Результат интеллектуальной деятельности: ВХОДНОЙ ФИЛЬТР ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к входным фильтрам, функционирующим с насосным оборудованием в горизонтальных скважинах, осложненных высоким содержанием свободного газа и механических примесей в пластовом флюиде.

Известен входной фильтр погружного насоса, состоящий из корпуса с подводящими отверстиями, вала, верхней, нижней и промежуточной опор, имеющих осевые каналы, и фильтров из спрессованной проволочной спирали, установленных между опорами [патент №2353813 РФ, F04D 13/10, 2009].

Известен также входной фильтр погружного насоса, содержащий перфорированный корпус, секции щелевого фильтра с промежуточными кольцами, верхнюю головку с верхним подшипником, вал с дополнительными подшипниками, отделенными перфорированными трубками, отбойники с элементами подпружинивания, нижнее основание с разгоночным шнеком и шламоотбойным стаканом [патент на ПМ №68616 РФ, F04D 13/10, 2007].

Кроме того, известен входной фильтр погружного насоса, состоящий из головки с верхним подшипником и отводящими каналами, основания с нижним подшипником, корпуса с впускными отверстиями, наружного щелевого фильтроэлемента и вала, установленного в промежуточных подшипниках [патент на ПМ №107295 РФ, F04D 13/10, 2011].

И, наконец, известен входной фильтр погружного насоса, содержащий корпус с впускными отверстиями, головку, основание, вал, фильтрующий элемент внутри корпуса в виде пружины сжатия, нижний торец которой размещен в основании, а верхний соединен с размещенным в головке механизмом регулирования межвиткового зазора [патент на ПМ №81273 РФ, F04D 13/10, 2008].

Общий недостаток рассмотренных входных фильтров состоит в том, что при эксплуатации в горизонтальных скважинах через них возможно попадание свободного газа в погружной насос и срыв подачи последнего. Причина этого кроется в симметричности поперечного сечения входных фильтров и в однородном радиальном течении пластового флюида через них.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является входной фильтр погружного насоса, содержащий корпус с впускными отверстиями, вал, установленный в подшипниках скольжения, и пенометаллический фильтр, коаксиально расположенный между корпусом и валом [Патент №2261369 РФ, F04D 13/10, 2005].

Принятый за прототип входной фильтр при работе в горизонтальных скважинах не обеспечивает защиту погружного насоса от свободного газа.

Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в расширении технических возможностей входного фильтра при работе в горизонтальной скважине.

Поставленная задача решается тем, что во входном фильтре погружного насоса, содержащем корпус с впускными отверстиями, вал, установленный в подшипниках скольжения, и фильтрующий элемент между корпусом и валом, согласно изобретению, валом служит труба, продольная половина которой выполнена перфорированной и охвачена фильтрующим элементом, состоящим из продольных стержней и навитого профиля.

На фиг. 1 схематично изображен входной фильтр погружного насоса заявленной конструкции, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение.

Заявляемый входной фильтр погружного насоса содержит корпус 1 с равномерно распределенными по поверхности впускными отверстиями 2, концентричную трубу 3, установленную в подшипниках скольжения 4, одна продольная половина 5 которой снабжена перфорациями 6, и фильтрующий элемент 7, установленный на вышеназванной половине трубы (фиг. 1, 2). Другая продольная половина 8 трубы 3 перфораций не имеет (фиг. 2). Для перекрытия продольной перфорированной половины 5 трубы 3 фильтрующий элемент 7 имеет желобообразную форму. Корпус 1 оборудован с одного торца заглушкой 9, а с другого - ниппелем 10 с выходным отверстием 11. Фильтрующий элемент 7 состоит из соединенных контактной сваркой продольных стержней 12 и витков профиля 13. Между витками профиля 13 есть щели 14, ширина которых выбирается из условия беспрепятственного протекания через них пластового флюида, но задержания механических примесей больше заданного размера. Фильтрующий элемент 7 примыкает к поверхности трубы 3 продольными стержнями 12, при этом его торцовые и боковые поверхности герметично закрыты эластичными накладками 15 для предотвращения попадания пластового флюида в перфорации 6 в обход щелей 14. Труба 3 с закрепленным на продольной половине 5 фильтрующим элементом 7 имеет в поперечном сечении смещенный от оси центр тяжести.

Заявляемый входной фильтр погружного насоса работает следующим образом. Входной фильтр присоединяется к погружному насосу и спускается в горизонтальную скважину 16, в которой свободный газ сосредоточен в верхней части, а пластовый флюид с механическими примесями находится в нижней части. По завершению спуска корпус 1 входного фильтра занимает произвольную угловую ориентацию в поперечной плоскости. Концентрично установленная в подшипниках скольжения 4 корпуса 1 труба 3 приходит во вращение под действием силы тяжести закрепленного на ней фильтрующего элемента 7. Вращение заканчивается после того, как фильтрующий элемент 7 займет крайнее нижнее положение, при котором перекрытые им перфорации 6 на трубе 3 попадают в пластовый флюид, а противоположная сплошная часть трубы 3, свободная от фильтрующего элемента, оказывается вверху в свободном газе. При включении погружного насоса пластовый флюид, содержащий механические примеси, начинает фильтроваться через щели 14 между витками профиля 13 фильтрующего элемента 7. Крупные механические примеси задерживается над щелями 14, а мелкие примеси, не представляющие опасности для погружного насоса, проходят через щели 14 и далее через перфорации 6 попадают в полость трубы 3. Отсюда через отверстие 11 в ниппеле 10 очищенный до установленного уровня пластовый флюид направляется на прием погружного насоса. В отличие от нижней части трубы 3, где имеются перфорации 6, ее сплошная верхняя часть 8 не пропускает свободный газ из верхней части горизонтальной скважины в полость трубы 3. Свободный газ остается после прохождения через впускные отверстия 2 в кольцевом зазоре между корпусом 1 и сплошной частью трубы 3 и не смешивается с откачиваемым пластовым флюидом. Это обеспечивает надежную работу погружного насоса без срыва подачи.