Самоочищающийся скважинный фильтр

Самоочищающийся скважинный фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении нефтяных и газовых скважин для очистки добываемого продукта от песка. При этом в скважинном фильтре предусмотрена система очистки от асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений.

Известен скважинный фильтр по а.с. СССР №1788219, содержащий перфорированную трубу и съемные металлокерамические элементы, установленные с наружной стороны трубы. Недостаток такого фильтра - это необходимость периодической замены фильтрующих элементов и низкая прочность при изгибающих нагрузках.

Известен скважинный фильтр по а.с. СССР №1754884, содержащий фильтрующий элемент в виде дуговых пластин, с фильтрующими щелями. Кроме недостатков, присущих вышеописанному фильтру, этот фильтр сложен в сборке, т.к. содержит большое количество мелких деталей, выполненных с высокой точностью.

Известен скважинный фильтр по а.с. СССР №1645470, содержащий уложенный на перфорированный каркас проволочный фильтрующий элемент. Этот фильтр плохо работает при изгибающих нагрузках: с одной стороны проходное сечение щелей при изгибе уменьшается, а с другой - увеличивается и фильтр пропускает более крупные фракции примесей. При этом увеличивается износ оборудования, перекачивающего нефть.

Известен скважинный фильтр по патенту РФ №2108447, содержащий трубу с герметичными срезаемыми пробками. Колонну обсадных труб с фильтром опускают в скважину. Скважину цементируют выше фильтра. После схватывания цементного раствора в скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб с воронкой. Скважину промывают. Срезают воронкой концы пробок. Скважину промывают вторично. Разгерметизируют продуктивный пласт и одновременно с этим пускают скважину в работу.

Недостаток - уменьшение дебита скважины в процессе ее эксплуатации за счет отложения на фильтрующих элементах асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений.

Известен скважинный фильтр и система его очистки от отложений по патенту РФ №2148152. Очистка фильтра выполняется прокачкой раствора кислоты через фильтрующие элементы, это приводит к коррозии труб, фильтрующих сеток и защитного кожуха фильтра, а асфальтосмолистые и парафиногидратные отложения в кислотах не растворяются.

Известно устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ №2112867, прототип.

Устройство для очистки скважинного фильтра включает корпус, на поверхности которого размещены эластичные элементы, в отличие от прототипа устройство снабжено цилиндрической резьбовой втулкой и ступенчатой втулкой, на цилиндрической поверхности меньшего диаметра которой выполнена резьба, корпус со стороны верхнего торца снабжен резьбовым хвостовиком, взаимодействующим с цилиндрической резьбовой втулкой, и со стороны нижнего торца в корпусе выполнено по оси резьбовое отверстие, взаимодействующее с цилиндрической резьбовой поверхностью ступенчатой втулки, эластичные элементы размещены между цилиндрической резьбовой втулкой и корпусом сверху и между корпусом и ступенчатой втулкой снизу, на боковой поверхности корпуса между эластичными элементами выполнены промывочные отверстия, а на нижнем торце ступенчатой втулки расположен узел расфиксации, выполненный с возможностью взаимодействия со стопорным пазом, выполненным в фильтре.

Недостатки способа и устройства - большие экономические затраты на проведение очистки, связанные с необходимостью установить приспособление для очистки на большой глубине.

Недостатки этого способа очистки фильтра и устройства для его реализации: недостаточная эффективность очистки от асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений.

Задача создания изобретения: увеличение дебита скважины за счет периодической очистки фильтрующих сеток.

Решение указанной задачи достигнуто тем, что самоочищающийся скважинный фильтр, выполненный в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта, и с отверстиями на боковой поверхности трубы, концентрично которой установлен фильтрующий элемент, отличается тем, что в фильтрующем элементе установлена изолированная обмотка, имеющая возможность подключения к источнику электроэнергии. Изолированная обмотка выполняет функции фильтрующего элемента, а промежуток между ее отдельными витками определяется необходимой степенью очистки добываемого продукта. Обмотка выполнена из проволоки с высоким удельным сопротивлением. Функции изолятора выполняют сетки из неэлектропроводного материала. Обмотка закрыта защитным кожухом. Между обмоткой и защитным кожухом установлена дренажная сетка. Фильтр может быть оборудован быстроразъемным электрическим соединителем для соединения при помощи кабеля с источником электроэнергии, размещенным на поверхности, или батареей элементов питания или электрогенератором, установленным внутри скважинного фильтра. На торцах трубы могут быть установлены контактные кольца, электрически изолированные от корпуса трубы, предназначенные для электрического соединения обмоток отдельных фильтров между собой и с кабелем подвода электрической энергии. Соединение контактных колец с металлической сеткой выполнено проводом, уложенным в продольной канавке, выполненной в трубе, заполненной электроизоляционным материалом. Перед ниппелем в продольной канавке выполнено отверстие, через которое пропущен провод, соединяющий контактное кольцо на торце трубы с металлической сеткой.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, что в свою очередь позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критерию «новизна» и изобретательский уровень. Наличие этих критериев подтверждается патентными исследованиями. Предложенное техническое решение также обладает критерием «промышленная применимость», т.к. фильтр может быть изготовлен с помощью стандартного оборудования из недефицитных материалов.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1...7, где:

на фиг.1 - приведена конструкция фильтрующего устройства, содержащего фильтры одинаковой конструкции,

на фиг.2 - приведен вид А одного из вариантов фильтрующего элемента,

на фиг.3 - приведен вид А второго варианта фильтрующего элемента,

на фиг.4 - приведен вид Б-Б,

на фиг.5 - приведен вид В-В,

на фиг.6 - приведен вид Г до сборки,

на фиг.7 - вид Г после сборки.

Фильтрующее устройство (фиг.1) для нефтяных скважин состоит не менее чем из одного фильтра, соединенного с колонной обсадных труб. Каждый фильтр состоит из трубы 1 с ниппельными резьбовыми участками 2 на концах, на одном из ниппельных резьбовых участков 2 установлена муфта 3. На трубе 1 выполнены отверстия «Д» и установлен фильтрующий элемент 4. В качестве фильтрующего элемента 4 может быть использована изолированная обмотка 5. Обмотка 5 изолирована с двух сторон диэлектрическими прокладками 6 и выполнена из проволоки с высоким удельным сопротивлением. В конструкции фильтрующего элемента может быть применена дренажная сетка 7 (фиг.3). Фильтрующий элемент 4 может содержать защитный кожух 8. На защитном кожухе 8 выполнены отверстия «Д». С торцов обмотки 5 и дренажной сетки 7 установлены кольца из неэлектропроводного материала 9.

В верхнем и нижнем ниппеле 2 установлены контактные кольца 10 и 13, соединенные с электрически изолированной обмоткой 5 и между собой.

На трубе 1 выполнены продольные канавки «Ж», в которых проложены электрические провода 11, залитые электроизоляционным материалом (компаундом) 12, изолированные от корпуса муфты 3.

На трубе 1 (фиг.4) установлены упругие контактные кольца 13, которые изолированы от металлических частей неэлектроводными втулками 14. Соединение упругих контактных колец 13 с 5 выполнено проводом 11, уложенным в продольной канавке «И», выполненной на трубе 1, заполненной электроизоляционным материалом 12. Перед ниппелем 3 в продольной канавке «Е» выполнено отверстие «К», через которое пропущен провод 11, соединяющий упругое контактное кольцо 13 на торце трубы 1 с обмоткой 5.

При сборке обсадной колонны (фиг.6 и 7) ниппель 2 верхнего фильтра 15 соединяют с нижним фильтром через муфту 3, для этого свинчивают ниппельный резьбовой участок 15 с муфтой 3. При этом упругое контактное кольцо 13 соединяется с контактом 10, соединяя электрическую цепь фильтров, вошедших в компоновку. Источники питания на фиг.1...7 не показаны. Фильтры соединяют последовательно в зависимости от протяженности нефтяного пласта. Последнее контактное кольцо 13 перемычкой 17 соединяют с трубой 1. Компоновку колонны обсадных труб опускают в скважину, скважину цементируют выше фильтров. Скважина готова к работе. Нефть, газ или вода поступает одновременно к фильтрующим элементам 4 всех фильтров. В процессе эксплуатации ячейки в обмотке 5 и сетке 7 забиваются асфальтосмолистыми и парафиногидратными отложениями.

Для очистки от отложений в обсадную колонну опускают кабель. Кабель соединяется с контактом 16, вторым контактом является масса. Электроэнергию подводят по кабелю к обмотке 5. Обмотка 5, выполненная из проволоки с высоким удельным сопротивлением, подогревает нефть, содержащую воду, соли и газ, и разогревается до температуры выше температуры плавления парафина. Асфальтосмолистые и парафиногидратные отложения расплавляются и стекают вниз. Кроме того, внутри обмотки 5 создается магнитное поле, которое также препятствует отложению асфальтосмолистых и парафиногидратных соединений. Фильтр очищается, кабель поднимают и скважину вновь вводят в эксплуатацию.

Возможно применение автономного источника питания, например батареи элементов питания или заранее установленного внутри фильтра генератора (на фиг.1...7 не показано).

Применение изобретения позволило:

1. Поддерживать рабочие дебиты скважины на требуемом уровне без извлечения фильтра для его очистки за счет полной очистки фильтрующего элемента скважинного фильтра.

2. Повысить нефтеотдачу скважин.

3. Снизить стоимость операции очистки фильтра по сравнению с известными фильтрами.

4. Увеличить степень очистки продукта (нефти) от примесей.

5. Обеспечить эксплуатацию скважинных фильтров в течение всего срока эксплуатации скважины.

6. Предотвратить разрушение и коррозию фильтрующего элемента.

7. Упростить сборку скважинного фильтра.

Самоочищающийся скважинный фильтр, выполненный в виде трубы с ниппельными резьбовыми участками, на одном из которых установлена соединительная муфта, и с отверстиями на боковой поверхности трубы, концентрично которой установлен фильтрующий элемент, отличающийся тем, что в фильтрующем элементе установлена изолированная обмотка, имеющая возможность подключения автономному источнику энергии, например батарее элементов питания или электрогенератору, установленному внутри скважинного фильтра.