Фильтрующий модуль

Заявляемая полезная модель относится к добыче жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин, в частности к их подземному фильтрованию, а именно к конструкциям скважинных фильтров, и может найти применение при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Задача полезной модели состоит в повышении надежности и долговечности работы фильтрующего модуля любых осевых размеров в компоновке с погружным насосом. Согласно предлагаемой полезной модели, фильтрующий модуль, выполненный в виде перфорированной цилиндрической трубы с радиальными отверстиями, дополнительно снабжен по меньшей мере одним центральным и двумя периферийными подшипниками скольжения, фиксированно установленными в осевом направлении между валом и внутренней поверхностью корпуса с возможностью вращения в них вала. Фильтрующий модуль снабжен центратором и устройством для оптимального сжатия фильтрующего элемента в осевом направлении. Центратор выполнен в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержит две втулки, жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями, и расположен коаксиально между корпусом и фильтрующим элементом с примыканием втулок к цилиндрическим поверхностям корпуса и фильтрующего элемента в обеих торцевых зонах, а зазор между корпусом и фильтрующим элементом образован в промежутках между стержнями. Фильтрующий элемент установлен коаксиально с корпусом снаружи его, по всей ее длине, с перекрытием радиальных отверстий корпуса и с образованием между ними радиального зазора. Фильтрующий элемент состоит по меньшей мере из одного блока автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок, снабженных торцевыми кольцевыми наконечниками. Втулки и наконечники жестко связаны между собой, выполнены заподлицо с фильтрующей поверхностью и последовательно установлены вдоль корпуса с плотным примыканием друг к другу торцами торцевых кольцевых наконечников, выполненных с взаимносопряженным профилем. Устройство для оптимального сжатия в осевом направлении фильтрующего элемента выполнено в виде резьбового соединения с регулировочными шайбами, и снабжено распорными кольцами, расположенными на стыке фильтрующего элемента с верхним и нижним фланцами, с возможностью регулирования общей осевой длины фильтрующего элемента путем взаимодействия резьбового соединения с распорными кольцами, ограничивающими каждый блок сменных кольцевых фильтрующих втулок. В качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал или «металлорезина» или спрессованная металлическая путанка или пористый проницаемый материал, причем средняя величина пор, предпочтительно, кратна 10 мкм и выбрана из ряда диапазоне 50-600 мкм, величина пористости фильтрующего материала выполнена, предпочтительно, равной 70-95%. и общая площадь радиальных отверстий в корпусе выполнена, предпочтительно, равной 0,5-5%. В качестве материала фильтрующего элемента взяты коррозионностойкие материалы, например, нержавеющие стали и/или полимеры ряда полифениленсульфид и/или полиэфирэфиркетон и/или полиимиды и/или углеграфит. Радиальные отверстия могут быть выполнены с цилиндрической образующей или в виде продольных пазов. Фильтрующий модуль может быть снабжен перепускным клапаном. Полезная модель содержит 1 независимый пункт, 8 зависимых пунктов формулы и 1 илл.

Заявляемая полезная модель относится к добыче жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин, в частности к их подземному фильтрованию, а именно к конструкциям скважинных фильтров, и может найти применение при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Уже известен фильтрующий модуль (см. патент РФ 60612 на полезную модель), содержащий корпус, выполненный в виде перфорированной цилиндрической трубы с радиальными отверстиями, вал, размещенный в полости корпуса, и фильтрующий элемент, перекрывающий радиальные отверстия и установленный коаксиально с последним снаружи корпуса и жестко закрепленный на нем с образованием между ними радиального зазора, при этом корпус жестко связан своими торцами с верхним фланцем, соединенным с ограничительным кольцом, и с нижним фланцем соответственно посредством винтов, а верхний и нижний торцы вала соединены с насосом и с погружным двигателем соответственно посредством винтов. Перфорированный корпус вместе с верхним и нижним фланцами жестко связаны между собой с образованием несущего каркаса. Для передачи крутящего момента от погружного двигателя к погружному центробежному насосу в полости корпуса установлен вал с помощью упорного подшипника, размещенного со стороны погружного двигателя. Фильтрующий элемент размещен снаружи корпуса и жестко связан с ним не встык, а таким образом, что между его торцами и каждым из фланцев предусмотрен участок корпуса без жестко закрепленного на ней фильтрующего элемента Это ослабляет конструкцию несущего корпуса фильтрующего модуля.

Известный фильтрующий модуль обеспечивает его использование в компоновке с погружным насосом, однако при большеразмерных по продольной оси фильтрующих элементах вал недостаточно надежно установлен внутри перфорированного цилиндрического корпуса, поскольку не снабжен поддерживающими опорами и подшипниками в них.

Задача полезной модели состоит в повышении надежности и долговечности работы фильтрового модуля любых осевых размеров в компоновке с погружным насосом.

Для решения поставленной задачи с достижением заявляемого технического результата известный фильтрующий модуль, содержащий несущий корпус, выполненный в виде перфорированной цилиндрической трубы с радиальными отверстиями, вал, размещенный в полости корпуса, и фильтрующий элемент, перекрывающий радиальные отверстия, установленный коаксиально с корпусом снаружи его с образованием между ними радиального зазора, при этом корпус жестко соединен своими торцами с верхним и нижним фланцами, соответственно, а верхний и нижний торцы вала соединены с насосом и с погружным двигателем соответственно, согласно предлагаемой полезной модели, фильтрующий модуль дополнительно снабжен по меньшей мере одним центральным и двумя периферийными подшипниками скольжения, фиксированно установленными в осевом направлении между валом и внутренней поверхностью корпуса с возможностью вращения в них вала, снабжен центратором и устройством для оптимального сжатия фильтрующего элемента в осевом направлении, выполненным в виде резьбового соединения с регулировочными шайбами, и снабженным распорными кольцами, расположенными на стыке фильтрующего элемента с верхним и нижним фланцами с возможностью регулирования общей осевой длины фильтрующего элемента путем взаимодействия резьбового соединения с распорными кольцами, причем центратор выполнен в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержит две втулки, жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями, и расположен коаксиально между корпусом и фильтрующим элементом с примыканием втулок к цилиндрическим поверхностям корпуса и фильтрующего элемента соответственно в обеих торцевых зонах, а зазор между корпусом и фильтрующим элементом образован в промежутках между стержнями, фильтрующий элемент состоит по меньшей мере из одного блока автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок, снабженных торцевыми кольцевыми наконечниками, жестко с ними связанными, выполненными заподлицо с фильтрующей поверхностью, и последовательно установленными вдоль корпуса с плотным примыканием друг к другу кольцевыми торцами наконечников, выполненными с взаимносопряженным профилем, а в качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал или «металлорезина» или спрессованная металлическая путанка или пористый проницаемый материал, причем средняя величина пор, предпочтительно, кратна 10 мкм и выбрана из ряда в диапазоне 50-600 мкм, величина пористости фильтрующего материала выполнена, предпочтительно, равной 70-95%. и общая площадь радиальных отверстий в корпусе выполнена, предпочтительно, равной 0,5-5%.

Радиальные отверстия в корпусе могут быть выполнены с цилиндрическими образующими.

Радиальные отверстия в корпусе могут быть выполнены в виде продольных пазов.

Диаметр радиальных отверстий в корпусе выполнен постоянными, предпочтительно, равным 8-30 мм. при диаметре корпуса, равном 50-150 мм.

Диаметр радиальных отверстий в корпусе может быть выполнен переменным в осевом направлении трубы.

Фильтрующий модуль может быть снабжен перепускным клапаном.

Наконечники фильтрующих втулок могут быть выполнены из металла, полимера или углепластика.

Пористая структура фильтрующего элемента может быть выполнена с гидрофобным покрытием.

Взаимносопряженный профиль кольцевых торцов наконечников в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок может быть выполнен плоским и перпендикулярным оси фильтрующего элемента.

Взаимносопряженный профиль кольцевых торцов наконечников в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок может быть выполнен в виде ломаной линии.

В качестве материала фильтрующего элемента могут быть взяты коррозионностойкие материалы, например, нержавеющие стали и/или полимеры ряда полифениленсульфид и/или полиэфирэфиркетон и/или полиимиды и/или углеграфит.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графически.

На фиг.1 показано продольное сечение предлагаемого фильтрующегоо модуля.

Представленный на фиг.1 фильтрующий модуль содержит несущий корпус 1, выполненный в виде перфорированной цилиндрической трубы с радиальными отверстиями 2, вал 3, размещенный в полости 4 корпуса 1, и фильтрующий элемент 5, выполненный в виде цилиндра, перекрывающий радиальные отверстия 2, установленный коаксиально с корпусом 1, снаружи его с образованием между ними радиального зазора «а» вдоль всей осевой длины корпуса 1.

Корпус 1 жестко соединен своими противоположными торцами 6 и 7 с верхним 8 и нижним 9 фланцами, соответственно, а верхний 10 и нижний 11 торцы вала 3 соединены с насосом и с погружным двигателем соответственно /не показаны/.

Фильтрующий модуль дополнительно снабжен по меньшей мере одним центральным 12 и двумя 13 и 14 периферийными подшипниками скольжения, фиксированно посредством распорных труб 15 и 16, установленными в осевом направлении между валом 3 и внутренней поверхностью 17 корпуса 1 с возможностью вращения в этих подшипниках вала 3.

Фильтрующий модуль также снабжен центратором 18 и устройством для оптимального сжатия фильтрующего элемента 5 в осевом направлении, выполненным в виде резьбового соединения 19 с регулировочными шайбами 20 и снабженного распорными кольцами 21 и 22, расположенными на стыке фильтрующего элемента 5 с верхним 8 и нижним 9 фланцами, соответственно, и распорным кольцом 23, расположенным в зоне центрального подшипника 12, с возможностью регулирования общей осевой длины фильтрующего элемента 5 путем взаимодействия резьбового соединения 20 с распорными кольцами 21, 22 и 23 с возможностью регулирования общей осевой длины фильтрующего элемента 5.

Центратор 18 выполнен в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержит две втулки 24 и 25, расположенные с противоположных сторон цилиндрической решетки «беличьего колеса», жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями 26 /предпочтительно, четыре стержня/. Центратор 18 расположен между корпусом 1 и фильтрующим элементом 5, коаксиально с ними и с примыканием к их цилиндрическим поверхностям в обеих торцевых зонах.

Радиальный зазор «а» между наружной поверхностью корпуса 1 и внутренней поверхностью фильтрующего элемента 5 образован в промежутках между стержнями 26.

Фильтрующий элемент 5 состоит по меньшей мере из одного блока 27 автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок 28, снабженных торцевыми кольцевыми наконечниками 29, жестко с ними связанными, выполненными заподлицо с фильтрующей поверхностью, и последовательно установленными вдоль корпуса 1 с плотным примыканием друг к другу торцами наконечников, выполненными с взаимносопряженным профилем на стыке каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок 28. Каждый блок 27 автономных кольцевых фильтрующих втулок по торцам ограничен распорными кольцами 23.

При регулировании общей осевой длины фильтрующего элемента 5 взаимодействие резьбового соединения 19 с распорными кольцами 23 передается на торцевые кольцевые пояски автономных фильтрующих втулок 28.

В качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал или «металлорезина» или спрессованная металлическая путанка или пористый проницаемый материал, причем величина пор, предпочтительно, выполнена равной 0,1-0,2 мм., величина пористости фильтрующего материала выполнена, предпочтительно, равной - 70-95%. и общая площадь радиальных отверстий 2 в корпусе 1 выполнена, предпочтительно, равной 0,5-5%

Отверстия 2 в корпусе 1 могут быть выполнены с радиальными цилиндрическими или в виде продольных пазов.

Диаметр радиальных отверстий 2 в корпусе 1 может быть выполнен постоянными, предпочтительно, равным 8-30 мм. при диаметре корпуса, равном 50-150 мм. Диаметр радиальных отверстий 2 в корпусе 1 может быть выполнен переменным в осевом направлении корпуса 1.

Торцевые кольцевые наконечники 29 могут быть выполнены из металла или полимера или углепластика.

Пористая структура фильтрующего элемента 4 может быть выполнена с гидрофобным покрытием.

Взаимносопряженный профиль торцов торцевых кольцевых наконечников 29 в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок 28 может быть выполнен плоским и перпендикулярным оси 30 фильтрующего элемента 5.

Взаимносопряженный профиль торцов торцевых кольцевых наконечников 29 в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок 28 может быть выполнен в виде ломаной линии.

В качестве материала фильтрующего элемента могут быть взяты коррозионностойкие материалы, например, нержавеющие стали и/или полимеры ряда полифениленсульфид и/или полиэфирэфиркетон и/или полиимиды и/или углеграфит.

Фильтрующий модуль может быть снабжен перепускным клапаном 31.

Заявляемый фильтровый модуль работает следующим образом.

После спуска устройства в скважину включают погружной двигатель /кабель для спуска двигателя на фиг.1 не показан/. Крутящий момент от двигателя через вал 3 передается на рабочие органы погружного насоса, а пластовая жидкость через зазоры фильтрующего элемента 5, радиальные отверстия 2 корпуса 1, полость 4 фильтрующего элемента 5 поступает в камеру насоса.

Таким образом, частицы механических примесей, размеры которых превышают зазоры фильтрующего элемента 5, задерживаются фильтром и на прием погружного насоса поступает пластовая жидкость, очищенная от примесей, что исключает износ рабочих органов насоса.

Предлагаемый фильтрующий модуль в компоновке с погружным насосом успешно прошел опытные испытания и подготовлен к производству.

Применение заявляемого устройства позволит значительно повысить надежность и долговечность работы фильтрующего модуля любых осевых размеров в компоновке с погружным насосом за счет повышения долговечности его рабочих органов.

1. Фильтрующий модуль, содержащий несущий корпус, выполненный в виде перфорированной цилиндрической трубы с радиальными отверстиями, вал, размещенный в полости корпуса, и фильтрующий элемент, перекрывающий радиальные отверстия, установленный коаксиально с корпусом снаружи его с образованием между ними радиального зазора, при этом корпус жестко соединен своими торцами с верхним и нижним фланцами соответственно, а верхний и нижний торцы вала соединены с насосом и с погружным двигателем соответственно, отличающийся тем, что фильтрующий модуль дополнительно снабжен, по меньшей мере, одним центральным и двумя периферийными подшипниками скольжения, фиксированно установленными в осевом направлении между валом и внутренней поверхностью корпуса с возможностью вращения в них вала, снабжен центратором и устройством для оптимального сжатия фильтрующего элемента в осевом направлении, выполненным в виде резьбового соединения с регулировочными шайбами и снабженным распорными кольцами, расположенными на стыке фильтрующего элемента с верхним и нижним фланцами с возможностью регулирования общей осевой длины фильтрующего элемента путем взаимодействия резьбового соединения с распорными кольцами, причем центратор выполнен в виде цилиндрической решетки «беличьего колеса» и содержит две втулки, жестко связанные между собой продольными дискретно установленными стержнями, и расположен коаксиально между корпусом и фильтрующим элементом с примыканием втулок к цилиндрическим поверхностям корпуса и фильтрующего элемента соответственно в обеих торцевых зонах, а зазор между корпусом и фильтрующим элементом образован в промежутках между стержнями, фильтрующий элемент состоит, по меньшей мере, из одного блока автономных сменных кольцевых фильтрующих втулок, снабженных торцевыми кольцевыми наконечниками, жестко с ними связанными, выполненными заподлицо с фильтрующей поверхностью, и последовательно установленными вдоль корпуса с плотным примыканием друг к другу кольцевыми торцами наконечников, выполненными с взаимносопряженным профилем, а в качестве фильтрующего материала взят проволочный нетканый материал, или «металлорезина», или спрессованная металлическая путанка, или пористый проницаемый материал, причем средняя величина пор предпочтительно кратна 10 мкм и выбрана из ряда в диапазоне 50-600 мкм, величина пористости фильтрующего материала выполнена предпочтительно равной 70-95%, и общая площадь радиальных отверстий в корпусе выполнена предпочтительно равной 0,5-5%.

2. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что радиальные отверстия в корпусе выполнены с цилиндрическими образующими.

3. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что радиальные отверстия в корпусе выполнены в виде продольных пазов.

4. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что диаметр радиальных отверстий в корпусе выполнен постоянными, предпочтительно равным 8-30 мм при диаметре корпуса, равном 50-150 мм.

5. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что диаметр радиальных отверстий в корпусе выполнен переменным в осевом направлении корпуса.

6. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что он снабжен перепускным клапаном.

7. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что наконечники фильтрующих втулок выполнены из металла, например из нержавеющей стали, или полимера, или углепластика.

8. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что пористая структура фильтрующего элемента выполнена с гидрофобным покрытием.

9. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что взаимносопряженный профиль кольцевых торцов наконечников в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок выполнен плоским и перпендикулярным оси фильтрующего элемента.

10. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что взаимносопряженный профиль кольцевых торцов наконечников в зоне примыкания каждой смежной пары кольцевых фильтрующих втулок выполнен в виде ломаной линии.

11. Фильтрующий модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала фильтрующего элемента взяты коррозионно-стойкие материалы, например нержавеющие стали и/или полимеры ряда полифениленсульфид, и/или полиэфирэфиркетон, и/или полиимиды, и/или углеграфит.