Инженерная практика
Российский нефтегазовый журнал о технологиях и оборудовании
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru
Telegram

Пружинные фильтры для глубинно-насосного оборудования

В настоящее время большая часть отказов ГНО происходит вследствие засорения и износа рабочих органов мехпримесями, причем с каждым годом эта проблема становится все более острой. Защитить оборудование от влияния данного осложняющего фактора можно посредством применения фильтров щелевого типа с круглым сечением проволоки производства компании «РУСЭЛКОМ». Для защиты УСШН нефтяные компании сегодня применяют фильтр скважинный регулируемый ФРНП-1УМ, газопесочное регулируемое устройство ГРУ-1, десендер ГРУ-3; для защиты УЭЦН — фильтр блочный регулируемый ФБР-5 (ФБР-5А).

06.11.2011 Инженерная практика №11/2011
Зуев Александр Николаевич Заместитель директора по сервису ООО «РУСЭЛКОМ»

Рис. 1. Схема щелевого и пружинного фильтров
Рис. 1. Схема щелевого и пружинного фильтров

Для борьбы с воздействием мехпримесей на работу ГНО могут применяться фильтры щелевого и пружинного типов (рис. 1). В настоящее время нефтяные компании чаще всего используют фильтры щелевого типа с треугольным сечением проволоки фильтроэлемента. Вместе с тем в фильтрах производства «РУСЭЛКОМ» в качестве фильтрующего элемента применяется цилиндрическая пружина сжатия с круглым сечением проволоки. Для круглого сечения характерны меньшее гидродинамическое сопротивление и коноидальный профиль сечения межвиткового зазора. Проходя через зазор, жидкость разгоняется, при этом давление жидкости уменьшается обратно пропорционально росту ее скорости:

где: V — скорость движения добываемой жидкости; P — давление добываемой жидкости.

Рис. 2. Фильтр скважинный регулируемый ФРНП-1УМ
Рис. 2. Фильтр скважинный регулируемый ФРНП-1УМ

Исследования показали, что большая скорость потока жидкости в проволоке с круглым сечением способствует меньшему налипанию АСПО и отложению солей в зазоре между витками. На внешней стороне такого фильтроэлемента отсутствуют застойные зоны, что обеспечивает минимальное осаждение АСПО и солей на поверхности.

ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ФРНП-1УМ

Для защиты УСШН от мехпримесей, содержащихся в пластовой жидкости был разработан фильтр скважинный регулируемый ФРНП-1УМ. Данный фильтр предотвращает попадание мехпримесей на прием ГНО (рис. 2). В его состав входит пружинный фильтрующий элемент, защищенный от механических воздействий корпусом, предусмотрена регулировка степени очистки. Модульная конструкция в коррозионно-стойком исполнении оснащена центратором, который, во-первых, позволяет пластовой жидкости равномерно поступать в фильтр, во-вторых, облегчает спуск и подъем.

Рис. 3. Принцип работы ФРНП-1УМ
Рис. 3. Принцип работы ФРНП-1УМ

Также предусмотрены место для захвата инструментом и возможность применения шламосборника.

Добываемая жидкость очищается от мехпримесей, проходя через межвитковые зазоры пружинного фильтроэлемента. Примеси, прошедшие через фильтроэлемент, оседают в шламосборнике (рис. 3).

Таблица 1. Технические характеристики десендера ГРУ-3
Таблица 1. Технические характеристики десендера ГРУ-3

Конструкция фильтра предусматривает возможность регулирования межвиткового зазора с помощью регулировочной гайки (табл. 1). В первом варианте

конструкции фильтра было две гайки — верхняя и нижняя, затем мы оставили одну верхнюю.

Необходимое количество фильтрующих элементов в каждом конкретном случае подбирается исходя из размера частиц, содержащихся в пластовой жидкости.

В 2009 году на скважинах «РН-Краснодарнефтегаза» смонтировано четыре фильтра ФРНП-1УМ. Применение ФРНП позволило увеличить СНО УСШН с 50 до 110 суток. Также существенное увеличение наработки посредством применения фильтров данного типа было достигнуто в «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтегазе» и «Ямашнефти». Причем в «Ямашнефти» наработка некоторых скважин превысила 1000 суток.

Рис. 4. Газопесочное регулируемое устройство ГРУ-1
Рис. 4. Газопесочное регулируемое устройство ГРУ-1

ГАЗОПЕСОЧНОЕ РЕГУЛИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО ГРУ-1

В 2008 году на базе фильтра ФРНП-1УМ было спроектировано газопесочное регулируемое устройство ГРУ-1 (рис. 4; табл. 2), сочетающее в себе функции фильтра и газосепаратора: предотвращает попадание мехпримесей и попутного газа на прием ГНО. Данное устройство обеспечивает работу СШН в скважинах с повышенным содержанием попутного газа. Добываемая жидкость при входе в ГРУ-1 очищается от пузырьков газа, а проходя через фильтрующую пружину, очищается от мехпримесей. Все отсеянные частицы оседают в шламосборнике (рис. 5).

Рис. 5. Принцип работы ГРУ-1
Рис. 5. Принцип работы ГРУ-1

Фильтрующий элемент в составе ГРУ-1 представляет собой коррозионно-стойкую пружину. К особенностям устройства можно отнести модульность конструкции, что позволяет компоновать несколько секций, исходя из требований заказчика. Шламосборник собирается из труб НКТ, привинчивается к нижней муфте устройства и закрывается специальной заглушкой.

ГРУ-1 прошло ОПИ в ОАО «Удмуртнефть». Получены положительные результаты: благодаря использованию устройства удалось существенно повысить наработку УСШН (табл. 3).

Таблица 3. Результаты ОПИ ГРУ-1 в ОАО «Удмуртнефть»
Таблица 3. Результаты ОПИ ГРУ-1 в ОАО «Удмуртнефть»

ДЕСЕНДЕР ГРУ-3

Рис. 6. Десендер ГРУ-3
Рис. 6. Десендер ГРУ-3
Рис. 7. Принцип работы десендера ГРУ-3
Рис. 7. Принцип работы десендера ГРУ-3

На базе ГРУ-1 в 2010 году был спроектирован десендер ГРУ-3 (рис. 6). Это устройство также предотвращает попадание мехпримесей и попутного газа на прием СШН. Но в отличие от ГРУ-1 ГРУ-3 имеет три ступени очистки добываемой жидкости от мехпримесей — механическую, гидроциклонную и гравитационную.

Таблица 4. Технические характеристики десендера ГРУ-3
Таблица 4. Технические характеристики десендера ГРУ-3

Добываемая жидкость на входе в десендер ГРУ-3 очищается от пузырьков газа и крупных частиц мехпримесей, далее протекая через шнек, мехпримеси отделяются от жидкости центробежными силами, затем ток жидкости изменяется на 180° и она поступает на прием СШН (рис. 7). При этом мехпримеси отделяются гравитационными силами. Отсеянные примеси оседают в шламосборнике.

Технические характеристики ГРУ-3 в целом схожи с таковыми ГРУ-1 (табл. 4).

ФИЛЬТР БЛОЧНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ФБР-5 (ФБР-5А)

В 2007–2008 годах на базе ФРНП-1УМ был спроектирован фильтр блочный регулируемый, предназначенный для защиты УЭЦН габарита 5 и 5А от мехпримесей ФБР-5 и ФБР-5А соответственно.

К особенностям фильтров ФБР-5 (ФБР-5А) следует отнести малые габариты (диаметр ФБР-5 равен 103 мм, ФБР-5А 108 мм), блочную конструкцию, регулируемый фильтрующий зазор, самоочищающийся фильтроэлемент. Важно также отметить надежную защиту фильтроэлемента и ремонтопригодность конструкции (рис. 8).

Рис. 8. Фильтр блочный регулируемый ФБР-5 (ФБР-5А)
Рис. 8. Фильтр блочный регулируемый ФБР-5 (ФБР-5А)
Рис. 9. Принцип работы ФБР-5
Рис. 9. Принцип работы ФБР-5

Добываемая жидкость очищается от мехпримесей, проходя через межвитковые зазоры пружинного фильтроэлемента (рис. 9).

Фильтрующая секция ФБР-5 работает по принципу отсеивателя мехпримесей, содержащихся в добываемой жидкости. Регулировка межвиткового зазора пружины осуществляется регулировочным винтом по четырем значениям: 0,1; 0,4; 0,7 и 1 (табл. 5).

Таблица 5. Технические характеристики фильтра ФБР-5 (ФБР-5А)
Таблица 5. Технические характеристики фильтра ФБР-5 (ФБР-5А)

Детали фильтрующей секции выполнены из коррозионно-стойких материалов, пружина обладает способностью инерционного самоочищения. Радиальные подшипники выполнены из карбида вольфрама.

Для односекционного ФБР-5 при подаче ЭЦН 45 м3/сут проведен расчет перепада давления на фильтрующей секции. Перепад давления составил 0,0018 атм.

Фильтр прошел стендовые испытания в ОАО «БЭНЗ». Сравнение данных протокола испытаний, в первом случае использовались входной модуль МВ-5, а во втором — фильтр ФБР-5, показали ссопоставимые результаты. В первом случае напор составил 5,02 м, а расход 60 м3/сут, во втором — 5,26 м и 60 м3/сут соответственно. По заключению завода ФБР-5 может использоваться в комплектации ЭЦН.

В настоящее время фильтры ФБР-5 внедрены на скважинах «РН-Краснодарнефтегаза». Согласно показателям работы одной из скважин, наработка ГНО до установки ФБР-5 в среднем составляла 35 сут, а после установки фильтра — превысила 160 сут, скважина продолжает работать.

Рис. 10. Фильтр самоочищающийся буровой ФСБ
Рис. 10. Фильтр самоочищающийся буровой ФСБ

В 2011 году проведены ОПИ ФБР-5 на скважинах после ГРП Шершневского месторождения «ЛУКОЙЛПЕРМИ». По результатам испытаний, наработка оборудования скв. №65 составила 187 сут, №101–192 сут. Оборудование на скважинах продолжает работать без сбоев в постоянном режиме.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ

В настоящее время продолжается техническое совершенствование фильтров. Например, основание ФБР-5 (5А) будет оснащено перепускными клапанами КП-0,5, которые выполнены из твердого сплава и позволяют регулировать давления открытия 2–5 атм. Это дает возможность производить добычу нефти насосом ЭЦН в случае засорения фильтрующих секций ФБР-5 (ФБР-5А). При открытии клапанов КП-0,5 срабатывает эффект обратной промывки фильтрующего элемента и дальнейшей работы ФБР-5 в штатном режиме.

Другая перспективная технология разрабатывается совместно с НПФ «Пакер». Это однопакерная компоновка для насосной эксплуатации нефтяных скважин с целью уменьшения выноса мехпримесей из ПЗП 1ПРОК-ФА-1, рассчитанная на давление до 35 МПа.. Данная компоновка может использоваться для насосной эксплуатации скважин с целью уменьшения выноса мехпримесей из ПЗП в ЭК условным наружным диаметром труб 140–219 мм.

Наконец, еще одна новая разработка — фильтр самоочищающийся буровой ФСБ — предназначен для очистки бурового раствора, перед его поступлением к буровому инструменту (табл. 6, рис. 10).

Таблица 6. Технические характеристики фильтра самоочищающегося бурового ФСБ
Таблица 6. Технические характеристики фильтра самоочищающегося бурового ФСБ
Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Александр Николаевич в презентации Вы представили отзывы о работе фильтров производства ООО «РУСЭЛКОМ». Почему один из актов подписан технологом цеха, а не главным инженером?
Александр Зуев: Это обусловлено тем, что в данном случае представлен промежуточный итог работы нашего оборудования.
Вопрос: Какова длина фильтра ФБР-5 для ЭЦН-80?
А.З.: Длина складывается из суммарной длины основания и головки фильтра — 0,5 м и трех фильтрующих секций каждая длиной по 0,5 м — итого 2 м. Вопрос: Одинаков ли размер щели в середине и внизу фильтра?
А.З.: Небольшое расхождение есть. В целом, если мы ставим зазор 0,1 мм, частицы диаметром больше 0,15 мм через фильтр не проходят. Пружины не могут быть просчитаны в этом плане со 100%-ной точностью.
Вопрос: Частицы, как правило, не имеют правильной круглой формы, а значит, неизбежно будут застревать в щелевом фильтре, а последний будет засоряться...
А.З.: Когда пружина щелевого фильтра с круглым сечением находится в вертикальном положении, в процессе вибрации витки несколько смещаются относительно друг друга, это исключает застревание частиц.
Вопрос: Какую твердость механических примесей способен выдержать пружинный фильтроэлемент.
А.З.: Для разных типов пружин — от 5 до 7 баллов по шкале Мооса.
Вопрос: Для ЭЦН какой производительности ваши фильтры наиболее эффективны?
А.З.: Результаты ОПИ показывают, что наши фильтры наиболее эффективны для ЭЦН небольшой производительности — до 160, максимум — 250 м3/сут. Для насосов более высокой производительности требуются фильтры с большими проходными отверстиями, что снижает эффективность фильтрации мехпримесей.
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Опыт эксплуатации противопесочных фильтров на скважинах водозаборного фонда Ванкорского месторождения
Коррозионная ситуация на трубопроводных системах нефтепромысловых объектов ТПП «Когалымнефтегаз»
Свежий выпуск
Инженерная практика №04/2022

Инженерная практика

Выпуск №04/2022

Механизированная добыча. Управление производством. Защитные покрытия
Результаты работы с механизированным фондом скважин ПАО «ЛУКОЙЛ» за 2021 годДегазация затрубного пространства скважин, уход от фонтанирования скважин через затрубное пространствоРемонт НКТ с защитным полимерным покрытиемДинамическое моделирование механизированной добычи малодебитными скважинами с МГРП, пробуренными на баженовскую свитуМетодика определения энергозатрат УЭЛН, основанная на оценке энергопотребления всей насосной установкой в сбореРазработка и внедрение насосов для скважин с осложненными условиями эксплуатации
Ближайшее совещание
Капитальный ремонт скважин, Механизированная добыча, Разработка месторождений, Строительство скважин
Восточная Сибирь 2022
Техническая отраслевая конференция

Восточная Сибирь ‘2022: эффективные технологии разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений. Новые вызовы. Технологический суверенитет

23-25 августа 2022 г., г. Иркутск
С целью всесторонней проработки актуальных тем мы приглашаем к участию начальников и экспертов управлений бурения и ремонта скважин, специалистов направления разработки месторождений, деятельность которых связана с планированием и контролем геолого-технических мероприятий и контролем эксплуатации фонда скважин, руководителей управлений добычи нефти и газа, подготовки и транспортировки нефти и газа. В совещании также примут участие представители сервисных предприятий и научных центров, компаний-производителей оборудования, химреагентов, программного обеспечения и другие заинтересованные предприятия и организации.