RU165052U1

RU165052U1 - FILTER FOR SUBMERSIBLE ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP

Info

Publication number: RU165052U1
Application number: RU2016107068/03U
Authority: RU
Inventors: Роберт Ибрагимович Алимбеков; Валерий Георгиевич Акшенцев; Алексей Сергеевич Шулаков; Василий Валерьевич Акшенцев; Дарья Олеговна Тихонова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт технических систем "Пилот"
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-09-27

Abstract

Фильтр для погружного электроцентробежного насоса, включающий корпус входного модуля, в средней части которого размещен упругий металлический каркас типа беличьего колеса, выполненный из стальных спиц, верхние и нижние концевые части которых закреплены в разрезных металлических кольцах, установленных на корпусе входного модуля, пластиковую фильтрующую сетку, закрепленную снаружи металлического каркаса посредством клямс, причем внутри упругого каркаса на корпусе входного модуля закреплен нижний конец капилляра для подачи растворителя, а в верхней части корпуса входного модуля выполнены отверстия для прохода нефтесодержащей жидкости.A filter for a submersible electric centrifugal pump, including an input module housing, in the middle part of which there is an elastic metal frame of the squirrel-wheel type made of steel spokes, the upper and lower end parts of which are fixed in split metal rings mounted on the input module housing, a plastic filter mesh, fixed on the outside of the metal frame by means of clamps, the lower end of the capillary being fixed inside the elastic frame to the input module housing la, and in the upper part of the body of the input module is provided with holes for the passage of the oily liquid.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей области, в частности к методам и средствам защиты скважинных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) при добыче нефтесодержащей жидкости.The utility model relates to the oil and gas production field, in particular to methods and means of protecting downhole installations of electric centrifugal pumps (ESPs) in the extraction of oil-containing liquids.

Эксплуатация скважинной УЭЦН в осложненных условиях при добыче нефтесодержащей жидкости характеризуется, прежде всего, наличием в составе скважинного флюида (пластовой нефтесодержащей жидкости) значительного количества механических примесей, а также компонентов, обуславливающих гидратные и гидратоуглеводородные отложения. Все это отрицательно влияет на работу УЭЦН, снижая эффективность и наработку на отказ. Существующие защитные устройства, применяемые в заводской комплектации, как правило, в качестве фильтрующих элементов используют металлическую сетку, профилированную проволоку или металлизированный поролон. Так как фильтрующий элемент и корпус входного модуля выполнены из металлов различного химического состава, то образуется гальванопара с определенным электрическим зарядом, способная взаимодействовать с заряженными частицами механических примесей, что приводит к эффекту налипания. При прохождении потока нефтесодержащей жидкости через фильтр механические примеси налипают на фильтрующий элемент до полного закрытия фильтра. УЭЦН в этот момент продолжает работать, и поэтому в нижней части под фильтрующим элементом создается вакуум, а каркас фильтра плотно прижимается к входным отверстиям модуля, вызывая срыв подачи ЭЦН. При очередном запуске подача ЭЦН не восстанавливается, и УЭЦН снова отключается защитным устройством от срыва подачи. Для восстановления работоспособности скважины требуется проведение дорогостоящих операций по подъему и замене оборудования.The operation of a borehole ESP under difficult conditions during the extraction of an oil-containing fluid is characterized, first of all, by the presence of a significant amount of mechanical impurities in the composition of the well fluid (reservoir oil-containing fluid), as well as components causing hydrated and hydrate-hydrocarbon deposits. All this negatively affects the operation of the ESP, reducing efficiency and MTBF. Existing protective devices used in the factory equipment, as a rule, use metal mesh, profiled wire or metallized foam as filter elements. Since the filtering element and the housing of the input module are made of metals of different chemical composition, an galvanic pair with a certain electric charge is formed, capable of interacting with charged particles of mechanical impurities, which leads to the sticking effect. When a stream of oily liquid passes through the filter, mechanical impurities adhere to the filter element until the filter is completely closed. The ESP at this moment continues to work, and therefore, a vacuum is created in the lower part under the filter element, and the filter frame is pressed tightly to the module inlets, causing a disruption of the ESP supply. At the next start-up, the supply of the ESP is not restored, and the ESP is again switched off by the protective device from a feed failure. To restore the well’s working capacity, expensive operations are required to lift and replace equipment.

Из уровня техники известен скважинный фильтр (а.с. СССР №1432199, МПК Е21В 43/08, опубликовано 23.10.1988 г), содержащий перфорированную трубу (ПТ) с отверстиями и очищающий узел, выполненный в виде трубы - скребка с днищем и отверстиями по периферии. Диаметр отверстий трубы-скребка больше диаметра отверстий ПТ. С днищем жестко связан шток. Труба - скребок установлена концентрично наружной поверхности ПТ с зазором, а верхняя часть ее выполнена в виде заостренной кромки.A well filter is known from the prior art (USSR AS No. 1432199, IPC Е21В 43/08, published October 23, 1988) containing a perforated pipe (PT) with holes and a cleaning unit made in the form of a pipe - a scraper with a bottom and holes on the periphery. The diameter of the holes of the pipe-scraper is larger than the diameter of the holes of the PT. The stem is rigidly connected to the bottom. The pipe - scraper is installed concentrically on the outer surface of the PT with a gap, and its upper part is made in the form of a pointed edge.

Хотя данный фильтр имеет функцию самоочищения, но недостаток данной конструкции заключается в зашпаклевывании фильтрующих отверстий и эффекте электрического взаимодействия между заряженными частицами механических примесей и корпусом входного модуля, что приводит к эффекту налипания.Although this filter has a self-cleaning function, the drawback of this design is the filling of the filter holes and the effect of electrical interaction between charged particles of mechanical impurities and the housing of the input module, which leads to a sticking effect.

Известен скважинный фильтр (патент РФ №2468189, МПК E21В 43/08, опубликовано 27.11.2012 г), содержащий перфорированный каркас и фильтрующие элементы из чередующихся разнотолщинных дисков с центральным отверстием, концентрично размещенные на каркасе с образованием между собой щелей. Чередующиеся диски выполнены из металлической сетки и волокнистого фильтрационного материала. Наружный диаметр дисков из металлической сетки и диаметр центрального отверстия в них выполнены превышающими соответствующие диаметры у дисков из волокнистого фильтрационного материала.Known downhole filter (RF patent No. 2468189, IPC E21B 43/08, published November 27, 2012), containing a perforated frame and filter elements from alternating different thickness disks with a Central hole, concentrically placed on the frame with the formation of gaps between them. Alternating discs are made of metal mesh and fibrous filter material. The outer diameter of the disks made of metal mesh and the diameter of the central hole in them are made larger than the corresponding diameters of the disks made of fibrous filter material.

Основным недостатком данного фильтра является эффект налипания механических частиц и его неспособность к самоочищению, что усложняет эксплуатацию УЭЦН.The main disadvantage of this filter is the effect of sticking of mechanical particles and its inability to self-clean, which complicates the operation of the ESP.

Известен фильтр скважинный регулируемый самоочищающийся (патент РФ №92692, МПК E21B 43/08, опубликовано 27.03.2010 г), содержащий корпус с отверстиями для прохода жидкости, в котором установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами. Пружина выполнена с неравномерными зазорами между витками, при этом наибольший межвитковый зазор выполнен меньшим, чем минимальный размер частиц механических примесей, присутствующих в скважинной жидкости, способных повредить рабочие органы при прохождении через насос.Known well adjustable self-cleaning filter (RF patent No. 92692, IPC E21B 43/08, published March 27, 2010), comprising a housing with holes for the passage of fluid, in which a filter element is installed, made in the form of a spring placed between the supporting and regulating elements. The spring is made with uneven gaps between the turns, while the largest inter-turn gap is made smaller than the minimum particle size of mechanical impurities present in the well fluid, which can damage the working bodies when passing through the pump.

Основным недостатком данного фильтра является эффект налипания механических частиц на витки пружины, что усложняет эксплуатацию УЭЦН.The main disadvantage of this filter is the effect of sticking of mechanical particles on the coil of the spring, which complicates the operation of the ESP.

Известна конструкция фильтра, входящего в состав защитного устройства скважинной установки электроцентробежного насоса (патент РФ №2444613, МПК E21B 37/02, опубликовано 10.03.2012 г), содержащего фильтрующий элемент в виде перфорированной трубы и охватывающей ее фильтрующей сетки, выполненной из неметаллического материала и оснащенной промежуточной перфорированной трубой с формированием лабиринтного направляющего канала.A known design of the filter, which is part of the protective device of the downhole installation of an electric centrifugal pump (RF patent No. 2444613, IPC E21B 37/02, published March 10, 2012), containing a filter element in the form of a perforated pipe and a filter mesh made of non-metallic material covering it and equipped with an intermediate perforated pipe with the formation of a labyrinth guide channel.

Недостаток данной конструкции фильтра заключается в отсутствии функции самоочищения.The disadvantage of this filter design is the lack of a self-cleaning function.

Задачей полезной модели является создание эффективного и простого по конструкции фильтра погружного УЭЦН при добыче нефтесодержащей жидкости в условиях, осложненных наличием большого количества механических примесей.The objective of the utility model is to create an effective and simple in design submersible ESP filter in the production of an oil-containing liquid under conditions complicated by the presence of a large amount of solids.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым фильтром, является повышение эффективности его работы за счет ликвидации эффекта налипания и самоочищения фильтра при его работе.The technical result achieved by the claimed filter is to increase the efficiency of its work by eliminating the effect of sticking and self-cleaning of the filter during its operation.

Задача решается и технический результат достигается фильтром для погружного электроцентробежного насоса, включающим корпус входного модуля, в средней части которого размещен упругий металлический каркас типа беличьего колеса, выполненный из стальных спиц, верхние и нижние концевые части которых закреплены в разрезных металлических кольцах, установленных на корпусе входного модуля, пластиковую фильтрующую сетку, закрепленную снаружи металлического каркаса посредством клямс, причем внутри упругого каркаса на корпусе входного модуля закреплен нижний конец капилляра для подачи растворителя, а в верхней части корпуса входного модуля выполнены отверстия для прохода нефтесодержащей жидкости.The problem is solved and the technical result is achieved by a filter for a submersible electric centrifugal pump, including an input module housing, in the middle part of which there is an elastic metal frame of the squirrel-wheel type made of steel spokes, the upper and lower end parts of which are fixed in split metal rings mounted on the input housing module, a plastic filter mesh fixed on the outside of the metal frame by means of clamps, and inside the elastic frame on the housing of the input module the lower end of the capillary for supplying solvent is fixed, and openings for the passage of an oily liquid are made in the upper part of the inlet module casing.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен общий вид фильтра в сечении.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the filter in cross section.

Фильтр для погружного электроцентробежного насоса, включает корпус входного модуля 1, в средней части которого размещен упругий металлический каркас 2 типа беличьего колеса, выполненный из стальных спиц 3, верхние и нижние концевые части которых закреплены в разрезных металлических кольцах 4, установленных на корпусе входного модуля 1, пластиковую фильтрующую сетку 5, закрепленную снаружи упругого металлического каркаса 2 посредством клямс 6, причем внутри упругого металлического каркаса 2 на корпусе входного модуля 1 закреплен нижний конец капилляра 7 для подачи растворителя, а в верхней части корпуса входного модуля 1 выполнены отверстия 8 для прохода нефтесодержащей жидкости. Верхний конец капилляра проходит через скважинную арматуру и подключен через вентиль к емкости с растворителем в дозировочной установке (на чертеже не показано).The filter for a submersible electric centrifugal pump includes an input module housing 1, in the middle part of which there is an elastic metal frame 2 of a squirrel wheel type made of steel spokes 3, the upper and lower end parts of which are fixed in split metal rings 4 mounted on the housing of the input module 1 , a plastic filter mesh 5 fixed on the outside of the elastic metal frame 2 by means of clips 6, and inside the elastic metal frame 2 on the housing of the input module 1 is fixed lower q capillary 7 for supplying a solvent, and in the upper part of the housing of the input unit 1 is provided with holes 8 for the passage of the oily liquid. The upper end of the capillary passes through the borehole fittings and is connected through a valve to a container with a solvent in a dosing unit (not shown in the drawing).

Фильтр работает следующим образом.The filter works as follows.

После засорения и полного закрытия фильтра под пластиковой фильтрующей сеткой 5, внутри гибкого металлического каркаса 2, создается вакуум, стальные спицы 3 вместе с фильтрующей сеткой 5 и налипшими механическими примесями изгибаются в перпендикулярном направлении к оси входного модуля 1 и перекрывают проход нефтесодержащей жидкости через отверстия 8 к рабочим органам ЭЦН. Затем УЭЦН отключается защитным устройством (на чертеже не показано), спицы 3 вместе с фильтрующей сеткой 5 возвращаются в исходное положение, а механические примеси сбрасываются с фильтрующей сетки в зумпф скважины. В процессе работы цикл самоочищения повторяется за счет упругой деформации стальных спиц.After the filter is clogged and completely closed under a plastic filter mesh 5, a vacuum is created inside the flexible metal frame 2, steel spokes 3 together with the filter mesh 5 and adhering mechanical impurities are bent in the perpendicular direction to the axis of the inlet module 1 and block the passage of oil-containing fluid through openings 8 to the working bodies of the ESP. Then the ESP is turned off by a protective device (not shown in the drawing), the spokes 3 together with the filter mesh 5 are returned to their original position, and mechanical impurities are discharged from the filter mesh into the sump of the well. In the process, the self-cleaning cycle is repeated due to the elastic deformation of the steel spokes.

В случае, когда фильтр засоряется механическими примесями и асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО), имеющими сильную адгезию с материалом фильтрующей сетки, самоочищение не происходит и поэтому необходимо подключать к работе фильтра устройство принудительной очистки фильтра (на чертеже не показано). Для этого используется устройство дозировочное (на чертеже не показано) и капиллярная трубка 8, закрепленная на наружной поверхности насоснокомпрессорных труб стальными клямсами вместе с кабельной линией погружного электродвигателя (на чертеже не показано).После включения устройства принудительной очистки по капиллярной трубке поступает растворитель от дозировочного устройства под фильтрующую сетку и растворяет АСПО. После откачки определенного объема растворителя, контролируемого по мерному стеклу на емкости, устройство принудительной очистки отключают и делают выдержку времени на растворение АСПО. Затем УЭЦН запускают в работу без принудительной очистки.In the case when the filter is clogged by mechanical impurities and asphalt-resin-paraffin deposits (AFS), which have strong adhesion to the material of the filter mesh, self-cleaning does not occur and therefore it is necessary to connect a forced filter cleaning device to the filter (not shown). To do this, use a metering device (not shown in the drawing) and a capillary tube 8 mounted on the outer surface of the compressor pipes with steel clamps along with the cable line of the submersible electric motor (not shown in the drawing). After the forced cleaning device is turned on, the solvent from the metering device flows through the capillary tube under the filter mesh and dissolves the paraffin. After pumping out a certain volume of solvent, controlled by measuring glass on the tank, the forced cleaning device is turned off and a time delay for dissolving the ARPD is made. Then the ESP is put into operation without forced cleaning.

На Нефтекамском заводе нефтепромыслового оборудования изготовлен опытный образец фильтра, который прошел сравнительные стендовые испытания с серийным фильтром ЭЦН5-125-1150, протокол №1892 от 5.09.2013 г. и показал более эффективную работу при незначительной потере напора. Опытно-промысловые испытания проведены на скважинах Белорусского месторождения в западной Сибири (НГДУ «Башсиб», АНК «Башнефть» и показали эффективную работу фильтра.A prototype filter was manufactured at the Neftekamsk oilfield equipment plant, which passed comparative bench tests with an ETSN5-125-1150 serial filter, protocol No. 1892 of September 5, 2013 and showed more efficient operation with a slight pressure loss. Field trials were conducted at the wells of the Belorusskoye field in Western Siberia (NGDU Bashib, ANK Bashneft and showed the effective operation of the filter.

Таким образом, за счет самоочищения фильтра и ликвидации эффекта налипания при его работе упрощается конструкция фильтра и повышается эффективность УЭЦН при добыче нефтесодержащей жидкости в условиях, осложненных наличием большого количества механических примесей.Thus, due to the self-cleaning of the filter and the elimination of the sticking effect during its operation, the filter design is simplified and the efficiency of the ESP is increased when extracting an oil-containing liquid under conditions complicated by the presence of a large amount of mechanical impurities.

Claims

A filter for a submersible electric centrifugal pump, including an input module housing, in the middle part of which there is an elastic metal frame of the squirrel-wheel type made of steel spokes, the upper and lower end parts of which are fixed in split metal rings mounted on the input module housing, a plastic filter mesh, fixed outside the metal frame by means of clamps, the lower end of the capillary for supplying solvent is fixed inside the elastic frame on the housing of the input module la, and in the upper part of the body of the input module is provided with holes for the passage of the oily liquid.