Устройство для очистки фильтра вскважине

 

< 848601

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистичесиик республии I (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11 ..07. 79 (21) 2791378/22-03 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл .

E 21 В 43/08 твщдарстееиный немитет

СССР ав делам иэебретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23. 07. 81. бюллетень ¹ 27. (53у УДК 622.245. .54 (088.8) Дата опубликования описания 25. 07. 8) В.Н. Коршунов, Ю.А. Куцевалов, В.А. Машков и И. M. Фельдман (72) Авторы . изобретения

Научно-производственное объединение по тер методам добычи нефти Министерства нефтяной промьштленности СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРА

В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьппленности, в частности к устройствам, служащим для очистки фильтрующих элементов от засорения в условиях скважины.

Известно устройство для очистки фильтрующего элемента в скважине, в котором после спуска фильтра в скважину производят замену глинистого раствора на нефть и воду. Затем удаляют изоляцию фильтра и произвоf0 дят прокачку жидкости изнутри через фильтр. При этом глинистая корка отделяется от наружной фильтрующей поверхности и тем самым восстанавли15 вается проницаемость фипьтра (1).

Недостаток конструкции забойного фильтра — низкая долговечность работы фильтрующего элемента на забое скважины °

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для очистки фильтра в скважине, содержащее гидроцилиндр с силовым поршнем, переходник, кожух со скребками, фильтрующий элемент, установленный на эксплуатационной колонне)2).

Недостатком этого устройства является использование для перемещения кожуха со скребками наземного механизма, связанного с кожухом через длинное связующее звено-колонну насоснокомпрессорных труб; необходимость иметь на скважине источник давления для привода в действие механизма перемещения кожуха и для промывки фильтра,а также остановка скважины при проведении работ по очистке фильтра.

Цель изобретения — повышение долговечности работы фильтрующего элемента на забое скважины путем его самоочистки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено распределителем с золотником, подпружиненным цвухступенчатым дифференциальным клапаном, тягой с кольцевыми нь| тупа/

3 8486 ми и коромыслом, связанным с золотником, причем поршень выполнен по1 лым с двумя полыми силовыми штоками, нижний из которых прикреплен к фильтрующему элементу, а верхний установлен с возможностью поочередного взаиS модействия с кольцевыми выступами тяги, полость над золотником сообщеНа обводными каналами с полостью над поршнем и каналом в золотнике с полостью в поршне, а полость под золотником сообщена обводными каналами с полостью под поршнем и каналами со скважннным пространством,. полостью над дифференциальным клапаном и полостью в поршне.

Кроме того, с целью предохранения фильтрующего элемента от смятия при спуске в скважину, заполненную глинистым раствором, переходник снабжен втулкой и выполнен с обводным и радиальным каналами в нижней части, причем втулка установлена с возможностью поочередного перекрытия каналов переходника.

При этом с целью подачи глинистого раствора в полость скважины и защиты внутренней полости устройства и фильтрующего элемента при извлечении их из скважины, переходник снабжен дополнительной втулкой и выполнен с дополнительными радиальными каналами в верхней чйсти, причем дополнительная втулка установлена с возможностью перекрытия дополнительных радиальных каналов в исходном положении.

На фиг.l изображено предлагаемое устройство для очистки фильтров в скважине,разрез, .в положении замены глинистого раствора на фиг.2 — то . же, в момент очистки фильтрующего элемента и начала его работы; на фиг.3 — золотниковый клапан для переключения потока скважинной жидкоСти.

Устройство для очистки фильтров состоит из корпуса 1 с гидроцилиндром 2, установленным в нем с возможностью перемещения кольцевым поршнем

3 вып()лненным заодно с Верхним што 50 ком 4 и нижним штоком 5, которые.соединены сквозным осевым каналом. На нижнем конце корпуса 1 жестко закреплен имеющий продольные окна кожух б со скребками 7 на его внутренней поверхности. Нижний шток 5 уплотнен относительно верхнего конца кожуха

6 и жестко связан с фильтром 8. Верхним концом корпус 1 жестко соединен

01 4. с корпусом канала 9 с цилиндрической расточкой 10, Внутри цилиндрической расточки 10 установлен двухступенчатый дифференциальный клапан Il, опирающийся на пружину 12. Корпус канала 9 своим верхним концом соединен с распределителем 13, который, в свою очередь,.неподвижно соединен с переходником 14.

В осевом канале 15 переходника 14 установлены на срезных штифтах нижняя втулка 16, перекрывающая .в исходном положении обводной канал 17, и верхняя втулка 18, перекрывающая радиальнйе отверстия 19 в стенке переходника 14. Нижняя втулка 16 расположена в осевом канале 15 переходника 14 над радиальными отверстиями 20 °

Диаметр проходного отверстия верхней втулки 18 больше диаметра проходного отверстия нижней втулки

l6, Внутренняя полость корпуса канала 9 и распределителя 13 связаны постоянно каналом 21 с обводным каналом

17 в переходнике 14. Внутри распределителя 13, корпуса канала 9 двухступенчатого дифференциального клапана

ll, верхнего штока 4 проходит тяга

22 с кольцевыми выступами 23 в средней части и кольцевым выступом 24 на нижнем конце. Тяга 22 установлена с возможностью перемещения и взаимодействия с вилкой 25 на торце верхнего штока 4. Верхний конец тяги 22 посредством головки 26 взаимодействует с коромыслом 27 (например, плоской пружиной, имеющей только два устойчивых положения).

Коромысло 27 постоянно взаимодействует своим концом с золотником 28, установленным в цилиндрической расточке 29 распределителя 13.

Полость над золотником 28 постоянно связана обводным каналом 30 с надпоршневой полостью гидроцилиндра 2.

Полость под золотником 28 в цилиндрической расточке 29 постоянно связана обводным каналом 31 с подпоршневой полостью гидроцилиндра 2 и каналом 32 с полостью над двухступенчатым дифференциальным клапаном 11 цилиндрической расточки IO. Обводные каналы ЗО и 31 условно вынесены за пределы устройства. Полость над золотником 28 соединяется периодически радиалымм каналом 33 с полостью скважины и через канал 34 в золотни848601

1О

20

30

5 ке 28 и канал 35 в теле распредели-. теля 13 с его внутренней полостью.

Полость под золотником 28 периодически соединяется радиальным каналом 36 с полостью скважины и через канал 37 в золотнике 28,и канал 38 в распределителе 13 с его внутренней полостью. При соединении полости под золотником 28 с надпоршневой полостью гидроцилиндра 2 подпоршневая полость одновременно соединяется .через канал 37 в золотнике 28 и канал 38 с внутренней полостью устройства и наоборот.

Внутренняя полость фильтра 8 переходит во внутреннюю полость нижнего штока 5 и верхнего штока и связана через отверстия 39 в двухступенчатом дифференциальном клапане ll c внутренней полостью корпуса канала

9 и распределителя 13.

Фильтр 8 может состоять из нескольких секций. На .конце фильтра 8 установлен клапан 40 прямой промывки. Фильтр 8 и скребки 7 могут иметь различное конструктивное исполнение..

Устройство для очистки фильтров работает следующим образом.

На насосно-компрессорных трубах, присоединенных к верхнему концу переходника 14, устройство опускается в скважину, заполненную глинистым раствором, который доливают также внутрь труб при спуске.

Глинистый раствор подается в скважину через радиальные отверстия 20 в стенке переходника 14. Внутренние полости фильтра 8 и устройства заполнены фильтратом глинистого раствора и изолированы от внутренней полости насосно-компрессорных труб нижней втулкой .16, перекрывающей проходное сечение обводного канала 17. По окончании спуска устройства для очистки фильтра вместе с секцией фильтра 8, связанной с нижним концом нижнего штока 5, до заданной глубины насоснокомпрессорные трубы подвешивают нафонтанной арматуре и осуществляют замену глинистого раствора в скважине и ее промывку.

После промывки скважины внутрь колонны насосно-компрессорных труб бросают шар -такого диаметра, который проходит свободно в осевом канале дополнительной втулки 18 и перекрывает проходное сечение осевого канала нижней втулки 16.

С

При этом давление над нижней втулкой 16 повышается. Нижняя втулка

16 срезает штифт и опускается В осевом канале 15 переходника 14 вниз, открывает проходное сечение обводного канала 17 и закрывает радиальные отверстия 20. Фильтр 8 находится в крайнем нижнем положении. Осуществляют промывку фильтра 8 подачей промывочной жидкости изнутри. по насосно-компрессорным трубам. Глинистая корка на наружной поверхности фильтра 8 отваливается, и он готов к работе. Избыток промывочной жидкости выходит в скважину через клапан 40 прямой промывки и выносит отмытые глинистые частицы и песок на поверхность.

Пластовая жидкость начинает поступать через фильтр 8 во внутреннюю полость устройства и далее по каналам 21, обводному каналу 17 поступает в осевой канал 15 переходника 14 и по колонне насосно-компрессорных труб подается на поверхность.

При этом на фильтре 8 существует определенный перепад давления, поскольку фильтр 8 является местным сопротивлением. Давление пластовой жидкости внутри фильтра 8 и устройства для самоочистки .меньше, чем в полости скважины. При засорении поверхности фильтра 8 перепад давления на нем растет.

35 ° давление пластовой жидкости через радиальный канал 36 передается во внутреннюю полость под золотником

28, который элементом 27 переведен в верхнее положение; при опускании

40 фильтра 8 — в нижнее положение.

Из полости под золотником 28 пластовая жидкость по обводному каналу 31 подается в подпоршневую полость, гидроцилиндра 2.- Одновременно пластовая жидкость по каналу 32 подается .внутрь цилиндрической расточки 10 корпуса канала. 9 в подпоршневую полость над двухступенчатым клапаном 11 Надпоршневая полость гидроцилиндра 2.

50 по обВодному каналу 30 связана с по лостью над золотником 28 и соединяется через канал 34 в золотнике 28 и канал, 35 в теле распределителя 13 с внутренней полостью устройства. Под. действием перепада давления .кольцевой поршенв 3 вместе с верхним штоком

4 и нижним штоком 5 перемещаются

:вверх внутри гидроцилиндра 2 корпуса

1, а двухступенчатый дифференциальный.7 8486,0 клапан 11 давлением пластовой жидкос : ти на кольцевую площадь в надпоршневой .полости-в корпусе канала 9 перемещается вниз внутри цилиндрической расточки 10 преодолевая при этом сопротивление пружины 12 и избыточного давления очищенной пластовой жидкости, находящейся внутри фильтра

8 и гидроцилиндра 2. Избыточное давление создается действием верхнего щ штока 4, связанного с кольцевым поршнем 3, на очищенную пластовую жидкость. Площадь поперечного сечения в надпоршневой полости корпуса канала 9 двухступенчатого поршня клапана 11 д (7 больше площади поперечного сечения верхнего штока 4 в несколько раэ.

Двухступенчатый дифференциальный клапан 11 надежно перекрывает проходное сечение гидроцилиндра 2 корпуса I щ при соблюдении условия Р 5 д > Г„р +

+PS ш, где Р— давление пластовой . жидкости: S площадь поперечного сечения кольцевой полости F — усипр, лие, развиваемое пружиной под двух - 25 ступенчатым поршнем-клапаном; S ц„— площадь поперечного сечения верхнего штока.

В этом случае очищенная пластовая жидкость изнутри гидроцилиндра 2 и зо фыльтра 8 начинает протекать через . фильтрующий элемент 8 в полость скважины и проьывает его.

При подходе кольцевого поршня 3 совместно с нижним штоком 5 и фильтром 8 к крайнему нижнему положению вилка 25 на торце верхнего штока 4 взаимодействует с кольцевым выступом

24 и тянет тягу 22 вниз. Тяга 22 головкой 26 взаимодействует с коромыслом 27 и переключает ее в начальное положение. Коромысло 27 тем самым переключает золотник 28 в крайнее верхнее положение. Пластовая жидкость вновь подается в подпоршневую полость гидроцилиндра 2, н процесс повторя- ется до тех пор, пока не -очищается полностью фильтр 8.

Устройство для очистки фильтра включается в работу при определенном перепаде давления, возникаемом на фильтре при его засорении.

При проведении планового ремонта скважины и ревизии фильтров производят подъем устройства для очистки фильтра и фильтр 8 на поверхность.

Перед этйм производят подачу воды с поверхности внутрь устройства. Вода проходит через фильтр 8 и клапан

40 прямой промывки в скважину, осуществляя промывку ее от шлама.

Затем в насосно-компрессорные трубы бросают шар большого диаметра, который перекрывает осевой канал верхней втулки 18. Верхняя втулка

1.8 срезает штифты и опускается в осевой канал 15 переходника 14 вниз до посадки на нижнюю втулку 16. При этом открываются радиальные отверстия

19 и закрывается проходное. сечение обводного канала 17. Скважину через радиальные отверстия 19 задавливают глинистым раствором и производят операцию по подъему устройства для самоочистки фильтра на поверхность. Зкономический эффект от использования предлагаемого изобретения слагается из сокращения времени простоя

При движении кольцевого поршня 3

3S с верхним 4 и нижним штоком 5 вверх внутри гидроцилиндра 2 фильтр 8 своей наружной поверхностью перемещается относительно скребков 7 и очищается от отложений. При подходе кольце- 4 вого поршня 3 с верхним штоком 4 к верхнему положению вилка 25 взаимодействует с кольцевым утолщением

23 тяги 22 и толкает ее вверх. Тяга 22 головкой 26 действует на коромысло 27. Коромысло 27 занимает другое крайнее положение и при этом переключает своим концом золотник

28 в цилиндрической расточке 29 распределителя 13 ° Золотник 28 перекры-; вает радиальное отверстие 36 и открывает радиальное отверстие 33. Одновременно полость под золотником

28 соединяется каналом 37 и каналом

38 с внутренней полостью устройства, а полость над золотником 28 изолируется от внутренней полости устройства раэмыканием канала 34 от канала

35 в распределителе 13. При этом ллас1 8 товая жидкость начинает поступать в надпоршневую полость гидроцилиндра 2 корпуса 1, и кольцевой поршень 3 начинает двигаться совместно с верхним 4 и нижним 5 штоками и фильтром

8 в нижнее положение. Двухступенчатый дифференциальный клапан 11 усилием пружины 12 устанавливается в нейтральное положение и тем самым открывает проход дпя течения очищенной пластовой жидкости по каналу 21 в распределителе 13 и обводному каналу 17 в переходнике 14.

Формула изобретения

9 84 скважины при проведении очистки фильт ра.

Возможность самоочистки фильтра на забое скважины, позволяет применять фильтр с большей улавливающей способностью, что позволяет уменьшить вынос песка на поверхность.

Устройство для самоочистки фильтра может работать при перепаде давления между полостью скважины и внутренней полостью фильтра порядка 510 атм и более. Время: простоя скважины при очистке фильтра сокращается в 2-5 раз.

1. Устройство для очистки фильтра в скважине, содержащее гидроцилиндр с силовым поршнем, переходник, кожух со скребками, фильтрующий элемент, установленный на эксплуатационной колонне, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности работы фильтрующего элемента на забое скважины путем его самоочистки, оно снабжено распределителем с золотником, подпружиненным двухступенчатым дифференциальным клапаном, тягой с кольцевыми выступами и коромыслом, связанным с золотником, причем поршень выполнен полым с двумя . полыми силовыми штоками, нижний из которых прикреплен к фильтрующему элементу, а верхний установлен с возможностью поочередного взаимодействия с кольцевыми выступами тяги, полость над золотником сообщена обводны860) 10 ми каналами с полостью над поршнем и каналом в золотнике с полостью

-в поршне, а полость под золотником сообщена обводными каналами с полос5 тью под поршнем и каналами со скважинным пространством, полостью над дифференциальным клапаном и полостью в поршне.

2. Устройство по п.1, о т л и—

1р ч а ю щ е е с я тем, что, с целью предохранения фильтрукнцего элемента от емятия при спуске в скважину, заполненную глинистым раствором, nepeiходник снабжен втулкой и выполнен с обводным и радиальным каналами в нижней части, причем втулка установ-. лена с возможностью поочередного перекрытия каналов переходника.

З..Устройство по п.2, о т л и— о, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью подачи глинистого. раствора в полость скважины и защиты внутренней полости устройства и фильтрующего элемента при извлечении их из скважины, пере ходник снабжен дополнительной втулкой и выполнен с дополнительными радиаль ными каналами в верхней части, причем дополнительная втулка установлена с возможностью перекрытия дополнительM ных радиальных каналов в исходном положении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР у Р 234293, кл. Е 21 В 43/08.

2. Патент США 9 3901320, кл.166-311, 1975 (прототип).