RU2567307C1 - Фильтр для закачки воды в скважины - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, закачиваемой в скважины. Фильтр содержит жестко и герметично соединенные друг с другом секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов и двух опор, на которые также с осевым натягом опираются первый и последний фильтрующие элементы секции. Фильтрующие элементы каждой секции изготовлены из слоев сетки, сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали. Слои сетки, сплетенной из спиралей правой свивки, чередуются со слоями, сплетенными из спиралей левой свивки. Оси спиралей всех слоев параллельны оси фильтрующего элемента. Фильтрующие элементы выполнены в трех модификациях: фильтрующие элементы с одним плоским торцом и другим коническим и промежуточные фильтрующие элементы с разными коническими торцами. Снаружи каждой секции установлена спиральная пружина сжатия. Длина пружины подобрана так, чтобы у каждой собранной секции в рабочем процессе между фильтрующими элементами и фильтрующими элементами и опорами секции сохранялся осевой натяг. Секция фильтрующих элементов центрируется в опорах. Пружины центрируются по буртикам опор. Опоры секций выполнены с перегородкой, в которой проделаны сквозные центральное отверстие и три или четыре выкружки, равнорасположенные по окружности. Первая опора первой секции фильтра выполнена с хвостовиком с резьбой, на которую до упора в уплотнительную прокладку навернута промежуточная проставка с ввернутыми в нее шпильками для крепления к погружному насосу. В промежуточной проставке первой секции жестко закреплен пустотелый цилиндрический стержень со сквозными отверстиями. Технический результат: повышение производительности фильтра. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам для фильтрации жидкости, закачиваемой в скважины.

Известны секции фильтров ФВПР, размещаемые в скважинах, для фильтрации нефти при ее добыче. Секции фильтров ФВПР выпускаются по ТУ 3665-030-46521402 - 2010 габаритов 5, 5А и 7А с наружным расположением фильтрующих элементов, выполненных по технологии патента RU 2470695 С1 из материала ППМ (проволочного прессуемого материала), с тонкостью фильтрации 100 и 200 мкм.

Каждая секция фильтров ФВПР в свою очередь набрана из последовательно соединенных секций, жестко и герметично скрепленных друг с другом, состоящих из n поджатых друг к другу обечайками до образования герметичного соединения цилиндрическими тонкостенными фильтрующими элементами, изготовленными из материала ППМ (патент RU 2470695 С1), двух опор, выполненных в виде втулки с опорным фланцем и перегородкой в середине ее длины с центральным отверстием для прохода центрального стержня и сквозными пазами для пропуска отфильтрованной жидкости, выполненными в окружном направлении и равнорасположенными по окружности расположенного с концентричным зазором внутри фильтрующих элементов пустотелого цилиндра со сквозными отверстиями, равномерно расположенными по образующим и в окружном направлении цилиндра, соединенного по резьбе с обеими опорами секции таким образом, что обеспечивается герметичность стыков между фильтрующими элементами и стыков между торцами цилиндров и опорами, в которых расположены уплотняющие прокладки.

На длине секции фильтра ФВПР центральный стержень выполнен цельным и центральные стержни отдельных секций фильтра жестко соединяются втулкой, свинченной с обоими стержнями.

В центральном отверстии каждой опоры закреплена втулка и ответная втулка закреплена на центральном стержне. Этими втулками центральные стержни каждой секции фильтра ФВПР опираются на втулки всех опор секции фильтра таким образом, что допускается проскальзывание центрального стержня относительно опор секции фильтра (втулок,

закрепленных на стержне, по втулкам, закрепленным в опорах) вдоль оси стержня.

У первой опоры первой секции фильтра ФВПР выполнен фланец, которым фильтр шпильками, закрепленными во фланце, и гайками крепится к погружному насосу. Торец последней опоры последней секции фильтра ФВПР герметично закрыт крышкой, закрепленной на опоре болтами и гайками.

Центральный стержень фильтра, собранный из жестко соединенных друг с другом центральных стержней секций фильтра, жестко закреплен в первой опоре первой секции фильтра ФВПР. В последней опоре последней секции фильтра ФВПР центральный стержень также закреплен с возможностью его смещения в опоре вдоль оси стержня. Величина этого смещения ограничена зазором между торцами втулки, закрепленной в опоре, и соединительной втулки, навернутой на конец центрального стержня.

Такой способ закрепления центрального стержня в опорах секций фильтра обеспечивает свободное удлинение стержня за счет его тепловой деформации, но при этом центральный стержень не работает на осевое сжатие или растяжение, что можно отнести к недостаткам этой конструкции. Он только увеличивает жесткость каждой секции фильтра ФВПР и фильтра в целом в радиальных направлениях.

Основными недостатками этой конструкции секции фильтра ФВПР и, следовательно, конструкции самого фильтра, во многом обуславливающие и другие ее недостатки, являются недостаточная жесткость и прочность фильтрующих элементов, изготовленных из материала ППМ (патент RU 2470695 С1), в радиальных направлениях, что приводит к необходимости установки обечаек на торцы фильтрующих элементов, изготовления этих элементов с небольшой высотой, установки в каждой секции фильтрующих элементов стержней (по 7 стержней в каждой секции) в концентрическом зазоре между фильтрующими элементами и цилиндром и установки самого цилиндра.

Невысокие жесткость и прочность фильтрующих элементов, изготовленных из материала ППМ по технологии патента RU 2470695 С1, объясняются тем, что материал ППМ изготовляется прессованием заготовки, сформированной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру проволоки спиралей. В результате в материале фильтрующего элемента появляется большое количество регулярно расположенных в теле элемента слоев (примерно около трети от общего числа слоев материала элемента), сцепленных с соседними слоями только на глубине взаимного проникновения слоев, равной диаметру проволоки. Диаметр проволоки, из которой изготавливают фильтрующие элементы, мал и сцепление этих слоев с соседними слабое, что и является причиной небольших жесткости и прочности этих фильтрующих элементов.

Необходимость установки в каждой секции фильтрующих элементов большого числа фильтрующих элементов (12 фильтрующих элементов в секции) за счет наличия у них обечаек снижает полезную суммарную фильтрующую поверхность этих элементов и, следовательно, пропускную способность (производительность) каждой секции фильтрующих элементов, каждой секции фильтра ФВПР и фильтра в целом, повышает опасность разгерметизации стыков между элементами, усложняет конструкцию фильтра и повышает стоимость секции фильтра ФВПР.

Фильтрующие элементы, изготовленные из материала ППМ по технологии патента RU 2470695 С1, имеют очень низкие жесткость и прочность на радиальные и осевые растягивающие нагрузки. Выполнить фильтр для закачки жидкости в скважины, у которого фильтрующие элементы при закачке работали на сжатие, конструктивно сложно.

Фильтрующие элементы, изготовленные из проволочного нетканого материала MP (а.с. 183174 СССР. Способ изготовления нетканого материала MP из металлической проволоки / А.М. Сойфер, В.Н. Бузицкий, В.А. Першин. - Опубл. 1966, Бюл. №13) также имеют невысокие жесткость и прочность на все виды растягивающей нагрузки.

Наличие в каждой секции фильтрующих элементов 7-ми стержней и цилиндра с сквозными отверстиями увеличивает гидравлическое сопротивление внутренней полости секции и, следовательно, снижает ее производительность, существенно увеличивает вес секции фильтра ФВПР.

Фильтр для скважин, собранный из секций фильтра ФВПР, по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.

Ставится задача повышения производительности фильтра при таких же, как у прототипа, габаритных размерах, снижения веса фильтра, упрощения его конструкции, повышения жесткости и прочности фильтрующих элементов в радиальных и осевом направлениях как на сжатие, так и на

растяжение, достаточного для надежной эксплуатации их в составе фильтра в условиях их работы в скважинах как при добыче пластовой жидкости, так и закачки воды в скважины.

Поставленная задача решается тем, что предлагается фильтр для закачки воды в скважины, содержащий жестко и герметично соединенные друг с другом секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов, изготовленных холодным прессованием из проволочного материала, и двух опор, на которые также с осевым натягом опираются первый и последний фильтрующие элементы секции, и последняя опора последней секции герметично закрыта крышкой, а первая опора первой секции герметично и жестко с помощью шпилек, ввернутых в опору с натягом, и гаек соединена с погружным насосом, отличающийся тем, что фильтрующие элементы каждой секции изготовлены из слоев сетки, сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали, осевым прессованием или объемным прессованием с применением полиуретана таким образом, что в теле фильтрующего элемента слои сетки, сплетенной из спиралей правой свивки, чередуются с слоями, сплетенными из спиралей левой свивки, и оси спиралей всех слоев параллельны оси фильтрующего элемента, причем фильтрующие элементы выполнены в трех модификациях: фильтрующие элементы с одним плоским торцом, которым они опираются на опору, и другим коническим с углом конуса α от 60 до 90°, у одного элемента с внешним конусом, а у другого с внутренним, и промежуточные фильтрующие элементы секции выполнены с коническими торцами, с одним внешним и другим внутренним с конусом с углом α, причем фильтрующие элементы секции стыкуются друг с другом таким образом, что внешний конус одного элемента с осевым натягом входит во внутренний конус другого элемента, образуя жесткий герметичный стык, снаружи каждой секции фильтрующих элементов без радиального зазора или с минимально возможным радиальным зазором установлена спиральная пружина сжатия со шлифованными торцами, свитая таким образом, что первые три или четыре витка пружины у каждого из двух ее торцов свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема, а на длине каждого фильтрующего элемента секции пружина свита с таким шагом, что на его длине равномерно располагаются два, три или четыре витка пружины, а следующие два витка пружины свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема и располагаются в собранной секции, у стыка фильтрующих элементов так, что один виток

располагается на конце одного элемента, а другой - на конце другого, длина пружины каждой секции фильтра подобрана так, чтобы у каждой собранной секции в рабочем процессе между фильтрующими элементами и фильтрующими элементами и опорами секции сохранялся осевой натяг, обеспечивающий герметичность стыков между ними и прочность фильтрующих элементов на сжатие, причем секция фильтрующих элементов центрируется в опорах как по центрирующему буртику опоры, так и по виткам пружины в каждой группе свитых вплотную витков, расположенной на концах пружины, а сами пружины также центрируются по буртикам опор, в каждую опору до упора с натягом в витки пружины и упора головки винта в уплотнительную прокладку под ней ввинчены три или четыре стопорных винта, равнорасположенных по окружности, причем высота головки винта подобрана таким образом, что зазор между стенкой скважины или обсадной трубой и торцом головки винта не превышал 0.2÷0.3 мм, опоры секций выполнены с перегородкой, в которой проделаны сквозные центральное отверстие и три или четыре выкружки, равнорасположенные по окружности, и первая опора первой секции фильтра выполнена с хвостовиком с метрической резьбой, на которую до упора в уплотнительную прокладку навернута промежуточная проставка с ввернутыми в нее шпильками для крепления к погружному насосу, а в промежуточной проставке первой секции жестко закреплен пустотелый цилиндрический стержень с сквозными отверстиями, равнораспределенными, как вдоль образующей стержня, так и в окружном направлении, причем внутренняя полость стержня через центральное отверстие в проставке сообщается с нагнетающей полостью погружного насоса, а внутренние полости секций сообщаются друг с другом через отверстия в центральном стержне и выкружки в перегородках опор, и внутренняя полость первой секции сообщается с нагнетающей полостью погружного насоса через отверстия в центральном стержне и выкружки в промежуточной проставке, расположенные ответно выкружкам опор, и стержень с минимально возможным зазором проходит через центральные отверстия перегородок опор секций, центральный стержень выполнен составным из отдельных частей, соединенных втулками, навинченными на обе соединяемые части стержня, и каждая соединительная втулка навинчена на одну из соединяемых частей стержня до упора в перегородку последней опоры последней секции из пакета секций, расположенных на длине этой части стержня, так что в стыках фильтрующих элементов секций этого пакета создан требуемый осевой натяг, а на вторую соединяемую часть стержня навинчена круглая гайка до упора в соединительную втулку, и на конец последней части центрального стержня навинчена крышка до упора в уплотнительную прокладку, установленную между крышкой и последней опорой последней секции фильтра, таким образом, что между фильтрующими элементами секций последнего пакета фильтра создан требуемый осевой натяг, а сама крышка центрируется по центральному отверстию последней опоры.

В предлагаемом фильтре фильтрующие элементы нагружены осевой сжимающей нагрузкой, обеспечивающей герметичность их стыков, и растягивающей нагрузкой, создаваемой давлением воды, действующей в радиальных направлениях. Растягивающая нагрузка, создаваемая давлением воды, действующая в осевом направлении, воспринимается центральным пустотелым фильтром.

Фильтрующие элементы, изготовленные из слоев сетки, сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного их диаметру, с осями спиралей, параллельными оси фильтрующего элемента, при тех же габаритных размерах обладают существенно большими жесткостью и прочностью на радиальные растягивающие нагрузки, чем фильтрующие элементы из нетканого проволочного материала MP, и тем более, чем фильтрующие элементы прототипа, изготовленные из проволочного материала ППМ (по патенту RU 2470695 С1), за счет того, что для разрыва предлагаемых фильтрующих элементов от действия радиальной растягивающей нагрузки необходимо порвать все спирали в радиальном сечении элемента.

На осевые сжимающие нагрузки предлагаемые фильтрующие элементы работают так же хорошо, как элементы из материала MP. Это объясняется тем, что, как и изделия из материала MP, эти фильтрующие элементы изготавливают из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали, что обеспечивает хорошее сцепление слоев материала во всем теле изделия.

Это позволяет изготавливать фильтрующие элементы без обечаек, что при тех же габаритных размерах секции фильтрующих элементов увеличивает ее суммарную полезную фильтрующую поверхность и, следовательно, увеличивает ее пропускную способность и предлагаемого фильтра в целом.

Применение фильтрующих элементов с большей в 1,5÷2 раза высотой, чем у прототипа, при той же высоте секции уменьшает в такое же

количество раз число фильтров в секции и, следовательно, в еще большее количество раз - число стыков фильтрующих элементов. Это существенно повышает надежность работы фильтра, так как существенно снижается вероятность разгерметизации фильтра, которая прежде всего происходит в стыках фильтрующих элементов секций.

Заметим, что здесь герметичными считаются стыки, которые не пропускают частицы с размером, большим гидравлического диаметра частицы, допускаемым для заявленной тонкости фильтрации фильтра.

Гидравлическое сопротивление внутренней полости предлагаемого фильтра меньше, чем у прототипа, так как в ней отсутствуют стержни, цилиндры и центральный стержень, примененные в прототипе для обеспечения требуемой жесткости и прочности его фильтрующих элементов. Это также увеличивает пропускную способность предлагаемого фильтра по сравнению с прототипом.

За счет отсутствия этих деталей конструкция предлагаемого фильтра существенно упрощается, упрощается технология его сборки и существенно снижается вес каждой секции фильтра и, в целом, вес предлагаемого фильтра.

Выполнение головок стопорных винтов с такой высотой, что между головкой и стенкой скважины или обсадной трубой остается зазор в 0,2÷0,3 мм исключает даже при большой длине фильтра (например, при длине большей 5 м) возможность разгерметизации стыков между фильтрующими элементами и стыков между секциями при поперечном изгибе фильтра и потерю продольной устойчивости фильтром при воздействии на него осевой сжимающей силы, в том числе и ее наибольшего значения, воздействующего на фильтр при засорении фильтрующих элементов.

В предлагаемой конструкции фильтра для скважин центральный стержень работает на осевое растяжение и поперечный изгиб, разгружает фильтрующие элементы и пружины от осевых растягивающих сил, создаваемых перепадом давления на фильтрующих элементах, увеличивает поперечную жесткость фильтра. Все это позволяет и при больших перепадах давления на фильтрующих элементах использовать в конструкции предлагаемого фильтра пружины с вполне приемлемыми конструктивными параметрами.

Выполнение центрального стержня пустотелым с сквозными отверстиями обеспечивает небольшое повышение гидравлического сопротивления внутренней полости фильтра, и, следовательно, установка центрального стержня ненамного снизит производительность предлагаемого фильтра.

Выполнение центрального стержня из отдельных частей и их соединение соединительными втулками с одновременным созданием требуемого осевого натяга в стыках каждого фильтрующего элемента очередного пакета секций создает в стыках всех фильтрующих элементов фильтра примерно постоянную величину осевого натяга при любой длине фильтра, и, несмотря на очень большую (в мм) суммарную величину этого натяга, у последовательно соединенных фильтрующих элементов фильтра величина эта и, следовательно, требуемая величина натяга в каждом стыке фильтрующих элементов может быть создана навинчиванием крышки на центральный стержень на вполне конструктивно приемлемую величину длины резьбы на его конце, равную суммарной величине этого натяга только для одного пакета секций. Длина же пакета подбирается из конструктивных соображений. Естественно, резьба такой длины нарезана также на размещаемом в опоре конце каждой части пустотелого стержня, на другом конце стержня нарезана резьба большей длины, так как на него кроме соединительной втулки навинчена еще контровочная гайка.

Дело здесь в том, что при сборке очередного пакета секций и создании в нем осевого натяга не происходит дополнительной деформации сжатия ранее собранных пакетов, так как нагрузка, сжимающая вновь собранный, уравновешивается ранее созданной при сборке предыдущего пакета сжимающей нагрузкой, и при этом просто полностью или почти полностью разгружается от сжимающей нагрузки стык между соединительной втулкой и перегородкой опоры, на которую опирается последняя секция предыдущего пакета. Это справедливо и для последнего пакета секций фильтра и поэтому последняя часть центрального стержня ничем не отличается от остальных его частей.

Тепловое удлинение пакета, приблизительно равное суммарному тепловому удлинению фильтрующих элементов всех секций пакета, при той же температуре больше теплового удлинения части центрального стержня. Поэтому на рабочем режиме, при повышенной температуре в скважине фильтрующие элементы будут нагружаться дополнительной сжимающей нагрузкой, и при этом стыки в каждой секции будут оставаться герметичными. Величина осевого натяга в стыках фильтрующих элементов,

создаваемого в пакетах секций при сборке, выбирается с учетом их дополнительного сжатия на рабочем режиме.

Предлагается также фильтр для закачки воды в скважины, отличающийся тем, что в местах возможного соударения центрального стержня с перегородками опор секций на центральном стержне по резьбе или клеем жестко закреплены втулки из полимера.

Втулки из полимера при наличии зазоров между перегородками опор и центральным стержнем смягчают соударения секций фильтра и центрального стержня.

Конструкции предлагаемых фильтров для закачки воды в скважины поясняются фигурами:

на фиг. 1 изображен продольный разрез фильтра для закачки воды в скважины;

на фиг. 2 изображен разрез по А-А на фиг. 1;

на фиг. 3 изображен промежуточный фильтрующий элемент; где в продольном разрезе спирали правой свивки показаны штриховкой, выполненной «слева вверх направо», на виде части витков этих спиралей, изображаемые штрихами, идущими «слева вверх направо», выполнены основной контурной линией, а другие части витков спиралей выполнены тонкой сплошной линией, в продольном разрезе спирали левой свивки показаны штриховкой «справа вверх налево», на виде части витков этих спиралей, изображаемые штрихами, идущими «справа вверх налево», выполнены основной контурной линией, и другие части витков спиралей выполнены тонкой сплошной линией;

на фиг. 4 изображен разрез по Б-Б на фиг. 1;

на фиг. 5 изображен вид В на фиг. 1 - место соединения частей центрального стержня, выполненное в исполнении с втулкой из полимера;

Предлагаемый фильтр для закачки воды в скважины (см. фиг 1) содержит жестко и герметично последовательно соединенные друг с другом первую 1, промежуточные 2 и последнюю 3 секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов 4, 5 и 6, двух одинаковых у промежуточных секций 2 опор 7, опор 7 и 8 первой секции 1 и опор 7 и 9 последней секции 3 фильтра, на которые также с осевым натягом опираются первый 4 и

последний 6 фильтрующие элементы секций, и спиральных пружин сжатия 10, установленных снаружи каждой секции фильтрующих элементов без радиального зазора или с минимально возможным радиальным зазором, опирающихся шлифованными торцами 11 на перегородки 12 опор секций.

В перегородках 12 выполнены сквозные - центральное отверстие 13 (см. фиг. 2) и три или четыре выкружки 14 (см. фиг. 1 и 2), равнорасположенные по окружности. На опоре 8 выполнен хвостовик 15 (см. фиг. 1) с наружной метрической резьбой, по которой на первой секции 1 закреплена промежуточная проставка 16 с шпильками 17 для крепления фильтра к погружному насосу (на фиг. не показан). Встык между проставкой 16 и опорой 8 установлена уплотнительная прокладка 18.

В каждую опору секций ввинчены равнорасположенные по окружности три или четыре стопорных винта 19, до упора с натягом в витки пружины 10 и упора головки 20 винта в уплотнительную прокладку 21, причем высота головки винта подобрана таким образом, что зазор между стенкой скважины или обсадной трубой и торцом головки винта не превышал 0.2÷0.3 мм.

Фильтрующие элементы 4, 5 и 6 каждой секции изготовлены из слоев сетки 22 (см. фиг. 3), сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали, осевым прессованием или объемным прессованием с применением полиуретана таким образом, что в теле фильтрующего элемента слои 23 сетки, сплетенной из спиралей 24 правой свивки, чередуются с слоями 25, сплетенными из спиралей 26 левой свивки, и оси спиралей всех слоев параллельны оси фильтрующего элемента. Высота фильтрующих элементов в 1,5-2 раза и более больше, чем у прототипа. Фильтрующие элементы 4 и 6 (см. фиг. 1) выполнены с одним плоским торцом, которым они опираются на опору, и другим коническим с углом конуса α от 60 до 90°, у элемента 4 с внешним конусом, а у элемента 6 - с внутренним. Промежуточные фильтрующие элементы 5 секций (см. фиг. 3) выполнены с коническими торцами, с одним внешним и другим внутренним, с конусом с углом α. Фильтрующие элементы секции стыкуются друг с другом таким образом, что внешний конус одного элемента с осевым натягом входит во внутренний конус другого элемента, образуя жесткий герметичный стык (см. фиг. 1).

Спиральная пружина сжатия 10 (см. фиг. 1) свита таким образом, что первые три или четыре витка 27 пружины 10 у каждого из двух ее торцов 11 свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема, и

на длине каждого фильтрующего элемента секций пружина 10 свита с таким шагом, что на его длине равномерно располагаются два, три или четыре витка 28 пружины 10, а следующие два витка 29 и 30 пружины свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема и располагаются в собранной секции, у стыка фильтрующих элементов так, что виток 29 располагается на конце одного элемента, а виток 30 - на конце другого.

Секция фильтрующих элементов и пружина 10 центрируются в опорах секции по центрирующим буртикам 31 каждой опоры. Между торцами фильтрующих элементов 2 и 4 и опорами секций могут быть установлены уплотнительные прокладки, и фильтрующие элементы могут быть выполнены как у прототипа с плоскими торцами и с установленными на них обечайками (на фиг. не показано).

В промежуточной проставке 16 первой секции 1 (см. фиг. 1 и 2) жестко закреплен пустотелый цилиндрический стержень 32 с сквозными отверстиями 33, равно распределенными как вдоль образующей стержня, так и в окружном направлении. Внутренняя полость 34 стержня 32 через центральное отверстие 35 в проставке 16 (см. фиг. 1 и 4) сообщается с нагнетающей полостью погружного насоса, а внутренние полости 36 каждой секции сообщаются друг с другом как через отверстия 33 в стержне, так и через выкружки 14 перегородок 12 опор секций (см. фиг. 1), и внутренняя полость 36 первой секции 1 сообщается с нагнетающей полостью погружного насоса также через центральный стержень 32 и выкружки 14 в промежуточной проставке 16. Наружный диаметр стержня 32 больше диаметра центрального стержня прототипа. Стержень 32 с минимально возможным зазором проходит через центральные отверстия 13 перегородок 12 опор секций. Центральный стержень 32 выполнен составным из отдельных частей 37, соединенных втулками 38, навинченными на обе соединяемые части стержня. Причем каждая соединительная втулка 38 навинчена на одну из соединяемых частей 37 стержня 32 до упора в перегородку 12 последней опоры 7 последней секции 2 из пакета 39 секций, расположенных на длине этой части стержня 32, так что в стыках фильтрующих элементов секций этого пакета создан требуемый осевой натяг, а на вторую соединяемую часть 37 стержня 32 навинчена круглая гайка 40 до упора в соединительную втулку.

На конец последней части 37 центрального стержня 32 навинчена крышка 41 до упора в уплотнительную прокладку 42, установленную между

крышкой 41 и последней опорой 9 последней секции 3 фильтра, таким образом, что между фильтрующими элементами секций последнего пакета 39 фильтра создан требуемый осевой натяг. Крышка 41 центрируется по центральному отверстию последней опоры 9.

Длина пружины 10 каждой секции фильтра подобрана так, чтобы у каждой собранной секции в рабочем процессе между фильтрующими элементами и фильтрующими элементами и опорами секции сохранялся осевой натяг, обеспечивающий герметичность стыков между ними и прочность фильтрующих элементов на сжатие.

Предлагается также конструкция фильтра для скважин (см. фиг. 5), отличающаяся от предыдущей конструкции только тем, что в местах возможного соударения центрального стержня 32 с перегородками 12 опор секций на центральном стержне 32 по резьбе или клеем жестко закреплены втулки 43 из полимера.

Сборка предлагаемых фильтров для закачки воды в скважины проста и подробно не описывается.

Фильтр (см. фиг. 1) собирают следующим образом. На промежуточную проставку 16 с ввернутыми в нее шпильками 17 устанавливают уплотнительную прокладку 18 и закрепляют в проставке 16 опору 8 первой секции 1 и первую часть 37 центрального пустотелого стержня 32. Собирают первый пакет 39 секций (порядок сборки пакета 39 секций ясен из фиг. 1 и подробно не описывается). После сборки каждой секции в пакет ее пружину 10 фиксируют стопорными винтами 19, вворачивая их в опоры секции до упора с натягом в витки пружины 10 и упора головки 20 винта в уплотнительную прокладку 21. Соединительной втулкой 38 соединяют первую и вторую части 37 стержня 32. Для чего соединительную втулку 38 навинчивают на первую часть 37 стержня 32 до упора в перегородку 12 последней опоры 7 последней секции 2 из собранного пакета 39 секций так, что в стыках фильтрующих элементов секций этого пакета создается требуемый осевой натяг. Вторую соединяемую часть 37 стержня 32 ввинчивают в соединительную втулку 38 и навинчивают круглую гайку 40 до упора в соединительную втулку.

Эти операции повторяют пока не соберут все пакеты 39 секций фильтра. Затем на последнюю опору 9 последней секции 3 последнего пакета 39 устанавливают уплотнительную прокладку 42 и навинчивают крышку 41 на последнюю часть 37 центрального стержня 32 до упора в ее торец. При этом

создается требуемая величина осевого натяга в стыках фильтрующих элементов в последнем пакете 39 секций и, следовательно, во всех стыках фильтрующих элементов фильтра.

Сборка фильтра (см. фиг. 5)) отличается от сборки фильтра (см. фиг. 1) только тем, что части 37 центрального стержня 32 поступают на сборку с уже закрепленными на них втулками 43 из полимера.

Фильтрующие элементы предлагаемых фильтров для закачки воды в скважины нагружаются в рабочем процессе сжимающими осевыми и растягивающими радиальными нагрузками. Для этих фильтров наиболее востребована величина тонкости фильтрации 100÷300 мкм. Фильтрующие элементы с такой тонкостью фильтрации могут быть изготовлены из проволоки с достаточно большим диаметром, например, с d=0,2 и даже 0,3 мм. Предлагаемые фильтрующие элементы из плетеной сетки с плотностью материала, обеспечивающей такую тонкость фильтрации, изготовленные из проволоки такого диаметра, обладают высокими жесткостью и прочностью на все виды действующей сжимающей и растягивающих нагрузок, причем применение проволоки с таким диаметром существенно снижает себестоимость изготовления фильтрующих элементов.

Другие преимущества предлагаемых фильтров для закачки воды в скважины по сравнению с прототипом рассмотрены выше.

Claims (2)

1. Фильтр для закачки воды в скважины, содержащий жестко и герметично соединенные друг с другом секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов, изготовленных холодным прессованием из проволочного материала, и двух опор, на которые также с осевым натягом опираются первый и последний фильтрующие элементы секции, и последняя опора последней секции герметично закрыта крышкой, а первая опора первой секции герметично и жестко с помощью шпилек, ввернутых в опору с натягом, и гаек соединена с погружным насосом, отличающийся тем, что фильтрующие элементы каждой секции изготовлены из слоев сетки, сплетенной из проволочных спиралей, растянутых до шага, равного диаметру спирали, осевым прессованием или объемным прессованием с применением полиуретана таким образом, что в теле фильтрующего элемента слои сетки, сплетенной из спиралей правой свивки, чередуются со слоями, сплетенными из спиралей левой свивки, и оси спиралей всех слоев параллельны оси фильтрующего элемента, причем фильтрующие элементы выполнены в трех модификациях: фильтрующие элементы с одним плоским торцом, которым они опираются на опору, и другим коническим с углом конуса α от 60 до 90°, у одного элемента с внешним конусом, а у другого с внутренним, и промежуточные фильтрующие элементы секции выполнены с коническими торцами, с одним внешним и другим внутренним с конусом с углом α, причем фильтрующие элементы секции стыкуются друг с другом таким образом, что внешний конус одного элемента с осевым натягом входит во внутренний конус другого элемента, образуя жесткий герметичный стык, снаружи каждой секции фильтрующих элементов без радиального зазора или с минимально возможным радиальным зазором установлена спиральная пружина сжатия со шлифованными торцами, свитая таким образом, что первые три или четыре витка пружины у каждого из двух ее торцов свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема, а на длине каждого фильтрующего элемента секции пружина свита с таким шагом, что на его длине равномерно располагаются два, три или четыре витка пружины, а следующие два витка пружины свиты вплотную друг с другом с минимально возможным углом подъема и располагаются в собранной секции у стыка фильтрующих элементов так, что один виток располагается на конце одного элемента, а другой - на конце другого, длина пружины каждой секции фильтра подобрана так, чтобы у каждой собранной секции в рабочем процессе между фильтрующими элементами и фильтрующими элементами и опорами секции сохранялся осевой натяг, обеспечивающий герметичность стыков между ними и прочность фильтрующих элементов на сжатие, причем секция фильтрующих элементов центрируется в опорах как по центрирующему буртику опоры, так и по виткам пружины в каждой группе свитых вплотную витков, расположенной на концах пружины, а сами пружины также центрируются по буртикам опор, в каждую опору до упора с натягом в витки пружины и упора головки винта в уплотнительную прокладку под ней ввинчены три или четыре стопорных винта, равнорасположенных по окружности, причем высота головки винта подобрана таким образом, что зазор между стенкой скважины или обсадной трубой и торцом головки винта не превышает 0.2÷0.3 мм, опоры секций выполнены с перегородкой, в которой проделаны сквозные центральное отверстие и три или четыре выкружки, равнорасположенные по окружности, и первая опора первой секции фильтра выполнена с хвостовиком с метрической резьбой, на которую до упора в уплотнительную прокладку навернута промежуточная проставка с ввернутыми в нее шпильками для крепления к погружному насосу, а в промежуточной проставке первой секции жестко закреплен пустотелый цилиндрический стержень со сквозными отверстиями, равнораспределенными как вдоль образующей стержня, так и в окружном направлении, причем внутренняя полость стержня через центральное отверстие в проставке сообщается с нагнетающей полостью погружного насоса, а внутренние полости секций сообщаются друг с другом через отверстия в центральном стержне и выкружки в перегородках опор, и внутренняя полость первой секции сообщается с нагнетающей полостью погружного насоса через отверстия в центральном стержне и выкружки в промежуточной проставке, расположенные ответно выкружкам опор, и центральный стержень с минимально возможным зазором проходит через центральные отверстия перегородок опор секций, центральный стержень выполнен составным из отдельных частей, соединенных втулками, навинченными на обе соединяемые части стержня, и каждая соединительная втулка навинчена на одну из соединяемых частей стержня до упора в перегородку последней опоры последней секции из пакета секций, расположенных на длине этой части стержня, так что в стыках фильтрующих элементов секций этого пакета создан требуемый осевой натяг, а на вторую соединяемую часть стержня навинчена круглая гайка до упора в соединительную втулку, и на конец последней части центрального стержня навинчена крышка до упора в уплотнительную прокладку, установленную между крышкой и последней опорой последней секции фильтра, таким образом, что между фильтрующими элементами секций последнего пакета фильтра создан требуемый осевой натяг, а сама крышка центрируется по центральному отверстию последней опоры.

2. Фильтр для закачки воды в скважины по п. 1, отличающийся тем, что в местах возможного соударения центрального стержня с перегородками опор секций на центральном стержне по резьбе или клеем жестко закреплены втулки из полимера.

Images