ВХОДНОЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЭЛЕКТРОНАСОСА

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована для защиты погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН) от попадания на прием насоса механических примесей при добыче пластовой жидкости (нефти) из скважины.
Известен входной модуль ЭЦН ЖНШ-1 (патент РФ №42081, F04D 13/10, дата публикации 2004.11.20) с дистругирующими аппаратами, содержащий основание, которое снабжено многосекционным фильтром, представляющим собой щелевой экран, который крепится на основании модуля опорными кольцами, при этом по всей длине основания расположены отверстия, количество и периодичность расположения которых расчетная.
Недостатками известного входного модуля являются размещение щелевого экрана фильтра, состоящего из витков V-образной проволоки, и его закрепление на наружной поверхности основания входного модуля с помощью опорных колец, что в целом увеличивает наружный диаметр установки ЭЦН, кроме того, расположение щелевого экрана на наружной поверхности основания приводит к засорению витков щелевого экрана и его механическому повреждению при спуске установки в скважину, ее подъеме, при транспортировке и хранении.
Известна модульная секция погружного центробежного электронасоса (патент №68616, F04D 13/10, дата публикации 2007.11.27), взятая в качестве прототипа, содержащая перфорированный
корпус с расположенным на нем многосекционным щелевым фильтроэлементом из V-образной проволоки, включающим наружные кольца, снабженные центрирующим элементом, в пазах колец скрыты торцы концов секций щелевого фильтроэлемента. Имеется наружное кольцо, с помощью которого отделяются части фильтроэлемента, снабженное центрирующим предохранительным элементом. Перфорированный корпус и фильтроэлемент стянуты сверху верхней головкой, а снизу нижним основанием. Вал, установленный во внутреннюю полость модульной секции, имеет возможность вращаться в подшипниках: верхнем, нижнем и дополнительных промежуточных, а его нижний торец снабжен шлицевой муфтой.
Недостатком известной модульной секции погружного центробежного электронасоса является размещение многосекционного щелевого фильтроэлемента из V-образной проволоки на наружной поверхности перфорированного корпуса, что приводит к увеличению наружного диаметра установки ЭЦН, а также к засорению щелей фильтроэлемента, их механическому повреждению и износу.
Кроме того, увеличение диаметра установки при наружном размещении фильтроэлемента на модульной секции приводит к повышенному износу деталей насоса и уменьшению времени безотказной работы всей насосной установки при работе установки в зоне повышенной кривизны скважины.
К недостаткам данной конструкции можно отнести также низкие функциональные возможности модульной секции из-за невозможности изменения расстояние между витками щелевого экрана в зависимости от размера частиц механических примесей, так как фильтроэлемент жестко закреплен между верхней головкой и нижним основанием модульной секции. Для установки другого размера щели фильтроэлемента необходима разборка модульной секции и замена фильтрующего
элемента другим фильтрующим элементом, имеющим необходимый размер щели.
Задача полезной модели - разработка конструкции входного модуля для погружного центробежного электронасоса ЭЦН, обеспечивающего повышенную эксплуатационную надежность,
Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении надежности работы устройства, расширении функциональных возможностей за счет регулирования межвиткового зазора фильтрующего элемента.
Технический результат достигается тем, что в входном модуле для погружного центробежного электронасоса, содержащем перфорированный корпус, фильтрующий элемент, головку, основание, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, фильтрующий элемент выполнен в виде пружины сжатия и расположен между корпусом и валом с возможностью регулирования межвиткового зазора, нижний опорный торец пружины размещен в пазу основания, а верхний торец пружины соединен с механизмом перемещения пружины, при этом механизм перемещения пружины выполнен в виде толкателя, размещенного в головке с возможностью осевого перемещения, и расположенного перпендикулярно толкателю установочного элемента, один конец которого жестко соединен с толкателем, а другой конец установочного элемента размещен в сквозном отверстии головки и выведен наружу для перемещения его вдоль оси входного модуля и фиксации в разных положениях.
Размещение фильтрующего элемента внутри перфорированного корпуса предохраняет фильтрующий элемент от засорения, повреждения и износа, а также обеспечивает высокий ресурс работы устройства в целом. Кроме того, винтовая щель фильтрующего элемента при вибрации работающей установки ЭЦН самоочищается от прилипших частиц
механических примесей, что положительно влияет на ресурс работы фильтрующего элемента.
Технический результат достигается также тем, что установочный элемент механизма перемещения пружины выполнен в виде винта, а сквозное отверстие в головке для размещения второго конца установочного элемента выполнено ступенчатым, что позволяет, жестко зафиксировать головку винта в необходимом положении, обеспечив установку нужного значения межвиткового зазора пружины.
Технический результат достигается также тем, что для ограничения перемещении пружины в радиальном направлении между внутренней стенкой корпуса и пружиной установлен центрирующий элемент, выполненный, например, в виде каркасной пружины с большим шагом навивки, торцы которой зафиксированы между головкой и основанием входного модуля.
Расширение эксплуатационных свойств обеспечивается возможностью по желанию потребителя изменять значения щелевых (межвитковых) зазоров фильтрующего элемента.
Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения входного модуля для погружного центробежного электронасоса.
На фиг.1 приведен общий вид входного модуля для погружного центробежного электронасоса ЭЦН.
Входной модуль содержит перфорированный корпус 1 с отверстиями 2 для прохода пластовой жидкости, головку 3 с отверстиями 4 для прохода жидкости, основание 5, вал 6, установленный с возможностью вращения в верхнем подшипнике 7, расположенным в головке 3, и нижнем подшипнике 8, расположенным в основании 5, фильтрующий элемент 9, выполненный в виде цилиндрической пружины сжатия, которая расположена между корпусом 1 и валом 6. Нижний торец пружины 9 размещен в пазу 10 основания 5 для защиты от проникновения частиц механических примесей по торцу пружины, а верхний торец пружины упирается в выступ толкателя 11, который размещен в головке 3 и имеет отверстие 12 для прохода жидкости. В головке 3 выполнено сквозное отверстие 13 ступенчатой формы для размещения и фиксации в нем установочного элемента 14, выполненного, например, в виде винта, который соединен с толкателем 11 для перемещения пружины 9 при установке межвиткового зазора. Для ограничения перемещении пружины 9 в радиальном направлении между внутренней стенкой корпуса 1 и пружиной 9 установлен центрирующий элемент 15, выполненный в виде каркасной пружины, торцы которой зафиксированы между выступами 16 и 17 головки 3 и основания 5 соответственно.
Устройство работает следующим образом. Пластовая жидкость через отверстия 2 перфорированного корпуса 1 и межвитковые зазоры фильтрующего элемента 9 проходит внутрь входного модуля и отфильтровывается от механических примесей, затем жидкость проходит через пропускные отверстия 12 толкателя 11, отверстия 4 головки 3, поступает на прием насоса ЭЦН. Крутящий момент от электродвигателя (не показан) передается на вал 6, вращающийся в подшипниках 7 и 8, передается на рабочие органы ЭЦН, обеспечивая тем самым забор пластовой жидкости из скважины.
Для установки межвиткового зазора пружины 9 производят частичное выкручивание винта 14 из толкателя 11 до выхода головки винта из соответствующей выемки ступенчатого отверстия 13 и производят перемещение толкателя 11, до установки необходимого межвиткового зазора пружины 9, далее производят вкручивание винта 14 до упора, обеспечивая при этом расположение и фиксацию головки винта 14 в другой выемке ступенчатого отверстия 13, что позволяет зафиксировать новое значение щелевого отверстия фильтрующего элемента.
С целью повышения удобства установки межвиткового зазора входной модуль может содержать два и более установочных элементов 14, соединенных с толкателем 11 и расположенных в ступенчатых отверстиях головки 3.
В зависимости от необходимой пропускной способности входной модуль может содержать несколько последовательно соединенных перфорированных корпусов 1 с установленными в них фильтрующими элементами 9, при этом перфорированные корпуса могут быть соединены соединительными деталями, каждая из которых может содержать промежуточный подшипник для вала и механизм перемещения пружины.