RU2815994C1 - Sludge trap for submersible centrifugal pump - Google Patents
Sludge trap for submersible centrifugal pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815994C1 RU2815994C1 RU2023126036A RU2023126036A RU2815994C1 RU 2815994 C1 RU2815994 C1 RU 2815994C1 RU 2023126036 A RU2023126036 A RU 2023126036A RU 2023126036 A RU2023126036 A RU 2023126036A RU 2815994 C1 RU2815994 C1 RU 2815994C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- centrifugal pump
- tip
- sludge trap
- metal plates
- Prior art date
Links
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для предотвращения засорения верхних ступеней погружного центробежного насоса механическими примесями, оседающими из насосно-компрессорной трубы при остановке насоса.The invention relates to the oil industry and is intended to prevent clogging of the upper stages of a submersible centrifugal pump with mechanical impurities settling from the tubing when the pump is stopped.
В процессе эксплуатации установки электроприводного центробежного насоса (УЭЦН) шлам, оседающий из насосно-компрессорных труб (песок, окалина, окислы и пр.) при остановке погружного электроцентробежный насос (ЭЦН), попадает в верхние его ступени, что приводит к повышенному износу рабочих органов, в ряде случаев заклиниванию установки или перегреву кабеля-удлинителя.During the operation of the electric centrifugal pump (ECP) installation, the sludge that settles from the tubing pipes (sand, scale, oxides, etc.) when the submersible electric centrifugal pump (ECP) is stopped, enters its upper stages, which leads to increased wear of the working parts , in some cases, jamming of the installation or overheating of the extension cable.
Применение только обратных клапанов над ЭЦН на осложненных скважинах оказывается недостаточным, происходит засорение клапанов, что приводит к их негерметичности с дальнейшим попаданием механических примесей в ЭЦН.The use of only check valves above the ESP in complicated wells turns out to be insufficient; the valves become clogged, which leads to their leakage with further penetration of mechanical impurities into the ESP.
Известен шламоуловитель (патент RU № 134254, МПК F04D 13/10, опубл. 10.11.2013), состоящий из патрубка, к нижнему торцу которого приварена шайба, которая зажимается в муфтовом соединении насосно-компрессорных труб через одну насосно-компрессорную трубу над обратным клапаном установки погружного центробежного насоса, а верхняя часть патрубка имеет щелевые отверстия для прохода добываемой жидкости и заглушена конусом, диаметр основания которого больше наружного диаметра патрубка.A sludge trap is known (patent RU No. 134254, IPC F04D 13/10, publ. November 10, 2013), consisting of a pipe, to the lower end of which a washer is welded, which is clamped in the coupling connection of the tubing pipes through one tubing pipe above the check valve installation of a submersible centrifugal pump, and the upper part of the nozzle has slotted holes for the passage of the produced fluid and is plugged with a cone, the diameter of the base of which is larger than the outer diameter of the nozzle.
Недостатками известного шламоуловителя являются:The disadvantages of the known sludge trap are:
- узкая область применения из-за ограничения в объеме для сбора механических примесей, зависимой от длины патрубка;- narrow scope of application due to limitations in the volume for collecting mechanical impurities, depending on the length of the pipe;
- низкая надежность из-за риска слома сварного соединения шайбы;- low reliability due to the risk of breaking the welded joint of the washer;
- низкая эффективность при улавливании окалины и окислов, которые не могут быть задержаны щелевыми отверстиями из-за малого размера частиц.- low efficiency in capturing scale and oxides, which cannot be retained by slotted holes due to the small size of the particles.
Известен шламоуловитель (патент RU № 102367, МПК E21B 34/06, опубл. 27.02.2011), содержащий цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в отверстии которого установлен держатель с ввинченной в него трубой. Шламоуловитель снабжен цилиндрическим наконечником с радиальными отверстиями для прохода жидкости, установленным на втором конце трубы с помощью резьбового соединения, при этом труба шламоуловителя выполнена сборной, состоящей из одной или более последовательно соединенных между собой трубных секций с возможностью их замены.A sludge trap is known (patent RU No. 102367, IPC E21B 34/06, publ. 02.27.2011), containing a cylindrical body with internal and external connecting threads, in the hole of which a holder with a pipe screwed into it is installed. The sludge trap is equipped with a cylindrical tip with radial holes for the passage of liquid, installed at the second end of the pipe using a threaded connection, while the sludge trap pipe is made as a prefabricated unit, consisting of one or more pipe sections connected in series with each other with the possibility of their replacement.
Недостатками известного шламоуловителя являются:The disadvantages of the known sludge trap are:
- ухудшение эксплуатационных характеристик, а именно, усложнение и увеличение времени сборки/разборки изделия;- deterioration of operational characteristics, namely, complication and increase in assembly/disassembly time of the product;
-низкая надежность ввиду большого количества деталей, а именно, для закрепления трубы к корпусу используют дополнительную гайку, зафиксированную в корпусе посредством стопорного кольца, центратор выполнен в виде шайбы с упругими лепестками, закреплен на наконечнике посредством соединительной шайбы и болта; - low reliability due to the large number of parts, namely, to secure the pipe to the body, an additional nut is used, fixed in the body by means of a locking ring; the centralizer is made in the form of a washer with elastic petals, fixed to the tip by means of a connecting washer and bolt;
- низкая эффективность при улавливании окалины и окислов окислов, которые не могут быть задержаны радиальными отверстиями из-за малого размера частиц.- low efficiency in capturing scale and oxides of oxides, which cannot be retained by radial holes due to the small size of the particles.
Наиболее близким является шламоуловитель для погружного центробежного электронасоса (патент RU № 209131, МПК F04D 13/00, опубл. 02.02.2022 в бюл. №4), содержащий цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба, на втором конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник с радиальными отверстиями для прохода жидкости и центратор, труба выполнена состоящей из одной трубной секции, труба ввинчена в ступенчатое отверстие корпуса, а наконечник с центратором выполнены в виде одной детали, второй конец трубы и наконечник соединены между собой резьбовой муфтой, центратор снабжен центрирующими выступами и пазами для прохода жидкости.The closest is a sludge trap for a submersible centrifugal electric pump (patent RU No. 209131, IPC F04D 13/00, published 02.02.2022 in Bulletin No. 4), containing a cylindrical body with internal and external connecting threads, in a stepped hole of which a pipe is installed, on At the second end of the pipe, a tip with radial holes for the passage of liquid and a centralizer are installed using a threaded connection, the pipe is made of one pipe section, the pipe is screwed into the stepped hole of the body, and the tip with the centralizer is made in the form of one piece, the second end of the pipe and the tip are connected between is a threaded coupling, the centralizer is equipped with centering projections and grooves for the passage of liquid.
Недостатками данного шламоуловителя являются:The disadvantages of this sludge trap are:
- низкая эффективность в следствие уменьшения проходного сечения колонны труб центратором, размещенном на наконечнике выше радиальных отверстий, что создает дополнительное сопротивление потоку жидкости при работе установки и снижает КПД УЭЦН;- low efficiency due to a reduction in the flow area of the pipe string by a centralizer placed on the tip above the radial holes, which creates additional resistance to the fluid flow during operation of the installation and reduces the efficiency of the ESP;
- низкая надежность, связанная с отсутствием защиты от смещения от оси, что часто приводит к нарушению целостности конструкции в условиях наличия вибрации;- low reliability associated with the lack of protection against displacement from the axis, which often leads to a violation of the integrity of the structure in conditions of vibration;
- низкая надежность при улавливании механических примесей, которые не могут быть задержаны радиальными отверстиями из-за малого размера частиц.- low reliability when capturing mechanical impurities that cannot be retained by radial holes due to the small size of the particles.
Техническим результатом изобретения является создание шламоуловителя для погружного центробежного насоса, позволяющего повысить надежность работы установки электроприводного центробежного насоса за счет обеспечения качественного центрирования шламоуловителя внутри колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с предотвращением уменьшения проходного сечения колонны НКТ, эффективного улавливания механических примесей, исключения эффекта поршневания при спуске и подъеме.The technical result of the invention is the creation of a sludge trap for a submersible centrifugal pump, which makes it possible to increase the reliability of the installation of an electrically driven centrifugal pump by ensuring high-quality centering of the sludge trap inside the tubing string, preventing a decrease in the flow area of the tubing string, effectively trapping mechanical impurities, and eliminating the piston effect during descent and ascent.
Технический результат достигается шламоуловителем для погружного центробежного насоса, содержащим цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба, на верхнем конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник с отверстиями для прохода жидкости и центратор.The technical result is achieved by a sludge trap for a submersible centrifugal pump, containing a cylindrical body with internal and external connecting threads, in a stepped hole of which a pipe is installed, at the upper end of the pipe a tip with holes for the passage of liquid and a centralizer are installed using a threaded connection.
Новым является то, что труба выполнена как минимум из двух трубных секций, соединенных между собой промежуточным центратором и муфтой, при этом промежуточный центратор снабжен с центрирующими выступами, наконечник выполнен с перфорацией по всей поверхности, центратор выполнен из металлических пластин, расположенных друг другу под углом 45 градусов и в нижней части неподвижно закрепленных к наконечнику, при этом на поверхности металлических пластин выполнены ступенчатые пазы, обеспечивающие размещение ниодимовые магниты, а ширина металлических пластин меньше внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб.What is new is that the pipe is made of at least two pipe sections connected to each other by an intermediate centralizer and a coupling, while the intermediate centralizer is equipped with centering protrusions, the tip is perforated over the entire surface, the centralizer is made of metal plates located at an angle to each other 45 degrees and in the lower part are fixedly fixed to the tip, while stepped grooves are made on the surface of the metal plates to accommodate neodymium magnets, and the width of the metal plates is less than the internal diameter of the pump and compressor pipes.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого шламоуловителя, на фиг. 2 изображен разрез А-А, на фиг. 3 изображен разрез Б-Б, где цилиндрический корпус - 1, внутренняя присоединительная резьба - 2, внешняя присоединительная резьба - 3, ступенчатое отверстие - 4, труба - 5, наконечник - 6, отверстия - 7, центратор - 8, ступенчатые пазы - 9, ниодимовые магниты - 10, трубные секции - 11', 11'', промежуточный центратор - 12, муфта - 13, центрирующими выступами - 14.In fig. 1 shows a diagram of the proposed sludge trap; Fig. 2 shows section A-A, Fig. Figure 3 shows a section B-B, where the cylindrical body is 1, the internal connecting thread is 2, the external connecting thread is 3, the stepped hole is 4, the pipe is 5, the tip is 6, the holes are 7, the centralizer is 8, the stepped grooves are 9 , neodymium magnets - 10, pipe sections - 11', 11'', intermediate centralizer - 12, coupling - 13, centering protrusions - 14.
Шламоуловитель для погружного центробежного насоса содержит цилиндрический корпус 1 с внутренней 2 и внешней 3 присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба 5, на верхнем конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник 6 с отверстиями для прохода жидкости и центратор 8.The sludge trap for a submersible centrifugal pump contains a cylindrical body 1 with internal 2 and external 3 connecting threads, in the stepped hole of which a pipe 5 is installed, at the upper end of the pipe a tip 6 with holes for the passage of liquid and a centralizer 8 are installed using a threaded connection.
Труба 5 выполнена как минимум из двух трубных секций 11', 11'', соединенных между собой промежуточным центратором 12 и муфтой 13.Pipe 5 is made of at least two pipe sections 11', 11'', connected to each other by an intermediate centralizer 12 and a coupling 13.
При этом промежуточный центратор 12 снабжен с центрирующими выступами 14. Промежуточный центратор 12 обеспечивает дополнительное центрирование конструкции шламоуловителя внутри колонны НКТ, обеспечивает увеличение срока службы ЭНЦ, исключения перекос конструкции относительно оси, повышая надежность его работы в условиях наличия вибрации.In this case, the intermediate centralizer 12 is equipped with centering protrusions 14. The intermediate centralizer 12 provides additional centering of the slurry trap structure inside the tubing string, ensures an increase in the service life of the ENC, eliminates the distortion of the structure relative to the axis, increasing the reliability of its operation in the presence of vibration.
Наконечник 6 выполнен с перфорацией по всей поверхности, что исключает возникновение затяжек и/или способствующей свободному протеканию скважинной жидкости без эффекта поршневания, что исключает осложнения при проведении спускоподъемных операций и запуске установки в работу.The tip 6 is made with perforation over the entire surface, which eliminates the occurrence of puffs and/or promotes the free flow of well fluid without the piston effect, which eliminates complications when carrying out tripping operations and putting the installation into operation.
Центратор 8 выполнен из металлических платин, расположенных друг другу под углом 45 градусов и в нижней части неподвижно закрепленных к наконечнику 6. Такое выполнение центратора предотвращает уменьшение проходного сечения между трубой 5 и внутренним пространством НКТ.The centralizer 8 is made of metal plates located at an angle of 45 degrees to each other and in the lower part fixedly attached to the tip 6. This design of the centralizer prevents a decrease in the flow area between the pipe 5 and the internal space of the tubing.
При этом на поверхности металлических пластин выполнены ступенчатые пазы 9, обеспечивающие размещение ниодимовые магниты 10 цилиндрической формы.In this case, stepped grooves 9 are made on the surface of the metal plates, providing placement of cylindrical neodymium magnets 10.
Ниодимовые магниты 10 создают высокую общую намагниченность во всем потоке жидкости, что обеспечивает высокую эффективность системы фильтрации от ферромагнитных частиц. Происходит усиление омагничивания обрабатываемой среды однонаправленным магнитным полем, как следствие центратор 8 задерживает металлические примеси (окалину), поступающие в ЭЦН из ствола скважины.Niodymium magnets 10 create high overall magnetization throughout the entire fluid flow, which ensures high efficiency of the filtration system against ferromagnetic particles. The magnetization of the treated medium by a unidirectional magnetic field increases; as a result, the centralizer 8 retains metal impurities (scale) entering the ESP from the wellbore.
Ширина металлических пластин меньше внутреннего диаметра труб хвостовика. Ширина металлических пластин центратора 8 меньше внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб.The width of the metal plates is less than the internal diameter of the liner pipes. The width of the metal plates of the centralizer 8 is less than the internal diameter of the pump-compressor pipes.
Пазы 9 представляют собой отверстия переменного диаметра, наружный диаметр равен диаметру ниодимовых магнитов 10, внутренний - меньше диаметра ниодимовых магнитов 10 на 2 мм, обеспечивающий их фиксацию. Дополнительное фиксирование магнитов 10 обеспечивается нанесением клея.The grooves 9 are holes of variable diameter, the outer diameter is equal to the diameter of the neodymium magnets 10, the inner diameter is less than the diameter of the neodymium magnets 10 by 2 mm, ensuring their fixation. Additional fixation of the magnets 10 is ensured by applying glue.
Шламоуловитель для погружного центробежного насоса работает следующим образом.A sludge trap for a submersible centrifugal pump works as follows.
Шламоуловитель устанавливают через одну НКТ выше обратного клапана ЭЦН, в свою очередь размещенного через одну НКТ выше ЭЦН.The sludge trap is installed through one tubing above the check valve of the ESP, which in turn is placed through one tubing above the ESP.
При работе ЭЦН жидкость поднимается в трубу и через отверстия поступает во внутреннее пространство колонны НКТ, по которой поднимается на поверхность. При остановке ЭЦН механические примеси, находящиеся в жидкости внутри колонны НКТ, осаждаются в пространство между трубой 5 шламоуловителя и внутренней поверхностью колонны НКТ, а механические примеси, представленные металлическими частицами (окалина, окислы) притягиваются и задерживаются ниодимовыми магнитами 10. When the ESP operates, the liquid rises into the pipe and through the holes enters the internal space of the tubing string, along which it rises to the surface. When the ESP is stopped, mechanical impurities present in the liquid inside the tubing string are deposited into the space between the sludge trap pipe 5 and the inner surface of the tubing string, and mechanical impurities represented by metal particles (scale, oxides) are attracted and retained by neodymium magnets 10.
Таким образом, создан шламоуловитель для погружного центробежного насоса, позволяющий повысить надежность работы установки электроприводного центробежного насоса за счет обеспечения качественного центрирования шламоуловителя внутри колонны НКТ с предотвращением уменьшения проходного сечения колонны НКТ, эффективного улавливания механических примесей, исключения эффекта поршневания при спуске и подъеме.Thus, a sludge trap for a submersible centrifugal pump has been created, which makes it possible to increase the reliability of the installation of an electrically driven centrifugal pump by ensuring high-quality centering of the sludge trap inside the tubing string, preventing a decrease in the flow area of the tubing string, effectively capturing mechanical impurities, and eliminating the piston effect during descent and ascent.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2815994C1 true RU2815994C1 (en) | 2024-03-25 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6675889B1 (en) * | 1998-05-11 | 2004-01-13 | Offshore Energy Services, Inc. | Tubular filling system |
RU137939U1 (en) * | 2013-07-29 | 2014-02-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | CATCH OF MECHANICAL IMPURITIES |
RU154480U1 (en) * | 2014-09-08 | 2015-08-27 | Евгений Викторович Лютин | WELL PUMP Sludge trap |
CN205243497U (en) * | 2015-12-24 | 2016-05-18 | 牡丹江博实石油机械科技有限公司 | Draining sediment ware |
RU2736741C1 (en) * | 2020-07-22 | 2020-11-19 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Above-packer sludge trap |
RU209131U1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" | Sludge trap for submersible centrifugal electric pump |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6675889B1 (en) * | 1998-05-11 | 2004-01-13 | Offshore Energy Services, Inc. | Tubular filling system |
RU137939U1 (en) * | 2013-07-29 | 2014-02-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | CATCH OF MECHANICAL IMPURITIES |
RU154480U1 (en) * | 2014-09-08 | 2015-08-27 | Евгений Викторович Лютин | WELL PUMP Sludge trap |
CN205243497U (en) * | 2015-12-24 | 2016-05-18 | 牡丹江博实石油机械科技有限公司 | Draining sediment ware |
RU2736741C1 (en) * | 2020-07-22 | 2020-11-19 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Above-packer sludge trap |
RU209131U1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" | Sludge trap for submersible centrifugal electric pump |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10107088B2 (en) | Centrifugal separator for downhole pump | |
US6371206B1 (en) | Prevention of sand plugging of oil well pumps | |
US8051907B2 (en) | Downhole separator | |
WO2017111661A1 (en) | Small immersion pump assembly | |
US7174957B1 (en) | Magnetic bailer | |
RU2815994C1 (en) | Sludge trap for submersible centrifugal pump | |
RU60613U1 (en) | SUBMERSIBLE BORE PUMP UNIT FOR OIL PRODUCTION, SAFETY AND RETURN VALVES OF A SUBMERSIBLE BORE PUMP UNIT, AND A DEVICE FOR SEALING A RING GAP IN A WELL | |
RU2471063C1 (en) | Bottom-hole fine filter | |
US7695549B2 (en) | Fluid filtration tool | |
RU72269U1 (en) | SUBMERSIBLE Borehole PUMP UNIT FILTER FOR OIL PRODUCTION | |
RU157711U1 (en) | BELL SEPARATOR | |
RU2663778C1 (en) | Fine well filter | |
CN216517938U (en) | Self-filling sand-proof wax-proof extract production tool | |
RU208342U1 (en) | Plug-in sucker rod pump filter | |
RU199272U1 (en) | Composite filter of a plug-in sucker rod pump | |
US11434723B2 (en) | Sand lift tool, system and method | |
RU2815670C1 (en) | Sucker rod pump protection filtration system | |
CN201568293U (en) | Spiral deflector-type oil-well pump screen pipe | |
CN102536145B (en) | Sand setting assembly for screw drilling tool | |
RU2792939C1 (en) | Self-cleaning filter for ecpu protection | |
RU193678U1 (en) | Gas sand anchor for plug-in sucker rod pumps | |
CA2306259C (en) | Prevention of sand plugging of oil well pumps | |
WO2021126358A1 (en) | Modified sand fallback prevention tool | |
RU2444613C1 (en) | Protective device of well electric centrifugal pump installation under complicated conditions | |
RU2346146C1 (en) | System meant for magnetic processing of fluid in well equipped with electric centrifugal pump with submersible electric motor (versions) |