RU2629725C1

RU2629725C1 - Self-regenerating downhole oil gas-sand anchor-filter of continuous action

Info

Publication number: RU2629725C1
Application number: RU2016118356A
Authority: RU
Inventors: Рашит Салимович Юмачиков; Руслан Рашитович Юмачиков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СТЕНФИ"
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2017-08-31

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: device comprises a perforated concentrically arranged hollow body, a central tube with openings at the lower end of input connections for the cleaning liquid, the casing at both its ends sealingly attached to the housing, filter elements, with a nozzle socket mounted on the centralizers opposite openings in the housing. Outside the perforated hollow cylindrical body positioned concentrically hollow fairing secured to the edges of the range-centralizers nozzles to enter the fluid being treated with a gap relative to the end face of the casing. The funnel sealed to the perforated body. Fastening performed along the outside perimeter of the socket and is located at the edge from the nozzle openings.

EFFECT: improved quality and reliability and output filtering solids from the filter ensures the separation of associated gas at the inlet of the filter, preventing clogging of the filter elements, making the design of the filter bandwidth is maintained continuously.

3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к фильтрующим устройствам, и предназначено для эксплуатации с глубинными насосами в нефтедобывающих скважинах.The invention relates to the mining industry, and more specifically to filtering devices, and is intended for operation with deep pumps in oil wells.

Известен фильтр противопесочный, 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 [1].Known anti-sand filter, consisting of concentrically located outer, intermediate and inner pipes, the latter is equipped with holes, and a sub, while the inner pipe is equipped with a filter mesh located inside it, made in the form of a screw and attached opposite the holes located along a helical 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, with the annular gap between the intermediate and inner tubes in the upper part, and upper and lower portions of the inner tube are provided with plugs, the outer pipe in the upper part is provided with elastic rings, and at the bottom - the plug [1].

Недостатком фильтра противопесочного является абразивный износ и разрушение фильтрующей сетки, также недостатком является снижение коэффициента сепарации и низкий период наработки на отказ по причине закупорки сетки механическими примесями.The disadvantage of the anti-sand filter is abrasion and destruction of the filter mesh, also the decrease in the separation coefficient and low MTBF due to blockage of the mesh by mechanical impurities.

Известен фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова, взятый за прототип, состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, при этом последние две гидравлически связаны с помощью патрубков для ввода очищаемой жидкости, наружная труба по обоим ее торцам герметично соединена с промежуточной трубой, на внутренней трубе размещена группа фильтрующих элементов, при этом один из фильтрующих элементов перекрывает кольцевой зазор между внутренней и промежуточной трубами, в зоне торца внутренней трубы установлен раструб с соплом, при этом раструб имеет радиальный зазор с корпусом и снабжен центраторами [2].The well-known self-cleaning well filter Yumachikova, taken as a prototype, consisting of concentrically arranged outer, intermediate and inner pipes, the last two being hydraulically connected by means of nozzles for introducing the fluid to be cleaned, the outer pipe is tightly connected to the intermediate pipe on both ends of it, on the inner pipe a group of filter elements is placed, while one of the filter elements overlaps the annular gap between the inner and intermediate pipes, in the zone of the end of the inner pipe detecting funnel with a nozzle, wherein the socket has a radial clearance with the housing and is provided with centralizers [2].

Преимуществом фильтра скважинного самоочищающегося Юмачикова по сравнению с аналогом является высокий коэффициент фильтрации благодаря последовательному расположению фильтрующих элементов по ходу движения очищаемого потока жидкости, высокий период непрерывной эксплуатации за счет исключения закупорки фильтрующих элементов мехпримесями благодаря конструктивному исполнению и технологии изготовления узлов и деталей, а также периодическому, по мере прохождения ступеней фильтрации, отводу шлама из потока очищаемой жидкости.The advantage of the self-cleaning Yumachikov well filter in comparison with the analog is a high filtration coefficient due to the sequential arrangement of filter elements along the direction of the cleaned fluid flow, a high period of continuous operation due to the elimination of clogging of the filter elements with mechanical impurities due to the design and manufacturing technology of units and parts, as well as periodic as you go through the stages of filtration, drainage of sludge from the stream of cleaned liquid.

Недостатком фильтра скважинного самоочищающегося Юмачикова является возможность поступления попутного газа в зону фильтрации, что может вызвать осложнения движению очищаемой скважинной жидкости через рабочие полости фильтра, в частности при критически высоком газовом факторе и высокой концентрации в попутном газе мехпримесей может привести к разрушению фильтрующих элементов, а также в случае прохождения через фильтр попутного газа и поступления на прием глубинного насоса вызовет срыв подачи, в частности электроцентробежного насоса при использовании кожуха для соединения насоса и фильтра, недостатком также является негерметичное соединение раструба с корпусом, что снижает эффект эжектирования среды из кольцевого зазора между раструбом и корпусом, а это отрицательно влияет на интенсивность самоочистки фильтра, а также из-за негерметичности соединения шлам попадает в очищаемый поток жидкости.The disadvantage of the self-cleaning Yumachikov’s well filter is the possibility of associated gas entering the filtration zone, which can cause complications for the well to be cleaned through the filter working cavities, in particular with a critically high gas factor and a high concentration of solids in the associated gas, it can lead to destruction of filter elements, as well in the case of passing through the filter of associated gas and receipt of a deep-well pump, it will cause a cut-off of the supply, in particular an electric centrifugal pump and when using a casing to connect the pump and the filter, the disadvantage is also the leaky connection of the socket with the body, which reduces the effect of ejection of the medium from the annular gap between the socket and the body, and this negatively affects the intensity of self-cleaning of the filter, as well as due to leakage of the connection, the sludge gets into the cleaned fluid stream.

Задачей предлагаемого изобретения является создание саморегенерирующегося нефтяного скважинного фильтра-якоря газопесочного непрерывного действия позволяющего расширить технические характеристики устройства, а именно - выполнять функцию газового якоря, повысить эффективность фильтрации, качество очистки и производительность фильтра-якоря за счет повышения эффекта саморегенерации фильтрующих элементов, обеспечивающей непрерывный вывод шлама из фильтра, например, в контейнер, прикручиваемый к фильтру-якорю при спуске в нефтедобывающую скважину.The objective of the invention is the creation of a self-regenerating oil well filter-anchor gas-sand continuous operation that allows you to expand the technical characteristics of the device, namely, to perform the function of a gas anchor, increase filtration efficiency, cleaning quality and performance of the filter-armature by increasing the effect of self-regeneration of filter elements, providing a continuous output sludge from the filter, for example, into a container screwed to the filter-anchor when descending into oil production ayuschuyu well.

Задача решается тем, что в саморегенерирующемся нефтяном скважинном фильтре-якоре газопесочном непрерывного действия, включающем концентрично расположенные перфорированный полый корпус, центральную трубу с отверстиями на нижнем конце, патрубки для ввода очищаемой жидкости, кожух, по обоим его торцам герметично закрепленный на корпусе, фильтроэлементы, сопло с раструбом, установленным на центраторах напротив отверстий на корпусе, снаружи корпуса концентрично размещен цилиндрический полый обтекатель, закрепленный на ребрах-центраторах в интервале патрубков для ввода очищаемой жидкости с зазором относительно торца кожуха, раструб герметично прикреплен к перфорированному корпусу, при этом крепление выполнено по наружному периметру раструба и расположено у кромки отверстий со стороны сопла.The problem is solved in that in a self-regenerating oil well filter-anchor gas-sand continuous, including concentrically arranged perforated hollow body, a central pipe with holes at the lower end, nozzles for introducing the fluid to be cleaned, a casing tightly attached to the housing on both ends, filter elements, a nozzle with a socket mounted on centralizers opposite the holes on the housing; a cylindrical hollow fairing mounted on the ribs-centralizer is concentrically placed outside the housing ax in the interval of the nozzles for introducing the liquid to be cleaned with a gap relative to the end of the casing, the socket is hermetically attached to the perforated body, and the fastening is made along the outer perimeter of the socket and is located at the edge of the holes on the nozzle side.

Сущность изобретения заключается в том, что благодаря герметичному креплению раструба к перфорированному корпусу в интервале между отверстиями и соплом в данной зоне фильтра формируется коаксиальная система струйных насосов, гидравлически связанных с затрубным пространством между перфорированным полым корпусом и кожухом, куда поступает отфильтрованный шлам, при этом струйные насосы интенсифицируют вывод шлама из данного затрубного пространства наружу фильтра, например в контейнер, прикручиваемый к низу фильтра при спуске в скважину, в результате происходит саморегенерация проточных каналов фильтра, при этом шлам с поверхности фильтрующих элементов в процессе фильтрации постоянно смещается под действием потока очищаемой жидкости в затрубное пространство, размещение обтекателя на перфорированном корпусе напротив входных патрубков ограничивает свободный доступ попутного газа в рабочие каналы фильтра и в дальнейшем на прием глубинного насоса за счет создания лабиринтной траектории движения флюида (смесь скважинной жидкости и попутного газа) из ствола скважины на прием фильтра, при этом повышается качество фильтрации жидкости и эффективность регенерации фильтрующих элементов благодаря однородности и плотности очищаемой среды благодаря отсутствию газа.The essence of the invention lies in the fact that due to the hermetic fastening of the socket to the perforated body in the interval between the holes and the nozzle in this filter zone, a coaxial system of jet pumps is formed, hydraulically connected with the annulus between the perforated hollow body and the casing, to which filtered sludge enters, while the jet pumps intensify the output of sludge from a given annulus to the outside of the filter, for example, into a container screwed to the bottom of the filter when lowering into wells y, as a result, self-regeneration of the flow channels of the filter occurs, while the sludge from the surface of the filter elements during the filtration process is constantly shifted by the flow of the liquid being cleaned into the annulus, the location of the fairing on the perforated housing opposite the inlet pipes restricts free access of associated gas to the working channels of the filter and Further, the reception of the deep pump by creating a labyrinth fluid trajectory (a mixture of well fluid and associated gas) from the wellbore a reception filter, wherein the fluid filtration increases the quality and efficiency of the regeneration of the filter elements because of the uniformity and density of the medium to be cleaned due to the lack of gas.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез саморегенерирующегося нефтяного скважинного фильтра-якоря газопесочного непрерывного действия; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of a self-regenerating oil well filter-anchor gas-sand continuous; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a section BB in FIG. one.

Саморегенерирующийся нефтяной скважинный фильтр-якорь газопесочный непрерывного действия состоит из концентрически расположенных перфорированного полого корпуса 1, центральной трубы 2 с отверстиями на нижнем конце, патрубков 3, кожуха 4, установленного с зазором и герметично соединенного по торцам с корпусом 1, фильтрующих элементов 5, 6, 7, раструба 8, герметично соединенного с корпусом 1, сопла 9, прикрепленного к низу раструба 8, полого обтекателя 10, концентрично установленного на ребрах 11 с зазором к торцу кожуха 4 для исключения накапливания мехпримесей и перекрытия отверстий патрубков 3.The self-regenerating oil well gas filter sand anchor of continuous operation consists of a concentrically arranged perforated hollow body 1, a central pipe 2 with holes at the lower end, nozzles 3, a casing 4 installed with a gap and hermetically connected at the ends with the housing 1, filter elements 5, 6 , 7, a socket 8, hermetically connected to the body 1, a nozzle 9, attached to the bottom of the socket 8, a hollow fairing 10, concentrically mounted on the ribs 11 with a gap to the end of the casing 4 to avoid accumulation impurities and overlapping nozzle openings 3.

Саморегенерирующийся нефтяной скважинный фильтр-якорь газопесочный непрерывного действия эксплуатируется с любым типом насосов, например в компоновке со штанговым насосом или крепится с помощью специального кожуха к электроцентробежному насосу. Очищаемая жидкость, приводимая в движение за счет действия насоса и пластового давления, поднимается вверх по стволу скважины при прохождении потока смеси жидкости и попутного газа в зоне входных патрубков 3, перекрытых полым обтекателем 10, газ продолжает движение вверх к устью вдоль обтекателя 10, при этом жидкость разворачивается на 180 градусов и поступает через верхний торцевой зазор обтекателя 10 и корпуса 1 к патрубкам 3 и далее в центральную трубу 2, по которой движется с большой скоростью в сторону раструба 8, при этом часть жидкости проходит через фильтрующий элемент 6, размещенный в интервале отверстий на конце трубы 2, а остальная часть жидкости выходит в зону раструба 8, где происходит рост давления жидкости при выходе из малого диаметра в больший, при этом благодаря сужению раструба 8 в сторону сопла 9 поток жидкости разворачивается на 180 градусов и движется в сторону кольцевого зазора между корпусом 1 и трубой 2, при прохождении потока жидкости между раструбом 8 и корпусом 1 создается разреженная зона, куда через отверстия, снабженные фильтрующими элементами 7, поступает жидкость из затрубного пространства между корпусом 1 и кожухом 4, благодаря этому в данном пространстве интенсифицируется движение шлама и вывод его из фильтра, в результате происходит саморегенерация фильтра-якоря, очищаемая жидкость, поднимаясь вверх, проходит через фильтрующий элемент 5 и поступает на прием глубинного насоса (на чертеже не показан).A self-regenerating oil well gas sand filter-anchor of continuous operation is operated with any type of pump, for example, in an arrangement with a sucker rod pump or is attached with a special casing to an electric centrifugal pump. The cleaned fluid, driven by the action of the pump and reservoir pressure, rises up the wellbore during the flow of a mixture of fluid and associated gas in the area of the inlet pipes 3, covered by a hollow fairing 10, the gas continues to move upward to the mouth along the fairing 10, while the liquid rotates 180 degrees and enters through the upper end clearance of the fairing 10 and the housing 1 to the nozzles 3 and then to the central pipe 2, through which it moves at high speed towards the socket 8, while part of the liquid it is inserted through a filtering element 6 located in the interval of openings at the end of the pipe 2, and the rest of the liquid enters the zone of the socket 8, where the pressure of the liquid increases when leaving a small diameter to a larger one, while due to the narrowing of the socket 8 towards the nozzle 9, the fluid flow rotates 180 degrees and moves towards the annular gap between the housing 1 and the pipe 2, with the passage of the fluid flow between the bell 8 and the housing 1, a rarefied zone is created, where through holes provided with filtering elements 7, the fluid from the annulus between the housing 1 and the casing 4, due to this, the movement of the sludge and its removal from the filter are intensified in this space, as a result of which the filter-armature self-regenerates, the liquid being cleaned, rising upward, passes through the filtering element 5 and is received by a deep-well pump (not shown in the drawing).

Источники информацииInformation sources

1. Патент на изобретение RU №2158358 C1 М. Кл. E21B 43/08, 1999 г.1. Patent for the invention RU No. 2158358 C1 M. Kl. E21B 43/08, 1999

2. Патент на изобретение RU №2305756 C1 МПК Кл. E21B 43/08, 2006 г. - прототип.2. Patent for the invention RU No. 2305756 C1 IPC Cl. E21B 43/08, 2006 - prototype.

Claims

Continuous self-regenerating oil well filter-gas anchor, including concentrically arranged perforated hollow body, central pipe with holes at the lower end, nozzles for introducing the liquid to be cleaned, a housing tightly attached to both ends of the housing, filter elements, a nozzle with a socket mounted on centralizers opposite the holes on the housing, characterized in that the outside of the perforated hollow body concentrically placed cylindrical hollow fairing, mounted on the centralizing ribs in the interval of the nozzles for introducing the liquid to be cleaned with a gap relative to the end of the casing, the socket is hermetically attached to the perforated body, while the fastening is made along the outer perimeter of the socket and is located at the edge of the holes on the nozzle side.