Фильтр гидравлического насоса

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.

Известна конструкция фильтра в виде трубчатого перфорированного каркаса (см. Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. / Издательство второе. / Москва, "Недра", 1976 год, стр. 5-8).

Конструкция фильтра представляет собой трубу, на которой выполнен ряд перфорационных отверстий, размещенных в шахматном порядке. На верхнем конце трубы установлен соединительный элемент, а нижний конец снабжен присоединительной резьбой, для монтажа на ней пробки-заглушки.

Сам фильтр устанавливают в осевом канале бурильной колонны труб. Поток промывочной жидкости или бурового раствора подается внутрь трубного фильтра и через перфорационные отверстия в его теле истекают в кольцевой зазор между стенкой трубы бурильной колонны и наружной поверхностью фильтра. Количество перфорационных отверстий и их расстановка определяются исходя из расчетного расхода бурового раствора.

Шлам и механические примеси оседают над заглушкой в осевом канале фильтра.

К недостаткам конструкции следует отнести:

- при накоплении шлама в осевом канале трубного фильтра происходит перекрытие подачи бурового раствора к нижним рядам отверстий, с соответствующим увеличением скорости протекания потока через оставшиеся отверстия, что приводит к ускоренному абразивному износу конструкции и прекращению процесса бурения.

Известна конструкция фильтра, устанавливаемого на всасывающей линии буровых насосов (см. Ахмадишин Ф.Ф. Опытное применение фильтра на всасывающей линии буровых насосов. / Ф.Ф. Ахмадишин, В.Е. Пронин, С.Л. Багнюк. / Сборник научных трудов ТатНИПИнефть. Выпуск №LXXX, Москва, 2012 год, стр. 182-186.

Фильтр состоит из перфорированной трубы с наконечником на нижнем конце и отверстием на верхнем для обеспечения съема фильтра с места установки.

На наружной поверхности фильтра установлено упорное кольцо, которым он опирается на внутренний выступ в осевом канале трубопровода.

Диаметр перфорационных отверстий на трубе принимается равным 4÷5 мм, с расположением отверстий в шахматном порядке.

Недостатком конструкции является низкая эффективность работы, заключающая в быстром забивании перфорационных отверстий кордным волокном и прохождением части из этих волокон в секции турбобура, с их забиванием и остановкой процесса бурения.

Это связано также с наличием застойных зон и изменением режима течения бурового раствора в перфорационных отверстиях, с изменением в большую сторону скорости и интенсификации абразивных процессов.

Известна конструкция фильтра для бурильной колонны (см. патент РФ №2016186, МПК E21B 21/00. Фильтр с перепускным узлом. Заявлен 03.06.1991 год. Опубликован 15.07.1994 г.), предназначенная для очистки бурового раствора от механических примесей, при его подаче к гидродвигателю или долоту. Устройство состоит из полого корпуса, с резьбами для подсоединения, фильтрующий модуль, трубчатый кожух, в осевом канале полого корпуса, с образованием кольцевой полости для приема механических примесей.

К недостаткам конструкции следует отнести то, что:

- при накоплении осадка в кольцевом зазоре происходит изменение режима течения технологической жидкости в сторону увеличения скорости и интенсификации процессов абразивного износа;

- при накоплении механических частиц в кольцевом зазоре имеет место перекрытия живого сечения перфорационных отверстий шламом, что приведет к росту перепада давления на фильтрующей трубе и ее смятию. При этом чем больше ее скважность, тем меньший перепад давления необходим для ее смятия.

Изменение направления подачи изнутри фильтрующей трубы в кольцевой зазор, не предусмотрено.

Наличие механического контакта с внутренней поверхностью бурильной трубы, по мнению авторов, приводит к вибрационному воздействию на поток технологической жидкости, что способствует очистке перфорационных отверстий от механических примесей.

Известна конструкция фильтра бурильной колонны (см. патент РФ №2429342, МПК E21B 43/08. Фильтр для бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем. Заявлен 28.12.2009 г., опубликован 20.09.2011 г.), принятая авторами за прототип.

Фильтр для бурильной колонны включает полый корпус, с резьбами на концах, фильтрующий модуль для бурового раствора, трубчатый кожух, установленный в полом корпусе, образующий полость для приема и накопления механических частиц. Фильтрующая труба имеет ряд перфорационных отверстий, скрепленную входным концом с отсекателем.

Входную и выходную втулки, с кольцевыми канавками для установки уплотнительных колец.

Выходная втулка снабжена центрирующим пояском для контакта и опоры на сужение в полом корпусе.

На торце обтекателя закреплен вытяжной элемент в виде крюка.

Устройство вводится в осевой канал бурильной колонны труб до установки на торцовую поверхность в сужении.

Ниже к устройству подсоединяется гидродвигатель с долотом для бурения скважин.

Поток бурового раствора по колонне бурильных труб подается через фильтрующий модуль в обход обтекателя в кольцевой зазор и через перфорационные отверстия поступает внутрь фильтрующей трубы и далее поступает в полость гидродвигателя. Механические примеси-окалина, металлические, полимерные и резиновые частицы оседают в кольцевом зазоре, при полном заполнении которого происходит скачок давления. Это является сигналом для извлечения фильтрующего модуля из скважины вместе с бурильной колонной труб.

К недостаткам конструкции следует отнести:

- сложность конструкции, с уменьшением кольцевого зазора между фильтрующей трубой и полым корпусом, за счет ввода трубчатого кожуха, что соответственно уменьшает и объем кольцевого пространства для накопления шлама;

- выполнение фильтрующей трубы цилиндрической приводит к неравномерной подаче бурового раствора к каждому перфорационному отверстию по высоте;

- забивание перфорационных отверстий шламом не обеспечено конструктивными устройствами для их очистки, при формировании арочных структур.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения:

- возбуждение гидродинамических импульсов в потоке бурового раствора способствует разрушению арочных структур на перфорационных отверстиях фильтрующей трубы;

- наложение вибраций на корпус и фильтрующую трубу способствует более плотной упаковке осадка в межтрубном и внутритрубном пространстве, что увеличивает время эффективной работы фильтра;

- установка завихрителя потока с конусным отверстием, сужающимся в сторону выхода, способствует ликвидации застойных зон и снижению гидравлического сопротивления потока;

- исполнение завихрителя из эластичного материала способствует уменьшению абразивного износа деталей узла соединения и корпуса.

Технический результат достигается тем, что фильтр гидравлического насоса состоит из корпуса с резьбами на концах, оснащенный соединительными элементами, фильтрующего модуля в виде фильтрующей трубы с перфорационными отверстиями и обтекателем на конце. В осевом канале корпуса установлен завихритель потока, в виде цилиндрической втулки с коническим осевым отверстием, с винтовым спиральным каналом внутри.

Обтекатель снабжен турбулизатором потока в виде стержня, на верхнем конце которого выполнена винтовая спиральная нарезка, а нижний конец имеет форму шара, установленный в расточке обтекателя и поджатого гайкой. В средней части на стержне выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке, образующих вместе колебательный контур. Расточка обтекателя связана дренажным отверстием, с осевым каналом фильтрующей трубы.

Завихритель потока выполнен из эластичного материала и зафиксирован элементами соединительного узла.

Конструкция фильтра показана в разрезе, где:

- на чертеже - общий вид компоновки, с присоединительными узлами на концах.

Конструкция устройства включает корпус 1, с присоединительными верхним 2 и нижним 3 узлами.

В осевом канале 4 корпуса 1 установлен завихритель потока 5, в виде цилиндрической втулки с осевым коническим отверстием 6, расширяющимся в направлении перфорированной фильтрующей трубы 7. На внутренней конической поверхности завихрителя потока 5 выполнен винтовой спиральный канал 8, для закручивания потока к внутренней стенке корпуса 1. На верхнем конце фильтрующей трубы 7 установлен обтекатель 9 с донышком 10, снабженным турбулизатором потока 11, размещенным в осевом канале 4 корпуса 1. Турбулизатор 11 выполнен в виде колебательного контура 12, представляющего собой стержень 13 с рядом поперечных прорезей 14, размещенных в шахматном порядке по периметру.

На верхнем конце стержня 13 выполнена винтовая спиральная нарезка 15, для направления и закручивания потока, при его подаче в осевой канал верхнего присоединительного узла 2.

Завихритель потока 5 закреплен между элементами верхнего присоединительного узла 2 и корпусом 1 и выполнен из эластичного материала, например резины.

На нижнем конце стержень 13 снабжен шаром 16, который установлен в расточке наконечника 9 и поджат гайкой 17. В донышке 10 обтекателя 9 выполнено дренажное отверстие 18, выходящее в осевой канал 4 корпуса 1. Диаметр дренажного отверстия 18 в донышке 10 сравним с диаметром перфорационных отверстий на фильтрующей трубе 7.

Принцип работы устройства

Присоединительными верхним 2 и нижним 3 узлами устройство устанавливается в составе подающего трубопровода от бурового насоса к бурильной колонне труб, с подачей под давлением бурового раствора в осевой канал фильтрующей трубы 7, откуда через перфорационные отверстия в ее теле поступает в кольцевой зазор между корпусом 1 и фильтрующей трубой 7. Далее поток проходит в осевой канал 4 корпуса 1, откуда поступает в коническое осевое отверстие 6 завихрителя 5 и винтовой паз 8, что приводит к вращению потока, с переходом через осевой канал верхнего соединительного узла 2 в трубопровод.

Это стимулирует колебательные движения на турбулизаторе 11, с возбуждением гидродинамических импульсов в перекачиваемом потоке. Частицы шлама, оседающие в районе перфорационных отверстий внутри фильтрующей трубы 7, не могут создать устойчивую арочную структуру, препятствующую нормальной фильтрации бурового раствора через устройство. При возбуждении в потоке гидродинамических и механических колебаний, за счет работы турбулизатора 11, происходит более плотная упаковка шлама в осевом канале фильтрующей трубы 7.

При полном заполнении осевого канала фильтрующей трубы 7 шламом происходит рост давления в трубопроводе, что служит сигналом для снятия фильтра с места установки и его очистки от шлама.

Колебательные движения турбулизатора 11 проходят как в осевом, так и радиальном направлениях, за счет шарового 16 соединения с обтекателем 9 и наличия поперечных прорезей 14 на теле стержня 13.

1. Фильтр гидравлического насоса, включающий корпус с резьбами на концах, фильтрующий модуль в виде фильтрующей трубы с перфорационными отверстиями и обтекателем на конце, установленной в осевом канале корпуса, с образованием кольцевого зазора, отличающийся тем, что устройство снабжено завихрителем потока в осевом канале корпуса, выполненным в виде цилиндрической втулки с коническим осевым отверстием, на внутренней поверхности которого выполнен винтовой спиральный канал, обтекатель снабжен турбулизатором потока в виде стержня, на верхнем конце которого выполнена винтовая спиральная нарезка, в средней части на стержне выполнен ряд поперечных прорезей, размещенных в шахматном порядке, а нижний конец в виде сферы установлен в расточке обтекателя и поджат гайкой, причем расточка гидравлически связана дренажным отверстием с осевым каналом фильтрующей трубы.

2. Фильтр гидравлического насоса по п. 1, отличающийся тем, что завихритель потока выполнен из эластичного материала и зафиксирован элементами соединительного узла, установленного на резьбе корпуса.



 

Похожие патенты:

Система управления текучей средой содержит корпус с входным каналом, находящимся в гидравлическом сообщении с выходным каналом. Положение дроссельного поршня в корпусе управляет потоком текучей среды от входного канала к выходному каналу.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах, в частности к осцилляторам для бурильной колонны, предназначенным для создания гидромеханических импульсов, воздействующих на бурильную колонну.

Изобретение предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации скважин с обводненными пластами. Технический результат – повышение эффективности эксплуатации скважин за счет обеспечения возможности постоянного режима их эксплуатации при максимально возможной производительности.

Описывается узел и способ заканчивания боковых стволов скважин. Данная компоновка заканчивания скважины содержит установку сопряжения с главной и боковой секциями, а также боковую колонну заканчивания и фиксирующее устройство, присоединенные к концу боковой секции, расположенной со стороны ниже по стволу скважины, и концу установки сопряжения, расположенной со стороны выше по стволу скважины, соответственно.

Изобретение относится к области добычи природного газа. Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) газового промысла в реальном масштабе времени контролирует устьевое давление Ру.и, устьевую температуру Ту.и, расход газа каждой скважины Qи, а также давления газа Рнгсш в начале газосборного шлейфа и следит за соблюдением условия Pу.и>Pнгсш для всех скважин куста.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к технике добычи нефти механизированным способом. Технический результат – повышение эффективности работы малодебитной скважины в условиях снижающейся продуктивности пласта за счет оптимизации параметров работы насосной установки, увеличения ее дебита и снижения риска срывов подачи при снижении притока.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтегазоконденсатных месторождений. Способ аккумуляции холода в пласте включает использование двухтрубной компоновки в двуствольной горизонтальной скважине, спуск первой лифтовой трубы с установкой пакера для отделения затрубного пространства и добычи нефти, спуск второй лифтовой трубы меньшего диаметра.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц.

Изобретение относится к вибросейсмической технике и может быть использовано для повышения нефтеотдачи нефтегазоносных месторождений путем скважинного вибровоздействия на нефтяные пласты, а также для сейсморазведки земных недр.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть использовано при добыче сланцевой нефти с применением технологии гидравлического разрыва пласта. Скважинное оборудование для обработки призабойной зоны пласта состоит из струйного насоса, колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), наземного силового насоса, наземной сепарационной системы и системы управления.

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.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурильного инструмента от попадания крупных частиц.

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.

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.

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

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 нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к механизированной добыче нефти из скважин насосами. Технический результат - повышение эффективности добычи нефти за счет сокращения затрат электрической энергии. Способ предусматривает перемещение по скважинам жидкости или нефти бесштанговыми и штанговыми насосами с приводом от электрических двигателей. По способу осуществляют преобразование электрической энергии в механическую путем взаимодействия проводников или обмоток под электрическим током с магнитными полями после подачи электрического напряжения с вращающимся ротором, механически или кинематически соединенным с насосом, с заданной массой вращающихся масс и моментов их инерции. С подачей напряжения на обмотки в период пуска аккумулируют механическую энергию всех вращающихся масс системы, которую в свою очередь получают, когда преобразуют часть электрической энергии при разгоне ротором. Сохраняют и применяют эту накопленную механическую энергию в установившемся режиме работы в виде кинетической энергии. В результате получают сумму из двух составляющих общей механической работы или энергии: первой - работы электрического тока по вращению ротора с насосом в установившемся режиме, второй - работы аккумулированной механической энергии, преобразованной из электрической энергии при разгоне вращающихся масс ротором, которую применяют совместно с первой. 2 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.

Наверх