скважинный центробежный насос

Формула изобретения

Скважинный центробежный насос, содержащий двигатель, соединенный с нижней из насосных секций посредством всасывающего элемента в виде корпуса с валом и подводящими отверстиями, отличающийся тем, что всасывающий элемент дополнительно снабжен пенометаллическим фильтром, размещенным между корпусом и валом с образованием кольцевых полостей между ними, а подводящие отверстия расположены в корпусе в пределах установки фильтра, при этом площади поперечного сечения внутренней кольцевой полости и подводящих отверстий выполнены соизмеримыми.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к погружным центробежным насосам, предназначенным для эксплуатации в скважинах, осложненных пескопроявлением.

Известна скважинная насосная установка, содержащая подъемную трубу, вертикальный цилиндрический кожух, в котором размещены с образованием радиального зазора электродвигатель и центробежный насос с нагнетательным патрубком, образующим с нижней частью подъемной трубы гидроэлеватор, и расположенную в скважине трубку, верхний конец которой размещен на поверхности земли (авт. свид-во СССР №1030580 А, кл. F 04 D 13/12, 1982).

Известная насосная установка имеет недостаточную надежность, так как наличие гидроэлеватора не предохраняет от попадания в насос механических частиц, находящихся в пластовом флюиде, что приводит к износу его рабочих органов.

Наиболее близким к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является скважинный центробежный насос, содержащий двигатель, соединенный с нижней из насосных секций посредством всасывающего элемента в виде корпуса с валом и подводящими отверстиями, закрытыми приемной сеткой (патент РФ №2001312 C1, F 04 D 13/10, 1993).

Недостатком указанного насоса является низкая надежность работы в скважинах с повышенным содержанием механических примесей, так как приемная сетка не защищает от попадания частиц песка, что приводит к абразивному износу насоса.

Настоящее изобретение обеспечивает повышение эксплуатационной надежности скважинного центробежного насоса при работе в осложненных пескопроявлением скважинах за счет предотвращения попадания в него механических примесей.

Указанный технический результат достигается тем, что в скважинном центробежном насосе, содержащем двигатель, соединенный с нижней из насосных секций посредством всасывающего элемента в виде корпуса с валом и подводящими отверстиями, согласно изобретению, всасывающий элемент дополнительно снабжен пенометаллическим фильтром, размещенным между корпусом и валом с образованием кольцевых полостей между ними, а подводящие отверстия расположены в корпусе в пределах установки фильтра, при этом площади поперечного сечения внутренней кольцевой полости и подводящих отверстий выполнены соизмеримыми.

Применяемый пенометаллический фильтр имеет пространственно-однородный ячеистый каркас, образованный совокупностью связанных между собой многогранных ячеек с проницаемыми гранями и порами внутри. Диаметр пор фильтра может изменяться в диапазоне 0,3-2,5 мм, при этом пористость или объем сообщающихся пор может варьироваться в интервале 84-94% независимо от величины диаметра пор.

Выбор значений указанных параметров пенометаллического фильтра осуществляется в зависимости от условий эксплуатации погружного центробежного насоса, например, от фракционного состава механических примесей, содержащихся в откачиваемой насосом пластовой жидкости.

Количество одновременно устанавливаемых пенометаллических фильтров во всасывающем элементе определяется производительностью скважинного центробежного насоса.

По обе стороны пенометаллического фильтра, установленного соосно корпусу и валу, образуются кольцевые полости: наружная - между корпусом и фильтром и внутренняя - между фильтром и валом, при этом подводящие отверстия сообщаются с наружной кольцевой полостью, а внутренняя кольцевая полость сообщается с нижней насосной секцией. Расположение фильтра напротив подводящих отверстий всасывающего элемента и выполнение площади поперечного сечения внутренней кольцевой полости и подводящих отверстий соизмеримыми за счет подбора наружного и внутреннего диаметров фильтра снижает потери давления во всасывающем элементе, что повышает надежность работы установки в целом.

На фиг.1 показан заявленный скважинный центробежный насос с пенометаллическим фильтром; на фиг.2 приведена фотография структуры пенометаллического фильтра.

Скважинный центробежный насос (фиг.1) состоит из погружного электродвигателя 1, всасывающего элемента 2, нижней насосной секции 3 и секций 4. Всасывающий элемент 2, содержащий корпус 5 с подводящими отверстиями 6 и вал 7, снабжен пенометаллическим фильтром 8, который образует наружную 9 и внутреннюю 10 кольцевые полости.

Скважинный центробежный насос работает следующим образом. При пуске погружного электродвигателя 1 вал 7 приводится во вращение, которое передается на рабочие органы насосных секции 3 и 4 (фиг.1). При работе насосных секций поток пластовой жидкости с механическими частицами через подводящие отверстия 6 в корпусе 5 поступает в наружную кольцевую полость 9 и затем в пенометаллический фильтр 8. Благодаря стохастической ориентации в пенометаллическом фильтре многогранных ячеек, их граней и ребер (фиг.2) поток турбулизируется и одновременно происходит гашение его высокой входной скорости. Частицы механических примесей также теряют скорость и осаждаются на структурных составляющих ячеек как на поверхности, так и внутри пенометаллического фильтра 8. Благодаря движению по лабиринтообразной траектории в пространственном каркасе из непрерывных ячеек возрастает продолжительность пребывания частиц в пенометаллическом фильтре 8 и увеличивается вероятность их осаждения.

Частицы песка формируют арочные структуры на наружной поверхности пространственного каркаса или внутри него, вследствие чего уменьшается размер пор и повышается тонкость очистки жидкости по мере эксплуатации скважинного центробежного насоса.

Очищенная от основного количества механических примесей пластовая жидкость попадает во внутреннюю полость 10 всасывающего элемента 2, затем проходит через нижнюю насосную секцию 3, попадает в насосные секции 4, проходя по которым, приобретает необходимый напор и подается по насосно-компрессорным трубам (не показаны) на дневную поверхность.

Таким образом, предлагаемая конструкция фильтра предотвращает проникновение механических примесей в насосные секции, что уменьшает абразивный износ рабочих органов скважинного центробежного насоса и повышает его эксплуатационную надежность.