МОДУЛЬНАЯ СЕКЦИЯ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА Российский патент 2015 года по МПК F04D13/10 F04D29/70 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных насосах для добычи пластовой жидкости (нефти) из скважин.

Известен входной модуль погружного центробежного электронасоса для подъема жидкости из скважин, основание которого снабжено самоочищающимся многосекционным фильтром (см. патент РФ №42081, МПК 7F04D 13/10, опубл. 20.11.2004 г.).

Однако в такой конструкции происходит быстрый износ опоры, установленной в гидрозащите из-за ее незащищенности от оседающего под действием сил тяжести мелкофракционного шлама, проникающего в полость вместе с газожидкостной эмульсией после фильтрации ее щелевым фильтроэлементом. Вследствие износа опоры и внутренних трущихся поверхностей возникают значительные вибрационные и кавитационные процессы, приводящие к выходу из строя погружного центробежного электронасоса. 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 вследствие кавитационных процессов происходит откладывание мелкофракционного шлама.

Известна модульная секция погружного центробежного насоса, которая может быть использована для добычи пластовой жидкости (нефти) из скважин (см. патент РФ №2312253, МПК 7F04D 13/10, опубл. 10.12.2007 г.). Модульная секция насоса содержит перфорированный корпус с расположенным на нем многосекционным щелевым фильтроэлементом, включающим наружные кольца, и установленный в корпусе посредством промежуточного подшипника вал. Во внутренней полости модульной секции установлены дополнительные промежуточные подшипники, которые отделены друг от друга равными по размеру перфорированными трубками. Промежуточные подшипники снабжены отбойниками и элементами подпружинивания отбойников, которые размещены попарно в каждом промежуточном подшипнике. 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. Торцы концов секций щелевого фильтроэлемента скрыты в пазах наружных колец.

Недостатком данной модульной секции является то, что отфильтрованной жидкости необходимо пройти в узком зазоре между щелевым экраном и перфорированным корпусом, в зазоре между перфорированным корпусом и перфорированными трубками, вследствие чего растет гидродинамическое сопротивление потоку жидкости. Кроме того, в этих зазорах под действием сил тяжести идет оседание продуктов коррозии и мелкофракционного шлама, проникающего в полости вместе с газожидкостной эмульсией после фильтрации ее щелевым фильтроэлементом. Все это приводит к снижению надежности работы фильтра и насосной установки в целом из-за снижения давления на входе в насос, приводит к частому подъему для очистки и ремонта модульной секции и насосной установки в целом. Снижение давления на входе в насос может привести к выделению газа (закипанию) из пластовой жидкости, что может привести к условиям возникновения кавитационных процессов, к сухому трению в подшипниках с их разрушением, к ухудшению условий работы ступеней насоса вплоть до остановки подачи пластовой жидкости. Все это приводит к снижению надежности модульной секции, соответственно и всей насосной установки, приводит к частому подъему насосной установки и снижению межремонтного периода модульной секции, всей насосной установки. Вследствие сложности конструкции, сложности сборки, наличия кроме перфорированного корпуса и перфорированных трубок, элементов подпружинивания отбойников, которые могут разрушиться в процессе работы, увеличивается стоимость и снижается надежность конструкции модульной секции погружного центробежного насоса.

Задачей изобретения является повышение надежности, долговечности, снижение стоимости модульной секции, увеличение межремонтного периода модульной секции и насосной установки в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что в модульной секции погружного центробежного насоса, содержащей основание и головку со встроенными радиальными подшипниками, переходники с промежуточными подшипниками, фильтроэлементы, перфорированные отверстиями трубчатые элементы, расположенные между основанием и нижним переходником, между переходниками, между верхним переходником и головкой и соединенные с ними посредством резьбы, вал, установленный во встроенных радиальных подшипниках головки и основания и в промежуточных подшипниках с возможностью вращения, при этом фильтроэлементы расположены поверх переходников и трубчатых элементов, содержат по краям распорные кольца, трубчатые элементы и переходники имеют возможность контакта наружными поверхностями с внутренними элементами фильтроэлементов.

Кроме этого фильтроэлементы выполнены в виде каркасно-проволочного щелевого фильтра.

Кроме того, в одном или в нескольких местах между фильтроэлементами установлены неподвижно поверх переходников или (и) трубчатых элементов центраторы с элементами для фиксации кабельного удлинителя.

Кроме того, соединенные между собой резьбой, перфорированные отверстиями трубчатые элементы и переходники законтрены от взаимного перемещения в одном или в нескольких местах сваркой между собой.

Кроме того, сварной шов выполнен по стыку выступающего пояска переходника и с выступающим пояском трубчатого элемента, при этом выступающие пояски изготовлены путем выполнения кольцевой проточки на трубчатом элементе и переходнике. Это исключает коробление при сварке и позволяет снизить стоимость при ремонтных работах путем простого срезания сваренных выступающих поясков при демонтаже модульной секции и сварке по выступающим пояскам в других местах при сборке модульной секции для предотвращения отворота.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми фигурами.

На фиг. 1 представлена модульная секция погружного центробежного насоса.

На фиг. 2 представлен вид А фиг. 1, на котором изображен фрагмент модульной секции, где между фильтроэлементами установлены неподвижно поверх переходников и трубчатых элементов центраторы с элементами для фиксации кабельного удлинителя, соединенные между собой резьбой трубчатые элементы и переходники законтрены от взаимного перемещения в одном или в нескольких местах сваркой между собой.

На фиг. 3 представлен вид Б фиг. 2, на котором изображен фрагмент модульной секции, где сварной шов выполнен по стыку выступающего пояска переходника с выступающим пояском трубчатого элемента, при этом выступающие пояски изготовлены путем выполнения кольцевой проточки на трубчатом элементе и переходнике.

Модульная секция погружного центробежного насоса содержит основание 1 и головку 2 со встроенными радиальными подшипниками 3, переходники 4 с промежуточными подшипниками 5, фильтроэлементы 6, перфорированные отверстиями 7 трубчатые элементы 8, расположенные между основанием 1 и нижним переходником 4, между переходниками 4, между верхним переходником 4 и головкой 2 и соединены с ними посредством резьбы 9, вал 10. Вал 10 установлен во встроенных радиальных подшипниках 3 основания 1 и головки 2 и в промежуточных подшипниках 5 с возможностью вращения. Фильтроэлементы 6 расположены поверх переходников 4 и трубчатых элементов 8, содержат по краям распорные кольца 11. Трубчатые элементы 8 и переходники 4 имеют возможность контакта наружными поверхностями 12, 13 с внутренними элементами 14 фильтроэлементов 6. Переходники для удобства сборки и разборки модульной секции могут иметь глухие отверстия 15.

Кроме этого фильтроэлементы 6 выполнены в виде каркасно-проволочного щелевого фильтра.

Кроме этого в одном или в нескольких местах между фильтроэлементами 6 установлены неподвижно поверх переходников 4 или (и) трубчатых элементов 8 центраторы 16 с элементами 17 для фиксации кабельного удлинителя 18.

Кроме этого соединенные между собой резьбой перфорированные отверстиями 7 трубчатые элементы 8 и переходники 4 законтрены от взаимного перемещения в одном или в нескольких местах сваркой 19 между собой.

Кроме этого сварной шов 19 выполнен по стыку 20 выступающего пояска 21 переходника 4 с выступающим пояском 22 трубчатого элемента 8, при этом выступающие пояски 21, 22 изготовлены путем выполнения кольцевых проточек 23, 24 на трубчатом элементе 8 и переходнике 4.

Работает модульная секция погружного центробежного насоса следующим образом.

Пластовая жидкость, поднявшись по стволу скважины, попадает на фильтроэлементы 6. Пройдя через фильтроэлементы 6, которые располагается между основанием 1 и переходником 4, между переходниками 4, между переходником 4 и головкой 2, пластовая жидкость очищается от крупных частиц мехпримесей до суспензионного состояния и свободно проходит через отверстия 7 трубчатых элементов 8 во внутреннюю полость модульной секции. Далее отфильтрованная жидкость проходит через отверстия промежуточных подшипников 5, между валом 10 и перфорированные отверстиями 7 трубчатыми элементами 8, проходит через радиальный подшипник 3, расположенный в головке 1 модульной секции, пройдя головку 1 модульной секции, продолжает движение вверх. Перфорированные отверстиями 7 трубчатые элементы 8 и переходники 4 воспринимают и передают возникающие при эксплуатации погружного центробежного насоса нагрузки. Трубчатые элементы 8 и переходники 4 не позволяют при эксплуатации разрушаться фильтроэлементам 6 вследствие того, что фильтроэлементы 6 расположены поверх переходников 4 и трубчатых элементов 8, содержат по краям распорные кольца 9, трубчатые элементы 8 и переходники 4 имеют возможность контакта наружными поверхностями 12, 13 с внутренними элементами 14 фильтроэлементов 6. Наличие по краям фильтроэлементов 6 распорных колец 9 исключает зазор между торцом фильтроэлемента 6 и основания 1, между фильтроэлементами 6, между торцом фильтроэлемента и головки, исключает проникновение шлама внутрь модуля, защищает края фильтроэлемента 6 от разрушения при спуске в скважину и подъеме насосной установки из скважины. Все это повышает надежность, долговечность и приводит к снижению стоимости модульной секции, приводит к увеличению межремонтного периода модульной секции и насосной установки в целом. Вал 10 может быть ограничен в продольном перемещении посредством втулок упорных 25 и колец опорных 26.

В связи с тем что отфильтрованная жидкость свободно проходит через отверстия 7 трубчатых элементов 8, отфильтрованная пластовая жидкость, свободно без образования обратных токов и застойных зон преодолевая минимальное сопротивление, попадает в следующую модульную секцию или в секцию насоса насосной установки. Перфорированные отверстиями 7 трубчатые элементы 8 герметично соединены с основанием 1, с переходниками 4, с головкой 2 посредством резьбы 9 и уплотнительных элементов 27, что не позволяет частицам мехпримеси попадать в насосную установку. Исполнение фильтроэлемента 6 в виде каркасно-проволочного щелевого фильтра создает при работе насосной установки самоочищающуюся от внешних частиц наружную цилиндрическую фильтрующую поверхность. Наличие на наружной цилиндрической поверхности переходников 4 глухих отверстий 15 позволяет надежно зафиксировать фильтроэлементы 6 и трубчатые элементы 8. Установленные в одном или в нескольких местах между фильтроэлементами 6 неподвижно поверх переходников 4 или (и) трубчатых элементов 8 центраторы 16 с элементами 17 для фиксации кабельного удлинителя 18 защищают фильтроэлементы 6 от разрушения и разрывов при эксплуатации, при спуске и подъеме насосной установки из скважины, исключая соприкосновение фильтроэлементов 6 со скважиной, предотвращают от разрушения кабельный удлинитель (кабель) при эксплуатации, при спуске и подъеме насосной установки из скважины. Это приводит к повышению надежности, долговечности и снижению стоимости модульной секции, увеличивает межремонтный период модульной секции и насосной установки в целом.

Законтривание соединенных между собой резьбой 9 от взаимного перемещения в одном или в нескольких местах сваркой 19 между собой перфорированных отверстиями 7 трубчатых элементов 8 и переходников 4 надежно предотвращает проворот относительно друг друга трубчатых элементов 8 и переходников 4 при работе насосной установки. Это повышает надежность модульной секции и насосной установки в целом.

Выполнение сварного шва 19 по стыку 20 выступающего пояска 21 переходника 4 с выступающим пояском 22 трубчатого элемента 8, при этом выступающие пояски 21 22 изготовлены путем выполнения кольцевой проточек 23, 24 на трубчатом элементе и переходнике, повышает надежность модульной секции вследствие того, что при таком виде сварки не происходит коробления конструкции модульной секции вследствие минимальных тепловых потоков при сварке выступающих поясков.

Выполнение таким образом модульной секции погружного центробежного насоса позволяет повысить надежность, долговечность и снизить стоимость модульной секции, позволяет увеличить межремонтный период модульной секции и насосной установки в целом.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных насосах для добычи пластовой жидкости из скважин. Модульная секция погружного центробежного насоса содержит основание и головку со встроенными радиальными подшипниками, переходники с промежуточными подшипниками, фильтроэлементы. Также секция содержит перфорированные отверстиями трубчатые элементы, расположенные между основанием и нижним переходником, между переходниками, между верхним переходником и головкой и соединенные с ними посредством резьбы. Секция имеет вал, установленный во встроенных радиальных подшипниках головки и основания и в промежуточных подшипниках с возможностью вращения. Фильтроэлементы расположены поверх переходников и трубчатых элементов, содержат по краям распорные кольца. Трубчатые элементы и переходники имеют возможность контакта наружными поверхностями с внутренними элементами фильтроэлементов. Изобретение направлено на повышение надежности, долговечности, снижения стоимости секции, увеличение межремонтного периода секции и всего насоса в целом. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Модульная секция погружного центробежного насоса, содержащая основание и головку со встроенными радиальными подшипниками, переходники с промежуточными подшипниками, фильтроэлементы, перфорированные отверстиями трубчатые элементы, расположенные между основанием и нижним переходником, между переходниками, между верхним переходником и головкой и соединенные с ними посредством резьбы, вал, установленный во встроенных радиальных подшипниках головки и основания и в промежуточных подшипниках с возможностью вращения, при этом фильтроэлементы расположены поверх переходников и трубчатых элементов, содержат по краям распорные кольца, трубчатые элементы и переходники имеют возможность контакта наружными поверхностями с внутренними элементами фильтроэлементов.

2. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что фильтроэлементы выполнены в виде каркасно-проволочного щелевого фильтра.

3. Модульная секция по п. 1, отличающаяся тем, что в одном или в нескольких местах между фильтроэлементами установлены неподвижно поверх переходников или/и трубчатых элементов центраторы с элементами для фиксации кабельного удлинителя.

4. Модульная секция по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что соединенные между собой резьбой, перфорированные отверстиями трубчатые элементы и переходники законтрены от взаимного перемещения в одном или в нескольких местах сваркой между собой.

5. Модульная секция по п. 4, отличающаяся тем, что сварной шов выполнен по стыку выступающего пояска переходника с выступающим пояском трубчатого элемента, при этом выступающие пояски изготовлены путем выполнения кольцевой проточки на трубчатом элементе и переходнике.