ВХОДНОЙ МОДУЛЬ ТОНКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

1. Область техники
Полезная модель - входной модуль тонкой фильтрации погружного центробежного насоса - относится к нефтяному машиностроению, предназначена для использования в погружных насосах для добычи нефти из нефтяных скважин и служит для тонкой очистки пластовой жидкости на входе в погружной центробежный насос от крупных и мелких механических примесей (от фракций более 0,2 мм), а также передачи крутящего момента от вала погружного электродвигателя на вал центробежного насоса и передачи осевой нагрузки с вала насоса на вал узла гидрозащиты электродвигателя.
2. Уровень техники
Известен фильтр блочный для погружного центробежного электронасоса, содержащий основание, головку и установленный между ними фильтрующий блок, который состоит из одной или нескольких фильтрующих секций с возможностью их замены. Корпуса отдельных блоков соединяются при помощи крепежных элементов, а валы при помощи шлицевых муфт. Фильтрующий элемент может быть выполнен из проволоки, пружины, экрана и др. Пропускная способность фильтра тем больше чем больше число вмонтированных в него блоков (патент РФ на изобретение №2395014, опубликованный 20.07.2010). Данная конструкция входного модуля фильтрации погружного центробежного насоса имеют ограниченную пропускную способность и низкую надежность за счет наличия большого количества конструктивных элементов головок, оснований, ниппелей отдельных блоков, то есть имеет более сложную и тяжелую конструкцию, большую массу вращающихся с валом частей (шлицевых муфт).
Известен входной модуль тонкой фильтрации, предназначенный для установки на входе погружных центробежных электрических насосов для добычи нефти и содержащий корпус с отверстиями для прохода пластовой жидкости, присоединенные к корпусу основание и головку, вал, передающий вращение от электродвигателя к насосу, многосекционный щелевой каркасно-проволочный фильтр, закрепленный на корпусе, диспергирующее устройство в виде шнека, встроенное в корпус входного модуля, отличающийся тем, что снабжен предохранительным клапаном с пружинным приводом, открывающимся при засорении фильтрующих элементов, а ступица шнека диспергатора выполнена удлиненной и служит одновременно защитной втулкой вала (патент РФ на полезную модель №109512, опубликованный 20.10.2011). Данный модуль не обеспечивает снижение уровня вибрации в нижней зоне и защиту вала и его втулок от эрозии.
Известен входной модуль погружного центробежного насоса предназначенный для установки на входе погружных центробежных электрических насосов для добычи нефти и содержащий корпус с отверстиями для прохода пластовой жидкости, основание и головку, расположенный в корпусе вал, передающий вращение к насосу от электродвигателя, подшипниковые опоры, смонтированные на опорных втулках, размещенных в верхней и средней частях вала, установленные между корпусом и валом верхняя и нижняя перфорированные распорные трубы, между которыми расположен корпус подшипника подшипниковой опоры, установленной на опорной втулке в средней части вала, при этом верхняя перфорированная распорная труба расположена между корпусами подшипников подшипниковых опор смонтированных на упомянутых опорных втулках, а на корпусе модуля закреплен многосекционный щелевой каркасно-проволочный фильтр (патент на полезную модель №97778, опубликованный 20.09.2010). Фильтр является самоочищающимся, имеется, диспергирующее устройство, выполненное в виде шнека, вращающегося в корпусе с продольными ребрами.
Наиболее близким аналогом является входной модуль погружного центробежного насоса (патент на полезную модель №97778, опубликованный 20.09.2010). Однако он имеет следующие недостатки:
- повышенный износ валов, а также опорных втулок из-за воздействия потока пластовой жидкости;
- повышенная вибрация вала, в особенности нижнего конца вала из-за его большого вылета.
Заявляемая на регистрацию полезная модель входного модуля тонкой фильтрации погружного центробежного насоса позволит:
- уменьшить износ вала и опорных втулок в процессе эксплуатации;
- снизить вибрацию вала.
Для достижения данного технического результата входной модуль тонкой фильтрации погружного центробежного насоса, предназначенный для установки на входе погружных центробежных электрических насосов для добычи нефти и содержащий корпус с отверстиями для прохода пластовой жидкости, основание и головку, расположенный в корпусе вал, передающий вращение к насосу от электродвигателя, подшипник промежуточный и подшипник верхний с втулками из твердого сплава, смонтированными на опорных втулках, размещенных в верхней и средней частях вала, установленные между корпусом и валом верхнюю и нижнюю перфорированные распорные трубы, между которыми расположен промежуточный подшипник, при этом верхняя перфорированная распорная труба расположена между подшипником промежуточным и подшипником верхним с втулками из твердого сплава, на корпусе модуля закреплен многосекционный щелевой каркасно-проволочный фильтр, на валу смонтированы верхний и нижний ограничители осевого хода вала из антифрикционного материала, обеспечивающие гарантированный линейный ход вала для свободной передачи осевого усилия с вала насоса на вал гидрозащиты погружного электродвигателя, согласно полезной модели снабжен верхним и нижним защитными кожухами, установленными между валом и верхней и нижней перфорированными распорными трубами так, что верхний защитный кожух ограничен сверху подшипником верхним и снизу подшипником промежуточным, а нижний защитный кожух ограничен сверху подшипником промежуточным и снизу основанием, перекрывающими своим расположением доступ жидкости к валу, опорным втулкам вала, втулке промежуточного подшипника и дополнительной подшипниковой опорной втулке, герметизируя их и способствуя уменьшению их износа в процессе эксплуатации от воздействия агрессивной пластовой жидкости.
Кроме того, во входном модуле центробежного насоса может быть предусмотрена дополнительная подшипниковая опорная втулка, смонтированная в основании на дополнительной опорной втулке вала, посредством чего уменьшается радиальный люфт вала, повышается его жесткость, что ведет к снижению уровня вибрации при вращении вала.
3. Раскрытие полезной модели
Предлагаемая конструкция входного модуля тонкой фильтрации погружного центробежного насоса устанавливается на входе погружного центробежного электрического насоса для добычи нефти, содержит корпус с отверстиями для прохода пластовой жидкости, основание и головку, расположенный в корпусе вал, передающий вращение от электродвигателя к насосу, подшипник промежуточный и подшипник верхний с втулками из твердого сплава, смонтированными на опорных втулках, размещенных в верхней и средней частях вала, установленные между корпусом и валом верхнюю и нижнюю перфорированные распорные трубы, между которыми расположен промежуточный подшипник, при этом верхняя перфорированная распорная труба расположена между подшипниками верхним и промежуточным, а нижняя перфорированная распорная труба расположена между промежуточным подшипником и основанием, на корпусе модуля закреплен многосекционный щелевой каркасно-проволочный фильтр; на валу смонтированы верхний и нижний ограничители осевого хода вала из антифрикционного материала, обеспечивающие гарантированный линейный ход вала для свободной передачи осевого усилия с вала насоса на вал гидрозащиты погружного электродвигателя;
Заявляемый входной модуль тонкой фильтрации погружного центробежного насоса снабжен верхним и нижним защитными кожухами, установленными между валом и верхней и нижней перфорированной распорной трубой так, что верхний защитный кожух ограничен сверху подшипником верхним и снизу подшипником промежуточным, а нижний защитный кожух ограничен сверху подшипником промежуточным и снизу основанием, перекрывающими своим расположением доступ жидкости к валу, опорным втулкам вала, втулке промежуточного подшипника и дополнительной подшипниковой опорной втулке, герметизируя их и способствуя уменьшению их износа в процессе эксплуатации от воздействия агрессивной пластовой жидкости;
Заявляемый входной модуль тонкой фильтрации также содержит дополнительную подшипниковую опорную втулку, смонтированную в основании на дополнительной опорной втулке вала, посредствам чего уменьшается радиальный люфт вала, повышается его жесткость, что ведет к снижению уровня вибрации при вращении вала.
4. Краткое описание чертежей
На чертеже изображен входной модуль тонкой фильтрации погружного центробежного насоса.
Модуль состоит из корпуса модуля 1 изготовленного из высокопрочной трубы с отверстиями по всей длине для прохода пластовой жидкости, головки 3, основания 2, вала 4 с расположенными на нем и соединенными с ним шпонками опорными втулками вала 7 и дополнительной опорной втулки вала 14 из твердого сплава.
На корпусе модуля 1 установлен многосекционный щелевой каркасно-проволочный фильтр 8, состоящий из фильтроэлементов сварных из нержавеющей стали каркасно-проволочного типа и герметизирующих их стыки колец наружных 18, 19, 20.
В корпусе модуля 1 расположен подшипник промежуточный 5, который стянут верхней 9 и нижней 10 распорными трубами. На валу 4 смонтированы верхний 17 и нижний 15 ограничители осевого хода вала из антифрикционного материала, обеспечивающие гарантированный линейный ход вала 4 для свободной передачи осевого усилия с вала насоса на вал гидрозащиты погружного электродвигателя. В основании 2 расположена дополнительная опорная втулка вала 14. Втулки подшипников 6, втулка дополнительной подшипниковой опоры 13, опорные втулки вала 7, размещенные в верхней и средней частях вала и дополнительная опорная втулка вала 14 изготовлены из твердого сплава.
Входной модуль включает в себя следующие узлы.
1 - корпус модуля;
2 - основание;
3 - головка;
4 - вал;
5 - подшипник промежуточный;
6 - втулка промежуточного подшипника;
7 - опорные втулки вала, размещенные в верхней и средней частях вала;
8 - многосекционный щелевой каркасно-проволочный фильтр;
9 - верхняя перфорированная распорная труба;
10 - нижняя перфорированная распорная труба;
11 - нижний защитный кожух;
12 - верхний защитный кожух;
13 - дополнительная подшипниковая опорная втулка;
14 - дополнительная опорная втулка вала;
15 - нижний ограничитель хода вала;
16 - подшипник верхний;
17 - верхний ограничитель хода вала;
18 - кольцо наружное промежуточное;
19 - кольцо наружное верхнее;
20 - кольцо наружное нижнее.
5. Осуществление полезной модели
Входной модуль применяется в составе установок погружных электрических насосов для добычи нефти. Входные модули монтируются на входном фланце насоса. Входные модули передают крутящий момент от вала двигателя на вал насоса, передают осевое усилие с вала насоса на вал узла гидрозащиты электродвигателя, очищают и подают пластовую жидкость на вход погружного насоса.
При включении погружного насоса пластовая жидкость, всасываемая вращающимся ротором насоса, проходит через многосекционный щелевой каркасно-проволочный фильтр 8 входного модуля и через отверстия в корпусе 1 и в верхней и нежней перфорированных распорных трубах во внутреннюю полость входного модуля и далее на вход насоса. Механические частицы, взвешенные в пластовой жидкости, размером более размера щели многосекционного щелевого каркасно-проволочного фильтра 8, отделяются и оседают в полости колонны. Вал 4 передает вращающий момент от вала электродвигателя на вал насоса. Вал 4 вращается в подшипниках 5 и 16 с втулками 6 и 13 из твердого сплава.
Вал 4, втулки вала 7, дополнительная опорная втулка вала 14, втулка промежуточного подшипника 6 и дополнительная подшипниковая опорная втулка 13 защищены от эрозии от воздействия агрессивной пластовой жидкости верхним 12 и нижним 11 защитными кожухами.
Вал 4 входного модуля тонкой фильтрации погружного центробежного насоса передает крутящий момент от вала двигателя к валу насоса, имеет шпонку для фиксации втулок вала, и шлицевые концы для крепления соединительных муфт. Для снижения вибрации вала 4 в основании 2 модуля предусмотрена дополнительная подшипниковая опорная втулка 13.
На валу 4 смонтированы верхний 17 и нижний 15 ограничители осевого хода вала из антифрикционного материала, обеспечивающие гарантированный линейный ход вала 4 для свободной передачи осевого усилия с вала насоса на вал гидрозащиты погружного электродвигателя и фиксируют вал внутри корпуса при транспортировке входного модуля и при монтаже входного модуля в скважине в составе погружной насосной установки.
Входной модуль может быть многократно использован после регенерации (очищение фильтрующих элементов, восстановление прорывов, расслоений). Частичное самоочищение поверхности фильтрующих элементов происходит в процессе эксплуатации за счет специального профиля проволоки, острых кромок приемных каналов и шлифовки всех плоскостей профиля проволоки, контактирующих с пластовой жидкостью, проходящей через фильтр.
Все детали модуля должны быть изготовлены из материалов с повышенной коррозионной стойкостью, например, из нержавеющей стали.