in the inner tube 7, between which a blind partition 12 is installed in the annular cavity 12. Inside the tube 7, pistons 13 and 14 are mounted, rigidly connected by the rod 15. From below, the piston 14 is pressed by the spring 16 using the stop 17. The under-packer part the shank pipe 5 is closed externally with a gap by the filtering mesh material 18. At the wellhead there are valves 19, 20, as well as an annular valve 21. The pipe 7 under the piston 14 is equipped with a stop 22.

Работа скважинного фильтра состоит в следующем.The operation of the downhole filter is as follows.

В рабочем положении (а) пружина 16 отжимает поршни 13 и 14 в крайнее верхнее положение и пластовая жидкость фильтруется в сетчатом материале 18 и поступает на прием насоса 4 через радиальные каналы 9, окна 10 и межтрубную полость, образованную трубой-хвостовиком 5 и внутренней трубой 7. При этом окна 11 остаются перекрытыми нижним поршнем 14, задвижки 19 и 20 остаются открытыми, а задвижка 21 закрытой.In the operating position (a), the spring 16 presses the pistons 13 and 14 to its highest position and the formation fluid is filtered in the mesh material 18 and is received by the pump 4 through the radial channels 9, the windows 10 and the annular cavity formed by the shank pipe 5 and the inner pipe 7. In this case, the windows 11 remain closed by the lower piston 14, the valves 19 and 20 remain open, and the valve 21 is closed.

После засорения сетчатого материала 18, о чем будет свидетельствовать снижение подачи насоса 4, производят «обратную» промывку фильтра. Для этого перекрывают задвижку 19 и открывают задвижку 21. Насос 4 при этом начинает работать «на себя». Поступление продукции из пласта постепенно прекратится, а уровень жидкости в затрубном пространстве поднимется до статического положения и жидкость из затрубного пространства через каналы 8 будет поступать в трубу 7 и отжимать поршни 13 и 14 вниз. Жидкость через открывшиеся каналы 9 будет поступать в скважину через сетчатый материал 18 с обратной стороны, промывая его от налипших мехпримесей и смолопарафиновых веществ. Далее промывочная жидкость совершая поворот на 180 град., через открывшиеся окна 11, окна 10 и межтрубную полость будет вновь поступать на прием насоса 4. При повороте жидкости на 180 град, тяжелые частицы налипшей грязи будут продолжать движение вниз и оседать в зумпф скважины. После длительной эксплуатации забой скважины может быть промыт с удалением накопившихся мехпримесей.After clogging of the mesh material 18, which will be indicated by a decrease in the supply of the pump 4, a “reverse” washing of the filter is performed. To do this, close the valve 19 and open the valve 21. The pump 4 at the same time starts to work "on itself". The flow of products from the reservoir will gradually stop, and the liquid level in the annulus will rise to a static position and the fluid from the annulus through the channels 8 will flow into the pipe 7 and squeeze the pistons 13 and 14 down. The liquid through the opened channels 9 will enter the well through the mesh material 18 from the reverse side, washing it from adhering solids and resin-paraffin substances. Further, the flushing fluid will rotate through 180 degrees, through the opened windows 11, the windows 10 and the annular cavity will again come to the pump 4. When the fluid is rotated through 180 degrees, heavy particles of adhering dirt will continue to move down and settle into the sump of the well. After long-term operation, the bottom of the well can be washed with the removal of accumulated solids.

Постоянная работа насоса 4 при промывке фильтра позволяет избежать задавки жидкости в пласт и кольматации порового пространства частицами мехпримесей.The constant operation of the pump 4 during the washing of the filter allows avoiding the liquid squeezing into the formation and the pore space being blocked by particles of solids.

После промывки фильтра насосная установка возвращается в обычный режим работы переключением задвижек 19 и 21.After washing the filter, the pump unit returns to normal operation by switching the valves 19 and 21.

При добыче высоковязких, смолистых и парафинистых нефтей в обратной промывке возможно использование подогрева продукции с целью снижения их вязкости и расплавления смолопарафиновых веществ.When producing highly viscous, resinous and paraffin oils in backwash, it is possible to use heated products to reduce their viscosity and to melt resin-paraffin substances.

Технико-экономическими преимуществами полезной модели являются обеспечение надежности промывок фильтра от мехпримесей без подъема насосного оборудования, а также предупреждение кольматации призабойной зоны пласта благодаря сохранению депрессии на пласт.The technical and economic advantages of the utility model are to ensure the reliability of filter washes from mechanical impurities without lifting the pumping equipment, as well as preventing the mudding of the bottomhole formation zone due to the preservation of depression on the formation.

Claims

An anti-sand well filter, including a liner, suspended to the pump intake and passing through the packer, an inner pipe forming a concentric annular cavity with it, a valve located in the inner pipe, radial channels in the annular cavity on both sides of the packer, windows in the inner pipe and a mesh filter under the packer outside the shank pipe, characterized in that the valve in the inner pipe is made in the form of pistons spring-loaded from below, rigidly connected to each other, and an annular cavity between the windows in the inner pipe is provided with a blank partition, and from the bottom it is connected with the borehole space.