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.

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.

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).

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.

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).

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).

ДЕСЕНДЕР 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.

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).

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).

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.

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).