RU2553874C1 - Filter for wells - Google Patents
Filter for wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553874C1 RU2553874C1 RU2014100448/05A RU2014100448A RU2553874C1 RU 2553874 C1 RU2553874 C1 RU 2553874C1 RU 2014100448/05 A RU2014100448/05 A RU 2014100448/05A RU 2014100448 A RU2014100448 A RU 2014100448A RU 2553874 C1 RU2553874 C1 RU 2553874C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- filter
- support
- last
- rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filtration Of Liquid (AREA)
Abstract
Description
Известны секции фильтров ФВПР, размещаемые в скважинах, для фильтрации нефти при ее добыче. Секции фильтров ФВПР выпускаются по ТУ 3665-030-46521402-2010 габаритов 5, 5А и 7А с наружным расположением фильтрующих элементов, выполненных по технологии патента RU 2470695 С1 из материала ППМ (проволочного прессуемого материала), с тонкостью фильтрации 100 и 200 мкм.Known sections of FVPR filters placed in wells for filtering oil during its production. FVPR filter sections are produced according to TU 3665-030-46521402-2010 of
Каждая секция фильтров ФВПР, в свою очередь, набрана из последовательно соединенных секций, жестко и герметично скрепленных друг с другом, состоящих из n поджатых друг к другу обечайками до образования герметичного соединения цилиндрическими тонкостенными фильтрующими элементами, изготовленными из материала ППМ (патент RU 2470695 C1), двух опор, выполненных в виде втулки с опорным фланцем и перегородкой в середине ее длины с центральным отверстием для прохода центрального стержня и сквозными пазами для пропуска отфильтрованной жидкости, выполненными в окружном направлении и равнорасположенными по окружности, расположенного с концентричным зазором внутри фильтрующих элементов пустотелого цилиндра со сквозными отверстиями, равномерно расположенными по образующим и в окружном направлении цилиндра, соединенного по резьбе с обеими опорами секции таким образом, что обеспечивается герметичность стыков между фильтрующими элементами и стыков между торцами цилиндров и опорами, в которых расположены уплотняющие прокладки.Each section of the FVPR filters, in turn, is composed of series-connected sections rigidly and hermetically fastened to each other, consisting of n shells pressed against each other to form a tight connection with cylindrical thin-walled filter elements made of PPM material (patent RU 2470695 C1) , two supports made in the form of a sleeve with a support flange and a partition in the middle of its length with a central hole for the passage of the central rod and through grooves for passing the filtered fluid, radially arranged in a circumferential direction and equally spaced around a circumference located with a concentric gap inside the filter elements of the hollow cylinder with through holes uniformly spaced along the generatrices and in the circumferential direction of the cylinder, threaded to both supports of the section in such a way that the joints between the filter elements and joints between the ends of the cylinders and the supports in which the gaskets are located.
На длине секции фильтра ФВПР центральный стержень выполнен цельным и центральные стержни отдельных секций фильтра жестко соединяются втулкой, свинченной с обоими стержнями.On the length of the FVPR filter section, the central rod is made integral and the central rods of the individual filter sections are rigidly connected by a sleeve screwed to both rods.
В центральном отверстии каждой опоры закреплена втулка и ответная втулка закреплена на центральном стержне. Этими втулками центральные стержни каждой секции фильтра ФВПР опираются на втулки всех опор секции фильтра таким образом, что допускается проскальзывание центрального стержня относительно опор секции фильтра (втулок, закрепленных на стержне, по втулкам, закрепленным в опорах) вдоль оси стержня.A sleeve is fixed in the central hole of each support and a mating sleeve is fixed to the central shaft. With these bushings, the central rods of each section of the FVPR filter are supported on the bushes of all the supports of the filter section so that the central rod can slip relative to the supports of the filter section (bushes mounted on the rod along bushes fixed in the supports) along the axis of the rod.
У первой опоры первой секции фильтра ФВПР выполнен фланец, которым фильтр шпильками, закрепленными во фланце, и гайками крепится к погружному насосу. Торец последней опоры последней секции фильтра ФВПР герметично закрыт крышкой, закрепленной на опоре болтами и гайками.At the first support of the first section of the FVPR filter, a flange is made, by which the filter is attached to the submersible pump with pins fixed in the flange and nuts. The end face of the last support of the last section of the FVPR filter is hermetically closed by a cover fixed to the support with bolts and nuts.
Центральный стержень фильтра, собранный из жестко соединенных друг с другом центральных стержней секций фильтра, жестко закреплен в первой опоре первой секции фильтра ФВПР. В последней опоре последней секции фильтра ФВПР центральный стержень также закреплен с возможностью его смещения в опоре вдоль оси стержня. Величина этого смещения ограничена зазором между торцами втулки, закрепленной в опоре, и соединительной втулки, навернутой на конец центрального стержня.The central filter rod, assembled from the central rods of the filter sections rigidly connected to each other, is rigidly fixed in the first support of the first section of the FVPR filter. In the last support of the last section of the FVPR filter, the central rod is also fixed with the possibility of its displacement in the support along the axis of the rod. The magnitude of this displacement is limited by the gap between the ends of the sleeve fixed in the support and the connecting sleeve screwed onto the end of the central rod.
Такой способ закрепления центрального стержня в опорах секций фильтра обеспечивает свободное удлинение стержня за счет его тепловой деформации, но при этом центральный стержень не работает на осевое сжатие или растяжение, что можно отнести к недостаткам этой конструкции. Он только увеличивает жесткость каждой секции фильтра ФВПР и фильтра в целом в радиальных направлениях.This method of fixing the central rod in the supports of the filter sections provides free extension of the rod due to its thermal deformation, but the central rod does not work for axial compression or tension, which can be attributed to the disadvantages of this design. It only increases the stiffness of each section of the FVPR filter and the filter as a whole in radial directions.
Основными недостатками этой конструкции секции фильтра ФВПР и, следовательно, конструкции самого фильтра, во многом обуславливающие и другие ее недостатки, являются недостаточная жесткость и прочность фильтрующих элементов, изготовленных из материала ППМ (патент RU 2470695 С1), в радиальных направлениях, что приводит к необходимости установки обечаек на торцы фильтрующих элементов, изготовления этих элементов с небольшой высотой, установки в каждой секции фильтрующих элементов стержней (по 7 стержней в каждой секции) в концентрическом зазоре между фильтрующими элементами и цилиндром и установки самого цилиндра.The main disadvantages of this design of the FVPR filter section and, therefore, the design of the filter itself, which largely determines its other disadvantages, are the insufficient rigidity and strength of the filter elements made of PPM material (patent RU 2470695 C1) in radial directions, which leads to the need installing shells on the ends of the filter elements, manufacturing these elements with a small height, installing rods in each section of the filter elements (7 rods in each section) in a concentric gap e between the filter elements and the cylinder and the installation of the cylinder itself.
Невысокие жесткость и прочность фильтрующих элементов, изготовленных из материала ППМ по технологии патента RU 2470695 С1, объясняется тем, что материал ППМ изготовляется прессованием заготовки, сформированной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру проволоки спиралей. В результате в материале фильтрующего элемента появляется большое количество регулярно расположенных в теле элемента слоев (примерно около трети от общего числа слоев материала элемента), сцепленных с соседними слоями только на глубине взаимного проникновения слоев, равной диаметру проволоки. Диаметр проволоки, из которой изготавливают фильтрующие элементы, мал и сцепление этих слоев с соседними слабое, что и является причиной небольших жесткости и прочности этих фильтрующих элементов.The low stiffness and strength of the filter elements made of PPM material according to the technology of patent RU 2470695 C1 is explained by the fact that the PPM material is made by pressing a blank formed from wire spirals stretched to a step equal to the diameter of the wire of the spirals. As a result, a large number of layers regularly located in the body of the element appears in the material of the filter element (about a third of the total number of layers of the element material), coupled with neighboring layers only at a depth of mutual penetration of the layers equal to the diameter of the wire. The diameter of the wire from which the filter elements are made is small and the adhesion of these layers to neighboring ones is weak, which is the reason for the small stiffness and strength of these filter elements.
Необходимость установки в каждой секции фильтрующих элементов большого числа фильтрующих элементов (12 фильтрующих элементов в секции) за счет наличия у них обечаек снижает полезную суммарную фильтрующую поверхность этих элементов и, следовательно, пропускную способность (производительность) каждой секции фильтрующих элементов, каждой секции фильтра ФВПР и фильтра в целом, повышает опасность разгерметизации стыков между элементами, усложняет конструкцию фильтра и повышает стоимость секции фильтра ФВПР.The need to install a large number of filter elements in each section of the filter elements (12 filter elements in the section) due to their shells reduces the useful total filtering surface of these elements and, therefore, the throughput (performance) of each section of the filter elements, each section of the FVPR filter and filter as a whole, increases the risk of depressurization of joints between elements, complicates the design of the filter and increases the cost of the filter section FVPR.
Наличие в каждой секции фильтрующих элементов 7-ми стержней и цилиндра со сквозными отверстиями увеличивает гидравлическое сопротивление внутренней полости секции и, следовательно, снижает ее производительность, существенно увеличивает вес секции фильтра ФВПР.The presence of 7 rods and a cylinder with through holes in each section of the filtering elements increases the hydraulic resistance of the internal cavity of the section and, therefore, reduces its performance, significantly increases the weight of the FVPR filter section.
Фильтр для скважин, собранный из секций фильтра ФВПР, по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.The filter for wells, assembled from sections of the FVPR filter, is by its technical essence closest to the proposed one and adopted as a prototype.
Ставится задача повышения производительности фильтра при таких же, как у прототипа, габаритных размерах, т.е. обеспечения большего, чем у прототипа суточного дебита скважины, снижения веса фильтра, упрощения его конструкции, повышения жесткости и прочности фильтрующих элементов в радиальных и осевом направлениях.The task is to increase the filter performance with the same overall dimensions as the prototype, i.e. providing more than the prototype daily well production rate, reducing the filter weight, simplifying its design, increasing the stiffness and strength of the filter elements in radial and axial directions.
Поставленная задача решается тем, что предлагается фильтр для скважин, содержащий жестко и герметично соединенные друг с другом секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов, изготовленных холодным прессованием из проволочного материала, и двух опор, на которые также с осевым натягом опираются первый и последний фильтрующие элементы секции, и последняя опора последней секции герметично закрыта крышкой, а первая опора первой секции герметично и жестко с помощью шпилек, ввернутых в опору с натягом, и гаек соединена с погружным насосом, отличающийся тем, что фильтрующие элементы каждой секции изготовлены из материала MP осевым прессованием или объемным прессованием с применением полиуретана выполнены в трех модификациях: фильтрующие элементы с одним плоским торцом, которым они опираются на опору, и другим коническим с углом конуса α от 60 до 90°, у одного элемента с внешним конусом, а другого - с внутренним, и промежуточные фильтрующие элементы секции выполнены с коническими торцами, с одним внешним и другим внутренним с конусом с углом α, причем фильтрующие элементы секции стыкуются друг с другом таким образом, что внешний конус одного элемента с осевым натягом входит во внутренний конус другого элемента, образуя жесткий герметичный стык, внутрь секции фильтрующих элементов без радиального зазора или с минимально возможным радиальным зазором вставлена спиральная пружина сжатия со шлифованными торцами, свитая таким образом, что первые три или четыре витка пружины у каждого из двух ее торцов свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема, а на длине каждого фильтрующего элемента секции пружина свита с таким шагом, что на его длине равномерно располагаются два, три или четыре витка пружины, а следующие два витка пружины свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема и располагаются в собранной секции, у стыка фильтрующих элементов так, что один виток располагается на конце одного элемента, а другой - на конце другого, длина пружины каждой секции фильтра, подобрана так, чтобы у каждой собранной секции в рабочем процессе между фильтрующими элементами и фильтрующими элементами и опорами секции сохранялся осевой натяг, обеспечивающий герметичность стыков между ними и прочность фильтрующих элементов на сжатие, причем секция фильтрующих элементов центрируется в опорах как по центрирующему буртику опоры, так и по двум последним виткам пружины в каждой группе свитых вплотную витков, расположенной на концах пружины, в каждую опору до упора с натягом в витки пружины и упора головки винта в уплотнительную прокладку под ней ввинчены три или четыре стопорных винта, равнорасположенных по окружности, причем высота головки винта подобрана таким образом, что зазор между стенкой скважины или обсадной трубой и торцом головки винта не превышал 0.2÷0.3 мм, опоры секций выполнены с перегородкой, в которой проделаны сквозные, центральное отверстие и три или четыре выкрушки, равнорасположенные по окружности, и первая опора первой секции фильтра выполнена с хвостовиком с метрической резьбой, на которую до упора в уплотнительную прокладку навернута промежуточная проставка с ввернутыми в нее шпильками для крепления к погружному насосу, а в промежуточной проставке первой секции жестко закреплен пустотелый цилиндрический стержень со сквозными отверстиями, равнораспределенными как вдоль образующей стержня, так и в окружном направлении, причем внутренняя полость стержня через центральное отверстие в проставке сообщается с всасывающей полостью погружного насоса, а внутренние полости секций сообщаются друг с другом через отверстия в центральном стержне и выкрушки в перегородках опор, и внутренняя полость первой секции сообщается с всасывающей полостью погружного насоса через отверстия в центральном стержне и выкрушки в промежуточной проставке, расположенные ответно выкрушкам опор, и стержень с минимально возможным зазором проходит через центральные отверстия перегородок опор секций, центральный стержень выполнен составным из отдельных частей, соединенных втулками, навинченными на обе соединяемые части стержня, и каждая соединительная втулка навинчена на одну из соединяемых частей стержня до упора в перегородку последней опоры последней секции из пакета секций, расположенных на длине этой части стержня, так что в стыках фильтрующих элементов секций этого пакета создан требуемый осевой натяг, а на вторую соединяемую часть стержня навинчена круглая гайка до упора в соединительную втулку, и на конец последней части центрального стержня навинчена крышка до упора в уплотнительную прокладку, установленную между крышкой и последней опорой последней секции фильтра, таким образом, что между фильтрующими элементами секций последнего пакета фильтра создан требуемый осевой натяг, а сама крышка центрируется по центральному отверстию последней опоры.The problem is solved by the fact that a filter for wells is proposed, comprising sections rigidly and hermetically connected to each other, assembled from cylindrical thin-walled filter elements joined at the ends with axial interference, made by cold pressing from wire material, and two supports, which are also axially supported the first and last filtering elements of the section are supported by an interference fit, and the last support of the last section is hermetically closed by a cover, and the first support of the first section is hermetically and rigidly with studs, the nuts returned to the support with an interference fit and connected to a submersible pump, characterized in that the filter elements of each section are made of MP material by axial pressing or volume pressing using polyurethane made in three versions: filter elements with one flat end, which they rest on the support , and another conical with a cone angle α from 60 to 90 °, for one element with an external cone and the other with an internal one, and the intermediate filtering elements of the section are made with conical ends, with one external and the other in morning with a cone with an angle α, and the filtering elements of the section are joined to each other so that the outer cone of one element with axial interference enters the inner cone of the other element, forming a tight tight joint, inside the section of the filtering elements without a radial clearance or with the smallest possible radial a gap is inserted into a spiral compression spring with polished ends, twisted in such a way that the first three or four turns of the spring at each of its two ends are entwined closely with each other with the minimum possible the angle of elevation, and along the length of each filter element of the section, the spring is entangled in such a way that two, three or four turns of the spring are evenly distributed along its length, and the next two turns of the spring are closely adjacent to each other with the minimum possible angle of elevation and are located in the assembled section , at the junction of the filter elements so that one coil is located at the end of one element and the other at the end of the other, the spring length of each filter section is selected so that for each assembled section in the working process between the filter elements with axes and filtering elements and section supports, an axial tension was maintained, which ensures the tightness of the joints between them and the filtering elements are compressed in compression, and the filtering element section is centered in the supports both along the centering collar of the support, and along the last two spring turns in each group of tightly turned coils, located at the ends of the spring, three or four locking screws, equally spaced circumference, and the height of the screw head is selected in such a way that the gap between the borehole wall or the casing and the end of the screw head does not exceed 0.2 ÷ 0.3 mm, the section supports are made with a partition in which through holes, a central hole and three or four taps, equally spaced the circumference, and the first support of the first filter section is made with a shank with a metric thread, onto which an intermediate spacer with studs screwed into it is screwed to the gasket until it stops to fasten to the submersible pump y, and in the intermediate spacer of the first section, a hollow cylindrical rod with through holes equally distributed along the generatrix of the rod and in the circumferential direction is rigidly fixed, and the inner cavity of the rod through the central hole in the spacer communicates with the suction cavity of the submersible pump, and the internal cavities of the sections communicate with each other through holes in the central shaft and troughs in the partitions of the supports, and the internal cavity of the first section communicates with the suction cavity of the submersible a wasp through holes in the central shaft and taps in the intermediate spacer located in response to the tines of the bearings, and the shaft passes with the minimum possible clearance through the central holes of the partitions of the section supports, the central shaft is made up of separate parts connected by bushings screwed onto both connected parts of the shaft, and each connecting sleeve is screwed onto one of the connected parts of the rod until it stops in the partition of the last support of the last section from the package of sections located along the length of this part rod, so that the required axial interference is created at the joints of the filtering elements of the sections of this package, and a round nut is screwed onto the second connecting part of the rod until it stops in the connecting sleeve, and a cover is screwed to the end of the last part of the central rod until it stops in the gasket installed between the cover and the last support of the last section of the filter, so that between the filter elements of the sections of the last filter bag the required axial tension is created, and the lid itself is centered on the central hole ice support.
Фильтрующие элементы, изготовленные из проволочного нетканого материала MP («Металлорезины»), при тех же габаритных размерах обладают существенно большими жесткостью и прочностью на сжатие и изгиб, чем фильтрующие элементы прототипа, изготовленные из проволочного материала ППМ (по патенту RU 2470695 С1) за счет того, что изделия из материала MP изготавливают из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали, что обеспечивает хорошее сцепление слоев материала во всем теле изделия.Filter elements made of MP non-woven wire material ("Metal Rubber"), with the same overall dimensions, have significantly greater rigidity and compressive and bending strength than filter elements of the prototype made of PPM wire material (according to patent RU 2470695 C1) due to the fact that products from the MP material are made of wire spirals stretched to a step equal to the diameter of the spiral, which ensures good adhesion of the layers of material throughout the body of the product.
Это позволяет изготавливать фильтрующие элементы без обечаек, что при тех же габаритных размерах секции фильтрующих элементов увеличивает ее суммарную полезную фильтрующую поверхность и, следовательно, увеличивает ее пропускную способность и фильтра для скважин в целом.This allows us to produce filter elements without shells, which with the same overall dimensions of the filter element section increases its total useful filter surface and, therefore, increases its throughput and filter for wells in general.
Изготовление фильтрующих элементов из материала MP позволяет применять фильтрующие элементы с большей в 1,5÷2 раза высотой, чем у прототипа, и при той же высоте секции уменьшает в такое же количество раз число фильтров в секции и, следовательно, в еще большее количество раз - число стыков фильтрующих элементов. Это существенно повышает надежность работы фильтра, так как существенно снижается вероятность разгерметизации фильтра, которая, прежде всего, происходит в стыках фильтрующих элементов секций.The manufacture of filter elements from MP material allows the use of filter elements with a height of 1.5 ÷ 2 times higher than that of the prototype, and at the same section height reduces the number of filters in the section by the same number of times and, therefore, even more times - the number of joints of the filter elements. This significantly increases the reliability of the filter, since the probability of depressurization of the filter, which primarily occurs at the joints of the filtering elements of the sections, is significantly reduced.
Заметим, что здесь герметичными считаются стыки, которые не пропускают частицы с размером, большим гидравлического диаметра частицы, допускаемым для заявленной тонкости фильтрации фильтра.Note that here the joints are considered leak-tight, which do not allow particles with a size larger than the hydraulic diameter of the particles allowed for the claimed filtering fineness.
Гидравлическое сопротивление внутренней полости предлагаемого фильтра для скважин меньше, чем у прототипа, так как в ней отсутствуют стержни, цилиндры и центральный стержень, примененные в прототипе для обеспечения требуемой жесткости и прочности его фильтрующих элементов. Это также увеличивает пропускную способность предлагаемого фильтра по сравнению с прототипом.The hydraulic resistance of the inner cavity of the proposed filter for wells is less than that of the prototype, since it does not have rods, cylinders and a central rod used in the prototype to provide the required stiffness and strength of its filter elements. It also increases the throughput of the proposed filter compared to the prototype.
За счет отсутствия этих деталей конструкция предлагаемого фильтра для скважин существенно упрощается, упрощается технология его сборки и существенно снижается вес каждой секции фильтра и, в целом, вес предлагаемого фильтра для скважин.Due to the absence of these details, the design of the proposed filter for wells is greatly simplified, the technology of its assembly is simplified, and the weight of each section of the filter and, in general, the weight of the proposed filter for wells are significantly reduced.
Выполнение головок стопорных винтов, с такой высотой, что между головкой и стенкой скважины или обсадной трубой остается зазор в 0,2÷0,3 мм исключает даже при большой длине фильтра (например, при длине большей 5 м) возможность разгерметизации стыков между фильтрующими элементами и стыков между секциями при поперечном изгибе фильтра и потерю продольной устойчивости фильтром при воздействии на него осевой сжимающей силы, в том числе и ее наибольшего значения, воздействующего на фильтр при засорении фильтрующих элементов.The execution of the heads of the locking screws with such a height that a gap of 0.2–0.3 mm remains between the head and the wall of the borehole or casing eliminates the possibility of depressurization of joints between filter elements even with a long filter length (for example, with a length of more than 5 m) and joints between sections during transverse bending of the filter and the loss of longitudinal stability of the filter when exposed to axial compressive force, including its greatest value, acting on the filter when clogged filter elements.
В предлагаемой конструкции фильтра для скважин центральный стержень работает на осевое сжатие и поперечный изгиб и частично разгружает фильтрующие элементы и пружины от осевых сжимающих сил, создаваемых перепадом давления на фильтрующих элементах, увеличивает поперечную жесткость фильтра. Все это позволяет и при больших перепадах давления на фильтрующих элементах использовать в конструкции предлагаемого фильтра пружины с вполне приемлемыми конструктивными параметрами.In the proposed filter design for wells, the central rod works for axial compression and lateral bending and partially unloads the filter elements and springs from the axial compressive forces created by the pressure drop across the filter elements, increases the transverse stiffness of the filter. All this makes it possible to use springs with quite acceptable structural parameters in the design of the proposed filter, even with large pressure drops across the filter elements.
Выполнение центрального стержня пустотелым со сквозными отверстиями обеспечивает небольшое повышение гидравлического сопротивления внутренней полости фильтра, и, следовательно, установка центрального стержня ненамного снизит производительность предлагаемого фильтра.The implementation of the Central rod hollow with through holes provides a slight increase in hydraulic resistance of the inner cavity of the filter, and, therefore, the installation of the Central rod will slightly reduce the performance of the proposed filter.
Выполнение центрального стержня из отдельных частей и их соединение соединительными втулками с одновременным созданием требуемого осевого натяга в стыках каждого фильтрующего элемента очередного пакета секций создает в стыках всех фильтрующих элементов фильтра примерно постоянную величину осевого натяга при любой длине фильтра, и, несмотря, на очень большую (в мм) суммарную величину этого натяга у последовательно соединенных фильтрующих элементов фильтра величина эта, и, следовательно, требуемая величина натяга в каждом стыке фильтрующих элементов, может быть создана навинчиванием крышки на центральный стержень на вполне конструктивно приемлемую величину длины резьбы на его конце, равную суммарной величине этого натяга только для одного пакета секций. Длина же пакета подбирается из конструктивных соображений. Естественно, резьба такой длины нарезана также на размещаемом в опоре конце каждой части пустотелого стержня, на другом конце стержня нарезана резьба большей длины, так как на него кроме соединительной втулки навинчена еще контровочная гайка.The execution of the central rod from separate parts and their connection by connecting sleeves with the simultaneous creation of the required axial interference in the joints of each filter element of the next packet of sections creates at the joints of all filter elements of the filter an approximately constant value of the axial interference for any length of the filter, and, despite, a very large ( in mm) the total value of this interference fit in the filter elements of the filter connected in series is this value, and, therefore, the required interference value at each junction of the filter elements, can be created by screwing the cap on the central rod to a structurally acceptable value of the length of the thread at its end, equal to the total value of this interference for only one package of sections. The length of the package is selected for design reasons. Naturally, a thread of this length is also cut at the end of each part of the hollow core that is placed in the support; a longer thread is cut at the other end of the core, since, in addition to the connecting sleeve, a lock nut is screwed.
Дело здесь в том, что при сборке очередного пакета секций и создании в нем осевого натяга не происходит дополнительной деформации сжатия ранее собранных пакетов, так как нагрузка, сжимающая вновь собранный, уравновешивается ранее созданной при сборке предыдущего пакета сжимающей нагрузкой и при этом просто полностью или почти полностью разгружается от сжимающей нагрузки стык между соединительной втулкой и перегородкой опоры, на которую опирается последняя секция предыдущего пакета. Это справедливо и для последнего пакета секций фильтра и поэтому последняя часть центрального стержня ничем не отличается от остальных его частей.The point here is that when assembling the next pack of sections and creating an axial preload in it, there is no additional deformation of compression of previously assembled packages, since the load compressing the newly assembled packages is balanced by the compressive load previously created during the assembly of the previous package and at the same time is almost or almost the joint between the connecting sleeve and the support wall, on which the last section of the previous package rests, is completely unloaded from the compressive load. This is also true for the last package of filter sections and therefore the last part of the central rod is no different from the rest of its parts.
Тепловое удлинение пакета, приблизительно равное суммарному тепловому удлинению фильтрующих элементов всех секций пакета, при той же температуре больше теплового удлинения части центрального стержня. Поэтому на рабочем режиме, при повышенной температуре в скважине фильтрующие элементы будут нагружаться дополнительной сжимающей нагрузкой, и при этом стыки в каждой секции будут оставаться герметичными. Растягивающие напряжения, возникающие при этом в центральном стержне, будут частично компенсированы сжимающим воздействием на него перепада давления пластовой жидкости на фильтре. Величина осевого натяга в стыках фильтрующих элементов, создаваемого в пакетах секций при сборке выбирается с учетом их дополнительного сжатия на рабочем режиме.The thermal elongation of the packet, approximately equal to the total thermal elongation of the filter elements of all sections of the packet, at the same temperature is greater than the thermal elongation of part of the central rod. Therefore, in the operating mode, at an elevated temperature in the well, the filter elements will be loaded with an additional compressive load, while the joints in each section will remain airtight. The tensile stresses arising in this case in the central rod will be partially compensated by the compressive effect on it of the differential pressure of the reservoir fluid on the filter. The value of the axial interference at the joints of the filter elements created in the packages of sections during assembly is selected taking into account their additional compression in the operating mode.
Предлагается также фильтр для скважин, отличающийся тем, что в местах возможного соударения центрального стержня с перегородками опор секций на центральном стержне по резьбе или клеем жестко закреплены втулки из полимера.A filter for wells is also proposed, characterized in that in the places of possible collision of the central rod with the partitions of the section supports on the central rod, polymer sleeves are rigidly fixed by thread or glue.
Втулки из полимера при наличии зазоров между перегородками опор и центральным стержнем смягчают соударения секций фильтра и центрального стержня.Polymer bushes in the presence of gaps between the support partitions and the central rod soften the collisions of the filter sections and the central rod.
С целью снижения вероятности смятия фильтрующих элементов внешним давлением при их засорении предлагается фильтр для скважин, отличающийся тем, что в его конструкцию включен перепускной клапан, состоящий из седла клапана, выполненного в крышке в виде центрального сквозного конического отверстия с меньшим диаметром конуса со стороны внешнего давления, клапана в виде усеченного конуса с цилиндрическим хвостовиком, спиральной пружины сжатия со шлифованными торцами и пустотелой опоры клапана, ввернутой до упора в ее торец в пустотелый центральный стержень фильтра, в стенке опоры сделаны сквозные отверстия, опора клапана имеет юбку с внешней метрической резьбой, по которой на нее до упора в торец опоры клапана навинчена промежуточная проставка, пружина надета на цилиндрические хвостовики клапана и опоры с упором в торцы опоры и клапана, клапан без зазора прижат к стенке седла клапана усилием предварительно сжатой пружины, и жесткость пружины клапана и усилие ее предварительного поджатия определяются из условия открытия перепускного клапана при полном засорении фильтрующих элементов или при достижении заданной стадии их засорения.In order to reduce the likelihood of the filter elements being squeezed by external pressure when they become clogged, a well filter is proposed, characterized in that its design includes a bypass valve consisting of a valve seat made in the cover in the form of a central through conical hole with a smaller cone diameter on the side of the external pressure , a valve in the form of a truncated cone with a cylindrical shank, a spiral compression spring with polished ends and a hollow support of the valve screwed completely into its end face into the hollow core filter rod, through holes are made in the wall of the support, the valve support has a skirt with an external metric thread through which an intermediate spacer is screwed on it against the end of the valve support, the spring is put on the cylindrical shanks of the valve and supports with an emphasis on the ends of the support and valve, the valve without a gap is pressed against the wall of the valve seat by the force of a pre-compressed spring, and the stiffness of the valve spring and the force of its pre-compression are determined from the condition that the bypass valve opens when the filter is completely clogged elements or upon reaching a predetermined stage of their clogging.
Надлежащий выбор жесткости пружины клапана и усилия ее предварительного поджатия обеспечивает герметичную посадку клапана на седло на всех рабочих режимах фильтра и обеспечивает открытие клапана при достижении заданной стадии загрязнения фильтрующих элементов.The proper choice of the stiffness of the valve spring and the forces of its preliminary preload ensures a tight fit of the valve on the seat in all operating modes of the filter and ensures that the valve opens when a specified stage of contamination of the filter elements is reached.
При открытии клапана внутренняя полость фильтра через внутреннюю полость центрального стержня заполнится нефильтрованной пластовой жидкостью и перепад давления на фильтрующих элементах станет равным нулю и смятия фильтрующих элементов при их засорении не произойдет. Погружной насос будет качать нефильтрованную жидкость и это послужит сигналом для замены засоренных фильтрующих элементов.When the valve is opened, the inner filter cavity through the inner cavity of the central rod will be filled with unfiltered formation fluid and the pressure drop across the filter elements will become zero and the filter elements will not be wrinkled when they become clogged. The submersible pump will pump unfiltered liquid and this will serve as a signal to replace clogged filter elements.
Конструкции предлагаемых фильтров для скважин поясняются фигурами:The designs of the proposed filters for wells are illustrated by the figures:
на фиг. 1 изображен продольный разрез фильтра для скважин;in FIG. 1 shows a longitudinal section through a filter for wells;
на фиг. 2 изображен разрез по А-А на фиг. 1;in FIG. 2 shows a section along AA in FIG. one;
на фиг. 3 изображен разрез по Б-Б на фиг. 1;in FIG. 3 shows a section along BB in FIG. one;
на фиг. 4 изображен вид В на фиг. 1 - место соединения частей центрального стержня, выполненное в исполнении с втулкой из полимера;in FIG. 4 is a view B of FIG. 1 - the place of connection of the parts of the central rod, made in the design with a sleeve of polymer;
на фиг. 5 изображен вид Г на фиг. 1 - фрагмент фильтра с перепускным клапаном.in FIG. 5 is a view D of FIG. 1 - a fragment of the filter with a bypass valve.
Предлагаемый фильтр для скважин (см. фиг. 1) содержит жестко и герметично последовательно соединенные друг с другом первую 1, промежуточные 2 и последнюю 3 секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов 4, 5 и 6, двух одинаковых у промежуточных секций 2 опор 7, опор 7 и 8 первой секции 1 и опор 7 и 9 последней секции 3 фильтра, на которые также с осевым натягом опираются первый 4 и последний 6 фильтрующие элементы секций, и спиральных пружин сжатия 10, вставленных внутрь каждой секции фильтрующих элементов без радиального зазора или с минимально возможным радиальным зазором, опирающихся шлифованными торцами 11 на перегородки 12 опор секций.The proposed filter for wells (see Fig. 1) contains rigidly and hermetically sequentially connected to each other first 1, intermediate 2 and last 3 sections, composed of two identical identical cylindrical thin-
В перегородках 12 выполнены сквозные - центральное отверстие 13 (см. фиг. 2) и три или четыре выкрушки 14, равнорасположенные по окружности (см. фиг. 1 и 2). На опоре 8 выполнен хвостовик 15 (см. фиг. 1) с наружной метрической резьбой, по которой на первой секции 1 закреплена промежуточная проставка 16 со шпильками 17 для крепления фильтра к погружному насосу (не показан). В стык между проставкой 16 и опорой 8 установлена уплотнительная прокладка 18.In the
В каждую опору секций ввинчены равнорасположенные по окружности три или четыре стопорных винта 19, до упора с натягом в витки пружины 10 и упора головки 20 винта в уплотнительную прокладку 21, причем высота головки винта подобрана таким образом, чтобы зазор между стенкой скважины или обсадной трубой и торцом головки винта не превышал 0.2÷0.3 мм.Three or four
Фильтрующие элементы 4, 5 и 6 каждой секции изготовлены из материала MP осевым прессованием или объемным прессованием с применением полиуретана, высотой в 1,5-2 раза большей, чем у прототипа. Фильтрующие элементы 4 и 6 выполнены с одним плоским торцом, которым они опираются на опору, и другим коническим с углом конуса α от 60 до 90°, у элемента 4 с внешним конусом, а у элемента 6 - с внутренним. Промежуточные фильтрующие элементы 5 секций выполнены с коническими торцами, с одним внешним и другим внутренним с конусом с углом α. Фильтрующие элементы секции стыкуются друг с другом таким образом, что внешний конус одного элемента с осевым натягом входит во внутренний конус другого элемента, образуя жесткий герметичный стык.The
Спиральная пружина сжатия 10 свита таким образом, что первые три или четыре витка 22 пружины 10 у каждого из двух ее торцов 11 свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема, и на длине каждого фильтрующего элемента секций пружина 10 свита с таким шагом, что на его длине равномерно располагаются два, три или четыре витка 23 пружины 10, а следующие два витка 24 и 25 пружины свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема и располагаются в собранной секции, у стыка фильтрующих элементов так, что виток 24 располагается на конце одного элемента, а виток 25 - на конце другого.A
Секция фильтрующих элементов центрируется в опорах секции как по центрирующему буртику 26 каждой опоры, так и по двум последним виткам 22 пружины 10 в каждой группе свитых вплотную витков 22, расположенной на концах пружины 10. Между торцами фильтрующих элементов 2 и 4 и опорами секций могут быть установлены уплотнительные прокладки и фильтрующие элементы могут быть выполнены как у прототипа с плоскими торцами и с установленными на них обечайками (не показано).The filter element section is centered in the section supports both along the centering
В промежуточной проставке 16 первой секции 1 (см. фиг. 1 и 2) жестко закреплен пустотелый цилиндрический стержень 27 со сквозными отверстиями 28, равнораспределенными как вдоль образующей стержня, так и в окружном направлении. Внутренняя полость 29 стержня 27 через центральное отверстие 30 в проставке 16 (см. фиг. 1 и 3) сообщается с всасывающей полостью погружного насоса, а внутренние полости 31 каждой секции сообщаются друг с другом как через отверстия 28 в стержне, так и через выкрушки 14 перегородок 12 опор секций, и внутренняя полость 31 первой секции 1 сообщается с всасывающей полостью погружного насоса так же через центральный стержень 27 и выкрушки 14 в промежуточной проставке 16. Наружный диаметр стержня 27 больше диаметра центрального стержня прототипа и стержень 27 с минимально возможным зазором проходит через центральные отверстия 13 перегородок 12 опор секций. Центральный стержень 27 (см. фиг. 1) выполнен составным из отдельных частей 32, соединенных втулками 33, навинченными на обе соединяемые части стержня. Причем каждая соединительная втулка 33 навинчена на одну из соединяемых частей 32 стержня 27 до упора в перегородку 12 последней опоры 7 последней секции 2 из пакета 34 секций, расположенных на длине этой части стержня 27, так что в стыках фильтрующих элементов секций этого пакета создан требуемый осевой натяг, а на вторую соединяемую часть 32 стержня 27 навинчена круглая гайка 35 до упора в соединительную втулку.In the
На конец последней части 32 центрального стержня 27 навинчена крышка 36 до упора в уплотнительную прокладку 37, установленную между крышкой 36 и последней опорой 9 последней секции 3 фильтра, таким образом, что между фильтрующими элементами секций последнего пакета 34 фильтра создан требуемый осевой натяг. Крышка 36 центрируется по центральному отверстию последней опоры 9.At the end of the
Длина пружины 10 каждой секции фильтра подобрана так, чтобы у каждой собранной секции в рабочем процессе между фильтрующими элементами и фильтрующими элементами и опорами секции сохранялся осевой натяг, обеспечивающий герметичность стыков между ними и прочность фильтрующих элементов на сжатие,The length of the
Предлагается также конструкция фильтра для скважин (см. фиг. 4), отличающаяся от предыдущей конструкции только тем, что в местах возможного соударения центрального стержня 27 с перегородками 12 опор секций на центральном стержне 27 по резьбе или клеем жестко закреплены втулки 38 из полимера.A filter design for wells is also proposed (see Fig. 4), which differs from the previous design only in that in the places of possible collision of the
Кроме того, предлагается фильтр для скважин (см. фиг. 5), отличающийся от предыдущих конструкций только тем, что в его конструкцию включен перепускной клапан 39, состоящий из седла 40 клапана, выполненного в крышке 41 в виде центрального сквозного конического отверстия с меньшим диаметром конуса со стороны внешнего давления, клапана 42 в виде усеченного конуса с цилиндрическим хвостовиком 43, спиральной пружины сжатия 44 со шлифованными торцами и пустотелой опоры 45 клапана, ввернутой до упора в ее торец в пустотелый центральный стержень 27 фильтра. В стенке опоры 45 сделаны сквозные отверстия 46. Опора 45 клапана имеет юбку 47 с внешней метрической резьбой, по которой на нее до упора в уплотнительную прокладку 48 навинчена промежуточная проставка 49. Пружина 44 надета на цилиндрические хвостовики 43 и 50 клапана 42 и опоры 45 с упором в торцы опоры и клапана. Клапан 42 без зазора прижат к стенке седла 40 клапана усилием предварительно сжатой пружины 44. Крышка 41 крепится к промежуточной проставке 49 шпильками 51 и гайками 52.In addition, a filter for wells is proposed (see Fig. 5), which differs from previous designs only in that its design includes a
Жесткость пружины 44 клапана и усилие ее предварительного поджатия определяются из условия открытия перепускного клапана 39 при полном засорении фильтрующих элементов или при достижении заданной стадии их засорения.The stiffness of the
Сборка предлагаемых фильтров для скважин проста и подробно не описывается.The assembly of the proposed filters for wells is simple and not described in detail.
Фильтр (см. фиг. 1) собирают следующим образом. На промежуточную проставку 16 с ввернутыми в нее шпильками 17 устанавливают уплотнительную прокладку 18 и закрепляют в проставке 16 опору 8 первой секции 1 и первую часть 32 центрального пустотелого стержня 27. Собирают первый пакет 34 секций (порядок сборки пакета 34 секций ясен из фиг. 1 и подробно не описывается). После сборки каждой секции в пакет ее пружину 10 фиксируют стопорными винтами 19, вворачивая их в опоры секции до упора с натягом в витки пружины 10 и упора головки 20 винта в уплотнительную прокладку 21. Соединительной втулкой 33 соединяют первую и вторую части 32 стержня 27. Для чего соединительную втулку 33 навинчивают на первую часть 32 стержня 27 до упора в перегородку 12 последней опоры 7 последней секции 2 из собранного пакета 34 секций так, что в стыках фильтрующих элементов секций этого пакета создается требуемый осевой натяг. Вторую соединяемую часть 32 стержня 27 ввинчивают в соединительную втулку 33 и навинчивают круглую гайку 35 до упора в соединительную втулку.The filter (see Fig. 1) is collected as follows. A sealing
Эти операции повторяют, пока не соберут все пакеты 34 секций фильтра. Затем на последнюю опору 9 последней секции 3 последнего пакета 34 устанавливают уплотнительную прокладку 37 и навинчивают крышку 36 на последнюю часть 32 центрального стержня 27 до упора в ее торец. При этом создается требуемая величина осевого натяга в стыках фильтрующих элементов в последнем пакете 34 секций и, следовательно, во всех стыках фильтрующих элементов фильтра.These operations are repeated until all packets of 34 filter sections have been collected. Then, on the
Сборка фильтра (см. фиг. 4)) отличается от сборки фильтра (см. фиг. 1) только тем, что части 32 центрального стержня 27 поступают на сборку с уже закрепленными на них втулками 38 из полимера.The assembly of the filter (see Fig. 4)) differs from the assembly of the filter (see Fig. 1) only in that the
Сборка фильтра (см. фиг. 5) отличается от сборки фильтра (см. фиг. 1) только тем, что включает операции сборки перепускного клапана 39. Порядок выполнения этих операций ясен из фиг. 5 и не описывается.The assembly of the filter (see FIG. 5) differs from the assembly of the filter (see FIG. 1) only in that it includes the operations of assembling the
Фильтрующие элементы предлагаемых фильтров для скважин нагружаются в рабочем процессе сжимающими осевыми и радиальными нагрузками. Для фильтров погружных насосов УЭЦН наиболее востребована величина тонкости фильтрации 100÷300 мкм. Фильтрующие элементы с такой тонкостью фильтрации могут быть изготовлены из проволоки с достаточно большим диаметром, например с d=0,2 и даже 0,3 мм. Фильтрующие элементы из материала MP с плотностью материала, обеспечивающей такую тонкость фильтрации, изготовленные из проволоки такого диаметра, обладают высокими жесткостью и прочностью на все виды действующей сжимающей нагрузки, причем применение проволоки с таким диаметром существенно снижает себестоимость изготовления фильтрующих элементов.The filter elements of the proposed filters for wells are loaded in the working process with compressive axial and radial loads. For ESP submersible pump filters, the fineness of filtration is 100–300 microns. Filter elements with such a fineness of filtration can be made of wire with a sufficiently large diameter, for example, with d = 0.2 and even 0.3 mm. Filtering elements made of MP material with a density of material providing such a filtering fineness made of a wire of this diameter have high rigidity and strength for all types of effective compressive load, and the use of a wire with such a diameter significantly reduces the cost of manufacturing filter elements.
Как уже указывалось, надлежащий выбор жесткости пружины 44 клапана 39 (см. фиг. 5) и усилия ее предварительного поджатия обеспечивают герметичную посадку клапана 42 на седло 40 на всех рабочих режимах фильтра и обеспечивает открытие клапана 39 при достижении заданной стадии загрязнения фильтрующих элементов, что позволяет избежать смятия фильтрующих элементов даже при полном их загрязнении, и несмятые загрязненные фильтрующие элементы могут быть регенерированы.As already mentioned, the proper choice of the stiffness of the
Другие преимущества предлагаемых фильтров для скважин по сравнению с прототипом рассмотрены выше.Other advantages of the proposed filters for wells compared with the prototype discussed above.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100448/05A RU2553874C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Filter for wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100448/05A RU2553874C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Filter for wells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2553874C1 true RU2553874C1 (en) | 2015-06-20 |
Family
ID=53433812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014100448/05A RU2553874C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Filter for wells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2553874C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196296U1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" | Borehole Filter with Adjustable Clearance |
| CN110993139A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-10 | 江苏中海华核环保有限公司 | Special multi-filter-element positioning device for nuclear power waste filter element treatment system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2342669A (en) * | 1940-07-05 | 1944-02-29 | Allan C Hoffman | Fluid strainer or filter |
| RU2433852C1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of producing borehole filter |
| US20120292047A1 (en) * | 2010-01-20 | 2012-11-22 | Knobloch Jr Benton T | Wellbore filter screen and related methods of use |
| RU2470695C1 (en) * | 2011-07-07 | 2012-12-27 | Иван Соломонович Пятов | Wire filter (versions) |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100448/05A patent/RU2553874C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2342669A (en) * | 1940-07-05 | 1944-02-29 | Allan C Hoffman | Fluid strainer or filter |
| US20120292047A1 (en) * | 2010-01-20 | 2012-11-22 | Knobloch Jr Benton T | Wellbore filter screen and related methods of use |
| RU2433852C1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of producing borehole filter |
| RU2470695C1 (en) * | 2011-07-07 | 2012-12-27 | Иван Соломонович Пятов | Wire filter (versions) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110993139A (en) * | 2019-12-17 | 2020-04-10 | 江苏中海华核环保有限公司 | Special multi-filter-element positioning device for nuclear power waste filter element treatment system |
| RU196296U1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-02-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" | Borehole Filter with Adjustable Clearance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105848750B (en) | Filter with filter bypass valve and the filter core for the filter | |
| EP2254679B1 (en) | Filter device, in particular an air filter for an internal combustion engine | |
| EP3423168B1 (en) | Filter cartridge | |
| EP2906328B1 (en) | Upper end cap for filter | |
| RU2553874C1 (en) | Filter for wells | |
| WO2016139085A1 (en) | Filter element and method for manufacturing a filter element | |
| EP0271486A1 (en) | Twist on disposable filter | |
| RU2567307C1 (en) | Filter for water injection into wells | |
| EP2862613B1 (en) | Filter system with seal | |
| EP2949374A1 (en) | Filter elements and methods for filtering fluids | |
| EP2704813B1 (en) | End disk for a filter element and corresponding filter element and filter | |
| KR101275080B1 (en) | Assembling structure of actuator part of fluid control valve, and fluid control valve formed with the structure | |
| US4564376A (en) | Filter element and method of making a filter element | |
| CN106471208B (en) | Hydraulic locking compensation balance valve | |
| EP2890473B1 (en) | Separation device for separating impurities from gases | |
| GB2442111A (en) | Sucker rod shear coupling with shear groove | |
| WO2013010818A1 (en) | Fluid-filtering arrangement and filtering method | |
| RU147791U1 (en) | FILTER FOR WELLS | |
| AU2008242369B2 (en) | Improved sealing for liquid filter | |
| CN102451581A (en) | Filter housing for a filter and filter with such a filter housing | |
| CN106823699A (en) | Dehydrating cartridge is fixed on the device at the casing section of compressed air preparation instrument | |
| US20160279543A1 (en) | Filter Subassembly, Filter Assembly, Filter and Method for Utilizing the Same | |
| DE102014000716A1 (en) | liquid filters | |
| EP3333475B1 (en) | Compressed gas cylinder | |
| EP3120917A1 (en) | Filter cartridge with welded seam |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170110 |