ЩЕЛЕВОЙ ФИЛЬТР С СЕПАРАТОРОМ И ДИСПЕРГАТОРОМ

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована в погружных центробежных электронасосах для добычи пластовой жидкости (нефти) из скважин.
Известен входной модуль погружного центробежного электронасоса для подъема жидкости из скважин, основание которого снабжено самоочищающимся многосекционным фильтром. (RU №42081 U2). Вышеуказанный входной модуль погружного центробежного насоса можно взять за аналог.
Недостатком конструкции является быстрый износ опоры, установленной в гидрозащите, в следствии ее незащищенности от оседающего под действием сил тяжести мелкофракционного шлама, проникающего в полость вместе с газо-жидкостной эмульсией после фильтрации ее щелевым фильтроэлементом. В следствии износа опоры и внутренних трущихся поверхностей возникают значительные вибрационные и кавитационные процессы, приводящие к выходу из строя погружной центробежный электронасос. Наличие зазора между торцом щелевого экрана и наружного кольца приводит к проникновению шлама внутрь модуля. Наличие в верхней части рабочих аппаратов приводит к возникновению застойных зон, в которых в следствии кавитационных процессов происходит откладывание мелкофракционного шлама.
Так же известна модульная секция погружного электронасоса (RU №2312253 С2), представляющая собой перфорированный корпус, поверх которого расположен щелевой экран. Каждая часть щелевого экрана отделена кольцами, которые имеют проточенные внутри полости для сокрытия торцевых концов щелевого экрана. Перфорированный корпус и щелевой экран ограничиваются стяжкой сверху - верхней головкой с верхним подшипником, а снизу - нижнее основание с защитной втулкой на шлицевой муфте. Во внутренней полости модульной секции установлены дополнительные промежуточные подшипники, которые отделены друг от друга равными по размеру перфорированными трубками. Перфорированный корпус и фильтроэлемент стянуты сверху верхней головкой с размещенным в ней верхним подшипником, а снизу - нижним основанием с размещенной в нем защитной втулкой на шлицевой муфте.
Вышеуказанный входной модуль погружного центробежного насоса можно взять за прототип.
Недостатком конструкции является малоэффективная работа входного модуля при прохождении через него обогащенной механическими примесями газожидкостной эмульсии с повышенным содержанием растворенного газа. В стандартной секции УЭЦН входной модуль служит отдельным приемным устройством, может работать в тандеме с диспергатором или сепаратором, являясь приемной частью. При засорении механическими примесями внутренних полостей входного модуля в районе верхнего подшипника, верхней головки образуется застойная зона, в которой в следствии кавитационных процессов происходит откладывание и спрессовывание мелкофракционного шлама, приводящее к выходу УЭЦН из строя.
Задачей полезной модели является уменьшение количества сегментов соединений в системе УЭЦН, а также ликвидация застойных зон в работе входного модуля, более качественная и глубокая сепарация и диспергация газа при повышенном содержании его в ГЖЭ, предотвращение эффекта расслоения ГЖЭ внутри входного модуля (щелевого фильтра) на составляющие компоненты, предотвращение эффекта газовой пробки и эффекта газовых пузырей во внутренних полостях входного модуля.
Предлагаемый щелевой фильтр с газосепаратором и диспергатором содержит перфорированный корпус, поверх которого расположен щелевой экран. Каждая часть щелевого экрана отделена кольцами, которые имеют проточенные внутри полости для сокрытия торцевых концов щелевого экрана. Перфорированный корпус и щелевой экран ограничиваются стяжкой сверху - верхней головкой с верхним подшипником, а снизу - нижним основанием с защитной втулкой на шлицевой муфте.
Для достижения технического результата, согласно полезной модели, секция входного модуля представляет из себя единую систему очистки, сепарации и диспергации ГЖЭ, в верхней секции щелевого фильтроэлемента последовательно расположены камера сепарации с выкидными клиновидными окнами, промежуточный подшипник проточного типа, имеющий радиальное углубление по внешнему диаметру, совпадающее с отверстиями в неперфорированной части перфорированного корпуса и диспергирующие камеры, представляющие из себя винты и обоймы диспергатора.
Работа устройства поясняется ссылками на прилагаемый чертеж.
На чертеже изображен щелевой фильтр с сепаратором и диспергатором. Устройство представляет собой вал (1) с установленными на защитных втулках (2) через равные промежутки подшипники (3) с подпружиненными отбойниками (4), ограниченные опорными втулками (5), распорные перфорированные трубки (6) расположены между подшипниками (3). Перфорированный корпус (7), неперфорированная часть корпуса сепаратора (19), размещенный внутри защитной гильзы (20), неперфорированный корпус диспергатора (21), соединенный с общим корпусом сепаратора и фильтра резьбовым соединением в общую систему. Щелевой фильтроэлемент (8) стягивается головкой (9) с верхним подшипником (10), защитной втулкой (11), дистанционной втулкой (12) и основанием (13), встроенной камеры сепарации (14) и камеры диспергации (15). Каждая секция щелевого фильтроэлемента отделена наружными кольцами (16) с пазами (17), клиновидные окна (18) для сброса газа в затрубное пространство. Процесс происходит следующим образом.
Неоднородная, слоистая газожидкостная эмульсия, поднявшись по стволу скважины попадает на модульную секцию согласно чертежа. Пройдя через щелевой фильтроэлемент (8) очищается от крупных частиц механических примесей путем частичного перемалывания об его острые кромки до суспензионного состояния. Во внутреннюю полость модульной секции попадает негомогенизированная газожидкостная эмульсия. Часть газо-жидкостной эмульсии продолжает линейное движение вверх, часть ориентируясь по вращающему валу (1) переходит в турбулентное движение вверх. Вал (1) в местах прикосновения трущихся частей отделен защитными втулками (2). Для установления и фиксации на теле модуля щелевого фильтроэлемента (8) используется система распорных перфорированных трубок (6) закрытых сверху цельным перфорированным корпусом (7), переходящий в неперфорированный корпус сепаратора (19), размещенный внутри защитной гильзы (20), над которым расположен щелевой фильтроэлемент (8). Газо-жидкостная эмульсия частично сепарируется, выкидывая освобождающийся газ через клиновидные окна (18), защищенные щелевым фильтроэлементом (8). Затем пройдя через проточный подшипник и диспергирующие камеры (15), состоящие из винта (17) и обоймы диспергатора (18), где происходит измельчение газожидкостной эмульсии до однородного состояния, которая продолжая движение попадает во внутреннюю полость модуля и поступает на прием насоса.