RU137065U1

RU137065U1 - SUBMERSIBLE PUMP UNIT

Info

Publication number: RU137065U1
Application number: RU2013140878/03U
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Данченко
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-01-27

Abstract

1. Погружной насосный агрегат для подъема пластовой жидкости, включающий насос, входной модуль, гидрозащиту, электродвигатель, соединительный патрубок, щелевой фильтр с кольцевой заглушкой на верхнем торце, состоящий из продольных стержней и навивки из призматического профиля, и устройство для герметизации кольцевого зазора, отличающийся тем, что навивка из призматического профиля обращена внутрь щелевого фильтра, который выполнен с открытым нижним торцем для прохода пластовой жидкости и опоясан снизу устройством для герметизации кольцевого зазора, а соединительный патрубок продлен до нижнего торца щелевого фильтра, охвачен внизу спиралевидной щеткой, контактирующей с навивкой, и установлен с возможностью осевого перемещения относительно щелевого фильтра.2. Погружной скважинный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что щелевой фильтр дополнительно снабжен шламосборником, имеющим вверху входные отверстия.1. Submersible pumping unit for raising the reservoir fluid, including a pump, an input module, hydraulic protection, an electric motor, a connecting pipe, a slotted filter with an annular plug at the upper end, consisting of longitudinal rods and winding from a prismatic profile, and a device for sealing an annular gap, characterized in the fact that the winding from the prismatic profile faces the inside of the slit filter, which is made with an open lower end for the passage of formation fluid and is encircled from below by a device for sealing tsevogo gap, and a connecting pipe extended to the lower end of the slotted filter bottom covered spiral brush in contact with the wound, and is mounted for axial movement relative to the slot filtra.2. The submersible borehole pumping unit according to claim 1, characterized in that the slotted filter is further provided with a sludge collector having inlet openings at the top.

Description

Полезная модель относятся к нефтяной промышленности, а именно к устройствам для добычи водонефтяной смеси из скважин, осложненных выносом песка.The utility model relates to the oil industry, and in particular to devices for the extraction of water-oil mixtures from wells complicated by sand removal.

Известен погружной насосный агрегат, состоящий из насосных секций, всасывающего элемента в виде корпуса с валом и пенометаллическим фильтром, гидрозащиты и электродвигателя (Пат. №2261369 РФ, F04D 13/10, 2004).Known submersible pump unit, consisting of pump sections, a suction element in the form of a housing with a shaft and a foam filter, hydraulic protection and electric motor (Pat. No. 2261369 of the Russian Federation, F04D 13/10, 2004).

Недостатком погружного насосного агрегата является ограниченный ресурс работы в скважинах с повышенным содержанием механических примесей, поскольку пенометаллический фильтр необратимо утрачивает свою пропускную способность в течение ограниченного времени в силу свойственного ему задержания частиц в поровом пространстве, в результате чего прекращается поступление жидкости в насос.The disadvantage of a submersible pump unit is the limited service life in wells with a high content of mechanical impurities, since the foam filter irreversibly loses its capacity for a limited time due to its inherent retention of particles in the pore space, as a result of which the flow of fluid into the pump stops.

Известен погружной насосный агрегат, состоящий из колонны труб, электроцентробежного насоса (ЭЦН), гидрозащиты, вентильного электродвигателя и присоединенного к его основанию через разобщитель щелевого фильтра (Пат. №109513 РФ, F04D 13/10, 2011).Known submersible pumping unit, consisting of a pipe string, an electric centrifugal pump (ESP), hydraulic protection, a valve motor and connected to its base through a disconnect slot filter (Pat. No. 109513 of the Russian Federation, F04D 13/10, 2011).

В таком погружном насосном агрегате не предусмотрена возможность промывки щелевого фильтра в случае его засорения, что уменьшает количество добываемой нефти из скважин с интенсивным пескопроявлением.In such a submersible pump unit, it is not possible to flush the slit filter in case of clogging, which reduces the amount of oil produced from wells with intense sand development.

Известен погружной насосный агрегат, включающий колонну из насосно-компрессорных труб с регулируемым и обратным клапанами в ее основании, ЭЦН, входной модуль, гидрозащиту и электродвигатель, помещенные в кожухе, который герметично зафиксирован на колонне труб выше регулируемого клапана, и прикрепленный к кожуху хвостовик с фильтром внизу (Пат. №2415253 РФ, E21B 43/00, 2011). Известен также погружной насосный агрегат, включающий колонну труб, ЭЦН, электродвигатель, фильтр, присоединенный посредством перфорированного патрубка и оснащенный магнитоактиватором внутри, и цилиндрический кожух, который прикреплен верхним концом к насосу выше приемной части, а нижним концом - к торцу электродвигателя (Пат. №2230181 РФ, E21B 43/00, 2004).Known submersible pump unit, comprising a string of tubing with adjustable and non-return valves at its base, ESP, input module, hydraulic protection and electric motor, placed in a casing, which is hermetically fixed on the pipe string above the adjustable valve, and a shank attached to the casing filter below (Pat. No. 2415253 of the Russian Federation, E21B 43/00, 2011). Also known is a submersible pump unit, including a pipe string, an ESP, an electric motor, a filter connected by means of a perforated nozzle and equipped with a magnetic activator inside, and a cylindrical casing that is attached with the upper end to the pump above the receiving part, and the lower end to the end of the electric motor (Pat. No. 2230181 RF, E21B 43/00, 2004).

Основным недостатком описанных погружных насосных агрегатов является применение кожуха для организации противотока жидкости через скважинный фильтр при его регенерации, который увеличивает весогабаритные характеристики агрегатов, усложняет выполнение спускоподъемных операций, а также повышает их стоимость.The main disadvantage of the described submersible pump units is the use of a casing for organizing a countercurrent of fluid through the well filter during its regeneration, which increases the weight and size characteristics of the units, complicates the performance of hoisting operations, and also increases their cost.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является принятый за прототип погружной насосный агрегат для подъема пластовой жидкости, включающий колонну труб, ЭЦН, входной модуль, гидрозащиту, электродвигатель, соединительный перфорированный патрубок, щелевой фильтр с кольцевой заглушкой на верхнем торце, состоящий из продольных стержней и навивки из призматического профиля, и устройство для герметизации кольцевого зазора, опоясывающее соединительный патрубок ниже перфораций (Пат. №60613 РФ, E21B 43/08, 2007).The closest in technical essence to the claimed one is the submersible pump unit adopted for the prototype for raising the reservoir fluid, including a pipe string, ESP, input module, hydraulic protection, an electric motor, a perforated connecting pipe, a slotted filter with an annular plug on the upper end, consisting of longitudinal rods and winding from a prismatic profile, and a device for sealing an annular gap encircling the connecting pipe below the perforations (Pat. No. 60613 of the Russian Federation, E21B 43/08, 2007).

Недостаток погружного насосного агрегата состоит в его ограниченной долговечности и невысокой надежности вследствие невозможности эффективного восстановления пропускной способности входящего в его состав щелевого фильтра без извлечения из скважины.The disadvantage of the submersible pump unit is its limited durability and low reliability due to the impossibility of effectively restoring the throughput of its slotted filter without extraction from the well.

Задачей настоящей полезной модели является создание погружного насосного агрегата с высоким ресурсом работы за счет эффективного периодического восстановления в скважине пропускной способности его щелевого фильтра.The objective of this utility model is to create a submersible pump unit with a high service life due to the effective periodic recovery in the well of the bandwidth of its slotted filter.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном насосном агрегате для подъема пластовой жидкости, включающем ЭЦН, входной модуль, гидрозащиту, электродвигатель, соединительный патрубок, щелевой фильтр с кольцевой заглушкой на верхнем торце, состоящий из продольных стержней и навивки из призматического профиля, и устройство для герметизации кольцевого зазора, согласно полезной модели, навивка из призматического профиля обращена внутрь щелевого фильтра, который выполнен с открытым нижним торцем для прохода пластовой жидкости и опоясан снизу устройством для герметизации кольцевого зазора, а соединительный патрубок продлен до нижнего торца щелевого фильтра, охвачен внизу спиралевидной щеткой, контактирующей с навивкой, и установлен с возможностью осевого перемещения относительно щелевого фильтра.The specified technical result is achieved by the fact that in the submersible pumping unit for raising the reservoir fluid, including the ESP, the input module, hydraulic protection, an electric motor, a connecting pipe, a slotted filter with an annular plug on the upper end, consisting of longitudinal rods and winding from a prismatic profile, and a device for sealing the annular gap, according to the utility model, the winding from the prismatic profile is turned inside the slotted filter, which is made with an open lower end for passage of the reservoir dkosti and bottom girt device for sealing the annular gap and the connecting pipe extended to the lower end of the slotted filter bottom covered spiral brush in contact with the wound, and is axially movable relative to the slotted filter.

К щелевому фильтру дополнительно может быть присоединен шламосборник с входными отверстиями вверху.An optional sludge collector with inlet openings at the top can be connected to the slot filter.

На фиг. 1 схематично изображен погружной насосный агрегат, при спуске в скважину; на фиг. 2 - то же, в процессе откачки пластовой жидкости; на фиг. 3 - то же, при удалении загрязнений с внутренней поверхности щелевого фильтра; на фиг. 4 - щелевой фильтр, продольное сечение.In FIG. 1 schematically depicts a submersible pump unit, while lowering into the well; in FIG. 2 - the same in the process of pumping formation fluid; in FIG. 3 - the same, when removing contaminants from the inner surface of the slit filter; in FIG. 4 - slotted filter, longitudinal section.

Погружной насосный агрегат содержит колонну труб 1, ЭЦН 2, входной модуль 3, гидрозащиту 4, электродвигатель 5, соединительный патрубок 6, щелевой фильтр 7, устройство 8 для герметизации кольцевого зазора 21 (фиг. 1).Submersible pump unit contains a pipe string 1, ESP 2, input module 3, hydraulic protection 4, electric motor 5, connecting pipe 6, slotted filter 7, device 8 for sealing the annular gap 21 (Fig. 1).

В щелевом фильтре 7 продольные стержни 9 расположены снаружи навивки из призматического профиля 10, а непрерывная щель 11 обращена внутрь фильтра (фиг. 4). Верхний торец 12 щелевого фильтра 7 перекрыт кольцевой заглушкой 13, а его нижний торец 14 оставлен открытым для прохода пластовой жидкости и ее фильтрации изнутри наружу фильтра 7.In the slotted filter 7, the longitudinal rods 9 are located outside the winding from the prismatic profile 10, and the continuous slit 11 is turned into the filter (Fig. 4). The upper end 12 of the slotted filter 7 is blocked by an annular plug 13, and its lower end 14 is left open for the passage of the formation fluid and its filtration from inside to outside of the filter 7.

Соединительный патрубок 6 продлен до нижнего торца 14 щелевого фильтра 7 и снабжен внизу коаксиально установленной на нем щеткой 15, ворсинки 16 которой контактируют с навивкой из призматического профиля 10. Щетка имеет спиралевидную форму для уменьшения гидравлического сопротивления движению жидкости сквозь ворсинки. Соединительный патрубок 6 закреплен в кольцевой заглушке 13, например, с помощью срезных шрифтов, и может быть отсоединен под действием прикладываемогоо усилия для последующего осевого перемещения относительно щелевого фильтра 7.The connecting pipe 6 is extended to the bottom end 14 of the slotted filter 7 and is provided with a brush 15 coaxially mounted on the bottom, the bristles 16 of which are in contact with the winding from the prismatic profile 10. The brush has a spiral shape to reduce hydraulic resistance to fluid movement through the bristles. The connecting pipe 6 is fixed in the annular plug 13, for example, using shear fonts, and can be disconnected by the applied force for subsequent axial movement relative to the slotted filter 7.

Устройство 8 для герметизации кольцевого зазора опоясывает щелевой фильтр 7 внизу и имеет в исходном состоянии меньший диаметральный размер, чем внутренний диаметр эксплуатационной колонны 19. Устройство 8 может быть выполнено в виде механического пакера или из разбухающей в жидкости эластомерной оболочки.The device 8 for sealing the annular gap surrounds the slit filter 7 at the bottom and has in its initial state a smaller diametrical size than the inner diameter of the production string 19. The device 8 can be made in the form of a mechanical packer or from an elastomeric shell swelling in a liquid.

К щелевому фильтру 7 может быть дополнительно присоединен шламосборник 17 с входными отверстиями 18, который предотвращает осаждение частиц на зумпф скважины при регенерации загрязненного щелевого фильтра и одновременно служит гравитационным сепаратором, отделяющим крупнодисперсные частицы из пластовой жидкости перед ее механической очисткой на щелевом фильтре 7.A sludge collector 17 with inlet openings 18 can be additionally attached to the slit filter 7, which prevents particles from settling on the sump of the well during regeneration of the contaminated slot filter and at the same time serves as a gravitational separator separating coarse particles from the formation fluid before mechanical cleaning on the slot filter 7.

Погружной насосный агрегат спускают в скважину, при этом устройство 8 для герметизации кольцевого зазора остается выше перфораций 20 в эксплуатационной колонне 19 (фиг. 1). В скважине устройство 8 активируют, в результате чего происходит закрепление щелевого фильтра 7 в эксплуатационной колонне 19 и герметизация кольцевого зазора 21 между ними (фиг. 2).The submersible pump unit is lowered into the well, while the device 8 for sealing the annular gap remains above the perforations 20 in the production string 19 (Fig. 1). In the well, the device 8 is activated, as a result of which the slotted filter 7 is fixed in the production casing 19 and the annular gap 21 is sealed between them (Fig. 2).

После включения ЭЦН и создания депрессии пластовая жидкость с механическими частицами поступает из продуктивного пласта скважины через перфорации 20 в эксплуатационную колонну 19. Через открытый нижний торец 14 пластовая жидкость попадает внутрь щелевого фильтра 7 и беспрепятственно движется внутри него в осевом и радиальном направлении между ворсинками спиралевидной щетки 15.After turning on the ESP and creating a depression, the formation fluid with mechanical particles enters from the producing wellbore through the perforations 20 into the production string 19. Through the open bottom end 14, the formation fluid enters the slot filter 7 and moves axially and radially freely between the villi of the spiral brush fifteen.

При наличии присоединенного к щелевому фильтру 7 шламосборника 17 поступает сначала в последний через отверстия 18, разворачивается на 90 градусов и лишь затем устремляется в щелевой фильтр 7, при этом наиболее тяжелые и крупные из находящихся в жидкости частиц под действием гравитационных сил оседают на дно шламосборника 17.In the presence of a sludge collector 17 connected to the slit filter 7, it first enters the last through openings 18, rotates 90 degrees and only then rushes into the slit filter 7, while the heaviest and largest particles in the liquid settle under the influence of gravitational forces to the bottom of the sludge collector 17 .

Далее в обоих случаях происходит фильтрация пластовой жидкости через щель 11 между витками призматического профиля 10 изнутри наружу щелевого фильтра 7, при этом частицы размером более ширины щели задерживаются между витками, образуя конгломераты. После прохождения щелевого фильтра 7 очищенная пластовая жидкость оказывается в кольцевом зазоре 21, течет по нему к входному модулю 3 и попадает в ЭЦН 2. Кольцевая заглушка 13 исключает поступление неочищенной пластовой жидкости на прием ЭЦН, минуя щелевой фильтр 7.Further, in both cases, the formation fluid is filtered through the gap 11 between the turns of the prismatic profile 10 from the inside out to the slotted filter 7, while particles larger than the width of the gap are delayed between the turns, forming conglomerates. After passing through the slotted filter 7, the cleaned formation fluid is in the annular gap 21, flows through it to the input module 3 and enters the ESP 2. The annular plug 13 eliminates the flow of untreated reservoir fluid to the ESP, bypassing the slotted filter 7.

При выявлении на устье скважины существенного снижения объема откачиваемой жидкости проводят очистку загрязненного щелевого фильтра 7 от механических частиц. Для этого погружной насосный агрегат отключают, глушат скважину очищенным до высокой степени тяжелым раствором и убирают устьевую арматуру (фиг. 3). Далее к верхнему концу колонны труб 1 прикладывают расчетное усилие натяжения, которое через погружной насосный агрегат передается на соединительный патрубок 6. В результате патрубок 6 выходит из зацепления (не показано) с кольцевой заглушкой 13 и продергивается через щелевой фильтр 7, который при этом удерживается устройством 8 от смещения в эксплуатационной колонне 19. Погружной насосный агрегат вместе с соединительным патрубком 6 поднимают на высоту, сопоставимую с длиной щелевого фильтра 7, после чего возвращают в исходное положение. Так поступают несколько раз. Установленная на соединительном патрубке 6 щетка 15 своими ворсинками 16 разрушает и удаляет конгломераты частиц из щели 11 по всей длине щелевого фильтра 7. Под действием силы тяжести отделившиеся частицы опускаются вниз к открытому торцу 14 щелевого фильтра 7, откуда падают в зумпф скважины или в шламосборник 17. По завершению регенерации щелевого фильтра погружной насосный агрегат возвращают в исходное положение, устанавливают устьевую арматуру и включают (фиг. 2).If a significant decrease in the volume of pumped liquid is detected at the wellhead, the contaminated slotted filter 7 is cleaned from mechanical particles. For this, the submersible pump unit is turned off, the well is plugged with a heavily cleaned heavy solution and the wellhead fittings are removed (Fig. 3). Next, the calculated tension force is applied to the upper end of the pipe string 1, which is transmitted through the submersible pump unit to the connecting pipe 6. As a result, the pipe 6 disengages (not shown) with an annular plug 13 and is pulled through a slotted filter 7, which is then held by the device 8 from displacement in the production casing 19. The submersible pump unit together with the connecting pipe 6 is raised to a height comparable to the length of the slotted filter 7, and then returned to its original position. This is done several times. The brush 15 mounted on the connecting pipe 6 with its fibers 16 destroys and removes conglomerates of particles from the slot 11 along the entire length of the slotted filter 7. Under the action of gravity, the separated particles fall down to the open end 14 of the slotted filter 7, from where they fall into the sump of the well or into the sludge collector 17 Upon completion of the regeneration of the slit filter, the submersible pump unit is returned to its original position, the wellhead valves are installed and turned on (Fig. 2).

В результате выполненных за короткий промежуток времени простых операций восстанавливается в прежнем объеме движение пластовой жидкости через освобожденный от механических частиц щелевой фильтр. Это позволяет сократить простои погружного насосного агрегата, увеличить ресурс его работы и, следовательно, нефтедобычу.As a result of simple operations performed in a short period of time, the movement of formation fluid through a slotted filter freed from mechanical particles is restored to its former volume. This allows to reduce downtime of the submersible pump unit, to increase the resource of its operation and, consequently, oil production.

Claims

1. Submersible pumping unit for raising the reservoir fluid, including a pump, an input module, hydraulic protection, an electric motor, a connecting pipe, a slotted filter with an annular plug at the upper end, consisting of longitudinal rods and winding from a prismatic profile, and a device for sealing an annular gap, characterized in the fact that the winding from the prismatic profile faces the inside of the slit filter, which is made with an open lower end for the passage of formation fluid and is encircled from below by a device for sealing tsevogo gap, and a connecting pipe extended to the lower end of the slotted filter bottom covered spiral brush in contact with the wound, and is axially movable relative to the slotted filter.

2. The submersible borehole pumping unit according to claim 1, characterized in that the slotted filter is further provided with a sludge collector having inlet openings at the top.