RU73694U1 - Скважинный фильтр для погружного электроприводного насоса - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области геофизики, а именно, к области геофизических методов исследования скважин, и может быть использовано при удалении в процессе осуществления каротажных исследований прискважинных пластов жидкой среды, заполняющей скважину.

Description

Изобретение относится к области геофизики, а именно, к области геофизических методов исследования скважин, и может быть использовано при удалении в процессе осуществления каротажных исследований прискважинных пластов жидкой среды, заполняющей скважину.

Изобретение характеризует фильтр твердых частиц, который может быть установлен на всасывающем отверстии погружных электроприводных насосов. Удаляемая пластовая жидкость изначально проходит через фильтр, после чего поступает в погружной электроприводной насос. Конструкция данного фильтра позволяет улавливать крупные твердые частицы, например частицы расклинивающего наполнителя (после гидравлического разрыва пласта) и/или мелких обломков, остающихся после перфорирования. Данный фильтр обладает ограниченным объемом накапливаемых частиц, но после потери пропускной способности для жидкой среды фильтр может быть использован в байпасном режиме, при реализации которого удаляемая жидкость поступает на всасывающее отверстие погружного электроприводного насоса, минуя фильтр.

Погружные электроприводные насосы часто применяют для удаления/добычи жидкостей из скважин после перфорирования и/или гидравлического разрыва пласта. В такой ситуации обычно обломки породы и частицы расклинивающего агента зачастую в течение определенного времени продолжают поступать из пласта в скважину. Мелкие обломки, остающиеся после перфорирования, обычно продолжают поступать из пласта в скважину в течение

непродолжительного времени, однако после гидравлического разрыва пласта обратный выход расклинивающего агента может происходить в течение периода продолжительностью от нескольких дней до нескольких недель после начала добычи продукции.

В зависимости от места установки погружного электроприводного насоса относительно места перфорации некоторые твердые частицы могут достигнуть всасывающего отверстия погружного электроприводного насоса. После этого они будут проходить вместе с жидкостью через секцию насоса. Поскольку скорость прохождения жидкости по системе насоса достаточно велика, эти частицы могут вызвать значительную эрозию рабочих колес и диффузоров.

После перфорирования скважину обычно очищают перед тем, как устанавливать погружной электроприводной насос.

В истощенных пластах необходимо применение подъемного механизма. В таких ситуациях очистка скважин могут осуществлять за счет циркуляции по гибкой насосно-компрессорной трубе жидкости соответствующей консистенции, которая будет обеспечивать подъем тяжелых частиц. В других случаях в скважине устанавливают временный погружной электроприводной насос, который будет обеспечивать добычу углеводородов из скважины параллельно с ее очисткой (и гидравлическим разрывом). При этом заранее известно, что этот погружной электроприводной насос надо будет необходимо заменить по истечении непродолжительного времени эксплуатации (обычно этот период составляет несколько недель).

Такие способы очистки скважин очень затраты и, кроме того, требуют простоя скважины (на период эксплуатации гибкой насосно-компрессорной трубы или работ по замене погружного электроприводного насоса).

Также известно, что погружные электроприводные насосы в процессе эксплуатации часто повреждают частицы малого размера. Такие повреждения ограничивают срок эксплуатации погружных электроприводных насосов, поскольку в конечном итоге накопленные повреждения становятся достаточно значительными и погружной электроприводной насос требует замены. Стоимость такой замены высока, и данный процесс также требует остановки эксплуатации скважины (по меньшей мере, на время проведения работ в скважине).

Для ограничения масштабов проблем, обусловленных потерей производительности погружных электроприводных насосов вследствие повреждения крупными частицами, в некоторых случаях на всасывающей магистрали погружных электроприводных насосов устанавливают фильтры. Типичной проблемой, связанной с фильтрами, является забивание фильтра после определенного времени работы, что уменьшает пропускную способность или полностью блокирует поток. В конечном итоге погружной электроприводной насос и фильтр поднимают из скважины для установки нового оборудования и обеспечения необходимых объемов добычи.

В скважинкой жидкости могут присутствовать (в зависимости от типа скважины и способа обработки, примененного до установки погружного электроприводного насоса) 3 типа твердых веществ:

- твердые частицы, образующиеся в ходе перфорирования. Данные твердые частицы могут представлять собой мелкие обломки перфорационного инструмента, обсадной колонны и цемента, а также разного размера обломки породы, выходящие из стен скважины непосредственно после перфорирования (или в первые моменты добычи после перфорирования). В случае использования некоторых технологий перфорирования (с положительным дифференциальным давлением и при сильно истощенном пласте) подобные твердые

частицы могут встречаться, начиная с первого момента эксплуатации погружного электроприводного насоса;

- обратный поток расклинивающего наполнителя. Данная проблема возникает после гидравлического разрыва пласта. Некоторые частицы расклинивающего наполнителя могут вымываться из скважины на начальном этапе добычи. Есть данные о том, что на некоторых скважинах в западной Сибири суммарный обратный поток расклинивающего наполнителя может составлять до 2 тонн. Данная масса может соответствовать объему около 1 куб.м. (без уплотнения). Частицы расклинивающего наполнителя могут иметь форму, отличную от идеальной сферической, поскольку во время закрывания гидравлического разрыва пласта некоторые частицы дробятся. Это означает, что в скважину могут попадать частицы с достаточно широким диапазоном размеров. Обратный поток расклинивающего наполнителя может продолжаться всего несколько недель, причем концентрация твердых частиц, начиная с первого дня добычи, обычно снижается до пренебрежимо малого уровня;

- твердые частицы пластовой породы. Такие частицы обычно достаточно мелкие и добываются вместе с пластовой жидкостью. Процентная концентрация твердых частиц в добываемой жидкости зависит от типа и консолидации породы. В случае рыхлых пластов процентная концентрация твердых частиц в добываемой жидкости может оставаться постоянной на протяжении длительного времени. Ее величина может достигать 200 ppm (что соответствует значительному объему проходящих за сутки частиц в случае высокопродуктивных скважин, например, производительностью от 5000 баррелей в сутки). С таким объемом твердых частиц справиться достаточно тяжело.

Известен (RU, патент 2102585) скважинный фильтр, состоящий из корпуса с циркуляционными отверстиями, фильтрующего

элемента, установленного на корпусе и выполненного со стрингерами и размещенной на них проволочной навивкой, кольцевого упорного бандажа, жестко закрепляющего торцевую поверхность фильтрующего элемента на корпусе, и переводника. Кроме того, он снабжен кожухом, образующим с корпусом и переводником кольцевую камеру, и помещенной в ней втулкой с радиальными отверстиями и упорными элементами, одна часть которых установлена в радиальных отверстиях втулки, а другая часть в циркуляционных отверстиях корпуса, выполненных щелевыми, при этом кожух и втулка соединены срезными элементами.

Недостатком известного фильтра следует признать сложность его конструкции, а также отсутствие уплотнения между корпусом фильтра и стенками скважины.

Известен (SU, авторское свидетельство 1660587) фильтр для глубинных электроцентробежных насосов, содержащий корпус с фильтрующими элементами и установленный на корпусе уплотнительный элемент (сальник), отделяющий приемную часть фильтра от выпускной.

Недостатком известного технического решения следует признать жесткость конструкции уплотнителя, неизбежно приводящего к его деформации при установке в скважине, что обуславливает плохую изоляцию.

Наиболее близким аналогом предложенной конструкции можно признать (RU, патент 2217580) фильтр для глубинных насосов, содержащий корпус с фильтрующими элементами и установленный на корпусе уплотнительный элемент, отделяющий приемную часть фильтра от выпускной, причем указанный уплотнительный элемент выполнен в виде шарнирно закрепленного на корпусе фильтра

колокола с установленной на нем манжетой, уплотняющая поверхность которой выполнена сферической.

Недостатком известного технического решения следует признать сложность опускания его в скважину, обусловленную жесткостью конструкции уплотнительного элемента и приводящую к его повреждению. Указанное повреждение приводит к неполноте изоляции скважинной жидкости от верхней части фильтра.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого технического решения, состоит в разработке новой конструкции скважинного фильтра.

Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции скважинного фильтра, состоит в увеличении времени работы погружного скважинного насоса с электрическим приводом.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать скважинный фильтр для погружного электроприводного насоса, содержащий удлиненный цилиндрический перфорированный корпус, в котором установлен цилиндрический фильтрующий элемент, на одном торце корпуса размещено средство крепления корпуса фильтра к насосу, а на другом конце выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для забора жидкости, при этом на внешней поверхности корпуса установлен изменяющий свою конфигурацию уплотнительный элемент. Указанный уплотнительный элемент при погружении насоса с фильтром в скважину прилегает к корпусу фильтра, в а рабочем состоянии он полностью перекрывает пространство между корпусом фильтра и внутренней поверхностью трубы, В предпочтительном варианте реализации уплотнительный элемент может быть выполнен в виде многослойного уплотняющего средства. В этом случае

уплотнительный элемент состоит, как правило, по меньшей мере, из 2 элементов, первый из которых представляет собой уплотняющий упругий полимерный элемент в форме ориентированной вниз чаши, а второй - защитный чехол, удерживающий указанный уплотняющий элемент в сжатом виде при транспортировке фильтра, подключении его к погружному насосу и размещении его в скважине. Указанный уплотняющий упругий полимерный элемент может быть выполнен различным образом. В частности, он может быть выполнен армированным органическими и/или неорганическими прочными протяженными элементами (волокнами, пластинами или проволоками). Аналогично армируют резиновые слои, используемые в производстве автомобильных покрышек. Также уплотняющий упругий полимерный элемент может быть выполнен с внутренней полостью, в которой может быть расположен источник сжатого газа, дистанционно управляемый с поверхности. Обычно защитный чехол бывает выполнен из легко разрушаемого материала (под действием скважинкой жидкости (выполнение в виде мешка из полиэтиленовой или полипропиленовой пленки) или под действием дополнительно вводимых в скважину химических реактивов (из металлической (алюминий, магний) сетки или фольги)). На внешней поверхности чаши, обращенной при размещении фильтра в скважине вверх, может быть дополнительно закреплен третий элемент, выполненный из материала, уменьшающего свой объем под действием внешних факторов. В частности, это может быть заполненная газообразной средой камера, выполненная из эластичного материала и приклеенная в заполненном газом состоянии к указанной верхней поверхности чаши. При контакте со скважинкой жидкостью, содержащей углеводороды, указанная камера теряет герметичность, заполняющая ее под давлением газообразная среда улетучивается, общая площадь

камеры, в том числе, и приклеенная к чаше область, уменьшается, при этом возникают внутренние напряжения, растягивающие упругий элемент. На внутренней поверхности чаши также может быть установлен дополнительный (четвертый) элемент, выполненный в виде расширяющегося распорного кольца или выделяющий газообразную среду при контакте со скважинной жидкостью. В качестве расширяющегося кольца может быть использовано кольцо из натурального или искусственного каучука, набухающего при контакте с углеводородами, а в качестве вещества, выделяющего газ при контакте со скважинной жидкостью, может быть использовано кольцо из лития. Размеры указанных дополнительных элементов зависят от эластичности материала чаши, ее размера, а также диаметра скважины. Указанный упругий уплотнительный элемент может быть выполнен в виде механически активируемого уплотняющего средства. В предпочтительном варианте реализации механически активируемое уплотняющее средство может быть выполнено в виде эластичной чаши, на внутренней поверхности которой размещен механический активатор, срабатывающий после приведения его в контакт со скважинной жидкостью. Указанный механический активатор может быть выполнен, в частности, в виде спиральной пружины, в исходном состоянии (при опускании в скважину) стянутую разрушаемой скважинной жидкостью перемычкой (в частности, полиэтиленовой лентой). Также механически активируемое уплотняющее средство может быть выполнено в виде упрощенного элемента пакера. Кроме того, уплотнительный элемент может быть выполнен в виде гидравлически активируемого уплотняющего средства, в частности, в виде расширяющегося под действием внешнего давления пакера. Также он может быть выполнен в виде тороидного элемента, соединенного посредством насоса с резервуаром для жидкости,

размещенным на поверхности. Фильтр может дополнительно содержать шунтирующую трубку, установленную на внешней поверхности фильтра.

Рассматриваемая конструкция фильтра предназначена для оснащения погружного электроприводного насоса, путем закрепления ее на нижней части механической конструкции погружного электроприводного насоса. Корпус фильтра представляет собой удлиненный цилиндр. Диаметр фильтра несколько меньше диаметра корпуса насоса, что обеспечивает достаточный зазор между фильтром и обсадной колонной. В предпочтительном варианте конструкции скважинная жидкость нагнетается во внутренний канал фильтра через несколько впускных отверстий. Изменяющий объем уплотнительный элемент, установленный в нижней части фильтра, предотвращает прохождение потока непосредственно во внешнее пространство между фильтром и корпусом.

В базовом варианте реализации конструкции жидкость поступает в фильтр через нижнюю часть. Пройдя определенное расстояние вверх внутри фильтра, жидкость распространяется в радиальном направлении через цилиндрический фильтрующий элемент в пространство между фильтром и корпусом: при прохождении через фильтрующий элемент "крупные" твердые частицы блокируются на внутренней стороне стенки. После этого жидкость достигает всасывающего отверстия насоса, проходя через пространство между приводом погружного электроприводного насоса и его корпусом.

По истечении определенного периода работы фильтра последний будет заполнен твердыми частицами. Вследствие этого возрастает сопротивление потоку жидкости. Без своевременной замены фильтра прохождение потока жидкости в нормальном режиме

работы погружного электроприводного насоса может быть затруднено, в результате чего возможно повреждение насоса в сочетании со снижением величины потока добываемой жидкости. После этого изменяющий свою конфигурацию уплотнительный элемент предпочтительно разрушить, при этом поток добываемой жидкости будет поступать непосредственно из ствола скважины во всасывающее отверстие насоса через пространство между насосом и фильтром.

В процессе установки насоса (перед началом работы) раздвижной фильтрующий элемент находится в сложенном состоянии. Это позволяет легко опускать фильтр в скважину без повреждения раздвижного фильтрующего элемента. Для этой цели могут использоваться различные известные механизмы.

В некоторых вариантах реализации сборки (или конструкции) погружного электроприводного насоса в сочетании с фильтром может также быть использована байпасная система погружного электроприводного насоса. В этом случае удлинительную часть гибкой насосно-компрессорной трубы можно опустить в центральную часть фильтра для обеспечения обратной циркуляции уловленных частиц, в ходе которой они выводятся на поверхность. Для данной процедуры очистки необходимо, чтобы внутренняя часть фильтра была соединена с байпасной трубой. Подробное описание всей системы будет приведено далее. Однако использование данного удлинителя можно обеспечить продление срока службы фильтра с ограничением объема фильтрующей камеры: данный объем может потребоваться ограничить, поскольку в противном случае большая длина фильтра может создать проблемы при установке системы на надлежащей глубине в соответствии с местоположением перфорации на корпусе фильтра.

Изменяющий свою конфигурацию уплотнительный элемент обычно располагают в нижней части фильтра и закрепляют на сечении пустотелой трубы. Во время опускания погружного электроприводного насоса в скважину данное устройство должно находиться в сложенном состоянии. После установки данное устройство необходимо развернуть с тем, чтобы закрыть пространство между нижней частью фильтра и корпусом. Свойства уплотнительного элемента таковы, что лишь незначительный перепад давления может поддерживаться в течение ограниченного времени (обычно несколько недель). Величина разности давлений между противоположенными сторонами уплотнения соответствует перепаду давления внутри фильтра (обычно данная величина составляет несколько бар). По истечении номинального срока службы фильтра, уплотнительный элемент необходимо сложить или разрушить с тем, чтобы добываемая жидкость могла поступать в насос, минуя фильтр.

Как указано ранее, возможны различные варианты конструкции уплотняющего элемента:

- многослойное уплотняющее устройство;

- механически активируемое уплотняющее устройство;

- гидравлически активируемое уплотняющее устройство.

Многослойное уплотняющее устройство обычно состоит, по меньшей мере, из 2 элементов:

- уплотняющего полимерного элемента, изготовленного из эластомера и имеющего форму чаши. Данный слой обладает относительно высокой эластичностью и способен расширяться в сторону корпуса. Однако в исходном состоянии он может быть прижат к байпасной трубе. В данной конфигурации он имеет малый диаметр, что позволяет опускать систему в ствол скважины для установки на необходимой глубине. Данный слой можно армировать (варианты

указаны ранее) с тем, чтобы он образовал прочный, гибкий и упругий композитный материал, который также будет служить в качестве направляющей для подачи жидкости внутрь фильтра, одновременно, исключая ее попадание на корпус.

Следует отметить, что такой уплотняющий элемент в форме резиновой чаши аналогичен чашам, часто используемым при эксплуатации гибких насосно-компрессорных труб. В предпочтительном варианте чаша ориентирована вниз, что обеспечивает повышенную сопротивляемость перепаду давления, направленному в сторону устья скважины: при такой ориентации чаши перепад давления увеличивает герметичность за счет более сильного прижимания чаши к корпусу. Основной функциональной характеристикой данного элемента является потеря герметичности по истечении определенного времени воздействия скважинной жидкости.

- защитный слой ("кокон") изначально удерживает резиновую чашу в сложенном состоянии, прижатой к байпасной трубе. Данный слой может представлять собой либо сплошной слой, либо волокна, сплетенные в аксиальном направлении фильтра. Данный слой не обладает эластичностью и прижимает раздвижной фильтрующий элемент к байпасной трубе. Через определенное время после погружения в скважину данный слой теряет свои механические свойства за счет химического воздействия и/или за счет растворения в скважинной жидкости. После этого резиновая чаша раскрывается и прижимается к корпусу, обеспечивая тем самым необходимую герметизацию.

В качестве дополнительного может быть использован третий элемент, выполняющий функции активатора для оптимального раскрытия резиновой чаши. Данный активатор может представлять собой слой (сплошной или волокнистый), установленный на внешней

стороне чаши. Предпочтительно указанный слой сжимается в одной направлении (радиальном), что создает усилие, раскрывающее чашу. Действие данного слоя может быть дополнительно усилено за счет установки расширяющегося распорного кольца на нижней границе между резиновым слоем и трубой. Данное кольцо способно расширяться под воздействием скважинной жидкости и увеличивает усилие, раскрывающее чашу. Кольцо активатора также должно терять свои характеристики через определенное время воздействия скважинной жидкости, чтобы действие активатора прекратилось.

При использовании такой фильтрующей системы необходимо устанавливать фильтр с возможностью использования по байпасной схеме по истечении определенного времени эксплуатации (когда фильтр будет заполнен уловленными материалами). Для использования байпасного режима работы необходимо устранить действие уплотняющего устройства. Это можно обеспечить следующими способами:

- разрушение системы активатора (дополнительного слоя) за счет применения физического или химического воздействия скважинной жидкости. Данная система может быть основана, например, на использовании волокон, находящихся под нагрузкой и обеспечивающих уплотнение. По истечении определенного времени данный эффект будет подавляться по мере того, как волокна (или часть волокон) будет растворяться в скважинной жидкости. Для облегчения конструкции и регулировки времени наступления данного эффекта слой активатора может быть изготовлен из двух последовательно установленных частей: первая активируется быстрее и сжимается после определенного времени смачивания, что создает эффект натяжения. Вторая часть изготавливается из волокон, которые передают усилие от

сжимающихся волокон. Однако по истечении определенного времени контакта со скважинной жидкостью данный тип волокон теряет свои механические свойства, например, за счет растворения.

- использование для изготовления резиновой чаши эластомера, который теряет свои механические свойства по истечении определенного времени контакта со скважинной жидкостью. В результате чаша теряет способность обеспечивать перепад давления по своему сечению и сжимается.

- одним из способов изготовления данной резиновой чаши может быть использование 2 слоев (следующая фигура): нижняя часть (внутренняя часть чаши, натягиваемая за счет перепада давления) изготовлена из прочных волокон, а внешняя часть чаши изготовлена из эластомера, который только обеспечивает герметичность и непроницаемость. По истечении определенного времени волоконная структура растворяется, и чаша разрушается.

При использовании механически активируемого уплотняющего устройства уплотняющий элемент может представлять собой либо резиновую чашу, либо упрощенный элемент пакера. В данном варианте его устанавливают с использованием механического устройства, которое активируют аналогично пакеру (за счет сочетания движения в различных направлениях, например, движения вверх и вниз и вращения). Однако по истечении определенного времени эксплуатации фильтра необходимо удалить уплотнитель/пакер, причем осуществить это необходимо иными средствами, поскольку погружной электроприводной насос уже установлен, а трубная колонна закреплена в клине устьевого оборудования (для осуществления данного режима добычи устьевое оборудование также должно иметь определенную конфигурацию). Удаление уплотнителя/пакера осуществляют за счет утраты резиной ее

механических свойств вследствие химического воздействия скважинкой жидкости на резиновый элемент пакера (или крепежной системы активатора уплотнителя/пакера).

В случае использования гидравлически активируемого уплотняющего устройства в предпочтительном варианта механизм активатора уплотнителя/пакера также может быть основан на использовании расширяющегося пакера. В этом случае активирующее давление может быть достигнуто на напорном отверстии насоса. Небольшая магистраль (установленная внешне по отношению к насосу и фильтру) позволит подавать напорное давление насоса на пакер (обычно данная магистраль может быть менее 1 см в диаметре). При работающем насосе пакер расширяется и герметично прижимается к корпусу, в результате чего скважинная жидкость всасывается через фильтр.

В предлагаемой системе магистраль подачи давления проходит через изоляционную камеру жидкости. В этой камере перемещается поршень, под которым находится масло. Объем масла подобран таким образом, чтобы обеспечивать расширение пакера. Над поршнем находится скважинная жидкость, подаваемая непосредственно из напорного отверстия насоса. При повреждении пакера изоляционная камера жидкости исключает непрерывное вытекание жидкости в межстенное пространство, в этом случае поршень опустится и остановится в необходимом положении, тем самым блокируя подачу жидкости.

По истечении периода эксплуатации фильтра давление из пакера может быть стравлено следующими способами:

- разрушением пакера за счет химического воздействия скважинной жидкости;

- расширение заглушки в соединительной магистрали малого диаметра для прекращения подачи давления в пакер. Однако, после блокировки для стравливания давления необходим специальный байпасный клапан, который позволит стравить давление из пакера во время первой остановки насоса после расширения заглушки. После этого пакер больше не расширится;

- блокировка магистрали подачи давления путем воздействия через трос.

Фильтр должен быть способен накапливать значительное количество мелких обломков и частиц. Например, согласно оценкам, в течение периода обратного выхода расклинивающего наполнителя (после гидравлического разрыва пласта) обратно может выйти до 2 тонн расклинивающего наполнителя, что примерно соответствует объему 1 куб.м. При стандартном диаметре фильтра (100 мм) необходимая длина фильтра может составлять около 100 м.

При такой удлиненной и узкой конфигурации фильтр будет достаточно быстро забиваться частицами в его нижней части, после чего верхняя часть фильтра уже не будет накапливать твердые частицы. Данное явление локальной блокировки частицами передней части фильтрующего элемента, имеющего большую длину, представляет собой широко известную проблему, связанную с гравийным наполнением позади сита в длинных горизонтальных сливных магистралях. Одним из способов исключения такой блокировки является использование шунтирующей трубки по аналогии со специальным ситом для гравийного наполнителя.

Шунтирующая трубка устанавливается вне фильтра в межстенном пространстве с целью максимального использования объема фильтра для накопления частиц. Шунтирующая трубка подсоединяется к фильтру на стандартном расстоянии (обычно от 0,5 до 5 м).

Соединительные отверстия позволяют потоку жидкости и частицам легко проходить в накапливающий объем. Следует отметить, что поток жидкости в фильтре направлен радиально, вследствие чего потеря давления будет минимальной.

Когда фильтр необходимо включить по байпасной схеме, уплотняющая чаша разрушается, как описано выше. После этого устанавливается поток жидкости в обход фильтра. Для увеличения сечения, доступного для прохождения потока в обход фильтра, шунтирующая трубка также обеспечивает аксиальный поток в межстенном пространстве, поскольку оба конца шунтирующей трубки изготовлены из материала, получаемого по той же технологии, что и материал уплотняющей чаши: когда уплотняющая чаша разрушается, обе концевые заглушки шунтирующей трубки также разрушаются.

Фильтрующая поверхность может быть выполнена в виде стандартного проволочного сита для укладки гравийного наполнителя. Однако данная конструкция может оказаться не оптимальной, поскольку требования к фильтру могут варьироваться в связи со следующими обстоятельствами:

- короткий период эксплуатации (например, несколько недель, в отличие от одного года в случае гравийного наполнителя).

- улавливание только крупных частиц, например, расклинивающего наполнителя или обломков после перфорирования.

- оптимальное использование сечения для накопления уловленных частиц (проволочная обмотка имеет определенную толщину, что уменьшает объем, доступный для накапливания частиц).

Предлагаемый фильтр может быть изготовлен из трубки длиной приблизительно 10 м. На одной стороне (под углом примерно 180°) в трубке через одинаковые интервалы просверливаются отверстия для прохождения потока, а другая сторона трубки выполняет функции

фильтра. Фильтрующий эффект может быть достигнут за счет устройства прорезей в стенке трубки. Данные прорези будут выполнять функции фильтрующего элемента, который позволяет жидкости выходить из фильтра, но задерживает частицы внутри стенок трубки. Такие тонкие прорези можно выполнить при помощи лазера, однако вариантом также является использование метода струйной резки под высоким давлением. Очевидно, что при очень тонких прорезях может потребоваться совмещение их положений, но данная задача очень сложна. Расположение прорезей может быть таким, что секция фильтра будет оставаться достаточно прочной для того, чтобы выдерживать растягивающие, сжимающие и торсионные нагрузки.

На конце трубной секции нарезают внутреннюю резьбу. С одной стороны несъемным образом (затяжка с усилием или клеевое соединение) установлен штуцер с внутренней резьбой. Следует отметить, что обычно последняя секция трубки (длиной примерно 30 см) не модифицируется под фильтр (без отверстий и прорезей): это обеспечивает возможность использования динамометрического ключа для создания усилия затяжки.

Внешняя стенка шунтирующего канала также подсоединяется к трубке в заводских условиях. Данное соединение может быть выполнено путем сварки по всей длине соединения.

При соединении двух секций фильтра их необходимо ориентировать таким образом, чтобы шунтирующая трубка была в достаточной степени ровной. Для этого между двумя шунтирующими трубками вставляют металлический лист соответствующего профиля, который создает необходимое направление потока и исключает необходимость обеспечения идеального уплотнения. Данный лист металла может быть закреплен винтами на трубках фильтра.

В предлагаемой конструкции фильтра объем, доступный для накапливания частиц, можно легко регулировать в зависимости от требований конкретной скважины. Кроме того, перепад давления на фильтре не увеличивается (или практически не увеличивается) по длине фильтра. На обеих сторонах шунтирующего канала необходимо установить разрушающиеся заглушки, чтобы обеспечить подачу жидкости в фильтр.

Другим преимуществом данной конструкции является то, что уловленные частицы выводятся на поверхность непосредственно с использованием электроприводного насоса и фильтра при проведении следующего капитального ремонта скважины. Это обеспечивает сохранение чистоты скважины.

Claims (13)

1. Скважинный фильтр для погружного электроприводного насоса, содержащий удлиненный цилиндрический корпус, в котором установлен цилиндрический фильтрующий элемент, на одном торце которого размещено средство крепления корпуса фильтра к насосу, а на другом конце выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для забора жидкости, при этом на внешней поверхности корпуса установлен изменяющий свою конфигурацию уплотнительный элемент.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде многослойного уплотняющего средства.

3. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что уплотнительный элемент состоит, по меньшей мере, из 2 элементов, первый из которых представляет собой уплотняющий упругий полимерный элемент в форме ориентированной вниз чаши, а второй - защитный чехол.

4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что уплотняющий упругий элемент выполнен армированным.

5. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что защитный чехол выполнен из легко разрушаемого материала.

6. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит третий элемент, расположенный на внешней поверхности чаши и выполненный из материала, уменьшающего свой объем под действием внешних факторов.

7. Фильтр по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно содержит четвертый элемент, выполненный в виде расширяющегося распорного кольца, установленного на внутренней поверхности чаши.

8. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде механически активируемого уплотняющего средства.

9. Фильтр по п.8, отличающийся тем, что механически активируемое уплотняющее средство выполнено в виде эластичной чаши, на внутренней поверхности которой размещен механический активатор, срабатывающий после приведения его в контакт со скважинной жидкостью.

10. Фильтр по п.8, отличающийся тем, что механически активируемое уплотняющее средство выполнено в виде упрощенного элемента пакера.

11. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде гидравлически активируемого уплотняющего средства.

12. Фильтр по п.11, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде расширяющегося под действием внешнего давления пакера.

13. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шунтирующую трубку, установленную на внешней поверхности фильтра.