Шламоуловитель для погружного центробежного насоса Российский патент 2024 года по МПК F04D13/10 E21B43/08 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для предотвращения засорения верхних ступеней погружного центробежного насоса механическими примесями, оседающими из насосно-компрессорной трубы при остановке насоса.

В процессе эксплуатации установки электроприводного центробежного насоса (УЭЦН) шлам, оседающий из насосно-компрессорных труб (песок, окалина, окислы и пр.) при остановке погружного электроцентробежный насос (ЭЦН), попадает в верхние его ступени, что приводит к повышенному износу рабочих органов, в ряде случаев заклиниванию установки или перегреву кабеля-удлинителя.

Применение только обратных клапанов над ЭЦН на осложненных скважинах оказывается недостаточным, происходит засорение клапанов, что приводит к их негерметичности с дальнейшим попаданием механических примесей в ЭЦН.

Известен шламоуловитель (патент RU № 134254, МПК F04D 13/10, опубл. 10.11.2013), состоящий из патрубка, к нижнему торцу которого приварена шайба, которая зажимается в муфтовом соединении насосно-компрессорных труб через одну насосно-компрессорную трубу над обратным клапаном установки погружного центробежного насоса, а верхняя часть патрубка имеет щелевые отверстия для прохода добываемой жидкости и заглушена конусом, диаметр основания которого больше наружного диаметра патрубка.

Недостатками известного шламоуловителя являются:

- узкая область применения из-за ограничения в объеме для сбора механических примесей, зависимой от длины патрубка;

- низкая надежность из-за риска слома сварного соединения шайбы;

- низкая эффективность при улавливании окалины и окислов, которые не могут быть задержаны щелевыми отверстиями из-за малого размера частиц.

Известен шламоуловитель (патент RU № 102367, МПК E21B 34/06, опубл. 27.02.2011), содержащий цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в отверстии которого установлен держатель с ввинченной в него трубой. Шламоуловитель снабжен цилиндрическим наконечником с радиальными отверстиями для прохода жидкости, установленным на втором конце трубы с помощью резьбового соединения, при этом труба шламоуловителя выполнена сборной, состоящей из одной или более последовательно соединенных между собой трубных секций с возможностью их замены.

Недостатками известного шламоуловителя являются:

- ухудшение эксплуатационных характеристик, а именно, усложнение и увеличение времени сборки/разборки изделия;

-низкая надежность ввиду большого количества деталей, а именно, для закрепления трубы к корпусу используют дополнительную гайку, зафиксированную в корпусе посредством стопорного кольца, центратор выполнен в виде шайбы с упругими лепестками, закреплен на наконечнике посредством соединительной шайбы и болта;

- низкая эффективность при улавливании окалины и окислов окислов, которые не могут быть задержаны радиальными отверстиями из-за малого размера частиц.

Наиболее близким является шламоуловитель для погружного центробежного электронасоса (патент RU № 209131, МПК F04D 13/00, опубл. 02.02.2022 в бюл. №4), содержащий цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба, на втором конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник с радиальными отверстиями для прохода жидкости и центратор, труба выполнена состоящей из одной трубной секции, труба ввинчена в ступенчатое отверстие корпуса, а наконечник с центратором выполнены в виде одной детали, второй конец трубы и наконечник соединены между собой резьбовой муфтой, центратор снабжен центрирующими выступами и пазами для прохода жидкости.

Недостатками данного шламоуловителя являются:

- низкая эффективность в следствие уменьшения проходного сечения колонны труб центратором, размещенном на наконечнике выше радиальных отверстий, что создает дополнительное сопротивление потоку жидкости при работе установки и снижает КПД УЭЦН;

- низкая надежность, связанная с отсутствием защиты от смещения от оси, что часто приводит к нарушению целостности конструкции в условиях наличия вибрации;

- низкая надежность при улавливании механических примесей, которые не могут быть задержаны радиальными отверстиями из-за малого размера частиц.

Техническим результатом изобретения является создание шламоуловителя для погружного центробежного насоса, позволяющего повысить надежность работы установки электроприводного центробежного насоса за счет обеспечения качественного центрирования шламоуловителя внутри колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с предотвращением уменьшения проходного сечения колонны НКТ, эффективного улавливания механических примесей, исключения эффекта поршневания при спуске и подъеме.

Технический результат достигается шламоуловителем для погружного центробежного насоса, содержащим цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба, на верхнем конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник с отверстиями для прохода жидкости и центратор.

Новым является то, что труба выполнена как минимум из двух трубных секций, соединенных между собой промежуточным центратором и муфтой, при этом промежуточный центратор снабжен с центрирующими выступами, наконечник выполнен с перфорацией по всей поверхности, центратор выполнен из металлических пластин, расположенных друг другу под углом 45 градусов и в нижней части неподвижно закрепленных к наконечнику, при этом на поверхности металлических пластин выполнены ступенчатые пазы, обеспечивающие размещение ниодимовые магниты, а ширина металлических пластин меньше внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого шламоуловителя, на фиг. 2 изображен разрез А-А, на фиг. 3 изображен разрез Б-Б, где цилиндрический корпус - 1, внутренняя присоединительная резьба - 2, внешняя присоединительная резьба - 3, ступенчатое отверстие - 4, труба - 5, наконечник - 6, отверстия - 7, центратор - 8, ступенчатые пазы - 9, ниодимовые магниты - 10, трубные секции - 11', 11'', промежуточный центратор - 12, муфта - 13, центрирующими выступами - 14.

Шламоуловитель для погружного центробежного насоса содержит цилиндрический корпус 1 с внутренней 2 и внешней 3 присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба 5, на верхнем конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник 6 с отверстиями для прохода жидкости и центратор 8.

Труба 5 выполнена как минимум из двух трубных секций 11', 11'', соединенных между собой промежуточным центратором 12 и муфтой 13.

При этом промежуточный центратор 12 снабжен с центрирующими выступами 14. Промежуточный центратор 12 обеспечивает дополнительное центрирование конструкции шламоуловителя внутри колонны НКТ, обеспечивает увеличение срока службы ЭНЦ, исключения перекос конструкции относительно оси, повышая надежность его работы в условиях наличия вибрации.

Наконечник 6 выполнен с перфорацией по всей поверхности, что исключает возникновение затяжек и/или способствующей свободному протеканию скважинной жидкости без эффекта поршневания, что исключает осложнения при проведении спускоподъемных операций и запуске установки в работу.

Центратор 8 выполнен из металлических платин, расположенных друг другу под углом 45 градусов и в нижней части неподвижно закрепленных к наконечнику 6. Такое выполнение центратора предотвращает уменьшение проходного сечения между трубой 5 и внутренним пространством НКТ.

При этом на поверхности металлических пластин выполнены ступенчатые пазы 9, обеспечивающие размещение ниодимовые магниты 10 цилиндрической формы.

Ниодимовые магниты 10 создают высокую общую намагниченность во всем потоке жидкости, что обеспечивает высокую эффективность системы фильтрации от ферромагнитных частиц. Происходит усиление омагничивания обрабатываемой среды однонаправленным магнитным полем, как следствие центратор 8 задерживает металлические примеси (окалину), поступающие в ЭЦН из ствола скважины.

Ширина металлических пластин меньше внутреннего диаметра труб хвостовика. Ширина металлических пластин центратора 8 меньше внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб.

Пазы 9 представляют собой отверстия переменного диаметра, наружный диаметр равен диаметру ниодимовых магнитов 10, внутренний - меньше диаметра ниодимовых магнитов 10 на 2 мм, обеспечивающий их фиксацию. Дополнительное фиксирование магнитов 10 обеспечивается нанесением клея.

Шламоуловитель для погружного центробежного насоса работает следующим образом.

Шламоуловитель устанавливают через одну НКТ выше обратного клапана ЭЦН, в свою очередь размещенного через одну НКТ выше ЭЦН.

При работе ЭЦН жидкость поднимается в трубу и через отверстия поступает во внутреннее пространство колонны НКТ, по которой поднимается на поверхность. При остановке ЭЦН механические примеси, находящиеся в жидкости внутри колонны НКТ, осаждаются в пространство между трубой 5 шламоуловителя и внутренней поверхностью колонны НКТ, а механические примеси, представленные металлическими частицами (окалина, окислы) притягиваются и задерживаются ниодимовыми магнитами 10.

Таким образом, создан шламоуловитель для погружного центробежного насоса, позволяющий повысить надежность работы установки электроприводного центробежного насоса за счет обеспечения качественного центрирования шламоуловителя внутри колонны НКТ с предотвращением уменьшения проходного сечения колонны НКТ, эффективного улавливания механических примесей, исключения эффекта поршневания при спуске и подъеме.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для предотвращения засорения верхних ступеней погружного центробежного насоса механическими примесями, оседающими из насосно-компрессорной трубы при остановке насоса. Техническим результатом изобретения является создание шламоуловителя для погружного центробежного насоса, позволяющего повысить надежность работы установки электроприводного центробежного насоса за счет обеспечения качественного центрирования шламоуловителя внутри колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) с предотвращением уменьшения проходного сечения колонны НКТ, эффективного улавливания механических примесей, исключения эффекта поршневания при спуске и подъеме. Шламоуловитель для погружного центробежного насоса содержит цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба, на верхнем конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник с отверстиями для прохода жидкости и центратор. Труба выполнена как минимум из двух трубных секций, соединенных между собой промежуточным центратором и муфтой, при этом промежуточный центратор снабжен центрирующими выступами, наконечник выполнен с перфорацией по всей поверхности, центратор выполнен из металлических пластин, расположенных друг к другу под углом 45 градусов и в нижней части неподвижно закрепленных к наконечнику, при этом на поверхности металлических пластин выполнены ступенчатые пазы, обеспечивающие размещение ниодимовых магнитов, а ширина металлических пластин меньше внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб. 3 ил.

Шламоуловитель для погружного центробежного насоса, содержащий цилиндрический корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами, в ступенчатом отверстии которого установлена труба, на верхнем конце трубы установлен с помощью резьбового соединения наконечник с отверстиями для прохода жидкости и центратор, отличающийся тем, что труба выполнена как минимум из двух трубных секций, соединенных между собой промежуточным центратором и муфтой, при этом промежуточный центратор снабжен центрирующими выступами, наконечник выполнен с перфорацией по всей поверхности, центратор выполнен из металлических пластин, расположенных друг к другу под углом 45 градусов и в нижней части неподвижно закрепленных к наконечнику, при этом на поверхности металлических пластин выполнены ступенчатые пазы, обеспечивающие размещение ниодимовых магнитов, а ширина металлических пластин меньше внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб.