RU147662U1

RU147662U1 - FILTERING MODULE

Info

Publication number: RU147662U1
Application number: RU2014121733/03U
Authority: RU
Inventors: Иван Соломонович Пятов; Александр Сергеевич Тотанов; Александр Михайлович Шевкун; Алексей Михайлович Донченко; Юрий Владимирович Кирпичев; Лариса Владимировна Воробьева
Original assignee: Иван Соломонович Пятов
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2014-11-10

Abstract

Заявляемое техническое решение относится к добыче жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин, в частности к их подземному фильтрованию, а именно к конструкциям скважинных фильтров, и может найти применение при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности и долговечности эксплуатации фильтрующего модуля путем упрочнения несущего корпуса, лишенного перфорации стенок, защиты подшипников скольжения от разрушения агрессивной рабочей средой и повышении производительности модуля путем ускорения процесса фильтрации оптимизацией радиального зазора сечения кольцевой полости между несущим корпусом и фильтрующим элементом для протекания рабочей среды. Предлагается фильтрующий модуль, который содержит несущий корпус, выполненный по всей его длине в виде цилиндрической трубы со сплошными стенками, по меньшей мере один центратор, выполненный в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержащий в торцевых зонах последней две кольцевые втулки, жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями, и расположенные коаксиально между несущим корпусом и фильтрующим элементом с примыканием кольцевых втулок к внутренней цилиндрической поверхности фильтрующего элемента и с возможностью образования радиального зазора между несущим корпусом и фильтрующим элементом в промежутках между стержнями, при этом стержни выполнены в виде узких брусков и установлены с примыканием противолежащими длинными сторонами брусков к внутренней цилиндрической поверхности фильтрующего элемента и к наружной цилиндрической поверхности несущего корпуса, соответственно, по всей длине цилиндрической решетки, при этом толщина каждой кольцевой втулки «беличьего колеса» в радиальном направлении выполнена, предпочтительно, равной 0,30-0,40 от величины радиального зазора кольцевой полости между наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса и внутренней цилиндрической поверхностью фильтрующего элемента, с возможностью образования дополнительного радиального зазора между внутренней поверхностью торцевой кольцевой втулки и наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса, а толщина каждого стержня в радиальном направлении выполнена равной величине радиального зазора кольцевой полости между наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса и внутренней цилиндрической поверхностью фильтрующего элемента. Такое размещение торцевых кольцевых втулок и стержней в центраторе в виде «беличьего колеса» позволяет создать всегда гарантированно открытый канал для прохода рабочей среды, подвергаемой фильтрованию, причем стержни по всей длине фильтрующего элемента установлены с примыканием к последнему и с упором во внешнюю цилиндрическую поверхность несущего корпуса с возможностью образования радиального зазора между несущим корпусом и фильтрующим элементом в промежутках между стержнями. Кроме того предлагаемый фильтрующий модуль содержит вал, размещенный в полости этого корпуса, и фильтрующий элемент, состоящий по меньшей мере из одного блока автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок и установленный коаксиально с несущим корпусом снаружи него с образованием между ними радиального зазора, подшипники скольжения, фиксированно установленные в осевом направлении между валом и внутренней цилиндрической поверхностью несущего корпуса с возможностью вращения в них вала и устройство для оптимального сжатия фильтрующего элемента в осевом направлении, снабженное по меньшей мере одним распорным кольцом, расположенным на стыке фильтрующего элемента с фланцем модуля. Верхний фланец модуля со стороны зоны входной полости погружного насоса снабжен цилиндрической полостью и продольными каналами, выполненными с возможностью сообщения этой цилиндрической полости с кольцевой полостью радиального зазора между несущим корпусом и фильтрующим элементом. В качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал или «металлорезина» или спрессованная металлическая путанка или пористый проницаемый материал. Предлагаемая полезная модель содержит 1 независимый пункт формулы, 2 з.п. ф-лы и 6 илл. The claimed technical solution relates to the production of liquid and gaseous fluids from boreholes, in particular to their underground filtering, namely, the designs of well filters, and can find application in the operation of oil and gas wells. The objective of the invention is to increase the reliability and durability of the filter module by hardening the bearing housing, devoid of perforation of the walls, protecting the sliding bearings from destruction by an aggressive working medium and increasing the performance of the module by speeding up the filtering process by optimizing the radial clearance of the cross section of the annular cavity between the bearing housing and the filter element for the flow of the working environment. A filter module is proposed which comprises a supporting housing made over its entire length in the form of a cylindrical pipe with continuous walls, at least one centralizer, made in the form of a cylindrical squirrel-cage lattice and containing in the end zones of the latter two ring sleeves rigidly connected between discreetly mounted longitudinal rods, and located coaxially between the bearing housing and the filter element with the adjacent ring sleeves to the inner cylindrical surface of the filter about the element and with the possibility of forming a radial clearance between the bearing housing and the filter element in the spaces between the rods, while the rods are made in the form of narrow bars and are mounted adjacent to the opposite long sides of the bars to the inner cylindrical surface of the filter element and to the outer cylindrical surface of the bearing housing, respectively , along the entire length of the cylindrical grating, while the thickness of each annular sleeve of the "squirrel wheel" in the radial direction is made, preferably exactly equal to 0.30-0.40 of the value of the radial clearance of the annular cavity between the outer cylindrical surface of the bearing housing and the inner cylindrical surface of the filter element, with the possibility of forming an additional radial clearance between the inner surface of the end ring sleeve and the outer cylindrical surface of the bearing housing, and the thickness each rod in the radial direction is made equal to the radial clearance of the annular cavity between the outer cylindrical surface the housing and the inner cylindrical surface of the filter element. This placement of the end ring bushings and rods in the centralizer in the form of a “squirrel wheel” allows you to always create a guaranteed open channel for the passage of the working medium to be filtered, and the rods along the entire length of the filter element are mounted adjacent to the latter and abut against the outer cylindrical surface of the bearing housing with the possibility of forming a radial clearance between the bearing housing and the filter element in the spaces between the rods. In addition, the proposed filter module includes a shaft located in the cavity of this housing, and a filter element consisting of at least one block of autonomous replaceable ring filter sleeves and mounted coaxially with the bearing housing outside it with the formation of a radial clearance between them, sliding bearings fixedly mounted in the axial direction between the shaft and the inner cylindrical surface of the bearing housing with the possibility of rotation of the shaft in them and a device for optimal compression filtering th element in the axial direction, provided with at least one spacer ring located at the junction of the filter element with the module flange. The upper flange of the module from the zone of the inlet cavity of the submersible pump is equipped with a cylindrical cavity and longitudinal channels configured to communicate with this cylindrical cavity with an annular cavity of radial clearance between the bearing housing and the filter element. As the filtering material, a wire nonwoven material or “metal rubber” or a pressed metal tangle or porous permeable material is taken. The proposed utility model contains 1 independent claim, 2 s.p. f-ly and 6 ill.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к добыче жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин, в частности к их подземному фильтрованию, а именно к конструкциям скважинных фильтров, и может найти применение при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.The proposed solution relates to the production of liquid and gaseous fluids from boreholes, in particular to their underground filtering, namely, the designs of well filters, and can find application in the operation of oil and gas wells.

Уже известен фильтрующий модуль, содержащий несущий корпус, выполненный в виде перфорированной цилиндрической трубы с радиальными отверстиями, вал, размещенный в полости корпуса, и фильтрующий элемент, перекрывающий радиальные отверстия, установленный коаксиально с корпусом снаружи его с образованием между ними радиального зазора, при этом корпус жестко соединен своими торцами с верхним и нижним фланцами, соответственно, а верхний и нижний торцы вала соединены с насосом и с погружным двигателем, соответственно, при этом фильтрующий модуль дополнительно снабжен, по меньшей мере, одним центральным и двумя периферийными подшипниками скольжения, фиксированно установленными в осевом направлении между валом и внутренней поверхностью корпуса с возможностью вращения в них вала, снабжен центратором и устройством для оптимального сжатия фильтрующего элемента в осевом направлении, выполненным в виде резьбовых соединений с регулировочными шайбами и снабженным распорными кольцами, расположенными на стыке фильтрующего элемента с верхним и нижним фланцами с возможностью регулирования общей осевой длины фильтрующего элемента путем взаимодействия каждого резьбового соединения с соответствующим распорным кольцом, причем центратор выполнен в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержит две втулки, жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями, и расположен коаксиально между корпусом и фильтрующим элементом с примыканием втулок к цилиндрическим поверхностям корпуса и фильтрующего элемента, соответственно, в обеих торцевых зонах, а зазор между корпусом и фильтрующим элементом образован в промежутках между стержнями, фильтрующий элемент состоит, по меньшей мере, из одного блока автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок, снабженных торцевыми кольцевыми наконечниками, жестко с ними связанными, выполненными заподлицо с фильтрующей поверхностью и последовательно установленными вдоль корпуса с плотным примыканием друг к другу кольцевыми торцами наконечников, выполненными с взаимносопряженным профилем, а в качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал, или «металлорезина», или спрессованная металлическая путанка, или пористый проницаемый материал, а средняя величина пор предпочтительно кратна 10 мкм и выбрана из ряда в диапазоне 50-600 мкм, величина пористости фильтрующего материала выполнена, предпочтительно, равной 70-95%, и общая площадь радиальных отверстий в корпусе выполнена, предпочтительно, равной 0,5-5%.A filter module is already known, comprising a supporting housing made in the form of a perforated cylindrical pipe with radial holes, a shaft located in the cavity of the housing, and a filter element overlapping the radial holes, mounted coaxially with the housing outside it with the formation of a radial clearance between them, while the housing rigidly connected by its ends to the upper and lower flanges, respectively, and the upper and lower ends of the shaft are connected to the pump and to the submersible motor, respectively, while the filtering ul is additionally equipped with at least one Central and two peripheral bearings, fixed axially mounted between the shaft and the inner surface of the housing with the possibility of rotation of the shaft, equipped with a centralizer and a device for optimal compression of the filter element in the axial direction, made in the form threaded connections with adjusting washers and provided with spacer rings located at the junction of the filter element with the upper and lower flanges with the possibility of adjusting io of the total axial length of the filter element by the interaction of each threaded connection with the corresponding spacer ring, and the centralizer is made in the form of a cylindrical squirrel cage lattice and contains two bushes rigidly interconnected by longitudinal discretely mounted rods, and is located coaxially between the housing and the filter element with adjoining the bushings to the cylindrical surfaces of the housing and the filter element, respectively, in both end zones, and the gap between the housing and filter it is formed by an element in the spaces between the rods, the filter element consists of at least one block of autonomous replaceable ring filter sleeves equipped with end ring tips rigidly connected to them, made flush with the filter surface and sequentially installed along the housing with a tight fit to each other to each other by ring ends of tips made with an interconnected profile, and wire nonwoven material, or “metal cutting”, was taken as a filter material on ", or a pressed metal tangle, or a porous permeable material, and the average pore size is preferably a multiple of 10 μm and selected from a range in the range of 50-600 μm, the porosity of the filter material is preferably 70-95%, and the total area of the radial holes in the housing is preferably made equal to 0.5-5%.

Радиальные отверстия в корпусе фильтрующего модуля могут быть выполнены с цилиндрическими образующими или в виде продольных пазов или с переменным в осевом направлении диаметром.Radial holes in the housing of the filter module can be made with cylindrical generators either in the form of longitudinal grooves or with a diameter variable in the axial direction.

Диаметр радиальных отверстий в корпусе фильтрующего модуля может быть выполнен постоянным, предпочтительно, равным 8-30 мм при диаметре корпуса, равном 50-150 мм. или переменным в осевом направлении корпуса.The diameter of the radial holes in the housing of the filter module can be made constant, preferably equal to 8-30 mm with a diameter of the housing equal to 50-150 mm. or variable in the axial direction of the housing.

Фильтрующий модуль может быть снабжен перепускным клапаном.The filter module can be equipped with a bypass valve.

Наконечники фильтрующих втулок могут быть выполнены из металла, например из нержавеющей стали, или полимера, или углепластика.The tips of the filtering sleeves can be made of metal, for example stainless steel, or polymer, or carbon fiber.

Пористая структура фильтрующих элементов может быть выполнена с гидрофобным покрытием.The porous structure of the filter elements can be made with a hydrophobic coating.

Взаимносопряженный профиль кольцевых торцов наконечников в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок может быть выполнен плоским и перпендикулярным оси фильтрующего элемента.The mutually conjugated profile of the annular ends of the tips in the abutment zone of each adjacent pair of annular filter sleeves can be made flat and perpendicular to the axis of the filter element.

Взаимносопряженный профиль кольцевых торцов наконечников в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок может быть выполнен в виде ломаной линии.The mutually conjugated profile of the annular ends of the tips in the abutment zone of each adjacent pair of annular filtering sleeves can be made in the form of a broken line.

В качестве материала фильтрующего элемента могут быть взяты коррозионно-стойкие материалы, например нержавеющие стали и/или полимеры ряда полифениленсульфид, и/или полиэфирэфиркетон, и/или полиимиды, и/или углеграфит. /Патент РФ на полезную модель №120999 «Фильтрующий модуль», E21B 43/08, опубл. 2012 г./As the material of the filter element can be taken corrosion-resistant materials, for example stainless steels and / or polymers of the series polyphenylene sulfide and / or polyetheretherketone, and / or polyimides, and / or carbon graphite. / RF patent for utility model No. 120999 “Filter module”, E21B 43/08, publ. 2012 y. /

В процессе работы известного фильтрующего модуля агрессивная рабочая среда, нагнетаемая погружным насосом, постоянно омывает подшипники скольжения, в которых установлен вал, подвергая их усиленному износу. Кроме того сам перфорированный корпус фильтрующих модулей, особенно болыдеразмерных, из-за ослабления перфорацией становится непрочным и подверженным возможному изгибу. За счет примыкания обеих кольцевых фильтрующих втулок цилиндрической решетки «беличьего колеса» к цилиндрическим поверхностям несущего корпуса и фильтрующего элемента в обеих торцевых зонах решетки нарушается прохождение фильтруемой рабочей среды через такую конструкцию центратора. Рабочая среда проходит через дискретно установленные стержни «беличьего колеса», но далее не имеет возможности быстрого выхода из «беличьего колеса» благодаря полному перекрытию обеими втулками радиального зазора кольцевых полостей между внутренней цилиндрической поверхностью фильтрующего элемента и наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса, причем радиальный зазор между корпусом и фильтрующим элементом образован только в промежутках между стержнями. Поток фильтруемой рабочей среды, ограниченный обеими втулками решетки, может только с очень небольшой скоростью проникать через отверстия перфорированного несущего корпуса в зоне расположения «беличьего колеса».During the operation of the known filter module, the aggressive working medium pumped by the submersible pump constantly washes the plain bearings in which the shaft is installed, subjecting them to heavy wear. In addition, the perforated housing of the filter modules, especially large ones, due to the weakening of the perforation, becomes fragile and subject to possible bending. Due to the adjacency of both annular filter sleeves of the squirrel-wheel cylindrical grating to the cylindrical surfaces of the bearing housing and the filter element in both end zones of the grating, the passage of the filtered working medium through such a centralizer construction is impaired. The working medium passes through discretely mounted squirrel-wheel rods, but further does not have the ability to quickly exit the squirrel-wheel due to the complete overlap of the radial clearance of the annular cavities between the inner cylindrical surface of the filter element and the outer cylindrical surface of the bearing body by both bushings, and the radial clearance between the housing and the filter element is formed only in the spaces between the rods. The flow of the filtered working medium, limited by both lattice bushings, can only penetrate through the holes of the perforated load-bearing housing in the area of the "squirrel wheel" at a very low speed.

Такое размещение торцевых кольцевых втулок и стержней в центраторе в виде «беличьего колеса» не позволяет создать открытый канал для прохода рабочей среды, подвергаемой фильтрованию, через торцевые кольцевые втулки «беличьего колеса», так как этот канал закрыт обеими торцевыми втулками.Such placement of the end ring bushings and rods in the centralizer in the form of a “squirrel wheel” does not allow creating an open channel for the passage of the medium to be filtered through the end ring bushings of the “squirrel wheel”, since this channel is closed by both end bushings.

Стержни «беличьего колеса» по всей длине фильтрующего элемента установлены с примыканием к последнему, с упором во внешнюю цилиндрическую поверхность несущего корпуса и с возможностью образования радиального зазора между несущим корпусом и фильтрующим элементом в промежутках между стержнями.The squirrel-wheel rods along the entire length of the filter element are mounted adjacent to the latter, with emphasis on the outer cylindrical surface of the bearing housing and with the possibility of forming a radial clearance between the bearing housing and the filter element in the spaces between the rods.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности и долговечности эксплуатации фильтрующего модуля путем упрочнения несущего корпуса, а также в повышении производительности фильтрации модуля путем ускорения процесса фильтрации оптимизацией радиального зазора сечения кольцевой полости между несущим корпусом и фильтрующим элементом для протекания рабочей среды.The objective of the invention is to increase the reliability and durability of the filter module by hardening the bearing housing, as well as to increase the filtering performance of the module by accelerating the filtering process by optimizing the radial clearance of the cross section of the annular cavity between the bearing housing and the filter element for the flow of the working medium.

Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата известный фильтрующий модуль, содержащий несущий корпус, выполненный в виде цилиндрической трубы, вал, размещенный в полости этого корпуса, и фильтрующий элемент, состоящий по меньшей мере из одного блока автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок и установленный коаксиально с несущим корпусом, снаружи него с образованием между ними радиального зазора, подшипники скольжения, фиксировано установленные в осевом направлении между валом и внутренней цилиндрической поверхностью несущего корпуса с возможностью вращения в них вала, по меньшей мере один центратор, выполненный в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержащий в обеих торцевых зонах последней кольцевые втулки, жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями, и расположенные коаксиально между несущим корпусом и фильтрующим элементом с примыканием кольцевых втулок в обеих торцевых зонах к внутренней цилиндрической поверхности фильтрующего элемента и с возможностью образования радиального зазора между несущим корпусом и фильтрующим элементом в промежутках между стержнями, и устройство для оптимального сжатия фильтрующего элемента в осевом направлении, снабженное по меньшей мере одним распорным кольцом, расположенным на стыке фильтрующего элемента с фланцем модуля, при этом несущий корпус жестко соединен своим торцом с верхним фланцем со стороны погружного насоса, кольцевые втулки фильтрующих элементов последовательно установлены вдоль несущего корпуса с плотным примыканием друг к другу кольцевыми торцами, а в качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал или «металлорезина» или спрессованная металлическая путанка или пористый проницаемый материал, согласно предлагаемой полезной модели, цилиндрическая труба несущего корпуса по всей его длине выполнена со сплошными стенками, стержни выполнены в виде узких брусков и установлены с примыканием противолежащими длинными сторонами брусков к внутренней цилиндрической поверхности фильтрующего элемента и к наружной цилиндрической поверхности несущего корпуса, соответственно, по всей длине цилиндрической решетки, при этом толщина каждой кольцевой втулки «беличьего колеса» в радиальном направлении выполнена, предпочтительно, равной 0,30-0,40 от величины радиального зазора кольцевой полости между наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса и внутренней цилиндрической поверхностью фильтрующего элемента с возможностью образования дополнительного радиального зазора между внутренней поверхностью торцевой кольцевой втулки и наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса, толщина каждого стержня в радиальном направлении выполнена равной величине радиального зазора кольцевой полости между наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса и внутренней цилиндрической поверхностью фильтрующего элемента, а верхний фланец модуля со стороны зоны входной полости погружного насоса снабжен цилиндрической полостью и продольными каналами, выполненными с возможностью сообщения этой цилиндрической полости с кольцевой полостью радиального зазора между несущим корпусом и фильтрующим элементом.To solve the problem with the achievement of the claimed technical result, a known filter module comprising a bearing housing made in the form of a cylindrical pipe, a shaft located in the cavity of this housing, and a filter element consisting of at least one block of stand-alone replaceable ring filter sleeves and installed coaxially with a bearing housing, outside it with the formation of a radial clearance between them, plain bearings, fixed axially mounted between the shaft and the inner at least one centralizer made in the form of a cylindrical squirrel cage lattice and comprising ring sleeves in both end zones of the latter, rigidly interconnected by longitudinal discretely mounted rods, and located coaxially between the bearing the housing and the filter element with the adjacent annular bushings in both end zones to the inner cylindrical surface of the filter element and with the possibility of formation an adial gap between the bearing housing and the filter element in the spaces between the rods, and a device for optimally compressing the filter element in the axial direction, provided with at least one spacer ring located at the junction of the filter element with the module flange, while the bearing housing is rigidly connected with its end to the upper flange on the side of the submersible pump, the annular sleeves of the filter elements are sequentially installed along the bearing housing with tightly adjacent to each other with ring ends and as a filtering material, we used wire non-woven material or “metal rubber” or pressed metal tangle or porous permeable material, according to the proposed utility model, the cylindrical tube of the bearing body along its entire length is made with solid walls, the rods are made in the form of narrow bars and installed with adjoining the opposite long sides of the bars to the inner cylindrical surface of the filter element and to the outer cylindrical surface of the bearing housing, respectively Of course, along the entire length of the cylindrical grating, the thickness of each annular sleeve of the “squirrel wheel” in the radial direction is preferably equal to 0.30-0.40 of the radial clearance of the annular cavity between the outer cylindrical surface of the bearing housing and the inner cylindrical surface of the filter element with the possibility of the formation of an additional radial clearance between the inner surface of the end ring sleeve and the outer cylindrical surface of the bearing body, each thickness of the rod in the radial direction is made equal to the radial clearance of the annular cavity between the outer cylindrical surface of the bearing body and the inner cylindrical surface of the filter element, and the upper flange of the module from the side of the inlet cavity of the submersible pump is provided with a cylindrical cavity and longitudinal channels configured to communicate this cylindrical cavity with an annular cavity of radial clearance between the bearing housing and the filter element.

Наружная поверхность верхнего фланца модуля может быть снабжена выступами, сопряженными с ним и выполненными с наружный диаметром, предпочтительно, превышающими наружный диаметр фильтрующего элемента.The outer surface of the upper flange of the module may be provided with protrusions mating with it and made with an outer diameter, preferably exceeding the outer diameter of the filter element.

Соседние выступы на наружной поверхности верхнего фланца модуля могут быть выполнены под углом, предпочтительно, равным 60-90 градусов.Adjacent protrusions on the outer surface of the upper flange of the module can be made at an angle of preferably 60-90 degrees.

Соседние центраторы могут быть закреплены в модуле посредством крепежной втулки, установленной между ними на наружной поверхности несущего корпуса с примыканием боковых сторон крепежной втулки к торцевым кольцевым втулкам каждой смежной цилиндрической решетки «беличьего колеса» и снабженной сквозными осевыми отверстиями.Neighboring centralizers can be fixed in the module by means of a mounting sleeve installed between them on the outer surface of the bearing housing with the sides of the mounting sleeve adjoining the end ring bushings of each adjacent cylindrical squirrel-cage lattice and provided with through axial holes.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графически.The essence of the proposed technical solution is illustrated graphically.

На фиг. 1 показана схема скважинной установки, содержащей фильтрующий модуль.In FIG. 1 shows a diagram of a well installation comprising a filter module.

На фиг. 2 показано продольное сечение предлагаемого фильтрующего модуля с центратором в виде «беличьего колеса».In FIG. 2 shows a longitudinal section of the proposed filter module with a centralizer in the form of a "squirrel wheel".

На фиг. 3 показано поперечное сечение «по А-А» фильтрующего модуля через торцевую кольцевую втулку центратора в виде «беличьего колеса».In FIG. Figure 3 shows a cross-section “along AA” of the filter module through the end ring hub of the centralizer in the form of a “squirrel wheel”.

На фиг. 4 показано поперечное сечение «по Б-Б» фильтрующего модуля в зоне расположения продольных каналов в верхним фланце модуля.In FIG. 4 shows a cross-section "along BB" of the filter module in the area of the longitudinal channels in the upper flange of the module.

На фиг. 5 показано поперечное сечение «по В-В» фильтрующего модуля через крепежную втулку центратора в виде «беличьего колеса».In FIG. 5 shows a cross-section "along BB" of the filter module through the centralizer mounting sleeve in the form of a "squirrel wheel".

На фиг. 6 показано поперечное сечение «по С-С» фильтрующего модуля через среднюю зону центратора в виде «беличьего колеса».In FIG. 6 shows a cross-section “along CC” of the filter module through the middle zone of the centralizer in the form of a “squirrel wheel”.

Представленная на фиг. 1 схема скважинной установки включает размещенные внутри скважины с жидкостью фильтрующий модуль 1, закрепленный между основанием 2 установки и головкой 3. Со стороны верхнего фланца 4 к фильтрующему модулю 1 крепится погружной насос 5, сообщенный с насосно-компрессионной трубой 6. К нижнему фланцу 7 модуля крепится узел 8 гидрозащиты, связанный с погружным электрическим двигателем 9.Presented in FIG. 1, the diagram of a well installation includes a filter module 1 located inside the well with a fluid, fixed between the base 2 of the installation and the head 3. On the side of the upper flange 4, a submersible pump 5 is connected to the filter module 1, which is in communication with the tubing 6. To the lower flange 7 of the module the hydraulic protection unit 8 is connected, connected with the submersible electric motor 9.

На фиг. 2-6 представлен предлагаемый фильтрующий модуль, содержащий несущий корпус 10, выполненный в виде цилиндрической трубы со сплошными стенками по всей его длине, т.е. без перфорированных отверстий, вал 11 с продольной осью 12, фильтрующий элемент 13 коаксиально размещенный внутри кольцевой полости 14 этого корпуса 10, и подшипники 15 скольжения, фиксировано установленные в осевом направлении между валом 11 и внутренней цилиндрической поверхностью 16 несущего корпуса 10 с возможностью вращения в них вала 11. В кольцевой полости 14 между несущим корпусом 10 и фильтрующим элементом 13 с примыканием к наружной цилиндрической поверхности 17 несущего корпуса 10 и к внутренней цилиндрической поверхности 18 фильтрующего элемента 13 коаксиально расположен центратор 19, выполненный в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержащий в обеих торцевых зонах последней кольцевые втулки 20 и 21, жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями 22, и расположенные коаксиально между несущим корпусом 10 и фильтрующим элементом 13 с прилеганием торцевых кольцевых втулок 20 и 21 в обеих торцевых зонах к внутренней цилиндрической поверхности 18 фильтрующего элемента 13 и с возможностью образования радиального зазора /кольцевой полости 14/ между несущим корпусом 10 и фильтрующим элементом 13 в промежутках между стержнями 22.In FIG. 2-6, the proposed filter module is presented, comprising a supporting body 10 made in the form of a cylindrical pipe with continuous walls along its entire length, i.e. without perforated holes, a shaft 11 with a longitudinal axis 12, a filter element 13 coaxially placed inside the annular cavity 14 of this housing 10, and bearings 15, fixed fixed in the axial direction between the shaft 11 and the inner cylindrical surface 16 of the bearing housing 10 with the possibility of rotation the shaft 11. In the annular cavity 14 between the bearing housing 10 and the filter element 13 adjacent to the outer cylindrical surface 17 of the bearing housing 10 and to the inner cylindrical surface 18 of the filter of element 13, a centralizer 19 is coaxially located, made in the form of a cylindrical squirrel-cage lattice and containing ring bushings 20 and 21 in both end zones of the latter, rigidly interconnected by longitudinal discretely mounted rods 22, and located coaxially between the bearing housing 10 and the filter element 13 with the fit of the end ring sleeves 20 and 21 in both end zones to the inner cylindrical surface 18 of the filter element 13 and with the possibility of forming a radial clearance / annular cavity 14 / ezhdu support body 10 and filter element 13 into the gaps between the rods 22.

Стержни 22 выполнены в виде узких брусков и установлены с примыканием противолежащими длинными сторонами брусков к внутренней цилиндрической поверхности 18 фильтрующего элемента 13 и к наружной цилиндрической поверхности 17 несущего корпуса 10, соответственно, по всей длине цилиндрической решетки.The rods 22 are made in the form of narrow bars and are mounted adjacent to the opposite long sides of the bars to the inner cylindrical surface 18 of the filter element 13 and to the outer cylindrical surface 17 of the bearing housing 10, respectively, along the entire length of the cylindrical grating.

При этом толщина каждой кольцевой втулки 20 или 21 «беличьего колеса» в радиальном направлении выполнена, предпочтительно, равной 0,30-0,40 от величины радиального зазора кольцевой полости 14 между наружной цилиндрической поверхностью 17 несущего корпуса 10 и внутренней цилиндрической поверхностью 18 фильтрующего элемента 13 с возможностью образования дополнительного радиального зазора между внутренней поверхностью торцевой кольцевой втулки и наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса. Толщина каждого стержня 22 в радиальном направлении выполнена равной величине радиального зазора кольцевой полости 14 между наружной цилиндрической поверхностью 17 несущего корпуса 10 и внутренней цилиндрической поверхностью 18 фильтрующего элемента 13.The thickness of each annular sleeve 20 or 21 of the "squirrel wheel" in the radial direction is preferably equal to 0.30-0.40 of the radial clearance of the annular cavity 14 between the outer cylindrical surface 17 of the bearing housing 10 and the inner cylindrical surface 18 of the filter element 13 with the possibility of forming an additional radial clearance between the inner surface of the end annular sleeve and the outer cylindrical surface of the bearing body. The thickness of each rod 22 in the radial direction is equal to the radial clearance of the annular cavity 14 between the outer cylindrical surface 17 of the bearing housing 10 and the inner cylindrical surface 18 of the filter element 13.

Кроме того модуль содержит устройство 23 для оптимального сжатия в осевом направлении фильтрующего элемента 13, снабженное, например, одним распорным кольцом 24 расположенным на стыке фильтрующего элемента 13, например, с фланцем 4 модуля с возможностью регулирования общей осевой длины фильтрующего элемента 13.In addition, the module contains a device 23 for optimal compression in the axial direction of the filter element 13, equipped with, for example, one spacer ring 24 located at the junction of the filter element 13, for example, with a flange 4 of the module with the possibility of adjusting the total axial length of the filter element 13.

При этом фильтрующий элемент 13 состоит, например, из нескольких блоков автономных смежных кольцевых фильтрующих втулок 25 и установлен коаксиально с несущим корпусом 10, снаружи его, с образованием между ними /несущим корпусом 10 и фильтрующими втулками 25/ радиального зазора. Кольцевые фильтрующие втулки 25 фильтрующих элементов 13 установлены последовательно заподлицо с фильтрующей поверхностью, с плотным примыканием друг к другу кольцевыми торцами.In this case, the filter element 13 consists, for example, of several blocks of autonomous adjacent annular filter sleeves 25 and is installed coaxially with the bearing housing 10, outside it, with the formation between them / the bearing housing 10 and the filter sleeves 25 / radial clearance. The annular filtering sleeve 25 of the filtering elements 13 are installed sequentially flush with the filtering surface, with tightly adjacent to each other with ring ends.

В качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал или металлорезина или спрессованная металлическая путанка или пористый проницаемый материал.As a filter material, a wire nonwoven material or metal rubber or a pressed metal tangle or porous permeable material is taken.

Наружная поверхность 26 верхнего фланца 4 модуля может быть снабжена выступами 27, сопряженными с ней и выполненными с наружный диаметром, превышающим наружный диаметр фильтрующего элемента 13.The outer surface 26 of the upper flange 4 of the module may be provided with protrusions 27 associated with it and made with an outer diameter exceeding the outer diameter of the filter element 13.

Радиальный угол между соседними выступами 27 на наружной поверхности 26 верхнего фланца 4 модуля выполнен, предпочтительно, равным 60-90 градусов.The radial angle between adjacent protrusions 27 on the outer surface 26 of the upper flange 4 of the module is preferably 60-90 degrees.

Верхний фланец 4 модуля 1 в зоне соединения с погружным насосом 5 снабжен цилиндрической полостью 28, сообщенной с входной полостью 29 погружного насоса 5, и продольными каналами 30, /например, шестью продольными каналами/ выполненными с возможностью сообщения этой цилиндрической полости 28 с кольцевой полостью 16 между наружной цилиндрической поверхностью несущего корпуса 10 и фильтрующим элементом 13. Продольные каналы 30 могут быть выполнены наклонными.The upper flange 4 of module 1 in the connection zone with the submersible pump 5 is provided with a cylindrical cavity 28 in communication with the inlet cavity 29 of the submersible pump 5 and longitudinal channels 30, for example, six longitudinal channels / configured to communicate this cylindrical cavity 28 with the annular cavity 16 between the outer cylindrical surface of the bearing housing 10 and the filter element 13. The longitudinal channels 30 can be made inclined.

Соседние центраторы 19, выполненные в виде «беличьего колеса» закреплены в модуле посредством крепежной втулки 31, снабженной сквозными осевыми отверстиями 32, установленной между ними на наружной поверхности 17 несущего корпуса 10 с примыканием боковых сторон крепежной втулки к торцевым кольцевым втулкам каждой смежной цилиндрической решетки «беличьего колеса» и снабженной сквозными осевыми отверстиями.Neighboring centralizers 19 made in the form of a “squirrel wheel” are fixed in the module by means of a mounting sleeve 31 provided with through axial holes 32 mounted between them on the outer surface 17 of the bearing housing 10 with the side faces of the fixing sleeve adjoining the end ring bushings of each adjacent cylindrical grating " squirrel wheel ”and equipped with through axial holes.

Работа предлагаемого фильтрующего модуля осуществляется посредством нагнетания рабочей среды через фильтрующие элементы 13 внутрь кольцевой полости 14 между цилиндрическими поверхностями несущего корпуса 10 и фильтрующего элемента 13. Конструкция центратора 19 в виде «беличьего колеса», установленного с прилеганием своими торцевыми кольцевыми втулками 20 и 21 к внутренней цилиндрической поверхности 18 фильтрующего элемента 13 и с примыканием противолежащих длинных сторонам брусков стержней 22 к внутренней цилиндрической поверхности 18 фильтрующего элемента и к наружной цилиндрической поверхности 17 несущего корпуса 10, соответственно, по всей длине цилиндрической решетки, обеспечивая прочное и надежное фиксирование фильтрующих элементов 13 относительно неперфорированного, т.е. выполненного со сплошной цилиндрической стенкой несущего прочного корпуса 10. Как очевидно из продольного сечения модуля, представленного на фиг. 2, обе торцевые кольцевые втулки 20 и 21.«беличьего колеса» не примыкают к несущему корпусу 10. В то время как стержни 22 установлены с примыканием и к фильтрующему элементу 13 по всей длине «беличьего колеса» и к несущему корпусу 10.The work of the proposed filter module is carried out by pumping the working medium through the filter elements 13 into the annular cavity 14 between the cylindrical surfaces of the bearing housing 10 and the filter element 13. The design of the centralizer 19 in the form of a “squirrel wheel” mounted with its end ring sleeves 20 and 21 fitted to the inner the cylindrical surface 18 of the filter element 13 and with adjoining opposite long sides of the bars of the rods 22 to the inner cylindrical surface 18 of the filter the friction element and to the outer cylindrical surface 17 of the bearing housing 10, respectively, along the entire length of the cylindrical grating, providing a strong and reliable fixation of the filter elements 13 relative to non-perforated, i.e. made with a continuous cylindrical wall of a bearing strong housing 10. As is evident from the longitudinal section of the module shown in FIG. 2, both end ring sleeves 20 and 21. of the “squirrel wheel” are not adjacent to the bearing housing 10. While the rods 22 are mounted adjacent to the filter element 13 along the entire length of the “squirrel wheel” and to the bearing housing 10.

Из поперечного сечения модуля, представленного на фиг. 2, следует, что каждый стержень одним торцем в радиальном направлении жестко связан с торцевой кольцевой втулкой 20, а другим торцем этот стержень 22 установлен внутри радиального зазора кольцевой полости 14.From the cross section of the module shown in FIG. 2, it follows that each rod with one end in the radial direction is rigidly connected with the end ring sleeve 20, and the other end of this rod 22 is installed inside the radial clearance of the annular cavity 14.

Такое размещение торцевых кольцевых втулок и стержней в центраторе 19 в виде «беличьего колеса» позволяет создать всегда гарантированно открытый канал-кольцевую полость 14 для прохода рабочей среды в зоне жесткой связи торцевой кольцевой втулки 20 и каждого радиально установленного стержня 22. Причем стержни 22 по всей длине фильтрующего элемента 13 установлены с примыканием к последнему и с упором в наружную цилиндрическую поверхность 17 несущего корпуса 10 с возможностью образования радиального зазора кольцевой полости 14 как между несущим корпусом 10 и фильтрующим элементом 13 в промежутках между стержнями 22, так и между внутренней поверхностью торцевой кольцевой втулки 20 и наружной цилиндрической поверхностью 17 несущего корпуса 10.Such placement of the end ring bushings and rods in the centralizer 19 in the form of a “squirrel wheel” allows you to always create a guaranteed open channel-ring cavity 14 for the passage of the working medium in the tight connection zone of the end ring sleeve 20 and each radially mounted rod 22. Moreover, the rods 22 throughout the length of the filter element 13 is installed adjacent to the latter and with emphasis on the outer cylindrical surface 17 of the bearing housing 10 with the possibility of forming a radial clearance of the annular cavity 14 as between the bearing the housing 10 and the filter element 13 in the spaces between the rods 22, and between the inner surface of the end ring sleeve 20 and the outer cylindrical surface 17 of the bearing housing 10.

Предлагаемый фильтрующий модуль успешно прошел опытные испытания и подготовлен к производству.The proposed filter module has been successfully tested and prepared for production.

Применение заявляемого устройства позволит значительно повысить надежность и долговечность эксплуатации фильтрующего модуля путем упрочнения несущего корпуса, а также в повышении производительности фильтрации модуля путем оптимизацией радиального зазора сечения кольцевой полости между несущим корпусом и фильтрующим элементом при использовании заявляемых оптимальных соотношений размеров.The use of the inventive device will significantly improve the reliability and durability of the filter module by strengthening the bearing housing, as well as improving the filtering performance of the module by optimizing the radial clearance of the cross-section of the annular cavity between the bearing housing and the filter element using the claimed optimal size ratios.

Claims

1. A filter module comprising a bearing housing made in the form of a cylindrical pipe, a shaft located in the cavity of this housing, and a filter element consisting of at least one block of stand-alone replaceable ring filter sleeves and installed coaxially with the bearing housing, outside of it to form between them a radial clearance, plain bearings fixedly mounted in the axial direction between the shaft and the inner cylindrical surface of the bearing housing with the possibility of rotation of the shaft in them, at least at least one centralizer, made in the form of a cylindrical squirrel-cage lattice and containing ring bushings in both end zones of the latter, rigidly interconnected by longitudinal discretely mounted rods, and located coaxially between the bearing body and the filter element with the ring bushings adjoining in both end zones to the inner cylindrical surface of the filter element and with the possibility of forming a radial clearance between the bearing body and the filter element in the spaces between the rod holes, and a device for optimal compression of the filter element in the axial direction, equipped with at least one spacer ring located at the junction of the filter element with the module flange, while the bearing housing is rigidly connected with its end face to the upper flange on the side of the submersible pump, ring sleeves of the filter elements sequentially installed along the supporting body with tightly adjoining each other with ring ends, and wire filtering material or “metal rubber” was taken as a filter material or a pressed metal trench or porous permeable material, characterized in that the cylindrical tube of the bearing body along its entire length is made with solid walls, the rods are made in the form of narrow bars and are mounted adjacent to the opposite long sides of the bars to the inner cylindrical surface of the filter element and to the outer cylindrical the surface of the bearing housing, respectively, along the entire length of the cylindrical grating, while the thickness of each annular sleeve of the "squirrel wheel" in The preferred direction is preferably made equal to 0.30-0.40 of the radial clearance of the annular cavity between the outer cylindrical surface of the bearing body and the inner cylindrical surface of the filter element, with the possibility of forming an additional radial clearance between the inner surface of the end ring sleeve and the outer cylindrical surface of the bearing housing, the thickness of each rod in the radial direction is equal to the radial clearance of the annular cavity between the outer the cylindrical surface of the bearing housing and the inner cylindrical surface of the filter element, and the upper flange of the module from the side of the inlet cavity of the submersible pump is provided with a cylindrical cavity and longitudinal channels configured to communicate this cylindrical cavity with an annular cavity of radial clearance between the bearing housing and the filter element.

2. The filter module according to claim 1, characterized in that the outer surface of the upper flange of the module is provided with protrusions associated with it and made with an outer diameter preferably exceeding the outer diameter of the filter element.

3. The filter module according to claim 1, characterized in that the adjacent protrusions on the outer surface of the upper flange of the module are made at an angle preferably of 60-90 °.

4. The filter module according to claim 1, characterized in that the adjacent centralizers are fixed in the module by means of a mounting sleeve installed between them on the outer surface of the bearing housing with the sides of the mounting sleeve adjoining the end ring bushings of each adjacent squirrel-wheel cylindrical grating and equipped with through axial holes.