RU102674U1 - Borehole filter self-cleaning - Google Patents

Abstract

1. Фильтр скважинный самоочищающийся, содержащий корпус с отверстиями для прохода пластового флюида, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины, отличающийся тем, что в корпусе установлен соосно с указанным фильтрующим элементом дополнительный фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины, причем оба фильтрующих элемента размещены напротив отверстий для прохода пластового флюида и разделены распорной втулкой, внутри которой размещен свободно перемещающийся вдоль втулки поршень, при этом один из фильтрующих элементов установлен между опорно-фиксирующим элементом и одной из торцевых поверхностей распорной втулки, а другой фильтрующий элемент установлен между опорно-регулирующим элементом и другой торцевой поверхностью распорной втулки. ! 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из трубы, оба конца которой снабжены внутренней резьбой. ! 3. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что опорно-фиксирующий элемент выполнен в виде заглушки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса. ! 4. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что опорно-регулирующий элемент выполнен в виде гайки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса с возможностью осевого перемещения относительно корпуса. 1. Self-cleaning well filter, comprising a housing with openings for the passage of formation fluid, in which a filter element is arranged in the form of an adjustable spring, characterized in that an additional filter element is arranged coaxially with said filter element in the form of an adjustable spring, wherein both filter elements are located opposite the holes for the passage of the formation fluid and are separated by a spacer sleeve, inside of which a piston freely moving along the sleeve is placed, When this one of the filter elements is arranged between the supporting-fixing element and one of the end surfaces of the spacer and the other filter element is mounted between the support-regulating element and the other end surface of the spacer. ! 2. The filter according to claim 1, characterized in that the housing is made of pipe, both ends of which are provided with an internal thread. ! 3. The filter according to claim 2, characterized in that the support-fixing element is made in the form of a plug with an external thread installed inside the housing. ! 4. The filter according to claim 2, characterized in that the support and control element is made in the form of a nut with an external thread installed inside the housing with the possibility of axial movement relative to the housing.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к фильтрующим устройствам, и может быть использована при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.The utility model relates to the oil and gas industry, in particular, to filtering devices, and can be used in the operation of oil and gas wells.

Известен фильтр скважинный самоочищающийся Юмачикова (патент РФ №2305756, Е21В 43/08, опубл. 2007.09.10), состоящий из концентрически расположенных наружной, промежуточной и внутренней труб, причем последние две снабжены отверстиями и в верхней части соединены между собой патрубком. Наружная труба по обоим ее торцам соединена с промежуточной трубой кольцевыми заглушками. Внутренняя труба снабжена фильтрующим элементом, размещенным в интервале отверстий, выполненных на данной трубе, снабженной раструбом и соединенной с ним продольными ребрами. Раструб расположен с зазором относительно промежуточной трубы и снабжен центратором и в нижней части соплом. В кольцевом зазоре между внутренней и промежуточной трубами соосно с ними размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде обратного усеченного конуса и прикрепленный к данным трубам выше верхних отверстий, выполненных в них. Средние отверстия промежуточной трубы выполнены напротив раструба и снабжены фильтрующим элементом. Данный фильтр обеспечивает повышение коэффициента сепарации механических примесей, а также предотвращение закупорки фильтрующих элементов. Однако, фильтр обеспечивает очищение жидкой среды и может эксплуатироваться только с насосом.A well-known self-cleaning well filter Yumachikova (RF patent No. 2305756, ЕВВ 43/08, publ. 2007.09.10), consisting of concentrically arranged outer, intermediate and inner pipes, the latter two are provided with openings and are connected to each other by a pipe. The outer pipe at both ends is connected to the intermediate pipe by annular plugs. The inner pipe is equipped with a filter element located in the interval of holes made on this pipe, equipped with a bell and connected with it by longitudinal ribs. The socket is located with a gap relative to the intermediate pipe and is equipped with a centralizer and a nozzle in the lower part. In the annular gap between the inner and intermediate pipes, a filter element is arranged coaxially with them, made in the form of a reverse truncated cone and attached to these pipes above the upper holes made in them. The middle holes of the intermediate pipe are made opposite the bell and are equipped with a filter element. This filter provides an increase in the separation coefficient of mechanical impurities, as well as preventing clogging of the filter elements. However, the filter provides purification of the liquid medium and can only be operated with a pump.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели (прототипом) является фильтр скважинный самоочищающийся (патент РФ №82754, Е21В 43/08, опубл. 2009.05.10), содержащий корпус с отверстиями для прохода жидкости и фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами. Пружина имеет коническую форму, при этом конец пружины с большим диаметром зафиксирован на центрирующей втулке, взаимодействующей с верхним опорно-регулирующим элементом, а конец пружины с меньшим диаметром установлен на фланце, на котором жестко закреплен опорно-центрирующий элемент, размещенный внутри пружины, выполненный в виде трубы переменного сечения с постоянным внутренним диаметром, при этом фланец установлен с возможностью взаимодействия с нижним опорно-регулирующим элементом и выполнен с отверстиями для прохода частиц механических примесей. Указанное устройство обеспечивает повышение надежности работы, улучшение качества очистки добываемой жидкости. Однако, возможность засорения межвиткового пространства пружины частицами механических примесей и невозможность самоочистки фильтрующего элемента снижает степень очистки добываемой жидкости.The closest analogue to the proposed utility model (prototype) is a self-cleaning borehole filter (RF patent No. 82754, ЕВВ 43/08, publ. 2009.05.10), comprising a housing with holes for fluid passage and a filter element made in the form of a spring placed between supporting and regulatory elements. The spring has a conical shape, with the end of the spring with a large diameter fixed on the centering sleeve that interacts with the upper support-regulating element, and the end of the spring with a smaller diameter mounted on the flange on which the support-centering element is mounted rigidly, located inside the spring, made in in the form of a pipe of variable cross-section with a constant inner diameter, while the flange is installed with the possibility of interaction with the lower support-regulating element and is made with holes for the passage of particles of fur impurities. The specified device provides improved reliability, improved quality of cleaning the produced fluid. However, the possibility of clogging the inter-turn space of the spring with particles of mechanical impurities and the inability to self-clean the filter element reduces the degree of purification of the produced fluid.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание скважинного фильтра, обладающего улучшенными фильтрующими свойствами и сохраняющего эти свойства в течение длительного периода времени без технического обслуживания и ремонта.The problem to which the proposed utility model is directed is the creation of a downhole filter with improved filtering properties and preserving these properties for a long period of time without maintenance and repair.

Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является повышение качества очистки пластового флюида, поступающего на фильтрацию, увеличение межремонтного ресурса, упрощение ремонтного процесса, повышение прочности и надежности устройства.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to improve the quality of cleaning the formation fluid entering the filtration, increase the overhaul life, simplify the repair process, increase the strength and reliability of the device.

Технический результат достигается за счет того, что в фильтре скважинном самоочищающемся, содержащем корпус с отверстиями для прохода пластового флюида, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины, установлен соосно с указанным фильтрующим элементом дополнительный фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины. Оба фильтрующих элемента размещены напротив отверстий для прохода пластового флюида и разделены распорной втулкой, внутри которой размещен свободно перемещающийся вдоль втулки поршень. Один из фильтрующих элементов установлен между опорно-фиксирующим элементом и одной из торцевых поверхностей распорной втулки, а другой фильтрующий элемент установлен между опорно-регулирующим элементом и другой торцевой поверхностью распорной втулки. Корпус фильтра выполнен из трубы, оба конца которой снабжены внутренней резьбой. Опорно-фиксирующий элемент выполнен в виде заглушки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса. Опорно-регулирующий элемент выполнен в виде гайки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса с возможностью осевого перемещения относительного корпуса.The technical result is achieved due to the fact that in the borehole filter self-cleaning, containing a housing with holes for the passage of formation fluid in which the filter element is installed, made in the form of an adjustable spring, an additional filter element, made in the form of an adjustable spring, is installed coaxially with the specified filter element. Both filter elements are located opposite the openings for the passage of formation fluid and are separated by a spacer sleeve, inside of which a piston freely moving along the sleeve is placed. One of the filter elements is installed between the support-fixing element and one of the end surfaces of the spacer sleeve, and the other filter element is installed between the support-control element and the other end surface of the spacer sleeve. The filter housing is made of pipe, both ends of which are provided with an internal thread. The support-fixing element is made in the form of a plug with an external thread installed inside the housing. The supporting-regulatory element is made in the form of a nut with an external thread installed inside the housing with the possibility of axial movement of the relative housing.

Эксплуатация нефтегазовых скважин осложняется процессом осаждения твердых частиц в элементах скважинных фильтров. Извлечение скважинных фильтров на поверхность для очистки фильтрующих элементов или для их замены связано с дополнительными расходами и с потерей производительности. В предлагаемой полезной модели свободно перемещающийся внутри корпуса фильтра поршень под действием энергии добываемого пластового флюида осуществляет ударное воздействие через металлическую шайбу на один из упругих фильтрующих элементов и приводит оба фильтрующих элемента в возвратно-поступательное движение с малой амплитудой. Колебание пружинных фильтрующих элементов обеспечивает удаление твердых частиц с поверхности фильтрующих элементов, в результате чего происходит самоочищение фильтра и восстанавливается его фильтрующая способность. Кроме того, конструкция фильтра скважинного самоочищающегося обеспечивает возможность настройки и регулировки межвиткового зазора фильтрующих элементов непосредственно на объекте эксплуатации. Выполнение фильтрующих элементов в виде пружины, а также возможность осевого перемещения торцевых поверхностей фильтрующих элементов относительно корпуса, позволяет устанавливать зазоры на фильтрующих элементах в диапазоне 0÷1 мм, в зависимости от размера фильтруемых частиц, что обеспечивает повышение качества очистки пластового флюида, поступающего на фильтрацию.The operation of oil and gas wells is complicated by the process of deposition of solid particles in the elements of well filters. Removing the downhole filters to the surface to clean the filter elements or to replace them involves additional costs and loss of productivity. In the proposed utility model, a piston freely moving inside the filter housing under the action of the energy of the produced formation fluid carries out an impact through a metal washer on one of the elastic filter elements and causes both filter elements to reciprocate with a small amplitude. The oscillation of the spring filter elements ensures the removal of solid particles from the surface of the filter elements, as a result of which the filter is self-cleaning and its filtering ability is restored. In addition, the design of the self-cleaning borehole filter provides the ability to configure and adjust the inter-turn gap of the filter elements directly at the facility. The implementation of the filtering elements in the form of a spring, as well as the possibility of axial movement of the end surfaces of the filtering elements relative to the housing, allows you to set gaps on the filtering elements in the range of 0 ÷ 1 mm, depending on the size of the particles to be filtered, which improves the quality of cleaning the reservoir fluid entering the filter .

Конструкция фильтра поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен разрез устройства, на фиг.2 - общий вид устройства.The filter design is illustrated in the drawing, where Fig. 1 is a sectional view of the device, and Fig. 2 is a general view of the device.

Фильтр скважинный самоочищающийся содержит цилиндрический корпус 1, в котором установлены соосно два идентичных фильтрующих элемента 2 и 3, каждый из которых выполнен из проволоки в виде регулируемой пружины. Оба фильтрующих элемента размещены напротив отверстий для прохода пластового флюида и разделены распорной втулкой 4. Внутри распорной втулки 4 размещен свободно перемещающийся вдоль втулки поршень 5. Фильтрующий элемент 2 зафиксирован в корпусе 1 с помощью заглушки 6, которая снабжена наружной резьбой и установлена внутри корпуса 1, и одной из торцевых поверхностей распорной втулки 4. Фильтрующий элемент 3 зафиксирован в корпусе 1 с помощью гайки 7, которая снабжена наружной резьбой, и другой торцевой поверхностью распорной втулки 4. Гайка 7 установлена в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 для поджатия и регулирования межвиткового зазора фильтрующих элементов 2 и 3 и зафиксирована контргайкой 8. В местах стыков фильтрующих элементов 2, 3 с заглушкой 6, гайкой 7 и торцевыми поверхностями распорной втулки 4 установлены резиновые шайбы 9, 10, 11 и 12, поджатые металлическими шайбами 13, 14, 15, 16, 17 и 18. При этом внутренний диаметр резиновых шайб 10, 11 и металлических шайб 15, 16 больше диаметра торцевой части поршня 5. Металлические шайбы 14 и 17 выполнены перфорированными. На торцах фильтрующих элементов 2 и 3 установлены торцевые уплотнения 19, 20, 21 и 22 с буртиками, которые предотвращают проникновение фильтруемых частиц через торцевые поверхности фильтрующих элементов 2 и 3 в корпус 1 фильтра. Корпус 1 выполнен из трубы, оба конца которой снабжены внутренней резьбой для установки заглушки 6 и гайки 7, и имеет боковые отверстия 23 в виде продольных щелей, для прохода пластового флюида.The self-cleaning downhole filter contains a cylindrical housing 1, in which two identical filtering elements 2 and 3 are mounted coaxially, each of which is made of wire in the form of an adjustable spring. Both filter elements are placed opposite the openings for the passage of formation fluid and separated by a spacer sleeve 4. Inside the spacer sleeve 4 there is a piston 5 freely moving along the sleeve. The filter element 2 is fixed in the housing 1 using a plug 6, which is provided with an external thread and installed inside the housing 1, and one of the end surfaces of the spacer sleeve 4. The filter element 3 is fixed in the housing 1 with a nut 7, which is provided with an external thread, and the other end surface of the spacer sleeve 4. The nut 7 mounted in the housing 1 with the possibility of axial movement relative to the housing 1 to tighten and adjust the inter-turn clearance of the filter elements 2 and 3 and fixed with a lock nut 8. At the joints of the filter elements 2, 3 with a plug 6, nut 7 and the end surfaces of the spacer sleeve 4 rubber washers are installed 9, 10, 11 and 12, preloaded by metal washers 13, 14, 15, 16, 17 and 18. The inner diameter of the rubber washers 10, 11 and metal washers 15, 16 is larger than the diameter of the end of the piston 5. Metal washers 14 and 17 made perforated s. At the ends of the filter elements 2 and 3, mechanical seals 19, 20, 21 and 22 are installed with flanges that prevent the penetration of the filtered particles through the end surfaces of the filter elements 2 and 3 into the filter housing 1. The housing 1 is made of a pipe, both ends of which are provided with an internal thread for installing a plug 6 and a nut 7, and has side holes 23 in the form of longitudinal slots for passage of the formation fluid.

Перед установкой фильтра на лифтовую колонну производится настройка фильтрующих элементов 2 и 3 под требуемые параметры фильтрации. Фильтрующие элементы 2 и 3 затягиваются или ослабляются при помощи гайки 7 до достижения необходимого межвиткового зазора и фиксируются контргайкой 8. Межвитковый зазор фильтрующих элементов контролируется щупом. Пластовый флюид из продуктивного пласта попадает внутрь корпуса 1 через отверстия для прохода пластового флюида и межвитковые зазоры фильтрующих элементов 2 и 3. Далее пластовый флюид, очищенный от механических примесей, поступает из фильтра в эксплуатационную колонну. При этом газ, присутствующий в пластовом флюиде и обладающий кинетической энергией, при движении внутри корпуса 1 вызывает перемещение поршня 5, который, проходя через отверстия в шайбах 10, 15 или 11, 16, при контакте с металлической шайбой 14 или 17 передает импульс пружинному фильтрующему элементу 2 или 3 и приводит его в колебательное движение. Через распорную втулку 4 колебательное движение предается на другой фильтрующий элемент 2 или 3, в результате чего вся фильтрующая система приходит в колебание с малой амплитудой. Колебания пружинных фильтрующих элементов 2 и 3, предотвращая забивание фильтра твердыми включениями, обеспечивают самоочищение щелей фильтра и восстанавливают его фильтрующую способность, повышая тем самым степень очистки пластового флюида. Кроме того, самоочищение фильтра предотвращает разрушение фильтрующих элементов 2 и 3, что повышает его надежность. Отсутствие на поверхности корпуса 1 выступающих частей фильтрующих элементов исключает возможность повреждения основных рабочих узлов фильтра при спуске и установке его в скважине, что обеспечивает повышение прочности конструкции. Простота конструкции и возможность разборки фильтра и замены элементов конструкции позволяют производить ремонтные работы непосредственно на объекте эксплуатации.Before installing the filter on the elevator column, the filter elements 2 and 3 are adjusted to the required filtering parameters. The filtering elements 2 and 3 are tightened or loosened with a nut 7 until the required inter-turn clearance is reached and fixed with a lock nut 8. The inter-turn clearance of the filter elements is controlled by a probe. The formation fluid from the reservoir enters the housing 1 through the openings for the passage of the formation fluid and the inter-turn gaps of the filter elements 2 and 3. Next, the formation fluid, cleaned of mechanical impurities, flows from the filter into the production string. In this case, the gas present in the reservoir fluid and having kinetic energy, when moving inside the housing 1, causes the piston 5 to move, which, passing through the holes in the washers 10, 15 or 11, 16, when in contact with the metal washer 14 or 17, transmits a pulse to the spring filter element 2 or 3 and causes it to oscillate. Through the spacer sleeve 4, the oscillatory movement is transmitted to another filter element 2 or 3, as a result of which the entire filter system comes into oscillation with a small amplitude. The oscillations of the spring filter elements 2 and 3, preventing clogging of the filter by solid inclusions, provide self-cleaning of the filter slots and restore its filtering ability, thereby increasing the degree of purification of the formation fluid. In addition, self-cleaning of the filter prevents the destruction of the filter elements 2 and 3, which increases its reliability. The absence on the surface of the housing 1 of the protruding parts of the filter elements eliminates the possibility of damage to the main working nodes of the filter during descent and installation in the well, which increases the structural strength. The simplicity of the design and the ability to disassemble the filter and replace structural elements allow repair work to be carried out directly at the facility.

Таким образом, применение предлагаемой полезной модели обеспечит повышение качества очистки пластового флюида, поступающего на фильтрацию, увеличение межремонтного ресурса, упрощение ремонтного процесса, повышение прочности и надежности устройства.Thus, the application of the proposed utility model will provide an increase in the quality of cleaning the formation fluid entering the filtration, increase the overhaul life, simplify the repair process, increase the strength and reliability of the device.

Claims (4)

1. Фильтр скважинный самоочищающийся, содержащий корпус с отверстиями для прохода пластового флюида, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины, отличающийся тем, что в корпусе установлен соосно с указанным фильтрующим элементом дополнительный фильтрующий элемент, выполненный в виде регулируемой пружины, причем оба фильтрующих элемента размещены напротив отверстий для прохода пластового флюида и разделены распорной втулкой, внутри которой размещен свободно перемещающийся вдоль втулки поршень, при этом один из фильтрующих элементов установлен между опорно-фиксирующим элементом и одной из торцевых поверхностей распорной втулки, а другой фильтрующий элемент установлен между опорно-регулирующим элементом и другой торцевой поверхностью распорной втулки.1. Self-cleaning well filter, comprising a housing with openings for the passage of formation fluid, in which a filter element is arranged in the form of an adjustable spring, characterized in that an additional filter element is arranged coaxially with said filter element in the form of an adjustable spring, wherein both filter elements are located opposite the holes for the passage of the formation fluid and are separated by a spacer sleeve, inside of which a piston freely moving along the sleeve is placed, When this one of the filter elements is arranged between the supporting-fixing element and one of the end surfaces of the spacer and the other filter element is mounted between the support-regulating element and the other end surface of the spacer. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из трубы, оба конца которой снабжены внутренней резьбой.2. The filter according to claim 1, characterized in that the housing is made of pipe, both ends of which are provided with an internal thread. 3. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что опорно-фиксирующий элемент выполнен в виде заглушки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса.3. The filter according to claim 2, characterized in that the support-fixing element is made in the form of a plug with an external thread installed inside the housing. 4. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что опорно-регулирующий элемент выполнен в виде гайки с наружной резьбой, установленной внутри корпуса с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

4. The filter according to claim 2, characterized in that the support and control element is made in the form of a nut with an external thread installed inside the housing with the possibility of axial movement relative to the housing.