RU187962U1

RU187962U1 - BLOCK FILTER SECTION FOR SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL ELECTRIC PUMP

Info

Publication number: RU187962U1
Application number: RU2018146931U
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Саблин; Владимир Баянович Шрамек; Дмитрий Федорович Матвеев; Иван Георгиевич Смирнов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания"
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-03-26

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована для защиты погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН) от механических примесей при добыче пластовой жидкости из скважины. Секция фильтра блочного содержит перфорированный цилиндрический корпус 1 с отверстиями 2 для прохода пластовой жидкости, переводник 3, ниппель 4, которые имеют отверстия для прохода жидкости 5 и 6. В корпусе 1 установлен вал 7 с возможностью вращения в подшипниках 8 и 9. Между корпусом 1 и валом 7 установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины 10 растяжения, крайние опорные витки которой установлены в опорных элементах, выполненных в виде винтовых канавок 11 и 12. Канавка 11 выполнена на переводнике 3, а канавка 12 выполнена на втулке 13, установленной в выступе толкателя 14 с возможностью вращения вокруг своей оси и зафиксированной от продольного перемещения относительно толкателя 14 с помощью стопорного кольца 15. В ниппеле 4 выполнено сквозное отверстие 16 ступенчатой формы для размещения и фиксации в нем установочного винта 17, который соединен с толкателем 14 для перемещения пружины 10 при установке межвиткового зазора. На одном конце вала 7 установлена шлицевая муфта 18, а на другом конце вала 7 выполнены шлицы 19. Технический результат решения — повышение эксплуатационной надежности устройства. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to oil-producing equipment and can be used to protect a submersible borehole centrifugal electric pump (ESP) from mechanical impurities during the production of formation fluid from a well. The block filter section contains a perforated cylindrical housing 1 with openings 2 for the passage of formation fluid, an adapter 3, a nipple 4, which have openings for the passage of fluid 5 and 6. In the housing 1, a shaft 7 is mounted for rotation in bearings 8 and 9. Between the housing 1 and a shaft 7 has a filter element made in the form of a cylindrical tension spring 10, the extreme support turns of which are installed in the support elements made in the form of screw grooves 11 and 12. The groove 11 is made on the sub 3, and the groove 12 is made and the sleeve 13 mounted in the protrusion of the pusher 14 can rotate around its axis and fixed from longitudinal movement relative to the pusher 14 using the locking ring 15. In the nipple 4 there is a through hole 16 of a stepped shape for placement and fixing in it a set screw 17, which is connected with a pusher 14 for moving the spring 10 when setting the inter-turn gap. A spline coupling 18 is installed at one end of the shaft 7, and slots 19 are made at the other end of the shaft 7. The technical result of the solution is to increase the operational reliability of the device. 4 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована для защиты погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН) от попадания на прием насоса механических примесей при добыче пластовой жидкости (нефти) из скважины.The utility model relates to oil-producing equipment and can be used to protect a submersible borehole centrifugal electric pump (ESP) from mechanical impurities entering the pump intake during the production of formation fluid (oil) from the well.

Известна модульная секция погружного центробежного электронасоса (патент № 68616, F04D 13/10, дата публикации 2007.11.27), содержащая перфорированный корпус с расположенным на нем многосекционным щелевым фильтроэлементом, включающим наружные кольца, снабженные центрирующим элементом, в пазах колец скрыты торцы концов секций щелевого фильтроэлемента. Перфорированный корпус и фильтроэлемент стянуты сверху верхней головкой, а снизу нижним основанием. Вал, установленный во внутреннюю полость модульной секции, имеет возможность вращаться в подшипниках: верхнем, нижнем и дополнительных промежуточных, а его нижний торец снабжен шлицевой муфтой.Known modular section of a submersible centrifugal electric pump (patent No. 68616, F04D 13/10, publication date 2007.11.27), containing a perforated housing with a multi-section slotted filter element located on it, including outer rings provided with a centering element, the ends of the sections of the slotted holes are hidden in the grooves of the rings filter element. The perforated housing and the filter element are pulled together by the upper head and the lower base from the bottom. The shaft installed in the internal cavity of the modular section has the ability to rotate in bearings: upper, lower and additional intermediate, and its lower end is equipped with a spline coupling.

Недостатками известной модульной секции являются низкая эксплуатационная надежность устройства из-за размещения щелевого экрана на наружной поверхности перфорированного корпуса, что приводит к засорению витков щелевого экрана и его механическому повреждению при спуске устройства в скважину, при подъёме устройства из скважины, при транспортировке и хранении. Также секция щелевого фильтроэлемента, расположенная на перфорированном корпусе, торцы концов которой скрыты в пазах наружных колец, снабженных центрирующим элементом, имеет большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости и подвержена засорению частицами мехпримесей, что приводит к снижению пропускной способности устройства в процессе эксплуатации, при низкой возможности самоочистки щелевого фильтроэлемента под действием вибрации. The disadvantages of the known modular section are the low operational reliability of the device due to the placement of the slit screen on the outer surface of the perforated body, which leads to clogging of the turns of the slit screen and its mechanical damage when the device is lowered into the well, when the device is lifted from the well, during transportation and storage. Also, a section of a slotted filter element located on a perforated housing, the ends of which are hidden in the grooves of the outer rings provided with a centering element, has a high hydraulic resistance to fluid flow and is prone to clogging by particles of mechanical impurities, which leads to a decrease in the throughput of the device during operation, with a low self-cleaning ability slotted filter element under vibration.

К недостаткам данной конструкции можно отнести также низкие функциональные возможности модульной секции из-за невозможности изменения расстояния между витками щелевого экрана в зависимости от размера частиц механических примесей, так как фильтроэлемент жестко закреплен между верхней головкой и нижним основанием модульной секции. Для установки другого размера щели фильтроэлемента необходима разборка модульной секции и замена фильтрующего элемента другим фильтрующим элементом, имеющим необходимый размер щели. The disadvantages of this design include the low functionality of the modular section due to the impossibility of changing the distance between the turns of the slit screen depending on the particle size of the mechanical impurities, since the filter element is rigidly fixed between the upper head and the lower base of the modular section. To install a different size of the filter element slit, it is necessary to disassemble the modular section and replace the filter element with another filter element having the required slot size.

Известна секция фильтра блочного для погружного центробежного электронасоса (патент на изобретение № 2392502, F04D29/70, дата публикации 2010.06.20), взятая в качестве прототипа, содержащая цилиндрический перфорированный корпус, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины сжатия и расположенный между корпусом и валом с возможностью регулирования межвиткового зазора, ниппель и переводник с отверстиями для прохода жидкости, установленными с разных концов перфорированного корпуса, шлицевую муфту, установленную на одном конце вала, на другом конце которого выполнены шлицевые элементы, при этом торцы пружины установлены между переводником и ниппелем в опорных элементах, выполненных в виде стаканов с центральным отверстием в днище для прохода жидкости, один из опорных элементов соединен с механизмом перемещения пружины, выполненным в виде толкателя, размещенного в ниппеле с возможностью осевого перемещения, и установочного элемента, один конец которого жестко соединен с толкателем, а другой конец установочного элемента размещен в боковом отверстии ниппеля с возможностью перемещения его вдоль оси секции фильтра и фиксации в разных положениях. Known section of the filter block for a submersible centrifugal pump (patent for the invention No. 2392502, F04D29 / 70, publication date 2010.06.20), taken as a prototype, containing a cylindrical perforated housing, a shaft mounted in the housing for rotation, a filter element made in a compression spring and located between the housing and the shaft with the possibility of adjusting the inter-turn clearance, the nipple and sub with openings for the passage of fluid installed at different ends of the perforated housing, slotted m UFT installed on one end of the shaft, on the other end of which splined elements are made, while the ends of the spring are installed between the sub and the nipple in the support elements made in the form of cups with a central hole in the bottom for fluid passage, one of the support elements is connected to the movement mechanism spring, made in the form of a pusher placed in the nipple with the possibility of axial movement, and the installation element, one end of which is rigidly connected to the pusher, and the other end of the installation element eschen laterally opening pin movable along its axis and fixation of the filter section in different positions.

Недостатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность устройства в виду выполнения фильтрующего элемента в виде пружины сжатия, так как в процессе эксплуатации устройства возникает вероятность изменения высоты пружины в результате осадки пружины, в связи с этим межвитковые зазоры пружины сжатия уменьшаются, что снижает пропускную способность секции фильтра. Кроме того, с целью обеспечения заданного минимального межвиткового зазора фильтрующего элемента, пружина сжатия должна быть выполнена с повышенной точностью по высоте и количеству витков, что повышает трудоемкость изготовления устройства в целом. A disadvantage of the known device is the low operational reliability of the device in view of the implementation of the filter element in the form of a compression spring, since during operation of the device there is a possibility of a change in the height of the spring as a result of the spring settling, in this regard, the inter-turn gaps of the compression spring are reduced, which reduces the throughput of the filter section . In addition, in order to ensure a given minimum inter-turn clearance of the filter element, the compression spring must be made with increased accuracy in height and number of turns, which increases the complexity of manufacturing the device as a whole.

Задача полезной модели – разработка конструкции секции фильтра блочного для погружного центробежного электронасоса, обладающей повышенной эксплуатационной надежностью. The objective of the utility model is the development of the design of the block filter section for a submersible centrifugal electric pump with increased operational reliability.

Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении надежности работы устройства. The technical result obtained by solving the problem is to increase the reliability of the device.

Технический результат достигается тем, что в секции фильтра блочного для погружного центробежного электронасоса, содержащей цилиндрический перфорированный корпус, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины и расположенный между корпусом и валом с возможностью регулирования межвиткового зазора, ниппель и переводник с отверстиями для прохода жидкости, которые установлены с разных концов перфорированного корпуса, шлицевую муфту, установленную на одном конце вала, на другом конце вала выполнены шлицевые элементы, при этом торцы пружины установлены между переводником и ниппелем в опорных элементах, один из опорных элементов соединен с механизмом перемещения пружины, выполненным в виде толкателя, размещенного в ниппеле с возможностью осевого перемещения, и установочного элемента, один конец которого жестко соединен с толкателем, а другой конец установочного элемента размещен в боковом отверстии ниппеля с возможностью перемещения его вдоль оси секции фильтра и фиксации в разных положениях, согласно полезной модели, фильтрующий элемент выполнен в виде пружины растяжения, концы которой установлены в опорных элементах, выполненных в виде винтовых канавок, при этом одна винтовая канавка выполнена на переводнике, а другая винтовая канавка выполнена на втулке, установленной на толкателе с возможностью вращения втулки вокруг своей оси и исключения её продольного перемещения относительно толкателя. The technical result is achieved by the fact that in the section of the filter block for a submersible centrifugal electric pump containing a cylindrical perforated housing, a shaft mounted in the housing for rotation, a filter element made in the form of a spring and located between the housing and the shaft with the possibility of adjusting the inter-turn clearance, the nipple and sub with holes for fluid passage, which are installed at different ends of the perforated housing, a spline coupling mounted on one end of the shaft, on the other end e shaft has spline elements, wherein the ends of the spring are installed between the sub and the nipple in the supporting elements, one of the supporting elements is connected to a spring moving mechanism made in the form of a pusher placed in the nipple with the possibility of axial movement, and an installation element, one end of which is rigidly connected to the pusher, and the other end of the installation element is placed in the side opening of the nipple with the possibility of moving it along the axis of the filter section and fixing in different positions, according to the useful m On the other hand, the filter element is made in the form of a tension spring, the ends of which are mounted in support elements made in the form of screw grooves, while one screw groove is made on the sub, and the other screw groove is made on the sleeve mounted on the pusher with the possibility of rotation of the sleeve around its axis and exceptions to its longitudinal movement relative to the pusher.

Выполнение фильтрующего элемента в виде пружины растяжения позволяет исключить самопроизвольное изменение межвиткового зазора пружины в процессе эксплуатации, по сравнению с пружиной сжатия в результате её осадки, что исключает снижение пропускной способности секции фильтра, повышает надежность работы устройства.The implementation of the filter element in the form of a tension spring eliminates the spontaneous change of the inter-turn gap of the spring during operation, compared with the compression spring as a result of its settlement, which eliminates the reduction in the throughput of the filter section, increases the reliability of the device.

Выполнение опорных элементов в виде винтовых канавок, позволяет производить настройку минимального межвиткового зазора фильтрующего элемента путем вкручивания/выкручивания крайних опорных витков пружины в опорные элементы, что снижает требования по точности изготовления пружины по высоте и количеству витков. The implementation of the support elements in the form of helical grooves allows you to configure the minimum inter-turn clearance of the filter element by screwing / unscrewing the extreme support coils of the spring into the support elements, which reduces the requirements for precision manufacturing of the spring in height and number of coils.

Установка крайних опорных витков пружины растяжения в винтовых канавках опорных элементов с зазором между наружной поверхностью охватываемых витков и внутренней поверхностью стенки винтовой канавки меньшим, чем размеры частиц механических примесей, исключает попадание этих частиц в зазоры между опорными витками пружины и поверхностями сопрягаемых деталей, с которыми контактирует пружина, исключая попадание механических примесей внутрь фильтрующего элемента, что повышает надежность работы фильтрующей секции. The installation of extreme support coils of the tension spring in the helical grooves of the support elements with a gap between the outer surface of the covered coils and the inner surface of the wall of the helical groove smaller than the particle sizes of mechanical impurities, eliminates these particles from entering the gaps between the support coils of the spring and the surfaces of the mating parts with which it contacts a spring, excluding the ingress of mechanical impurities into the filter element, which increases the reliability of the filter section.

Установка втулки в выступе толкателя с возможностью её вращения вокруг своей оси и фиксация её от продольного перемещения относительно толкателя с помощью стопорного кольца позволяет повысить удобство и точность настройки необходимого межвиткового зазора пружины, что повышает эксплуатационную надежность работы устройства.Installing the sleeve in the protrusion of the pusher with the possibility of its rotation around its axis and fixing it from longitudinal movement relative to the pusher using the locking ring allows you to increase the convenience and accuracy of setting the required inter-turn gap of the spring, which increases the operational reliability of the device.

На чертеже приведен общий вид секции фильтра для погружного центробежного электронасоса ЭЦН.The drawing shows a General view of the filter section for a submersible centrifugal electric pump ESP.

Секция фильтра блочного содержит перфорированный цилиндрический корпус 1 с отверстиями 2 для прохода пластовой жидкости, один конец корпуса 1 соединен с переводником 3, а другой с ниппелем 4, которые имеют отверстия для прохода жидкости соответственно 5 и 6. В корпусе 1 секции фильтра установлен вал 7 с возможностью вращения в подшипниках 8 и 9, размещенных в переводнике 3 и ниппеле 4 соответственно. Между корпусом 1 и валом 7 установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины 10 растяжения, крайние опорные витки которой установлены между переводником 3 и ниппелем 4 в опорных элементах, выполненных в виде винтовых канавок 11 и 12. Канавка 11 выполнена на переводнике 3, а канавка 12 выполнена на втулке 13, установленной в выступе толкателя 14 с возможностью вращения вокруг своей оси и зафиксированной от продольного перемещения относительно толкателя 14 с помощью стопорного кольца 15.The block filter section contains a perforated cylindrical housing 1 with openings 2 for the passage of formation fluid, one end of the housing 1 is connected to a sub 3 and the other to a nipple 4, which have openings for the passage of fluid 5 and 6, respectively. A shaft 7 is installed in the housing 1 of the filter section with the possibility of rotation in bearings 8 and 9, placed in the sub 3 and nipple 4, respectively. Between the housing 1 and the shaft 7, a filter element is installed, made in the form of a cylindrical tension spring 10, the extreme supporting turns of which are installed between the sub 3 and the nipple 4 in the support elements made in the form of screw grooves 11 and 12. The groove 11 is made on the sub 3, and the groove 12 is made on the sleeve 13, mounted in the protrusion of the pusher 14 with the possibility of rotation around its axis and fixed from longitudinal movement relative to the pusher 14 using the locking ring 15.

Винтовые канавки 11 и 12 предотвращают проникновение частиц механических примесей, имеющих размер выше допустимого, от опорных витков пружины 10 растяжения внутрь фильтрующего элемента. The helical grooves 11 and 12 prevent the penetration of particles of mechanical impurities having a size greater than the allowable from the support turns of the tension spring 10 inside the filter element.

В ниппеле 4 выполнено сквозное отверстие 16 ступенчатой формы для размещения и фиксации в нем установочного элемента 17, выполненного, в виде винта, который соединен с толкателем 14 для перемещения пружины 10 при установке межвиткового зазора. In the nipple 4, a through hole 16 is made in a stepped form for accommodating and fixing the mounting element 17 in it, made in the form of a screw, which is connected to the pusher 14 for moving the spring 10 when setting the inter-turn gap.

На одном конце вала 7 установлена шлицевая муфта 18, для соединения вала 7 фильтрующей секции с валом предыдущей фильтрующей секции или с валом основания фильтра, а на другом конце вала 7 выполнены шлицы 19 для соединения с соединительной муфтой последующей фильтрующей секцией или с соединительной муфтой секции насоса ЭЦН. Переводник 3 и ниппель 4 содержат присоединительные поверхности 20 и 21 для соединения фильтрующей секции с основанием или предыдущей фильтрующей секцией и головкой или последующей фильтрующей секцией соответственно. At one end of the shaft 7, a spline coupling 18 is installed to connect the shaft 7 of the filter section to the shaft of the previous filter section or to the filter base shaft, and at the other end of the shaft 7 there are slots 19 for connecting to the coupling of the subsequent filter section or to the coupling section of the pump section ESP. The sub 3 and the nipple 4 contain connecting surfaces 20 and 21 for connecting the filter section with the base or the previous filter section and the head or subsequent filter section, respectively.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Пластовая жидкость через отверстия 2 перфорированного корпуса 1 и межвитковые зазоры фильтрующего элемента 10 проходит внутрь секции и отфильтровывается от механических примесей, затем жидкость проходит через отверстия толкателя 14, отверстия 6 ниппеля 4, поступает через последующие фильтрующие секции на прием насоса ЭЦН. Крутящий момент от электродвигателя (не показан) передается на вал 7, вращающийся в подшипниках 8 и 9, передается на рабочие органы ЭЦН, обеспечивая тем самым забор пластовой жидкости из скважины.The formation fluid through the openings 2 of the perforated housing 1 and the inter-turn gaps of the filter element 10 passes into the section and is filtered off from mechanical impurities, then the fluid passes through the openings of the pusher 14, openings 6 of the nipple 4, and flows through the subsequent filter sections to the intake of the ESP pump. The torque from the electric motor (not shown) is transmitted to the shaft 7, rotating in bearings 8 and 9, is transmitted to the working bodies of the ESP, thereby ensuring the intake of formation fluid from the well.

Для установки межвиткового зазора пружины 10 растяжения производят частичное выкручивание винта 17 из толкателя 14 до выхода головки винта из соответствующей выемки ступенчатого отверстия 16 и производят перемещение толкателя 14 с втулкой 13, кольцом 15 до установки необходимого межвиткового зазора пружины 10 растяжения (например, 0,1 мм, 0,4 мм, 0,7 мм и др.), далее производят вкручивание винта 17 до упора, обеспечивая при этом расположение и фиксацию головки винта 17 в другой выемке ступенчатого отверстия 16, что позволяет зафиксировать новое значение щелевого отверстия пружины 10 растяжения, которое остается неизменным в течение всего времени эксплуатации секции фильтра блочного, что повышает эксплуатационную надежность работы устройства.To set the inter-turn gap of the tension spring 10, the screw 17 is partially unscrewed from the pusher 14 until the screw head exits from the corresponding recess of the stepped hole 16 and the pusher 14 is moved with the sleeve 13, ring 15 until the necessary inter-turn gap of the tension spring 10 is set (for example, 0.1 mm, 0.4 mm, 0.7 mm, etc.), then tighten the screw 17 until it stops, while ensuring the location and fixation of the screw head 17 in another recess of the stepped hole 16, which allows you to fix a new value e slotted holes 10 of a tension spring, which remains unchanged throughout the operation time of the block filter section, which increases the operational reliability of the device.

Claims

1. Section block filter for a submersible centrifugal electric pump, containing a cylindrical perforated housing, a shaft mounted rotatably in the housing, a filter element made in the form of a spring and located between the housing and the shaft with the possibility of adjusting the inter-turn clearance, a nipple and an adapter with holes for passage fluids that are installed at different ends of the perforated housing, a spline coupling mounted on one end of the shaft, splined elements are made on the other end of the shaft, while the ends of the spring are installed between the sub and the nipple in the supporting elements, one of the supporting elements is connected to a spring movement mechanism made in the form of a pusher placed with axial movement in the nipple, and a mounting element, one end of which is rigidly connected to the pusher, and the other end of the installation the element is placed in the side opening of the nipple with the possibility of moving it along the axis of the filter section and fixing in different positions, characterized in that the filter element is made in the form of springs s tension, the ends of which are installed in the supporting elements made in the form of screw grooves, one screw groove is made on the sub, and the other screw groove is made on the sleeve mounted on the pusher with the possibility of rotation of the sleeve around its axis and exclude its longitudinal movement relative to the pusher.

2. The filter section according to claim 1, characterized in that the sleeve is installed in the protrusion of the pusher and is fixed from longitudinal movement by means of a retaining ring.

3. The filter section according to claim 1, characterized in that the ends of the springs are installed in helical grooves with the first turns spanning with a gap between the outer surface of the covered turns and the inner surface of the grooves smaller than the dimensions of the elements of mechanical impurities.

4. The filter section according to claim 1, characterized in that the mounting element of the mechanism for moving the spring is made in the form of a screw.

5. The filter section according to claim 1, characterized in that the hole in the nipple for accommodating the installation element is made stepwise.