RU201502U1

RU201502U1 - FILTER FOR DEEPER PUMPS

Info

Publication number: RU201502U1
Application number: RU2020125011U
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Саблин
Original assignee: Андрей Юрьевич Саблин
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2020-12-18

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей пластовой жидкости для защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями. Фильтр содержит перфорированный корпус, фильтрующий элемент в виде пружины, патрубок для отвода очищенной жидкости, разобщитель, отделяющий приемную часть фильтра от выпускной, выполненный в виде колокола с установленным на нем уплотнителем. Колокол расположен основанием вниз и шарнирно закреплен на средней части патрубка, уплотнитель выполнен повторяющим форму купола колокола, установлен между размещенными на куполе колокола опорно-центрирующими элементами и закреплен на патрубке с помощью разъемного соединения. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to oil production equipment and can be used in the production of oily formation fluid to protect downhole pumps from clogging by mechanical impurities. The filter contains a perforated body, a filter element in the form of a spring, a branch pipe for draining the purified liquid, a disconnector separating the receiving part of the filter from the outlet, made in the form of a bell with a seal installed on it. The bell is located with its base downwards and is hingedly fixed on the middle part of the branch pipe, the seal is made repeating the shape of the bell dome, installed between the support-centering elements placed on the bell dome and fixed to the branch pipe using a detachable connection. The technical result is an increase in operational reliability. 3 C.p. f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей пластовой жидкости для защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями.The utility model relates to oil production equipment and can be used in the production of oily formation fluid to protect downhole pumps from clogging by mechanical impurities.

Известен фильтр для глубинных насосов (патент RU 2217580, Е21В 43/08, дата публ. 27.11.2003), содержащий корпус с фильтрующими элементами и установленный на корпусе уплотнительный элемент, отделяющий приемную часть фильтра от выпускной, при этом уплотнительный элемент выполнен в виде шарнирно закрепленного на корпусе фильтра колокола с установленной на нем манжетой, уплотняющая поверхность которой выполнена сферической.A well-known filter for deep-well pumps (patent RU 2217580, Е21В 43/08, published on November 27, 2003), containing a housing with filter elements and a sealing element installed on the housing, separating the filter receiving part from the outlet, while the sealing element is made in the form of a hinged a bell mounted on the filter housing with a cuff mounted on it, the sealing surface of which is spherical.

Недостатками известного фильтра для глубинных насосов являются:The disadvantages of the known filter for deep-well pumps are:

низкая надежность устройства, так как выполнение внешней поверхности манжеты уплотнителя сферической приводит при спуске фильтра в скважину к истиранию ее при контакте с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны, что приведет к потере герметичности при работе фильтра. Кроме того, при спуске фильтра в скважину и прохождении, например, торца обсадной трубы, манжета сферической формы может порваться или вывернуться, зацепившись за торец трубы, что приведет к потере герметичности между кольцевыми полостями приемной и выпускной частями фильтра. При этом не очищенная жидкость поступит на прием насоса вместе с частицами механических примесей, что снизит наработку на отказ устройства в целом;low reliability of the device, since making the outer surface of the seal spherical when the filter is run down the well leads to its abrasion upon contact with the inner surface of the production string, which will lead to loss of tightness during filter operation. In addition, when running the filter into the well and passing, for example, the end of the casing, the spherical collar can break or twist, catching on the end of the pipe, which will lead to loss of tightness between the annular cavities of the inlet and outlet of the filter. In this case, the non-purified liquid will enter the pump intake together with particles of mechanical impurities, which will reduce the MTBF of the device as a whole;

низкое качество очистки жидкости, так как сетка фильтрующего элемента имеет ячейку определенного размера 0,4 мм и, соответственно, пропускает к насосу частицы механических примесей размером до 0,4 мм, что приведет к повышенному износу рабочих органов насоса и уменьшению времени безотказной работы всей насосной установки.low quality of liquid purification, since the filter element mesh has a cell of a certain size of 0.4 mm and, accordingly, passes particles of mechanical impurities up to 0.4 mm in size to the pump, which will lead to increased wear of the pump working bodies and a decrease in the uptime of the entire pumping station installation.

Известен фильтр для глубинных насосов (патент RU 122691, Е21В 43/08, дата публ. 10.12.2012), взятый в качестве прототипа, содержащий перфорированный корпус с фильтрующим элементом, канал для прохода очищенной жидкости, выполненный в виде патрубка, расположенного внутри корпуса, разобщитель, отделяющий приемную часть фильтра от выпускной, выполненный в виде колокола с установленным на нем уплотнителем, фильтрующий элемент выполнен в виде пружины, размещенной между опорно-регулирующими элементами, установленными в корпусе фильтра, а колокол шарнирно закреплен на верхнем конце патрубка с возможностью вращения, при этом уплотнитель выполнен в виде набора не менее чем из трех эластичных шайб, средняя шайба имеет наружный диаметр меньший, чем наружный диаметр каждой из крайних шайб.Known filter for deep pumps (patent RU 122691, E21B 43/08, published date 10.12.2012), taken as a prototype, containing a perforated housing with a filter element, a channel for the passage of purified liquid, made in the form of a pipe located inside the housing, an uncoupler separating the receiving part of the filter from the outlet, made in the form of a bell with a seal installed on it, the filtering element is made in the form of a spring located between the supporting and regulating elements installed in the filter housing, and the bell is hinged at the upper end of the branch pipe for rotation, while the seal is made in the form of a set of at least three elastic washers, the middle washer has an outer diameter smaller than the outer diameter of each of the outer washers.

низкая ремонтопригодность устройства за счет высокой трудоемкости при ремонтных операциях, так как для замены уплотнителя - эластичных шайб необходимо демонтировать разобщитель и произвести его полную разборку на составные части, при этом все резьбовые соединения перед повторной сборкой разобщителя требуют очистки, что усложняет процесс разборки/сборки фильтра. При этом ресурс резьбовых соединений ограничен и каждая операция разборки/сборки приводит к повреждениям резьбовых соединительных деталей, что исключает возможность использования фильтра более трех раз без замены соединительных сборочных элементов разобщителя, что снижает надежность фильтра в целом;low maintainability of the device due to the high labor intensity during repair operations, since to replace the seal - elastic washers, it is necessary to dismantle the disconnector and make it completely disassembled into component parts, while all threaded connections require cleaning before reassembling the disconnector, which complicates the process of disassembling / assembling the filter ... In this case, the resource of threaded connections is limited and each disassembly / assembly operation leads to damage to the threaded fittings, which excludes the possibility of using the filter more than three times without replacing the connecting assembly elements of the disconnector, which reduces the reliability of the filter as a whole;

сложный процесс перехода фильтра с разобщителем на скважину с другим типоразмером обсадной колонны, связанный с повышением времени разборки/сборки устройства, в течение которого необходимо демонтировать разобщитель, произвести его разборку на составляющие элементы, заменить колокол, разновеликие уплотняющие шайбы, соединительные элементы для закрепления уплотнителей, произвести сборку устройства с новыми размерными составляющими, что снижает надежность работы фильтра.a complex process of transferring a filter with an uncoupler to a well with a different standard size of the casing, associated with an increase in the time for disassembling / assembling the device, during which it is necessary to dismantle the uncoupler, disassemble it into its constituent elements, replace the bell, different-sized sealing washers, connecting elements for fixing the seals, to assemble the device with new dimensional components, which reduces the reliability of the filter.

Задача полезной модели - создание фильтра для глубинных насосов повышенной эксплуатационной надежности.The task of the utility model is to create a filter for submersible pumps with increased operational reliability.

Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении надежности работы фильтра, повышение срока службы путем повышение ремонтопригодности за счет уменьшения времени ремонтных работ.The technical result obtained as a result of solving the problem is to increase the reliability of the filter, increase the service life by increasing maintainability by reducing the time of repair work.

Указанный технический результат достигается тем, что в фильтре для глубинных насосов, содержащем перфорированный корпус с установленным в нем фильтрующим элементом, выполненным в виде пружины, канал для прохода очищенной жидкости, выполненный в виде патрубка, расположенного внутри корпуса, разобщитель, отделяющий приемную часть фильтра от выпускной, выполненный в виде колокола с установленным на нем уплотнителем, колокол шарнирно закреплен на патрубке с возможностью вращения, согласно полезной модели, колокол расположен основанием вниз и шарнирно закреплен на средней части патрубка, уплотнитель выполнен повторяющим форму купола колокола, установлен между размещенными на куполе колокола опорно-центрирующими элементами и закреплен на патрубке с помощью разъемного соединения.The specified technical result is achieved by the fact that in the filter for deep pumps, containing a perforated housing with a filter element installed in it, made in the form of a spring, a channel for the passage of the purified liquid, made in the form of a pipe located inside the housing, an isolator separating the receiving part of the filter from outlet, made in the form of a bell with a seal installed on it, the bell is hingedly fixed on the branch pipe with the possibility of rotation, according to the utility model, the bell is located with the base down and is hingedly fixed on the middle part of the branch pipe, the seal is made repeating the shape of the bell dome, installed between the bells placed on the dome support-centering elements and fixed to the branch pipe with a detachable connection.

Расположение колокола основанием вниз и шарнирное закрепление его на средней части патрубка позволяет проводить сборку/разборку фильтра без применения сложного технологического оборудования, например, произвести замену уплотнителя без снятия колокола с патрубка путем откручивания одного резьбового соединения (верхней гайки), что повышает ремонтопригодность, надежность фильтра.The location of the bell with the base down and its hinged fastening to the middle part of the nozzle allows assembly / disassembly of the filter without the use of complex technological equipment, for example, replacing the seal without removing the bell from the nozzle by unscrewing one threaded connection (upper nut), which increases the maintainability and reliability of the filter ...

Выполнение уплотнителя повторяющим форму купола колокола позволяет минимизировать площадь контакта уплотнителя с обсадной трубой с сохранением герметизации между приемной частью фильтра и выпускной, что повышает эксплуатационную надежность фильтра.The design of the seal repeating the shape of the bell dome allows minimizing the contact area of the seal with the casing while maintaining the seal between the receiving part of the filter and the outlet, which increases the operational reliability of the filter.

Установка уплотнителя между размещенными на куполе колокола опорно-центрирующими элементами позволяет осуществить защиту уплотнителя от повреждения и износа во время спуска фильтра в скважину при прохождении труднопроходимых участков обсадной колонны (парафиновые отложения, заусенцы, ржавчина, торцы обсадных труб). При работе фильтра в скважине предложенная конструкция разобщителя позволяет улучшить герметизацию кольцевого зазора между приемной частью фильтра и выпускной, увеличить время наработки на отказ, повысить эксплуатационную надежность фильтра.Installing a seal between the support-centering elements placed on the bell dome allows the seal to be protected from damage and wear while running the filter into the well when passing difficult sections of the casing string (paraffin deposits, burrs, rust, casing ends). When the filter is operating in the well, the proposed design of the uncoupler allows improving the sealing of the annular gap between the receiving part of the filter and the outlet, increasing the MTBF, and increasing the operational reliability of the filter.

Для эксплуатации этого же фильтра в скважине с обсадной трубой другого типоразмера производят замену разобщителя с уплотнителем под данный типоразмер обсадной трубы путем откручивания всего одного резьбового соединения и замены колокола в сборе с уплотнителем, что упрощает и ускоряет сборку/разборку фильтра, повышает ремонтопригодность, надежность фильтра в целом.To operate the same filter in a well with a casing of a different standard size, the disconnector with a seal is replaced for a given standard size of the casing by unscrewing only one threaded connection and replacing the bell assembly with a seal, which simplifies and speeds up the assembly / disassembly of the filter, increases the maintainability and reliability of the filter generally.

Выполнение патрубка для отвода очищенной жидкости сборным позволяет улучшить условия сборки/разборки фильтра, повысить ремонтопригодность фильтра, условия транспортирования и хранения.Implementation of a collecting branch pipe for draining the purified liquid allows to improve the conditions for assembly / disassembly of the filter, increase the maintainability of the filter, the conditions of transportation and storage.

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения фильтра.Compliance of the declared utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown on the example of a specific implementation of the filter.

На фигуре приведен общий вид фильтра для глубинных насосов.The figure shows a general view of the filter for submersible pumps.

Фильтр содержит корпус 1 с отверстиями 2 для прохода неочищенной жидкости. В корпусе 1 установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины 3 растяжения, размещенной между опорно-регулирующими элементами, выполненными в виде гаек 4. В корпусе 1 установлен патрубок для отвода очищенной жидкости, который выполнен сборным, состоящим из входного и выходного патрубков 5 и 6 соответственно, соединенных между собой посредством переходника 7. К корпусу 1 фильтра снизу присоединен сборник 8 для сбора механических примесей, а сверху корпус 1 посредством муфты 9 присоединен к переходнику 7, в котором закреплен нижний конец выходного патрубка 6. Верхний конец выходного патрубка 6 установлен в переводнике 10, в котором выполнены отверстия 11 для выхода очищенной жидкости. На выходном патрубке 6 закреплен с возможностью вращения разобщитель, выполненный в виде расположенного основанием вниз колокола 12. Основание колокола 12 закреплено посредством сферического шарнира, образованного сферической поверхностью 13 на муфтовой части переходника 7, сопряженной со сферической поверхностью 14 колокола 12. Колокол 12 соединен с переводником 7 посредством гайки 15. Колокол 12 снабжен повторяющим форму купола колокола 12 уплотнительным элементом 16, который установлен на колоколе 12 между опорами - центраторами 17 и 18 и закреплен посредством гайки 19. Ниппельная часть переводника 10 предназначена для присоединения его к компенсатору гидрозащиты или погружному электродвигателю (не показано).The filter contains a housing 1 with holes 2 for the passage of the crude liquid. A filter element is installed in the housing 1, made in the form of a tension spring 3, placed between the supporting-regulating elements made in the form of nuts 4. In the housing 1, a branch pipe is installed for draining the purified liquid, which is made prefabricated, consisting of inlet and outlet pipes 5 and 6 respectively, connected to each other by means of an adapter 7. A collector 8 is connected to the filter housing 1 from below to collect mechanical impurities, and from above the housing 1 is connected by means of a coupling 9 to an adapter 7, in which the lower end of the outlet 6 is fixed. The upper end of the outlet 6 is installed in sub 10, in which holes 11 are made for the outlet of the purified liquid. An uncoupler made in the form of a bell 12 located with its base down is fixed on the outlet pipe 6. The bell base 12 is fixed by means of a spherical hinge formed by a spherical surface 13 on the coupling part of the adapter 7, mated with the spherical surface 14 of the bell 12. The bell 12 is connected to the sub 7 by means of a nut 15. The bell 12 is equipped with a sealing element 16 repeating the shape of the dome of the bell 12, which is mounted on the bell 12 between the supports - centralizers 17 and 18 and secured by means of a nut 19. The nipple part of the sub 10 is designed to attach it to a hydraulic protection compensator or a submersible electric motor ( not shown).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Добываемая жидкость из кольцевого пространства приемной части фильтра, расположенного ниже узла разобщителя, за счет подачи насосом проходит через отверстия 2 корпуса 1 между витками пружины 3 растяжения, в результате происходит отделение твердых частиц, присутствующих в жидкости и имеющих размеры, более межвиткового зазора пружины 3, которые задерживаются межвитковым зазором пружины 3 растяжения. Отфильтрованная от крупных частиц примесей жидкость проходит по каналу, образованному внутренней стенкой корпуса 1 и наружной поверхностью входного патрубка 5, далее проходит через узел центробежной сепарации (не показан), где за счет разделения жидкой и твердой фаз механические примеси удаляются в сборник 8. Жидкость, очищенная от частиц механических примесей, осевших в сборнике 8, заходит во входной патрубок 5, далее проходит через выходной патрубок 6 и выходит через отверстия 11 переводника 10 в кольцевое пространство выходной части фильтра, расположенное выше узла разобщителя и соединенное с боковым входом насоса. Входная и выходная части фильтра гидравлически разобщены эластичным уплотнителем 16, что препятствует попаданию на вход насоса неочищенной скважинной смеси.The produced liquid from the annular space of the receiving part of the filter located below the uncoupler assembly, due to the pumping, passes through the holes 2 of the housing 1 between the turns of the tension spring 3, as a result, the separation of solid particles present in the liquid and having dimensions larger than the turn-to-turn gap of the spring 3, which are delayed by the turn-to-turn gap of the tension spring 3. The liquid filtered from large particles of impurities passes through the channel formed by the inner wall of the housing 1 and the outer surface of the inlet pipe 5, then passes through the centrifugal separation unit (not shown), where, due to the separation of the liquid and solid phases, mechanical impurities are removed into the collector 8. Liquid, cleaned of particles of mechanical impurities, settled in the collector 8, enters the inlet 5, then passes through the outlet 6 and exits through the holes 11 of the sub 10 into the annular space of the filter outlet, located above the disconnector assembly and connected to the side inlet of the pump. The inlet and outlet parts of the filter are hydraulically separated by an elastic seal 16, which prevents untreated wellbore mixture from entering the pump inlet.

Таким образом, использование предложенной полезной модели позволяет уменьшить износ уплотнителя, повысить ремонтопригодность фильтра, его эксплуатационную надежность.Thus, the use of the proposed utility model makes it possible to reduce the wear of the seal, increase the maintainability of the filter, and its operational reliability.

Claims

1. A filter for submersible pumps, containing a perforated housing with a filtering element installed in it, made in the form of a spring, a channel for the passage of the purified liquid, made in the form of a pipe located inside the housing, a disconnector separating the receiving part of the filter from the outlet, made in the form of a bell with a seal installed on it, the bell is hingedly fixed on the branch pipe with the possibility of rotation, characterized in that the bell is located with its base downwards and is hingedly fixed on the middle part of the branch pipe, the seal is made repeating the shape of the bell dome, installed between the support-centering elements placed on the bell dome and fixed on the branch pipe using a detachable connection.

2. The filter according to claim 1, characterized in that the branch pipe for removing the purified liquid is made prefabricated.

3. The filter according to claim 1, characterized in that the filter element is made in the form of a tension spring.

4. A filter according to claim 1, characterized in that the seal is secured with a nut.