Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности и относится к нефтедобывающей области, и может быть применено в установках для гидравлической защиты погружных электроцентробежных насосов, используемых для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин, в том числе для наклонных и горизонтальных скважин. Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя содержит корпус, вал с опорными подшипниками, торцовое уплотнение, лабиринт, представляющий собой, трубки расположенные в осевом направлении вдоль корпуса и соединенные между собой в шахматном порядке перемычками или спиральную трубку, расположенную вдоль корпуса, один конец лабиринта связан с внутренней полостью корпуса, а второй - с полостью скважины. Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели, является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства. 2 н.п.ф., 3 з.п.ф., 2 ил.

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к нефтедобывающей области и может быть применено в установках для гидравлической защиты погружных электроцентробежных насосов, используемых для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин, в том числе для наклонных и горизонтальных скважин.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, которое состоит из вала, корпуса и трех последовательно расположенных в осевом направлении камер, в перегородках между которыми установлены торцовые уплотнения. Камеры сообщаются друг с другом посредством отверстия, выполненного в перегородке между нижней и средней камерами, и соединительной трубки, установленной в перегородке между верхней и средней камерами и заходящей в нижнюю камеру. (Патент СССР 1029338, 15.07.1983).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и невозможность использования в наклонных и горизонтальных скважинах.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя, содержащее корпус, вал с опорными подшипниками, лабиринт, расположенный в осевом направлении, торцовые уплотнения, трубку, сообщающую полость лабиринта с полостью электродвигателя, установленную герметично в местах соединения с ниппелем и лабиринтом. (Патент РФ 31064, 10.07.2003).

Недостатком известной конструкции является связь внутренней полости корпуса с полостью скважины, что приводит к попаданию внутрь пластовой жидкости, газа и твердой фазы, особенно при работе в наклонных и горизонтальных скважинах. Требуются надежное уплотнение всех внутренних соединений и антикоррозионная защита внутренних деталей, а также применение дополнительного торцового уплотнения вала.

Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели, является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная техническая задача по первому варианту решается тем, что установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя содержит корпус, вал с опорными подшипниками, торцовое уплотнение, лабиринт, представляющий собой, трубки расположенные в осевом направлении вдоль корпуса и соединенные между собой в шахматном порядке перемычками, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.

Указанная техническая задача по второму варианту решается тем, что установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя содержит корпус, вал с опорными подшипниками, торцовое уплотнение, лабиринт, представляющий собой, спиральную трубку, расположенную вдоль корпуса, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.

Внутри лабиринта может находиться буферная жидкость.

Установка может содержать несколько последовательно связанных лабиринтов.

На конце лабиринта, связанного с полостью скважины, могут быть установлены прямой и обратный клапаны.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

фиг. 1 - установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя - первый вариант;

фиг. 2 - установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя - второй вариант.

Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя для всех вариантов включает в себя основание 1, нижний ниппель 2, верхний ниппель 3, головку 4, вал 5, корпуса 6 и 7. Вал 5 опирается на упорный подшипник 8 и радиальные подшипники 9. На валу 5 установлено торцовое уплотнение 10. Между нижним ниппелем 2 и верхним ниппелем 3 может быть установлена трубка 11. В корпусе 7 расположен лабиринт 12. Для первого варианта - это, например, металлические или полимерные трубки, расположенные в осевом направлении вдоль корпуса 7 и соединенные между собой в шахматном порядке перемычками 13. Для второго варианта - это, например, металлическая или полимерная спиральная трубка расположенная в осевом направлении вдоль корпуса 7. Лабиринт 12 одним концом 14 связан с внутренней полостью корпуса 7, а другим концом, через штуцер 15 и канал 16 в нижнем ниппеле 2, с полостью скважины.

Установка присоединяется к электродвигателю 17 и насосу 18 фланцевым соединением. Вал 5 связан с валом электродвигателя 17 муфтой 19, а с валом насоса 18 - муфтой 20.

Внутренние полости корпусов 6 и 7 заполнены диэлектрическим маслом и гидравлически связаны между собой и с полостью электродвигателя 17 каналами 21 и 22. Канал 23 и пробка 24 служат для выхода воздуха при заполнении устройства во время монтажа.

Лабиринт 12 перед спуском установки в скважину заполняется диэлектрическим маслом, либо диэлектрическим маслом и буферной жидкостью, например перфторированной, предотвращающую диффузию пластовой жидкости в диэлектрическое масло, заполняющее внутреннюю полость электродвигателя 17. При этом объем внутренней полости лабиринта 12 равен или превышает суммарный объем диэлектрического масла, компенсирующего его утечки через торцовое уплотнение 10 и объем диэлектрического масла, вытесняемого из полости погружного электродвигателя 17 в результате теплового расширения. Внутренняя полость гидрозащиты гидравлически связана с внутренней полостью погружного электродвигателя 17.

Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя работает следующим образом.

После запуска электродвигателя 17 диэлектрическое масло начинает нагреваться и увеличивается в объеме. Масло поступает через канал 22 в основании 1 в полость корпуса 6. Затем через канал 21 в нижнем ниппеле 2 по трубке 11 в канал 23 в верхнем ниппеле 3 и далее в полость корпуса 7. Далее по лабиринту 12 через штуцер 15 и канал 16 в нижнем ниппеле 2 в полость скважины. При этом из лабиринта 12 вытесняется часть диэлектрического масла, равная увеличенному в результате теплового расширения объему масла в электродвигателе 17.

При остановке электродвигателя 17 диэлектрическое масло начинает охлаждаться и уменьшаться в объеме. В результате возникающего вакуума в корпусе электродвигателя 17 и в гидравлически связанной с ним полости корпуса 7, в лабиринт 12 через канал 16 и штуцер 15 будет поступать пластовая жидкость из скважины. Учитывая, что объем внутренней полости лабиринта 12 равен или превышает суммарный объем диэлектрического масла, компенсирующего его утечки через торцовое уплотнение 10 и объем диэлектрического масла, вытесняемого в результате теплового расширения из полости погружного электродвигателя 17, исключается попадание пластовой жидкости в полость корпуса 7 в течение всего срока эксплуатации устройства, в том числе, при эксплуатации устройства в наклонных и горизонтальных скважинах.

Приведенные технические решения позволили создать простую и надежную конструкцию и расширить функциональные возможности установки для гидравлической защиты погружного электродвигателя.

1. Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя, содержащая корпус, вал с опорными подшипниками, торцевое уплотнение, лабиринт, отличающаяся тем, что лабиринт представляет собой трубки, заполненные диэлектрическим маслом, расположенные в осевом направлении вдоль корпуса и соединённые между собой в шахматном порядке перемычками, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.

2. Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя, содержащая корпус, вал с опорными подшипниками, торцевое уплотнение, лабиринт, отличающаяся тем, что лабиринт представляет собой спиральную трубку, расположенную вдоль корпуса, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что внутри лабиринта находится буферная жидкость.

4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит несколько последовательно связанных лабиринтов.

5. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на конце лабиринта, связанного с полостью скважины, установлены прямой и обратный клапаны.