ФИЛЬТР РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДЛЯ ГЛУБИННЫХ НАСОСОВ

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей пластовой жидкости для защиты глубинных скважинных насосов от засорения механическими примесями.
Известен скважинный сепаратор (патент РФ №87459, E21B 43/38, дата публ. 10.10.2009), содержащий корпус с входными отверстиями для скважинной смеси, расположенный ниже входных отверстий узел центробежной гравитационной сепарации со спиральной направляющей поверхностью, полость которого соединена с полостью части корпуса, расположенной выше входных отверстий, выполненной в виде центральной трубы для отвода очищенной жидкости, и шламоуловитель, при этом в центральной трубе выполнены выходные отверстия для очищенной жидкости, сообщающие ее полость с межтрубным пространством центральной и обсадной трубы, а на корпусе между входными отверстиями для скважинной смеси и выходными отверстиями для очищенной жидкости установлен разобщитель межтрубного пространства, выполненный в виде эластичных дисков.
Недостатками известного скважинного сепаратора являются:
- низкая надежность работы сепаратора, так как неподвижная установка на корпусе скважинного сепаратора разобщителя межтрубного пространства, выполненного в виде эластичных дисков, приводит к ухудшению проходимости установки ЭЦН с сепаратором при спуско-подъемных операциях в скважине в виду возникновения повышенных сил трения между эластичными дисками и внутренней поверхностью обсадных труб эксплуатационной колонны, что приводит к ускоренному износу эластичных дисков;
- низкое качество очистки жидкости ввиду того, что фиксированные (не регулируемые) входные отверстия для поступления жидкости в сепаратор не исключают прохождение вместе с жидкостью крупных частиц механических примесей, способных к отложению на спирали шнека сепаратора, что затруднит движение жидкости по спирали и приведет к вынужденному отказу работы скважинного сепаратора.
Известен фильтр для глубинных насосов (патент РФ №2217580, E21B 43/08, дата публ. 27.11.2003), взятый в качестве прототипа, 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.
Недостатками известного фильтра для глубинных насосов являются:
- 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;
- 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.
Задача полезной модели - создание фильтра для глубинных насосов повышенной эксплуатационной надежности.
Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении надежности работы фильтра, а также в повышении качества очистки добываемой жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в фильтре регулируемом для глубинных насосов, содержащем 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, согласно полезной модели, 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 меньше, чем наружный диаметр каждой из крайних шайб.
Выполнение фильтрующего элемента в виде пружины, размещенной между спорно-регулирующими элементами в корпусе устройства, позволяет осуществить точную регулировку межвитковых зазоров пружины по всей ее длине, что повышает качество очистки жидкости. Данная конструкция фильтрующего блока позволяет настроить межвитковое расстояние пружины от минимального размера, например 0,1 мм, до необходимого размера в зависимости от размера частиц механических примесей, присутствующих в жидкости.
Закрепление колокола непосредственно на верхнем конце патрубка с возможностью вращения позволяет упростить сборку/разборку фильтра, повысить ремонтопригодность и надежность фильтра.
Выполнение уплотнителя в виде набора не менее чем из трех эластичных шайб, средняя из которых выполнена с наружным диаметром меньше, чем наружный диаметр каждой из крайних шайб, позволяет крайним эластичным шайбам деформироваться при спуске/подъеме оборудования, что снижает износ уплотнителя и улучшает условия спуска фильтра в скважину. При работе фильтра в скважине предложенная конструкция позволяет улучшить герметизацию кольцевого зазора между приемной частью фильтра и выпускной, увеличить время наработки на отказ, повысить эксплуатационную надежность фильтра.
Выполнение наружного диаметра крайних шайб уплотнителя, равным большему диаметру колокола, позволяет осуществить защиту крайних шайб уплотнителя при спуске фильтра в скважину от повреждения и износа при прохождении труднопроходимых участков обсадной колонны (парафиновые отложения, заусенцы, ржавчина, торцы обсадных труб).
Выполнение патрубка для отвода очищенной жидкости сборным позволяет улучшить условия сборки/разборки фильтра, повысить ремонтопригодность фильтра, условия транспортирования и хранения.
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения фильтра.
На фигуре приведен общий вид фильтра регулируемого для глубинных насосов.
Фильтр содержит корпус 1 с отверстиями 2, например щелевидной формы, для прохода неочищенной жидкости. В корпусе 1 установлен фильтрующий элемент в виде пружины 3 сжатия, размещенной свободно между опорно-регулирующими элементами, выполненными, например, в виде гаек 4. В корпусе 1 установлен патрубок для отвода очищенной жидкости, который может быть выполнен сборным, например, состоит 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 колокола 12, посредством сферического шарнира, образованного сферической поверхностью 13 на муфтовой части переводника 10, сопряженной со сферической поверхностью 14 колокола 12. Колокол 12 соединен с переводником 10 посредством гайки 15. На нижней части колокола 12 установлен уплотнительный элемент, состоящий из набора трех эластичных шайб 16, 17, 18, закрепленных на колоколе 12 посредством винта 19. Наружный диаметр шайб 16 и 18 равен большему диаметру колокола 12, а наружный диаметр средней шайбы 17 меньше наружного диаметра крайних шайб 16 и 18. Ниппельная часть переводника 10 предназначена для присоединения его к компенсатору гидрозащиты или погружному электродвигателю (не показано).
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой фильтра в скважину осуществляют настройку межвиткового расстояния пружины 3. При закручивании одной из гаек 4 пружину 3 нагружают, и межвитковый зазор уменьшают. При выкручивании гайки 4 межвитковый зазор увеличивают. Таким образом, межвитковое расстояние пружины 3 можно настроить от минимального размера, например 0,1 мм, до необходимого размера в зависимости от размера частиц механических примесей, присутствующих в жидкости.
Добываемая жидкость из кольцевого пространства приемной части фильтра, расположенного ниже узла разобщителя, за счет подачи насосом проходит через щелевые отверстия 2 корпуса 1 между витками пружины 3, в результате происходит отделение твердых частиц, присутствующих в жидкости и имеющих размеры, более межвиткового зазора пружины 3, которые задерживаются межвитковым зазором пружины 3. 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 эластичными шайбами 16-18, что препятствует попаданию на вход насоса неочищенной скважинной смеси.
Таким образом, использование предложенной полезной модели позволяет повысить качество очищенной жидкости, снизить износ уплотнителя и повысить надежность работы фильтра.