Скважинный фильтр (варианты)

Группа изобретений относится к оборудованию, применяемому при добыче нефти, а именно к самоочищающимся скважинным фильтрам, защищающим погружные насосы от механических примесей. По первому варианту устройство содержит щелевой фильтрующий элемент, насаженный на перфорированную трубу, крыльчатку, связанную с валом, укрепленным в подшипниковых опорах, установленных в трубе с возможностью вращения. Перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки. Лопасти крыльчатки выполнены с дисбалансом масс не менее 20 г⋅мм. Во втором варианте выполнения фильтр снабжен дополнительной массой, подвижно закрепленной на радиально установленной оси, связанной с крыльчаткой и снабженной упорами с двух сторон относительно дополнительной массы. Между массой и дальним относительно вала упором установлен упругий элемент. Упрощается изготовление, повышается способность к самоочистке, повышается ресурс погружной насосной установки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при добыче нефти, а именно к самоочищающимся скважинным фильтрам, защищающим погружные насосы от механических примесей.

Известен скважинный фильтр, содержащий корпус с коническими перфорациями и введенные в них с зазором упругие скобы (А.с. СССР №685810, Е21В 43/08, 1979).

Несмотря на простоту конструкции фильтра процесс очистки его фильтрующей поверхности от задержанных частиц является сложным. Для очистки в корпус спускается диск, который при последующем возвратно-поступательном движении касается скоб, разбивающих при покачивании образовавшийся в перфорациях конгломерат из частиц.

Известен скважинный фильтр, состоящий из перфорированной трубы с резьбой на концах, соединительной муфты, фильтрующего элемента и изолированной обмотки, подсоединенной к источнику питания (Пат. №2338871 РФ, Е21В 43/08, 2008).

Недостаток скважинного фильтра состоит в том, что во время очистки, осуществляемой нагревом фильтрующего элемента, с поверхности удаляются главным образом асфальтосмолистые и парафиногидратные осадки, а не твердые частицы.

Известен скважинный фильтр, присоединяемый посредством хвостовика к кожуху на погружном насосе, закрепленному на лифте труб выше подпружиненного клапана, сообщающего лифт труб с полостью кожуха (Пат. №2415253 РФ, Е21В 43/00, 2011).

Недостаток скважинного фильтра состоит в его сложности и громоздкости, а также в необходимости прерывания добычи жидкости на период его очистки.

Известен скважинный фильтр, содержащий цилиндрический каркас со сквозными пазами, фильтрующий элемент из пружины, поршень с обращенными внутрь выступами и регулировочными винтами, вал с лопастями и коромыслом, взаимодействующим с выступами (А.с. СССР №1036343, В01D 25/20, 1983).

Недостаток фильтра заключается в сложности конструкции и ограниченных функциональных возможностях: фильтр не пригоден для фильтрации жидкости с твердыми частицами, поскольку они изнашивают коромысло и выступы, обеспечивающие циклическое изменение зазоров в пружине, при котором из них выпадают застрявшие частицы.

В качестве прототипа взят скважинный фильтр, содержащий щелевой фильтрующий элемент, вал, укрепленный в подшипниковых опорах по торцам фильтрующего элемента, и лопасти со щетками, размещенные по длине вала (А.с. СССР №1165427, В01D 25/20, 1985).

Недостатком принятого за прототип скважинного фильтра является наличие длинного вала с большим числом лопастей и щеток, который необходим для очистки всей поверхности щелевого фильтрующего элемента. Однако при вращении вала между щетками и щелевым фильтрующим элементом возникает значительная сила трения, которая может остановить вал и прервать процесс самоочистки.

Настоящее изобретение решает задачу создания простого в конструктивном исполнении скважинного фильтра, обладающего повышенной способностью к самоочистке, повышающего ресурс погружной насосной установки.

Указанный технический результат достигается тем, что скважинный фильтр содержит щелевой фильтрующий элемент, насаженный на перфорированную трубу, крыльчатку, связанную с валом, укрепленным в подшипниковых опорах, установленных в трубе с возможностью вращения, при этом перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки, причем лопасти крыльчатки выполнены с дисбалансом масс не менее 20 г⋅мм.

Отличительной особенностью предлагаемого технического решения является то, что перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки, причем лопасти крыльчатки выполнены с дисбалансом масс не менее 20 г⋅ мм.

Предлагается также вариант технического решения, отличительной особенностью которого является то, что перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки, фильтр снабжен дополнительной массой, подвижно закрепленной на радиально установленной оси, связанной с крыльчаткой и снабженной упорами с двух сторон относительно дополнительной массы, причем между массой и дальним относительно вала упором установлен упругий элемент.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено продольное сечение заявляемого скважинного самоочищающего фильтра, на фиг. 2 - схема соединения дополнительной массы в варианте технического решения.

Скважинный фильтр содержит щелевой фильтрующий элемент 1, насаженный на перфорированную трубу 2 со сплошной верхней частью 3 и равномерно распределенными перфорациями 4 на остальной части, подшипниковые опоры 5, запрессованные в трубу 2 в пределах сплошной части 3 трубы 2, и вал 6 с лопастями 7 крыльчатки, установленный в опорах 5. Лопасти 7 выполнены с дисбалансом масс не менее 20⋅г мм, который может быть получен за счет выполнения лопастей с разной длиной, толщиной или массой.

Щелевой фильтрующий элемент 1 представляет цельносварную конструкцию, которая состоит из наружного навитого профиля 8 и внутренних аксиальных профилей 9, размещенных по окружности через равные промежутки, являющиеся продольными каналами 10. Между витками наружного профиля 8 имеется щель 11, при этом ширина щели определяет тонкость очистки пластовой жидкости. Аксиальные профили 9 имеют плотный механический контакт с перфорированной трубой 2. В подшипниковых опорах 5 выполнены осевые проточки 12 для продольного движения очищенной жидкости на прием погружного насоса (не показан). Размещение вала 6 с лопастями 7 в пределах сплошной части 3 перфорированной трубы 2, то есть на выходе из щелевого фильтрующего элемента 1, исключает течение очищенной жидкости в обход лопастей 7, что способствует увеличению крутящего момента и частоты вращения вала 6.

В предлагаемом варианте технического решения фильтр снабжен дополнительной массой (дополнительным грузом) 13, подвижно закрепленной на радиально установленной оси 14, связанной с крыльчаткой и снабженной упорами 15, 16 с двух сторон относительно дополнительной массы 13, причем между массой 13 и дальним относительно вала упором 16 установлен упругий элемент 17.

Скважинный самоочищающийся фильтр работает следующим образом. В составе погружной насосной установки скважинный самоочищающийся фильтр опускают в скважину. Под действием создаваемого погружным насосом разрежения загрязненная пластовая жидкость фильтруется через щель 11 между витками профиля 8, а находящиеся в ней частицы породы остаются снаружи. Очищенная жидкость попадает в продольные каналы 10, движется по ним к перфорациям 4 и, пройдя сквозь них, оказывается в перфорированной трубе 2. Очищенная жидкость течет в перфорированной трубе 2 сквозь осевые проточки 12 в подшипниковых опорах 5 и давит на лопасти 7. Лопасти 7 преобразуют потенциальную энергию потока жидкости в кинетическую энергию вала 6, порождая его вращение в подшипниковых опорах 5. Дисбаланс масс лопастей 7 вызывает колебания вращающегося вала 6, которые передаются на подшипниковые опоры 5, а от них - к перфорированной трубе 2, в которую они запрессованы. Далее колебания последовательно распространяются к аксиальным профилям 9, имеющим механический контакт с трубой 2, и навитому профилю 8, приваренному к профилям 9. При этом задержанным между витками профиля 8, то есть над щелью 11, частицам породы сообщается ускорение, приводящее к их отрыву от фильтрующего элемента 1, причем действие инерционных сил проявляется тем сильнее, чем больше размеры частиц или образовавшихся из частиц конгломератов. Отделенные частицы опускаются под действием силы тяжести в зумпф скважины.

Определенный в настоящей заявке дисбаланс масс лопастей на уровне не менее 20 г⋅мм обеспечивает необходимые параметры низкочастотных колебаний щелевого фильтрующего элемента, которые разрушают образующиеся конгломераты частиц по мере их укрупнения.

В предлагаемом варианте фильтра дополнительная масса 13 находится вблизи упора 15. При раскручивании крыльчатки 7 масса 13 смещается к упору 16 и производит по нему ударное воздействие. Вследствие чего возникает интенсивное воздействие на частицы, оседающие на фильтрующем элементе, которые от этого опадают. Кроме того, дополнительная масса вызывает дисбаланс вращающейся крыльчатки, которая препятствует оседанию частиц на фильтре. В процессе остановки вращения крыльчатки дополнительная масса перемещается к упору 15 и также производит на него ударное воздействие, что вызывает опадания осевших на фильтр частиц.

В заявляемом скважинном самоочищающемся фильтре задержанные частицы удаляются с поверхности щелевого фильтрующего элемента по мере образования из них конгломератов. Таким образом, ширина щели и соответственно пропускная способность щелевого фильтрующего элемента и скважинного самоочищающегося фильтра в целом поддерживается практически на исходном уровне в течение длительного времени, что увеличивает ресурс работы погружной насосной установки.

1. Скважинный фильтр, содержащий щелевой фильтрующий элемент, насаженный на перфорированную трубу, крыльчатку, связанную с валом, укрепленным в подшипниковых опорах, установленных в трубе с возможностью вращения, отличающийся тем, что перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки, причем лопасти крыльчатки выполнены с дисбалансом масс не менее 20 г⋅мм.

2. Скважинный фильтр, содержащий щелевой фильтрующий элемент, насаженный на перфорированную трубу, крыльчатку, связанную с валом, укрепленным в подшипниковых опорах, установленных в трубе с возможностью вращения, отличающийся тем, что перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки, фильтр снабжен дополнительной массой, подвижно закрепленной на радиально установленной оси, связанной с крыльчаткой и снабженной упорами с двух сторон относительно дополнительной массы, причем между массой и дальним относительно вала упором установлен упругий элемент.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к фильтрующим устройствам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин. Устройство содержит концентрически 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.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к отфильтровыванию твердых частиц в скважинных текучих средах. Устройство содержит основную трубу, имеющую внутренний канал; и секцию фильтра, установленную в секции основной трубы, причем секция фильтра содержит: наружную рубашку, имеющую внутреннюю поверхность и калиброванные отверстия, проходящие через наружную рубашку, внутреннюю стенку, имеющую наружную поверхность, внутреннюю поверхность и окна, проходящие через внутреннюю стенку от внутренней поверхности к наружной поверхности, кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью наружной рубашки и наружной поверхностью внутренней стенки, фильтрующее средство для калиброванных отверстий наружной рубашки; и фильтрующий диск, установленный в окне внутренней стенки, в котором скважинная текучая среда снаружи основной трубы проходит во внутренний канал через калиброванные отверстия, фильтрующее средство, кольцевое пространство и фильтрующий диск.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности, в частности к скважинным расширяемым фильтрам для предотвращения выноса частиц породы из пласта. Устройство содержит выполненную с возможностью расширения несущую трубу с фильтрующим элементом на поверхности.

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к устройствам для продолжительной защиты электроцентробежных насосов от попадания механических примесей.

Изобретение относится к области нефтяных внутрискважинных инструментов и может быть использовано для борьбы с пескопроявлением. Устройство содержит муфты, подвижные промежуточные втулки, внешний подвижный фильтр с радиальными щелями, разрезное поддерживающее кольцо, внутренний фильтр с осевыми щелями.

Изобретение относится к скважинным фильтрам, применяемым для предотвращения попадания частиц породы в погружной насос. Устройство содержит несущую трубу с отверстиями, дренажный каркас и размещенный на нем фильтрующий элемент, состоящий из полимерной пленки и абразивных частиц на ее клейкой стороне.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Устройство включает перфорированную несущую трубу и по меньшей мере один щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение на нефтепромысле при очистке попутной воды и прочих технологических жидкостей. Устройство включает корпус, отвод, сетку в отводе, крышку на отводе и уплотнение крышки.

Изобретение относится к области гидротехнического, мелиоративного, водохозяйственного строительства для оборудования горизонтальных дренажей. Фильтр изготовлен из стержней круглого сечения, установленных по образующей вдоль оси фильтра, соединенных кольцами жесткости из полипропилена, и имеет снаружи водоприемную поверхность из фильтрующих матов на основе базальтового волокна.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче газа и нефти. Фильтр включает два ниппеля и по меньшей мере один фильтрующий элемент, закрытый защитным кожухом, имеющим отверстия, и выполненный между ограничительными кольцами.

Изобретение относится к области мелиоративного, транспортного, жилищно-коммунального, водохозяйственного строительства для дренажа присклоновых территорий. Фильтр одновременно служит и буровой колонной, а фильтровая часть выполнена по всей ее длине и расположена в кольцевых углублениях, соединенных с внутренней полостью круглыми отверстиями, перекрытыми впотай геотекстилем. С верхних кромок кольцевых углублений сняты фаски для предупреждения образования сальников из суглинисто-глинистого материала и забивки геотекстиля и водопропускных отверстий при проходке. Обеспечивается улучшение качества и уменьшение трудоемкости работ, предупреждение пескования дренажа. 2 ил.

Изобретение относится к области фильтрующих устройств. Фильтр состоит из круглых водоприемных отверстий в кольцевых углублениях по всей длине луча и установлен на глубинах, при этом он одновременно служит и буровой колонной. Водоприемные отверстия перекрыты опорной металлической сеткой из нержавеющей стали, геотекстилем из минеральных волокон. Лучи расположены под углом к фронту дренируемого участка. Обеспечивается улучшение качества работ по дренированию территории. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурильного инструмента от попадания крупных частиц. Фильтр включает перфорированную трубу с переводником, захватом и опорным кольцом, установленным на сужении в осевом канале полого корпуса. В теле верхнего переводника выполнены перепускные отверстия, гидравлически соединяющие осевой канал бурильной колонны труб с внутренней полостью перфорированной трубы. Захват снабжен турбулизатором потока, размещенным в осевом канале перфорированной трубы и выполненным в виде стержня, в средней части которого выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке по высоте. На нижнем конце стержня выполнена винтовая спиральная нарезка. Перфорированная труба выполнена в виде усеченного конуса и снабжена донышком с рядом дренажных отверстий и центральным отверстием в виде коноидальной насадки. Повышается эффективность и надежность фильтрации. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц. Фильтр включает перфорированную трубу, установленную в осевом канале полого корпуса. На верхнем конце перфорированной трубы установлен переводник, снабженный захватным устройством, для съема фильтра. В осевом канале переводника установлен завихритель в виде спирали. В средней части перфорированной трубы, перпендикулярно к его оси, установлен рассекатель потока в виде стержня, на котором выполнены два скоса с образованием в сечении треугольника, обращенного вершиной к переводнику. На нижнем конце перфорированной трубы установлено донышко с перфорационными отверстиями и одним радиальным отверстием, для установки тросика, верхний конец которого закреплен в отверстии на теле опорного кольца, жестко связанного с переводником. Повышается надежность за счет предотвращения забивания шламом перфорационных отверстий, удержания элементов фильтра в случае их разрушения, снижения скорости потока. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц. Фильтр включает перфорированную трубу, установленную в осевом канале полого корпуса. На верхнем конце перфорированной трубы установлен переводник, снабженный захватным устройством, для съема фильтра. В осевом канале переводника установлен завихритель в виде спирали. В средней части перфорированной трубы, перпендикулярно к его оси, установлен рассекатель потока в виде стержня, на котором выполнены два скоса с образованием в сечении треугольника, обращенного вершиной к переводнику. На нижнем конце перфорированной трубы установлено донышко с перфорационными отверстиями и одним радиальным отверстием, для установки тросика, верхний конец которого закреплен в отверстии на теле опорного кольца, жестко связанного с переводником. Повышается надежность за счет предотвращения забивания шламом перфорационных отверстий, удержания элементов фильтра в случае их разрушения, снижения скорости потока. 3 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к скважинным фильтрам. Устройство включает кольцевой пакет из как минимум трех хрупко-твердых дисков, верхняя сторона кольцевых дисков выполнена с как минимум тремя распорками, расположенными на равном расстоянии друг от друга по периметру дисков и плоского участка контакта этих распорок, так что распорки соприкасаются по плоскости с нижней стороной смежного кольцевого диска и кольцевых дисков, укладываемых пакетом и закрепляемых так, что между отдельными дисками в каждом случае имеется разделительный зазор для удаления твердых частиц, с круглой осевой проекцией кольцевых дисков на внутренний и внешний периметр. Хрупко-твердый материал кольцевых дисков выбирается из оксидных и неоксидных керамических материалов, смешанной керамики этих материалов, керамических материалов с добавкой вторичных фаз, смешанных материалов с включениями керамики или металлических твердых материалов и с металлической связующей фазой, материалов порошковой металлургии с фазами твердого материала, изготовленными на месте и керамических материалов, армированных короткими или длинными волокнами. На боковой поверхности перфорированного патрубка, на который нанизаны хрупко-твердые кольцевые диски, расположены как минимум три полосы, параллельные оси и равноудаленных друг от друга. Диски расположены по центру перфорированного патрубка. На нижнем и верхнем конце кольцевого пакета закреплены концевые крышки. Повышается надежность, срок службы. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 61 ил., 4 табл.

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для удержания механических примесей в составе бурового или тампонажного растворов. Устройство содержит корпус с резьбами на концах, на которых закреплен верхний и нижний присоединительные узлы. В осевом канале корпуса установлены фильтрующая труба и завихритель потока в виде цилиндра с коническим осевым отверстием и внутренним винтовым спиральным каналом. На верхнем конце фильтрующей трубы размещен обтекатель, снабженный турбулизатором потока, состоящим из стержня, верхний конец которого имеет винтовую спиральную нарезку. Нижний конец стержня выполнен сферическим и установлен в расточке обтекателя с фиксацией гайкой. В средней части на стержне выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке по высоте. Завихритель потока выполнен из эластичного материала. Увеличивается время эффективной работы фильтра, снижается гидравлическое сопротивление потока, повышаются надежность и долговечность фильтра. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для удержания механических примесей в составе бурового или тампонажного растворов. Устройство содержит корпус с резьбами на концах, на которых закреплен верхний и нижний присоединительные узлы. В осевом канале корпуса установлены фильтрующая труба и завихритель потока в виде цилиндра с коническим осевым отверстием и внутренним винтовым спиральным каналом. На верхнем конце фильтрующей трубы размещен обтекатель, снабженный турбулизатором потока, состоящим из стержня, верхний конец которого имеет винтовую спиральную нарезку. Нижний конец стержня выполнен сферическим и установлен в расточке обтекателя с фиксацией гайкой. В средней части на стержне выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке по высоте. Завихритель потока выполнен из эластичного материала. Увеличивается время эффективной работы фильтра, снижается гидравлическое сопротивление потока, повышаются надежность и долговечность фильтра. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

Группа изобретений относится к оборудованию, применяемому при добыче нефти, а именно к самоочищающимся скважинным фильтрам, защищающим погружные насосы от механических примесей. По первому варианту устройство содержит щелевой фильтрующий элемент, насаженный на перфорированную трубу, крыльчатку, связанную с валом, укрепленным в подшипниковых опорах, установленных в трубе с возможностью вращения. Перфорированная труба выполнена со сплошной верхней частью, в пределах которой размещены подшипниковые опоры крыльчатки. Лопасти крыльчатки выполнены с дисбалансом масс не менее 20 г⋅мм. Во втором варианте выполнения фильтр снабжен дополнительной массой, подвижно закрепленной на радиально установленной оси, связанной с крыльчаткой и снабженной упорами с двух сторон относительно дополнительной массы. Между массой и дальним относительно вала упором установлен упругий элемент. Упрощается изготовление, повышается способность к самоочистке, повышается ресурс погружной насосной установки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх