RU2593847C2 - Устройство для очистки скважинного фильтра - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для пескопроявляющих нефтяных скважин, оборудованных штанговыми невставными насосами. Устройство содержит на приеме штангового трубного насоса фильтр для очистки добываемой жидкости от твердых взвешенных частиц, установленный концентрично снаружи приемного патрубка, отверстия для поступления отфильтрованной жидкости в насос, подпружиненный поршень, цилиндр насоса с всасывающим и плунжер с нагнетательным клапанами. Подпружиненный снизу проходной поршень расположен в приемном патрубке над всасывающим клапаном насоса, имеет центральный шток в верхнем торце и перекрывает своей боковой поверхностью отверстие в приемном патрубке, сообщающее в нижнем положении проходного поршня цилиндр насоса с полостью между приемным патрубком насоса и фильтром. Упрощается и повышается надежность эксплуатации фильтра. 3 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для пескопроявляющих нефтяных скважин, оборудованных штанговыми невставными (трубными) насосами.

Известен способ борьбы с пескопроявлением в скважинах, оборудованных штанговым насосом (патент RU №2348801 С2. Заявл. 10.01.2007. Опубл. 10.03.2009), обеспечивающий постоянную скорость притока флюида из пласта за счет сглаживания пульсаций давления штангового насоса, передаваемых к призабойной зоне через скважинную жидкость. Устройство для реализации способа включает приемную колонну, размещенную под приемом насоса с карманами, заполненными газом. Эти карманы предназначены для устранения пульсаций давления за счет сжимаемости газовой среды.

Недостатком способа и устройства для его осуществления является слабое влияние неравномерности работы штангового насоса на приток флюида из пласта вследствие того, что объем скважинной жидкости между интервалом перфорации скважины и приемом насоса в совокупности с жидкостью в призабойной зоне пласта на несколько порядков превышает объем цилиндра насоса. Кроме того, влияние неравномерности подачи насоса на характер притока флюида из пласта будет слабым из-за наличия свободного выделившегося газа ниже приема насоса и достаточно высоких сопротивлений фильтрации жидкости в поровом пространстве призабойной зоны.

Известен фильтр скважинный самоочищаемый (патент RU №2441139 C1, Е21В 43/08. Заявл. 12.07.2010. Опубл. 27.01.2012), включающий наружную трубу с соединительными элементами на концах и с боковыми отверстиями, внутреннюю трубу с отверстиями, фильтрующий элемент, закрепленный в пространство между трубами и волновой преобразователь. Внутренняя труба установлена коаксиально внутри наружной трубы.

Фильтрующий элемент выполнен в виде свитой по высоте проволоки с межвитковыми вставками для обеспечения равномерных щелей по всей длине и периметру фильтрующего элемента. Нижний упор выполнен в виде поршня, вставленного в наружную трубу ниже боковых отверстий с возможностью продольного перемещения. Волновой преобразователь выполнен в виде пружины сжатия, с возможностью продольного перемещения и фиксации.

Очистка фильтра производится созданием обратного тока жидкости через насос, которая, отжав подпружиненный поршень, увеличивает расстояние между витками и удаляет твердые взвешенные частицы (ТВЧ). Недостатками данного фильтра являются:

- необходимость разработки и применения дополнительных технических средств, обеспечивающих промывку фильтра после засорения обратным потоком жидкости из колонны насосно-компрессорных труб в скважину;

- возможность попадания в насос более крупных, в сравнении с расстоянием между витками фильтра твердых частиц, из-за увеличения расстояния между витками расклинивающим действием фильтруемых частиц при подвижном нижнем конце фильтра;

- необходимость высоких перепадов давления обратной промывки фильтра из-за сжатия твердых частиц, попавших в межвитковое пространство фильтра, установленной пружиной.

Известно устройство для отделения песка от пластового флюида в скважине при ее очистке (патент RU №2232881 С1, Е21В 43/38. 3аявл. 27.03.2003. Опубл. 20.07.2004).

Устройство содержит приемную колонну на входе в штанговый насос, состоящую из ряда песочных карманов, разделенных перемычками. В перемычках установлены патрубки, длина которых составляет 0,3-0,75 расстояния между перемычками, а диаметр проходного канала перемычек составляет 0,2-0,8 приемной колонны.

Работа устройства состоит в оседании песка в каждом кармане в период хода плунжера насоса вниз. Для усиления отделения песка могут быть использованы центробежные силы с помощью шнеков.

Недостаток устройства состоит в необходимости периодического подъема оборудования для удаления накопившегося песка в карманах.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому решению является фильтр скважинный с промывкой без подъема оборудования (RU 2504644 C1 Е21В 43/08. 3аявл. 25.06.2012. Опубл. 20.01.2014.), содержащий цилиндр насоса с всасывающим и плунжер с нагнетательным клапанами, приемный патрубок насоса с фильтром снаружи для очистки добываемой жидкости от твердых взвешенных частиц.

В нормальном режиме эксплуатации скважины добываемая жидкость входит в фильтр снаружи, очищаясь от твердых взвешенных частиц и поступает на прием насоса. В режиме очистки фильтра в затрубное пространство скважины закачивается промывочная жидкость, которая, отжав подпружиненный поршень, очищает фильтр с его внутренней стороны.

Фильтр, выбранный в качестве наиболее близкого аналога, обладает сложной конструкцией и необходимостью спуска в скважину пакера. Негерметичное исполнение поршня ставит большие проблемы расчета зазора между его боковой поверхностью и трубой, а также заклинивания поршня в результате попадания твердых взвешенных частиц в образованный зазор.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение и повышение надежности эксплуатации фильтра.

Техническая задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем на приеме штангового трубного насоса фильтр для очистки добываемой жидкости от твердых взвешенных частиц, установленный концентрично снаружи приемного патрубка, отверстия для поступления отфильтрованной жидкости в насос, подпружиненный поршень, цилиндр насоса с всасывающим и плунжер с нагнетательным клапанами, согласно изобретению подпружиненный снизу проходной поршень расположен в приемном патрубке над всасывающим клапаном насоса, имеет центральный шток в верхнем торце и перекрывает своей боковой поверхностью отверстие в приемном патрубке, сообщающее в нижнем положении проходного поршня цилиндр насоса с полостью между приемным патрубком насоса и фильтром.

На рис. 1, 2 и 3 показана схема устройства.

В скважину 1 на колонне насосно-компрессорных труб 2 спущен цилиндр 3 трубного насоса. В нижней части насоса размещен всасывающий клапан 4 с фильтром 5. На колонне насосных штанг 6 в цилиндр 3 спущен плунжер 7 с нагнетательным клапаном 8. Колонна штанг подвешена на траверсе 9, к которой закреплена канатная подвеска 10, соединенная с головкой балансира 11 станка-качалки.

Цилиндр 3 насоса соединен в нижней части с приемным патрубком 12, снизу заглушенным крышкой 13. На патрубке 12 концентрично размещен сам фильтр 14, фиксируемый на патрубке 12 кольцевыми упорами 15 и 16. Фильтр 14 с патрубком и упорами 15 и 16 образуют, таким образом, замкнутую концентрическую полость. В приемном патрубке 12 выполнены на разных уровнях отверстия 17 и 18.

Внутри патрубка 12 герметично расположен проходной поршень 19 с центральным штоком 20 в верхней части и сквозными отверстиями 21 в верхнем торце, на котором установлен шток 20. Верхний торец поршня упирается в кольцевой выступ 22, а снизу поршня размещена пружина 23. Отверстие 17 в рабочем положении перекрыто боковой поверхностью подпружиненного снизу поршня 19, а отверстие 18 размещено ниже всасывающего клапана 4, расположенного также в патрубке 12. Клапаны 4 и 8 имеют ограничители движения 24 и 25 с проходными отверстиями. Пружина 23 опирается на ограничитель 24 всасывающего клапана 4.

На устье скважины колонна насосно-компрессорных труб 2 заканчивается сальником 26, через который проходит полированный шток (на рис. не показан) штанговой колонны 6.

Работа устройства состоит в следующем.

При нормальном режиме работы насоса плунжер 7 в крайнем нижнем положении головки балансира 11 не касается своим нагнетательным клапаном штока 20 поршня 19. Поршень 19 постоянно прижат пружиной 23 к кольцевому выступу 22 и перекрывает своей боковой поверхностью отверстие 17 в патрубке 12 (рис. 2).

Подвеска насоса 10 на устье скважины регулируется таким образом, что при крайнем нижнем положении головки балансира 11 между траверсой 9 и сальником 25 сохраняется определенный интервал.

Добываемая продукция скважины в процессе ее эксплуатации проходит через сетчатый фильтр 14 в концентрическую полость и далее через отверстие 18, всасывающий клапан 4 и отверстия 21 поступает в полость цилиндра 3 насоса.

При этом твердые взвешенные частицы жидкости задерживаются в фильтре 14 и не попадают в полость цилиндра 3. Далее очищенная жидкость откачивается плунжером 7 на поверхность.

По мере эксплуатации скважины фильтр 14 постепенно засоряется твердыми частицами и уменьшает объем поступления жидкости на прием насоса. При снижении подачи насоса до допустимой величины производится промывка фильтра созданием обратного тока жидкости под значительным перепадом давления из колонны насосно-компрессорных труб 2 в скважину.

Для этого скважину останавливают в крайнем нижнем положении головки балансира 11. После этого колонну штанг 6 дополнительно спускают вниз до упора, при котором шток 20 вытолкнет нагнетательный клапан 8 плунжера 7, переместит поршень 19 вниз и сожмет до предела пружину 23 (рис. 3). При этом траверса 9 не касается сальника 26 во избежание его поломки.

В таком положении жидкость из колонны насосно-компрессорных труб 2 через отверстия ограничителя 25, седло клапана 8 и отверстие 17 будет под давлением поступать в скважину через обратную сторону фильтра 14 и очищать его от засора с внешней стороны. Промывка фильтра осуществляется до тех пор, пока уровень жидкости в скважине не достигнет статического положения. После этого колонну штанг приподнимают до прежней величины и установку запускают в работу. Поршень 19 под действием пружины займет свое крайнее верхнее положение, при котором отверстие 17 будет перекрыто его боковой поверхностью. Добываемая продукция во всасывающий клапан 4 насоса вновь будет поступать через фильтр 14 и отверстие 18.

Работоспособность устройства будет обеспечена при условии, что интервал между траверсой 9 и сальником 26 будет превосходить величину дополнительного спуска плунжера 7, при которой полностью сожмется пружина 23 и откроется отверстие 17.

Технико-экономическим преимуществом предложенного устройства является возможность промывки засоренного фильтра на приеме насоса без подъема насосного оборудования на поверхность с использованием жидкости, находящейся в колонне насосно-компрессорных труб.

Claims (1)

1. Устройство для очистки скважинного фильтра, содержащее на приеме штангового трубного насоса фильтр для очистки добываемой жидкости от твердых взвешенных частиц, установленный концентрично снаружи приемного патрубка, отверстия для поступления отфильтрованной жидкости в насос, подпружиненный поршень, цилиндр насоса с всасывающим и плунжер с нагнетательным клапанами, отличающееся тем, что подпружиненный снизу проходной поршень расположен в приемном патрубке над всасывающим клапаном насоса, имеет центральный шток в верхнем торце и перекрывает своей боковой поверхностью отверстие в приемном патрубке, сообщающее в нижнем положении проходного поршня цилиндр насоса с полостью между приемным патрубком насоса и фильтром.

Images