RU196296U1

RU196296U1 - Borehole Filter with Adjustable Clearance

Info

Publication number: RU196296U1
Application number: RU2019144964U
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: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-02-25

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована для защиты погружного скважинного центробежного электронасоса от попадания на прием насоса механических примесей. Фильтр скважинный с регулируемым зазором содержит основание, головку, между которыми установлены фильтрующие секции и вал с возможностью вращения. Каждая фильтрующая секция содержит перфорированный корпус, внутри которого установлена фильтрующая пружина растяжения с возможностью регулирования межвиткового зазора. Корпуса фильтрующих секций соединены между собой ниппелями. В каждом ниппеле выполнено сквозное ступенчатое отверстие для размещения в нем одного конца установочного винта механизма перемещения пружины. Другой конец винта жестко соединен с толкателем механизма перемещения пружины. Верхняя часть каждого ниппеля снабжена винтовой канавкой для статичного размещения нижнего опорного конца пружины предыдущей секции. Нижний опорный торец пружины нижней секции размещен в винтовой канавке основания. Верхний торец пружины каждой секции установлен в винтовой канавке на втулке, установленной свободно в выступе толкателя. Верхний конец толкателя первой секции соединен с установочным винтом, размещенным в ступенчатом отверстии головки фильтра. В каждой последующей секции верхний конец толкателя соединен с установочным винтом, размещенным в сквозном ступенчатом отверстии предыдущего ниппеля с возможностью перемещения установочного винта вдоль оси фильтра и фиксации его в разных положениях. Технический результат — упрощение регулировки.The utility model relates to oil-producing equipment and can be used to protect a submersible borehole centrifugal electric pump from mechanical impurities entering the pump intake. The downhole filter with an adjustable clearance contains a base, a head, between which filter sections are installed and a shaft with the possibility of rotation. Each filter section contains a perforated housing, inside of which a tension filter spring is installed with the possibility of adjusting the inter-turn gap. The housings of the filter sections are interconnected by nipples. A through step hole is made in each nipple to place one end of the set screw of the spring movement mechanism therein. The other end of the screw is rigidly connected to the plunger of the spring movement mechanism. The upper part of each nipple is provided with a helical groove for static placement of the lower supporting end of the spring of the previous section. The lower supporting end face of the spring of the lower section is placed in the screw groove of the base. The upper end of the spring of each section is mounted in a helical groove on a sleeve mounted loosely in the protrusion of the push rod. The upper end of the pusher of the first section is connected to the set screw located in the stepped hole of the filter head. In each subsequent section, the upper end of the pusher is connected to the set screw located in the through step hole of the previous nipple with the possibility of moving the set screw along the axis of the filter and fix it in different positions. EFFECT: simplified adjustment.

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 из V-образной проволоки, включающим наружные кольца, снабженные центрирующим элементом, в пазах колец скрыты торцы концов секций щелевого фильтроэлемента, наружное кольцо, с помощью которого отделяются части фильтроэлемента, снабженное центрирующим предохранительным элементом. 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, расположенном в головке, нижнем, расположенном в концевой части модульной секции, 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 made of V-shaped wire located on it, including outer rings provided with a centering element, in the grooves of the rings the ends of the ends of the sections of the slotted filter element are hidden, the outer ring, with which parts of the filter element are provided, equipped with a centering safety element. The perforated housing and the filter element are pulled together by the upper head and the lower base from below. A shaft installed in the internal cavity of the modular section has the ability to rotate in bearings: upper, located in the head, lower, located at the end of the modular section, and additional intermediate ones, and its lower end is equipped with a spline coupling.

Недостатками известной модульной секции являются размещение щелевого экрана фильтра, состоящего из витков V-образной проволоки, и его закрепление на наружной поверхности основания входного модуля с помощью опорных колец, что в целом увеличивает наружный диаметр установки ЭЦН, кроме того, расположение щелевого экрана на наружной поверхности перфорированного корпуса приводит к засорению витков щелевого экрана и его механическому повреждению при спуске установки в скважину, её подъёме, при транспортировке и хранении. Основным недостатком известного аналога является невозможность регулирования зазора фильтроэлемента в зависимости от размеров механических частиц присутствующих в пластовой жидкости.The disadvantages of the known modular section are the placement of the slit screen of the filter, consisting of turns of a V-shaped wire, and its fastening on the outer surface of the base of the input module using support rings, which generally increases the outer diameter of the ESP installation, in addition, the location of the slit screen on the outer surface perforated body leads to clogging of the turns of the slit screen and its mechanical damage during the launch of the installation into the well, its rise, during transportation and storage. The main disadvantage of the known analogue is the inability to control the gap of the filter element depending on the size of the mechanical particles present in the formation fluid.

Известен фильтр с регулируемым зазором для ЭЦН - ФПР-2 (см. стр.28 Каталог продукции 2016-2017 ООО «ЭЛКАМ»), взятый в качестве прототипа, содержащий корпус с продольными пазами, внутри которого установлена пружина растяжения в качестве фильтрующего элемента. В верхней части фильтра пружина закреплена статично, в нижней — при помощи регулировочной гайки, при продольном перемещении которой изменяется межвитковый зазор. Внутри фильтра проходит вал со щлицевыми соединениями для передачи крутящего момента от двигателя валу насоса. В верхней и нижней частях фильтра имеются фланцевые соединения. Возможно увеличение количества фильтрующих секций.A known filter with an adjustable clearance for ESP - FPR-2 (see page 28 Product Catalog 2016-2017 LLC ELKAM), taken as a prototype, contains a housing with longitudinal grooves, inside of which a tension spring is installed as a filter element. In the upper part of the filter, the spring is fixed statically, in the lower - with the help of an adjusting nut, during the longitudinal movement of which the inter-turn clearance changes. A shaft with slotted connections extends inside the filter to transmit torque from the engine to the pump shaft. There are flange connections at the top and bottom of the filter. Possible increase in the number of filter sections.

Недостатками фильтра являются сложность регулировки зазора между витками пружины на скважине, так как для проведения перенастройки межвиткового зазора пружины регулировочной гайкой необходимо обеспечить свободный доступ к ней, для этого необходимо открутить нижнюю часть фильтра с подшипниковой опорой вала от корпуса, а затем при помощи специальных ключей, вращая регулировочную гайку по резьбовому соединению, произвести регулировку межвиткового зазора пружины, после чего произвести сборку изделия — установить (накрутить) нижнюю часть фильтра на корпус. The disadvantages of the filter are the difficulty of adjusting the gap between the spring coils in the well, since to adjust the inter-turn gap of the spring with the adjusting nut it is necessary to provide free access to it, for this it is necessary to unscrew the lower part of the filter with the bearing support of the shaft from the housing, and then using special keys, turning the adjusting nut on the threaded connection, adjust the inter-turn clearance of the spring, then assemble the product - install (screw) the lower hour filter on the housing.

При наличии нескольких фильтрующих секций в известном фильтре трудоёмкость настройки межвиткового зазора пружин фильтра увеличивается, так как для этого потребуется вначале разъединить фильтрующие секции одну от другой, обеспечив доступ к регулировочным гайкам каждой фильтрующей секции, провести регулировку зазора пружины в каждой фильтрующей секции, далее произвести сборку фильтра в готовое к монтажу изделие, что усложняет процесс регулировки межвиткового зазора пружины фильтра, создавая неудобство эксплуатации фильтра, увеличивая время регулировочного процесса. If there are several filter sections in a known filter, the complexity of adjusting the inter-turn gap of the filter springs increases, since for this it will be necessary to first separate the filter sections from each other, providing access to the adjusting nuts of each filter section, adjust the spring clearance in each filter section, then assemble filter into a product ready for installation, which complicates the process of adjusting the inter-turn clearance of the filter spring, creating the inconvenience of operating the filter, increasing Vai time adjusting process.

Задача полезной модели – создание фильтра, обладающего повышенным удобством эксплуатации. The objective of the utility model is to create a filter with enhanced ease of use.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении удобства эксплуатации фильтра за счет упрощения регулировки межвиткового зазора пружины и сокращения времени регулировки. The technical result obtained when solving the problem is to increase the usability of the filter by simplifying the adjustment of the inter-turn gap of the spring and reducing the adjustment time.

Технический результат достигается тем, что в фильтре скважинном с регулируемым зазором, содержащем основание, головку, между которыми установлены фильтрующие секции, вал с возможностью вращения, каждая фильтрующая секция содержит перфорированный корпус, внутри которого установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины растяжения, расположенный между корпусом и валом с возможностью регулирования межвиткового зазора пружины, согласно полезной модели, перфорированные корпуса фильтрующих секций соединены между собой ниппелями, при этом, в каждом ниппеле выполнено сквозное ступенчатое отверстие для размещения в нем одного конца установочного элемента механизма перемещения пружины, другой конец установочного элемента жестко соединен с толкателем, который выполнен с возможностью осевого перемещения вдоль оси фильтра, верхняя часть каждого ниппеля снабжена винтовой канавкой для размещения нижнего опорного конца пружины предыдущей секции, нижний опорный торец пружины нижней секции размещен в винтовой канавке основания, верхний торец пружины каждой секции установлен в опорном элементе, выполненном в виде винтовой канавки на втулке, установленной на толкателе с возможностью вращения втулки вокруг своей оси и исключения продольного перемещения относительно толкателя, при этом другой конец толкателя первой секции соединен с установочным элементом, размещенным в ступенчатом отверстии головки, а в каждой последующей секции другой конец толкателя соединен с установочным элементом, размещенным в сквозном ступенчатом отверстии предыдущего ниппеля с возможностью перемещения установочного элемента вдоль оси фильтра и фиксации в разных положениях.The technical result is achieved in that in the downhole filter with an adjustable gap containing a base, a head, between which filter sections are installed, a shaft is rotatable, each filter section contains a perforated housing, inside of which there is a filter element made in the form of a tension spring located between the housing and the shaft with the possibility of adjusting the inter-turn gap of the spring, according to the utility model, the perforated housings of the filter sections are interconnected by nipples and at the same time, a through step hole is made in each nipple to accommodate one end of the mounting element of the spring movement mechanism in it, the other end of the mounting element is rigidly connected to the pusher, which is axially movable along the filter axis, the upper part of each nipple is provided with a helical groove to accommodate the lower supporting end of the spring of the previous section, the lower supporting end of the spring of the lower section is placed in the screw groove of the base, the upper end of the spring of each section installed in the support element, made in the form of a helical groove on the sleeve mounted on the pusher with the possibility of rotation of the sleeve around its axis and exclude longitudinal movement relative to the pusher, while the other end of the pusher of the first section is connected to the installation element placed in the stepped hole of the head, and each subsequent section, the other end of the pusher is connected to the installation element, placed in a through step hole of the previous nipple with the possibility of moving the installation e ementa along the filter axis and fixation in different positions.

Установка втулки в выступе толкателя с возможностью вращения вокруг своей оси и фиксация втулки от продольного перемещения относительно толкателя с помощью стопорного кольца позволяет повысить удобство и точность настройки необходимого межвиткового зазора пружины.Installing the sleeve in the protrusion of the pusher with the possibility of rotation around its axis and fixing the sleeve 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.

Технический результат достигается также тем, что установочный элемент механизма перемещения пружины выполнен в виде винта, установленного снаружи перфорированного корпуса, что повышает удобство эксплуатации фильтра, позволяя производить перенастройку межвиткового зазора пружины на новое значение путем перемещения головки винта вдоль оси фильтра из одного положения в другое без разборки/сборки устройства.The technical result is also achieved by the fact that the mounting element of the spring movement mechanism is made in the form of a screw mounted outside the perforated housing, which increases the convenience of the filter operation, allowing reconfiguration of the inter-turn spring gap to a new value by moving the screw head along the filter axis from one position to another without disassembly / assembly of the device.

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения устройства.The compliance of the claimed utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown on the example of a specific implementation of the device.

На фигуре приведен общий вид фильтра скважинного с регулируемым зазором.The figure shows a General view of the filter downhole with an adjustable gap.

Фильтр скважинный с регулируемым зазором состоит из основания 1 и головки 2 с отверстием 3 для прохода пластовой жидкости, между которыми установлены фильтрующие секции 4, вал 5 с возможностью вращения в подшипниках 6. Каждая фильтрующая секция 4 содержит перфорированный корпус 7, внутри которого установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины 8 растяжения, расположенный между корпусом 7 и валом 5 с возможностью регулирования межвиткового зазора пружины 8. Перфорированные корпуса 7 фильтрующих секций 4 соединены между собой ниппелями 9. В каждом ниппеле 9 выполнено сквозное ступенчатое отверстие 10 для размещения в нем одного конца установочного элемента, выполненного в виде винта 11 механизма перемещения пружины. Другой конец установочного винта 11 жестко соединен с толкателем 12 механизма перемещения пружины 8. Толкатель 12 выполнен с возможностью осевого перемещения вдоль оси фильтра. В толкателе 12 выполнено с отверстием 13 для пропуска жидкости. Верхняя часть каждого ниппеля 9 снабжена винтовой канавкой 14 для статичного размещения нижнего опорного конца пружины 8 предыдущей секции 4. Нижний опорный торец пружины 8 нижней секции 4 размещен статично в винтовой канавке 15 основания 1. Верхний торец пружины 8 каждой секции 4 установлен в опорном элементе, выполненном в виде винтовой канавки 16 на втулке 17, установленной свободно в выступе толкателя 12 с возможностью вращения вокруг своей оси. Втулка 17 зафиксирована от продольного перемещения относительно толкателя 12 с помощью стопорного кольца 18. Верхний конец толкателя 12 первой секции 4 соединен с установочным винтом 11, размещенным в ступенчатом отверстии 19 головки 2. В каждой последующей секции 4 верхний конец толкателя 12 соединен с установочным винтом 11, размещенным в сквозном ступенчатом отверстии 10 предыдущего ниппеля 9 с возможностью перемещения установочного винта 11 вдоль оси фильтра и фиксации его в разных положениях.The well filter with an adjustable clearance consists of a base 1 and a head 2 with an opening 3 for the passage of formation fluid, between which filter sections 4 are installed, a shaft 5 rotatably in bearings 6. Each filter section 4 contains a perforated housing 7, inside which a filter element is installed made in the form of a tension spring 8 located between the housing 7 and the shaft 5 with the possibility of adjusting the inter-turn clearance of the spring 8. The perforated bodies 7 of the filter sections 4 are interconnected by a nipple 9. In each nipple 9, a through step hole 10 is made to accommodate one end of the mounting element, made in the form of a screw 11 of the spring movement mechanism. The other end of the set screw 11 is rigidly connected to the pusher 12 of the mechanism for moving the spring 8. The pusher 12 is made with the possibility of axial movement along the axis of the filter. In the pusher 12 is made with a hole 13 for passing fluid. The upper part of each nipple 9 is provided with a helical groove 14 for static placement of the lower supporting end of the spring 8 of the previous section 4. The lower supporting end of the spring 8 of the lower section 4 is placed statically in the helical groove 15 of the base 1. The upper end of the spring 8 of each section 4 is installed in the supporting element, made in the form of a helical groove 16 on the sleeve 17, mounted freely in the protrusion of the pusher 12 with the possibility of rotation around its axis. The sleeve 17 is fixed from longitudinal movement relative to the pusher 12 using the locking ring 18. The upper end of the pusher 12 of the first section 4 is connected to the set screw 11 located in the stepped hole 19 of the head 2. In each subsequent section 4, the upper end of the pusher 12 is connected to the set screw 11 placed in a through step hole 10 of the previous nipple 9 with the possibility of moving the set screw 11 along the axis of the filter and fixing it in different positions.

Фланец 20 основания 1 служит для соединения фильтра с гидрозащитой ПЭД, а фланцевое соединение 21 головки 2 обеспечивает соединение с насосом ЭЦН (не показано).The flange 20 of the base 1 is used to connect the filter with the hydraulic protection of the SEM, and the flange connection 21 of the head 2 provides a connection to the ESP pump (not shown).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Пластовая жидкость через отверстия перфорированных корпусов 7 фильтрующих секций 4 и межвитковые зазоры пружин 8 проходит внутрь фильтра. Отфильтрованная от механических примесей жидкость проходит через пропускные отверстия 13 толкателей 12, проходные отверстия ниппелей 9, отверстие 3 головки 2 и поступает на прием насоса ЭЦН. Крутящий момент от электродвигателя передается на вал 5, вращающийся в подшипниках 6, передается на рабочие органы насоса ЭЦН, обеспечивая забор пластовой жидкости из скважины.The formation fluid through the holes of the perforated housings 7 of the filter sections 4 and the inter-turn gaps of the springs 8 passes into the filter. Filtered from mechanical impurities, the fluid passes through the through holes 13 of the pushers 12, the through holes of the nipples 9, the hole 3 of the head 2 and is received at the ESP pump. The torque from the electric motor is transmitted to the shaft 5, rotating in bearings 6, is transmitted to the working bodies of the ESP pump, ensuring the intake of formation fluid from the well.

Для установки межвиткового зазора пружины 8 первой секции 4 фильтра производят частичное выкручивание винта 11 из толкателя 12 до выхода головки винта 11 из соответствующей выемки ступенчатого отверстия 19 головки 2 и производят перемещение толкателя 12, до установки необходимого межвиткового зазора пружины 8, далее производят вкручивание винта 11 до упора, обеспечивая при этом расположение и фиксацию головки винта 11 в другой выемке ступенчатого отверстия 19 головки 2, что позволяет зафиксировать новое значение щелевого отверстия пружины 8 растяжения.To set the inter-turn gap of the spring 8 of the first filter section 4, the screw 11 is partially unscrewed from the pusher 12 until the screw head 11 exits from the corresponding recess of the step hole 19 of the head 2 and the pusher 12 is moved until the necessary inter-turn gap of the spring 8 is installed, then the screw 11 is screwed to the stop, while ensuring the location and fixation of the screw head 11 in another recess of the stepped hole 19 of the head 2, which allows you to fix the new value of the slotted hole of the spring 8 rast afflictions.

В каждой последующей секции 4 фильтра регулировку зазора фильтрующей пружины 8 производят аналогичным образом, перемещая винт 11 в ступенчатом отверстии 10 ниппеля 9. In each subsequent section 4 of the filter, the clearance of the filter spring 8 is adjusted in a similar way by moving the screw 11 in the stepped hole 10 of the nipple 9.

Выполнение фильтра с возможностью регулировки межвиткового зазора пружин без разборки фильтра повышает удобство эксплуатации, позволяет оперативно проводить регулировку зазора фильтрующих пружин непосредственно на скважине. The implementation of the filter with the ability to adjust the inter-turn gap of the springs without disassembling the filter increases the convenience of operation, allows you to quickly adjust the clearance of the filter springs directly at the well.

Claims

1. A well filter with an adjustable gap, comprising a base, a head, between which filter sections are mounted, a shaft rotatably, each filter section contains a perforated housing, inside of which there is a filter element made in the form of a tension spring located between the housing and the shaft with the possibility of regulation of the inter-turn gap of the spring, characterized in that the perforated housings of the filter sections are interconnected by nipples, while in each nipple there is a through a stepped hole to accommodate one end of the mounting element of the spring movement mechanism in it, the other end of the mounting element is rigidly connected to the pusher, which is made with the possibility of axial movement and installed in the subsequent section of the filter, the upper part of each nipple is provided with a helical groove to accommodate the lower supporting end of the spring of the previous sections, the lower supporting end face of the spring of the lower section is placed in the screw groove of the base, the upper end face of the spring of each section is installed in the supporting element the element, made in the form of a helical groove on the sleeve mounted on the pusher with the possibility of rotation of the sleeve around its axis and the exclusion of longitudinal movement relative to the pusher, while the other end of the pusher of the first section is connected to the installation element located in the stepped hole of the head, and in each subsequent section the other end of the pusher is connected to the mounting element, placed in the through step hole of the previous nipple with the possibility of moving the mounting element along the axis of the filter ra and fixation in different positions.

2. The downhole filter according to claim 1, characterized in that the mounting element of the spring movement mechanism is made in the form of a screw.

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