RU2395014C1

RU2395014C1 - Modular filter for downhole radial-flow-electrically-driven pump

Info

Publication number: RU2395014C1
Application number: RU2009109704/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Баянович Шрамек (RU); Владимир Баянович Шрамек; Андрей Юрьевич Саблин (RU); Андрей Юрьевич Саблин; Дмитрий Федорович Матвеев (RU); Дмитрий Федорович Матвеев; Иван Георгиевич Смирнов (RU); Иван Георгиевич Смирнов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" ("РУСЭЛКОМ")
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-07-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention can be used for protection of downhole pump against ingress of mechanical impurities in pumping out edge waters from wells. Proposed modular filter comprises base 1, filtration unit comprising one or several replaceable filtration sections 2 and head 3. Base 1 comprises case 4 accommodating rotary shaft 5. Every section 2 comprises perforated case 17 wherein shaft 10 revolves. Splined coupling 11 is fitted on one end of shaft 10, the other end of said shaft has splined elements for connection with mating parts of aforesaid splined couplings 11. Every section 2 has adapter 14 and collar bushing 19 jointed to perforated case 17 and having fluid passage holes 20 and 21, and filtration element arranged between said adapter and collar bushing. Adapter 14 and collar bushing 19 have jointing surfaces to joint section 2 to base 1, or to previous section 2 and head 3, or next section 2, respectively.

EFFECT: higher filter capacity, better reparability, ease of use.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использовано для защиты погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН) от попадания на прием насоса механических примесей при добыче пластовой жидкости (нефти) из скважины.The invention relates to oil-producing equipment and can be used to protect a submersible borehole centrifugal electric pump (ESP) from mechanical impurities entering the pump intake during the production of formation fluid (oil) from the well.

Известен входной модуль ЭЦН ЖНШ-1 (патент РФ №42081, F04D 13/10, опубл. 2004.11.20), с дистругирующими аппаратами, содержащий вал, установленный в подшипниках, 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.A well-known input module ESP ZhNSh-1 (RF patent No. 42081, F04D 13/10, publ. 2004.11.20), with a diffuser, containing a shaft mounted in bearings, a base that is equipped with a multi-section filter, which is a slotted screen that is attached on the base of the module with support rings, holes are located along the entire length of the base, the number and frequency of which are calculated.

Известна модульная секция погружного центробежного электронасоса (патент №68616, F04D 13/10, опубл. 2007.11.27), взятая в качестве прототипа, содержащая перфорированный корпус с расположенным на нем многосекционным щелевым фильтроэлементом. 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, расположенном в головке, нижнем, расположенном в концевой части модульной секции, и дополнительных промежуточных, а его нижний торец снабжен шлицевой муфтой.Known modular section of a submersible centrifugal electric pump (patent No. 68616, F04D 13/10, publ. 2007.11.27), taken as a prototype, containing a perforated housing with a multi-section slotted filter element located on it. The perforated housing and the filter element are pulled together by the upper head and the lower base from the bottom. A shaft mounted in the internal cavity of the modular section has the ability to rotate in bearings: upper, located in the head, lower, located at the end of the modular section, and additional intermediate ones, and its lower end is equipped with a spline coupling.

Недостатками известных входных модулей являются ограниченная пропускная способность модулей из-за неизменной длины модуля, в частности использование единого вала, неудобство транспортирования и хранения модулей из-за значительного габарита (длины), а также невозможности использования модулей в установках УЭЦН, имеющих присоединительные размеры гидрозащиты и насоса ЭЦН, отличные от соответствующих присоединительных размеров модулей.The disadvantages of the known input modules are the limited bandwidth of the modules due to the constant length of the module, in particular the use of a single shaft, the inconvenience of transporting and storing the modules due to the significant size (length), and the inability to use the modules in ESP installations with connecting dimensions of hydraulic protection and ESP pumps, different from the corresponding connecting sizes of the modules.

Задача изобретения - создание фильтра блочного с возможностью изменения его пропускной способности, с улучшенными условиями транспортировки и хранения.The objective of the invention is the creation of a block filter with the ability to change its throughput, with improved transportation and storage conditions.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении пропускной способности фильтра, в удобстве эксплуатации и ремонте, в использовании фильтра в установках УЭЦН разных типоразмеров и разных производителей, имеющих другие присоединительные размеры гидрозащиты и насоса ЭЦН, за счет возможности замены головки и основания фильтра блочного.The technical result obtained when solving the problem is to increase the filter capacity, ease of operation and repair, the use of the filter in ESP units of various sizes and from different manufacturers having other connecting dimensions of hydraulic protection and ESP pump, due to the possibility of replacing the head and base block filter.

Технический результат достигается тем, что в фильтре блочном для погружного центробежного электронасоса, содержащем основание, головку и установленный между ними фильтрующий блок, фильтрующий блок состоит из одной или более фильтрующих секций, выполненных с возможностью их замены, при этом основание и каждая фильтрующая секция содержат корпус, установленный в каждом корпусе с возможностью вращения вал, на одном конце которого установлена шлицевая муфта, а другой конец вала снабжен шлицевыми элементами для соединения с ответными частями шлицевых муфт присоединяемых валов, каждая фильтрующая секция снабжена соединенными с перфорированным корпусом ниппелем и переводником с отверстиями для прохода жидкости и установленным между ниппелем и переводником фильтрующим элементом, при этом переводник и ниппель содержат присоединительные поверхности для соединения фильтрующей секции с основанием или предыдущей фильтрующей секцией и головкой или последующей фильтрующей секцией соответственно.The technical result is achieved in that in the block filter for a submersible centrifugal electric pump containing a base, a head and a filter unit installed between them, the filter unit consists of one or more filter sections made with the possibility of replacing them, while the base and each filter section contain a housing mounted in each housing rotatably shaft, on one end of which a spline coupling is installed, and the other end of the shaft is provided with spline elements for connection with mating parts and splined couplings of attached shafts, each filter section is equipped with a nipple and a sub connected to the perforated body with holes for the passage of fluid and a filter element installed between the nipple and the sub, and the sub and nipple contain connecting surfaces for connecting the filter section to the base or previous filter section and head or subsequent filter section, respectively.

Наличие указанных признаков позволяет сделать вывод о новизне технического решения.The presence of these signs allows us to conclude that the novelty of the technical solution.

При сравнении заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не выявлена совокупность признаков, отличающих заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».When comparing the claimed solution with other technical solutions in the given technical field, no totality of features has been identified that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "inventive step".

Таким образом, заявленное решение является новым, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо.Thus, the claimed solution is new, has an inventive step, industrially applicable.

На чертеже приведен общий вид фильтра блочного для погружного центробежного электронасоса ЭЦН.The drawing shows a General view of the filter block for a submersible centrifugal electric pump ESP.

Фильтр блочный содержит основание 1, соединенное с фильтрующей секцией 2 (фильтрующих секций может быть одна или несколько, соединенных между собой последовательно), которая соединена с головкой 3. Основание 1 содержит корпус 4 с размещенным в нем с возможностью вращения валом 5, установленным в верхнем и нижнем подшипниках 6 и 7 соответственно. Нижний конец вала 5 снабжен соединительной муфтой 8, а на верхнем конце вала 5 выполнены шлицевые элементы 9 для соединения вала 5 основания 1 с валом 10 фильтрующей секции 2 при помощи соединительной муфты 11, установленной на нижнем конце вала 10 фильтрующей секции 2. Корпус 4 основания 1 снабжен центрирующим пояском 12 и наружной резьбой 13 для центрирования и соединения основания 1 с фильтрующей секцией 2 посредством внутренней резьбы переводника 14 фильтрующей секции. Корпус 4 основания 1 содержит присоединительный фланец 15 с отверстиями 16 для крепежных элементов, позволяющий произвести монтаж фильтра блочного к гидрозащите (не показано).The block filter contains a base 1 connected to the filtering section 2 (the filtering sections can be one or several connected in series), which is connected to the head 3. The base 1 contains a housing 4 with a rotatable shaft 5 mounted in it, mounted in the upper and lower bearings 6 and 7, respectively. The lower end of the shaft 5 is equipped with a coupling 8, and on the upper end of the shaft 5 there are slotted elements 9 for connecting the shaft 5 of the base 1 with the shaft 10 of the filter section 2 using the coupling 11 mounted on the lower end of the shaft 10 of the filter section 2. Housing 4 of the base 1 is provided with a centering belt 12 and an external thread 13 for centering and connecting the base 1 to the filter section 2 by means of the internal thread of the sub 14 of the filter section. The housing 4 of the base 1 contains a connecting flange 15 with holes 16 for fasteners, allowing the installation of a block filter to a hydraulic protection (not shown).

Фильтрующая секция 2 (далее секция) содержит перфорированный корпус 17 с отверстиями 18 для прохода пластовой жидкости, который соединен с переводником 14 и ниппелем 19, имеющими отверстия 20 и 21 для прохода жидкости. Другой конец ниппеля 19 фильтрующей секции 2 соединен разъемным соединением с корпусом 22 головки 3. В случае последовательного соединения нескольких секций 2 концы переводника 14 и ниппеля 19 средней фильтрующей секции будут соединены разъемным соединением с ниппелем и переводником предыдущей и последующей фильтрующих секций соответственно. На верхнем конце вала 10, установленном в подшипниках 23 и 24 с возможностью вращения в секции 2, выполнены шлицевые элементы для соединения с соединительной муфтой другой фильтрующей секции или с соединительной муфтой насоса ЭЦН или газосепаратора без входной сетки (не показано). Фильтрующий элемент (не показан) секции 2 может быть выполнен разной формы (например, пружинный, размещенный между перфорированным корпусом и валом, или из витой проволоки, экранный и др.) и размещенным как внутри секции, так и снаружи перфорированного корпуса 17.The filtering section 2 (hereinafter referred to as the section) comprises a perforated housing 17 with openings 18 for the passage of formation fluid, which is connected to a sub 14 and a nipple 19 having openings 20 and 21 for the passage of fluid. The other end of the nipple 19 of the filter section 2 is connected by a detachable connection to the housing 22 of the head 3. In the case of a series connection of several sections 2, the ends of the sub 14 and the nipple 19 of the middle filter section will be connected by a detachable connection to the nipple and the adapter of the previous and subsequent filter sections, respectively. At the upper end of the shaft 10, mounted in bearings 23 and 24, can be rotated in section 2, spline elements are made for connecting to the connecting sleeve of another filter section or to the connecting sleeve of an ESP pump or gas separator without an input grid (not shown). The filtering element (not shown) of section 2 can be made of various shapes (for example, a spring located between the perforated housing and the shaft, or from twisted wire, screen, etc.) and placed both inside the section and outside of the perforated housing 17.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Пластовая жидкость проходит через отверстия 18 перфорированного корпуса 17 и фильтрующий элемент внутрь секции 2, отфильтровывается от механических примесей, затем жидкость проходит через пропускные отверстия 21 ниппеля 19, отверстия головки 3 и поступает на прием насоса ЭЦН.The formation fluid passes through the holes 18 of the perforated housing 17 and the filter element inside the section 2, is filtered off from mechanical impurities, then the fluid passes through the through holes 21 of the nipple 19, the holes of the head 3 and is received at the ESP pump.

При наличии в составе фильтра нескольких последовательно соединенных секций 2 пластовая жидкость поступает из предыдущей секции в последующую через отверстия 20 переводника 14 последующей секции.If there are several series-connected sections 2 in the filter, the formation fluid flows from the previous section to the next through the holes 20 of the sub 14 of the subsequent section.

В зависимости от необходимой пропускной способности фильтр блочный может содержать несколько последовательно соединенных фильтрующих секций, которые соединены между собой разъемными соединениями, что позволяет быстро произвести монтаж/демонтаж фильтра блочного в целом. Выполнение фильтра блочного многосекционным повышает удобство эксплуатации, ремонтопригодность, а также условия транспортировки и хранения изделия.Depending on the required throughput, the block filter may contain several series-connected filter sections, which are interconnected by detachable connections, which allows you to quickly mount / disassemble the block filter as a whole. The implementation of a multi-section block filter increases the usability, maintainability, as well as the conditions of transportation and storage of the product.

Проведенные испытания фильтра блочного ФБР-5 на стенд-скважине ОАО «Удмуртнефть» показали, что конструкция фильтра блочного позволяет проводить комплектацию с установками УЭЦН различных типоразмеров, при этом рекомендовано проведение промышленных испытаний фильтров блочных ФБР-5 на месторождениях ОАО «Удмуртнефть» при комплектовании фильтра блочного:The tests of the block FBI-5 filter at the Udmurtneft stand-well showed that the block filter design allows completing with ESPs of various sizes, while it is recommended that industrial tests of the block FBI-5 filters be carried out at the fields of OAO Udmurtneft when completing the filter block:

- двумя фильтрующими секциями для типоразмеров погружного центробежного насоса до ЭЦН5-45 (производительность 45 м³/сутки);- two filtering sections for standard sizes of a submersible centrifugal pump up to ЭЦН5-45 (capacity 45 m ³ / day);

- тремя фильтрующими секциями для типоразмеров до ЭЦН5-80;- three filtering sections for sizes up to ЭЦН5-80;

- четырьмя фильтрующими секциями для типоразмеров до ЭЦН-160.- four filter sections for sizes up to ESP-160.

Claims

Block filter for a submersible centrifugal electric pump containing a base, a head and a filter unit installed between them, characterized in that the filter unit consists of one or more filter sections made with the possibility of replacing them, while the base and each filter section contain a housing installed in each housing with the possibility of rotation of the shaft, at one end of which a spline coupling is installed, and the other end of the shaft is equipped with spline elements for connecting to the counterparts of the spline couplings cushioned shafts, each filter section is equipped with a nipple and an adapter connected to the perforated housing with openings for fluid passage, and a filter element installed between the nipple and the adapter, the adapter and the nipple contain connecting surfaces for connecting the filter section to the base or the previous filter section and the head or subsequent filtering section, respectively.