ФИЛЬТР 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 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.
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.
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.
Недостатками известного фильтра для глубинных насосов являются:
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;
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.
Задача полезной модели - создание фильтра для глубинных насосов повышенной эксплуатационной надежности.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 для глубинных насосов.
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).
Устройство работает следующим образом.
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.
Таким образом, использование предложенной полезной модели позволяет уменьшить износ уплотнителя, повысить ремонтопригодность фильтра, его эксплуатационную надежность.