EA026331B1

EA026331B1 - Device for hydraulically protecting a submersible electric motor of a downhole, preferably centrifugal, pump (variants)

Info

Publication number: EA026331B1
Application number: EA201591676A
Authority: EA
Inventors: Иван Соломонович Пятов; Евгений Эрвандович Григорян; Анатолий Васильевич Сергиенко; Олег Вячеславович Комаров
Original assignee: Иван Соломонович Пятов
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-03-31
Also published as: US20160047384A1; EA201591676A1; WO2014148940A1

Abstract

The invention relates to submersible electric centrifugal pumps. A device for hydraulically protecting an electric motor of a pump is in the form of a protector which is arranged between an electric motor and a pump and comprises a housing, a tube being mounted coaxially to the housing and a drive shaft, nipples, an annular piston capable of reciprocal movement in an annular chamber formed in the space between the housing and the tube and dividing the chamber into two sections. The sections are filled with dielectric fluid and formation fluid. The device also comprises a divider of the mentioned fluids which is mounted freely in the annular chamber at the end of the annular piston which is in contact with the formation fluid and is oriented towards the second nipple, which is capable of autonomous movement independent of the piston. The divider is in the form of a single component consisting of two pipe segments, which are arranged one in the other and are rigidly interconnected by means of a common base on the annular-piston side. The piston and the divider are mounted in the annular chamber so as to adjoin the internal surface of the housing and the external surface of the tube with a clearance. The clearance space is sealed and filled with a protective medium having hydro-oleophobic properties. The invention is intended to improve the effectiveness of the electric motor protection by increasing the operating speed of the piston and the reliability of separation of the fluids, and also to enhance the lifetime of the device.

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано в установках для гидравлической защиты погружных электроцентробежных насосов, используемых для добычи скважинной жидкости, в том числе битумосодержащих нефтей, на различных глубинах из скважин различных диаметров.The invention relates to the field of oil production and can be used in installations for hydraulic protection of submersible electric centrifugal pumps used to produce well fluid, including bitumen-containing oils, at various depths from wells of various diameters.

Уже известно устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного центробежного насоса, выполненное в виде протектора, содержащего вал, упорный и радиальный подшипники и по меньшей мере одну ступень, в состав которой входит цилиндрический корпус, окружающая вал труба, коаксиально установленная внутри цилиндрического корпуса с образованием кольцевой камеры, ограниченной корпусом и трубой, первый и второй ниппели, по меньшей мере одна демпфирующая втулка, торцевое уплотнение и установленные внутри кольцевой камеры с возможностью возвратнопоступательного движения в ней кольцевой поршень и два защитных элемента, при этом кольцевой поршень, выполняя функцию подвижного механического модуля, разделяет кольцевую камеру на два участка, один из которых заполнен пластовой жидкостью, поступающей из затрубного пространства, другой заполнен диэлектрической жидкостью, а два защитных кольцевых элемента прикреплены к торцу кольцевого поршня, контактирующего с пластовой жидкостью, с выступанием за его контуры и размещены внутри кольцевой камеры с прилеганием к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к внешней поверхности трубы, соответственно, причем пространство (зазор) между защитными элементами и поверхностью тех элементов протектора, к которым они прилегают, всегда заполнено защитной смазкой, а внешний диаметр защитного кольцевого элемента приблизительно равен внешнему диаметру поршня.It is already known a device for hydraulic protection of an electric motor of a borehole centrifugal pump, made in the form of a tread containing a shaft, thrust and radial bearings and at least one stage, which includes a cylindrical body, a pipe surrounding the shaft, coaxially mounted inside the cylindrical body with the formation of an annular chamber bounded by a housing and a pipe, the first and second nipples, at least one damping sleeve, a mechanical seal and installed inside the annular chamber with the reciprocating movement of the annular piston and two protective elements in it, while the annular piston, acting as a movable mechanical module, divides the annular chamber into two sections, one of which is filled with reservoir fluid coming from the annulus, the other is filled with dielectric fluid, and two are protective annular elements are attached to the end face of the annular piston in contact with the reservoir fluid, protruding beyond its contours and placed inside the annular chamber with a fit to the inside the surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, with the space (gap) between the protective elements and the surface of the tread elements to which they are adjacent, always filled with protective grease, and the outer diameter of the protective ring element is approximately equal to the outer diameter of the piston.

Защитные элементы могут быть выполнены в виде трубок с возможностью их деформирования или могут быть выполнены гофрированными или в виде жестких трубок, изготовленных из металла или пластмассы в виде цилиндрической или гофрированной трубки. При выполнении трубок с возможностью деформирования последние изготовлены из эластомеров, или из ткани, или из полимерной пленки, и при перемещении кольцевого поршня могут складываться и распрямляться в продольном направлении, при этом изменяется длина защитных элементов. Гофры могут быть выполнены кольцевыми или по винтовой линии.The protective elements can be made in the form of tubes with the possibility of their deformation or can be made corrugated or in the form of rigid tubes made of metal or plastic in the form of a cylindrical or corrugated tube. When the tubes are made with the possibility of deformation, the latter are made of elastomers, or of fabric, or of a polymer film, and when moving the annular piston, they can be folded and straightened in the longitudinal direction, while the length of the protective elements changes. The corrugations can be made circular or helical.

В известном протекторе защитные кольцевые элементы выполнены в виде двух цилиндрических трубок, коаксиально установленных одна в другой.In the known tread, the protective ring elements are made in the form of two cylindrical tubes coaxially mounted one into the other.

Со стороны торца кольцевого поршня, контактирующего с диэлектрической жидкостью, в кольцевой камере может быть установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в ней по меньшей мере один дополнительный кольцевой поршень, также являющийся частью подвижного механического модуля, при этом пространство между основным кольцевым поршнем и дополнительным кольцевым поршнем заполнено разделительной средой. Один из поршней может быть выполнен по меньшей мере с одним отверстием для заправки разделительной среды, снабженным запирающим устройством.On the side of the end face of the annular piston in contact with the dielectric fluid, at least one additional annular piston, which is also part of the movable mechanical module, can be installed with the possibility of reciprocating motion in it, the space between the main annular piston and the additional annular the piston is filled with a separation medium. One of the pistons can be made with at least one hole for filling the separation medium, equipped with a locking device.

В качестве разделительной среды могут быть использованы или диэлектрическая жидкость с диэлектрической прочностью от 4 до 90 кВ/см, или газ, выбранный из ряда воздух, инертный газ, углеводородный газ или смесь диэлектрической жидкости с газом, или защитная смазка.As a separation medium, either a dielectric liquid with a dielectric strength of 4 to 90 kV / cm, or a gas selected from the series air, an inert gas, a hydrocarbon gas or a mixture of a dielectric liquid with gas, or a protective lubricant can be used.

Для предотвращения заклинивания в кольцевой камере основной и дополнительный кольцевые поршни могут быть выполнены с бочкообразной формой внешней боковой поверхности. Поршни предпочтительно выполнены из коррозионно-стойкого металла или из агрессивостойкого и температуростойкого полимерного материала.To prevent jamming in the annular chamber, the main and additional annular pistons can be made with a barrel-shaped external side surface. The pistons are preferably made of a corrosion-resistant metal or of an aggressive and temperature-resistant polymer material.

Каждый кольцевой поршень протектора может быть снабжен опорным центрирующим кольцом, по меньшей мере одним уплотнителем, расположенным в месте контакта каждого поршня с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, и по меньшей мере одним уплотнителем в месте контакта каждого поршня с внешней поверхностью трубы.Each annular tread piston may be provided with a support centering ring, at least one sealant located at the contact point of each piston with the inner surface of the cylindrical body, and at least one sealant at the contact point of each piston with the outer surface of the pipe.

Пространство, ограниченное внешней поверхностью каждого кольцевого поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, может быть заполнено защитной смазкой.The space bounded by the outer surface of each annular piston and the inner surface of the cylindrical housing may be filled with protective grease.

При выполнении защитных кольцевых элементов гофрированными внутри защитного кольцевого элемента, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, и снаружи защитного кольцевого элемента, прилегающего к внешней поверхности трубы, могут быть установлены пружинящие элементы, механически контактирующие с поверхностями прилегания с возможностью поджатия защитных кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к наружной поверхности трубы.When the protective ring elements are corrugated inside the protective ring element adjacent to the inner surface of the cylindrical body and outside the protective ring element adjacent to the outer surface of the pipe, spring elements can be installed mechanically in contact with the contact surfaces with the possibility of pressing the protective ring elements to the inner surface cylindrical body and to the outer surface of the pipe.

При выполнении защитных кольцевых элементов в виде твердых трубок на поверхностях, прилегающих к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к внешней поверхности трубы, соответственно, могут быть выполнены впадины для размещения защитной смазки, а снаружи защитного кольцевого элемента, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, и внутри защитного кольцевого элемента, прилегающего к внешней поверхности трубы, могут быть установлены уплотнения. Впадины могут быть выполнены как в виде кольцевых или винтовых канавок, так и в виде лунок.When the protective ring elements are made in the form of solid tubes on surfaces adjacent to the inner surface of the cylindrical body and to the outer surface of the pipe, respectively, depressions can be made to accommodate the protective lubricant, and outside the protective ring element adjacent to the inner surface of the cylindrical body, and inside a protective ring element adjacent to the outer surface of the pipe, seals may be installed. The depressions can be made in the form of annular or helical grooves, and in the form of holes.

Во втором ниппеле может быть выполнен канал, сообщающий участок кольцевой камеры, запол- 1 026331 ненный пластовой жидкостью, с затрубным пространством, и в данном канале может быть установлен фильтр для очистки пластовой жидкости. На валу между участком кольцевой камеры, заполненным диэлектрической жидкостью, и торцевым уплотнением может быть установлено насосное устройство, сообщенное посредством канала, выполненного в первом ниппеле и снабженного фильтром очистки диэлектрической жидкости, с участком, заполненным диэлектрической жидкостью (патент РФ № 2353812, Ρ04Ό 13/10, опубл. 2009 г.)In the second nipple, a channel can be made that communicates a portion of the annular chamber filled with reservoir fluid with an annulus, and a filter for cleaning the reservoir fluid can be installed in this channel. On the shaft between the portion of the annular chamber filled with dielectric fluid and the mechanical seal can be installed a pumping device, communicated through a channel made in the first nipple and equipped with a filter for cleaning the dielectric fluid, with the portion filled with dielectric fluid (RF patent No. 2353812, Ρ04Ό 13 / 10, published in 2009)

Известное техническое решение включает вариантное исполнение устройства для гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса. Так, известное устройство может быть содержащим только протектор и не содержащим компенсатора, причем протектор размещен между скважинным насосом и его электродвигателем;Known technical solution includes a variant embodiment of a device for hydraulic protection of a borehole electric motor, mainly a centrifugal pump. Thus, the known device may be containing only a protector and not containing a compensator, and the protector is placed between the borehole pump and its electric motor;

протектор и компенсатор, причем протектор размещен между скважинным насосом и его электродвигателем, а компенсатор размещен непосредственно под электродвигателем.a tread and a compensator, the tread being placed between the borehole pump and its electric motor, and the compensator is placed directly below the electric motor.

Известное устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного, насоса, выполненное в виде протектора, в какой-то мере предотвращает просачивание пластовой жидкости в камеру с диэлектрической жидкостью, но в основном предотвращает загрязнение и износ трущихся поверхностей. Однако при эксплуатации устройства на добыче нефтей с высоким содержанием битумных составляющих даже очистка поверхности кольцевой камеры от тяжелых отложений на ее стенках чрезвычайно сложна, а просачивание пластовой жидкости временами усиливается.The known device for hydraulic protection of a borehole electric motor, mainly a centrifugal pump, made in the form of a tread, to some extent prevents the formation fluid from seeping into the chamber with dielectric fluid, but mainly prevents pollution and wear of rubbing surfaces. However, when operating the device in oil production with a high content of bitumen constituents, even cleaning the surface of the annular chamber from heavy deposits on its walls is extremely difficult, and leakage of formation fluid is sometimes enhanced.

Однако из-за повышенного веса поршней, механически связанных с защитными элементами, требуется повышенный момент страгивания этих поршней, а следовательно, заметно снижается быстродействие подвижного механического модуля (поршней и защитных элементов) и эффективность работы устройства особенно при добыче тяжелых битумных нефтей.However, due to the increased weight of the pistons mechanically connected with the protective elements, an increased moment of friction of these pistons is required, and consequently, the speed of the movable mechanical module (pistons and protective elements) and the efficiency of the device, especially when producing heavy bitumen oils, are noticeably reduced.

Поэтому, несмотря на возможную установку дополнительных поршней, повышающих надежность разделения пластовой и диэлектрических сред, вероятность попадания пластовой жидкости в диэлектрическую остается, особенно при эксплуатации устройства гидрозащиты при добыче нефтей с высоким содержанием битумных и парафиновых составляющих.Therefore, despite the possible installation of additional pistons that increase the reliability of separation of reservoir and dielectric fluids, the likelihood of formation fluid entering the dielectric remains, especially when using a hydraulic protection device for oil production with a high content of bitumen and paraffin components.

Указанное известное техническое решение взято в качестве прототипа предлагаемого устройства.The specified known technical solution is taken as a prototype of the proposed device.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности работы устройства для гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса путем повышения быстродействия его поршней и повышения эффективности и надежности разделения пластовой и диэлектрической сред, а следовательно, и в повышении долговечности работы устройства при разработке любых нефтей, в том числе и тяжелых битумных, и парафинсодержащих.The objective of the invention is to increase the efficiency of the device for hydraulic protection of a borehole electric motor, mainly a centrifugal pump, by increasing the speed of its pistons and increasing the efficiency and reliability of separation of reservoir and dielectric media, and therefore, increasing the durability of the device during the development of any oil, including including heavy bituminous and paraffin-containing.

Предлагаемое устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса, выполненное в виде протектора в вариантном исполнении, размещено между скважинным центробежным насосом и его электродвигателем.The proposed device for hydraulic protection of a submersible electric motor of a borehole, mainly centrifugal pump, made in the form of a tread in an embodiment, is placed between the borehole centrifugal pump and its electric motor.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата предлагается устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса, выполненное в виде протектора и содержащее вал, упорный и радиальный подшипники и по меньшей мере одну ступень, в состав которой входит цилиндрический корпус, окружающая вал труба, коаксиально установленная внутри цилиндрического корпуса с образованием кольцевой камеры, ограниченной корпусом и трубой, первый и второй ниппели, по меньшей мере одна демпфирующая втулка, по меньшей мере одно уплотнение вала насоса и установленные внутри кольцевой камеры с возможностью возвратно-поступательного движения в ней кольцевой поршень и два кольцевых элемента, выполненных со стороны торца кольцевого поршня, контактирующего с пластовой жидкостью, в виде отрезков внешней и внутренней трубок, при этом кольцевой поршень разделяет кольцевую камеру на два участка, один из которых, обращенный ко второму ниппелю, сообщен с затрубным пространством и заполнен его пластовой жидкостью, другой, обращенный к первому ниппелю, заполнен диэлектрической жидкостью электродвигателя и снабжен по меньшей мере одним опорным центрирующим кольцом, по меньшей мере одним уплотнителем, расположенным в месте контакта кольцевого поршня с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, и по меньшей мере одним уплотнителем в месте контакта кольцевого поршня с внешней поверхностью трубы, пространство между внешней поверхностью кольцевого поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса заполнено защитной средой, отрезки внешней и внутренней трубок кольцевых элементов размещены со стороны торца кольцевого поршня, обращенного ко второму ниппелю, с прилеганием, соответственно, к внутренней поверхности корпуса и к внешней поверхности трубы с зазором между ними и соответствующими поверхностями прилегания, заполненным защитной средой, в канале второго ниппеля, сообщающем участок кольцевой камеры, заполненный пластовой жидкостью, с затрубным пространством, установлен фильтр очистки пластовой жидкости, места прилегания отрезков внешней и внутренней трубок к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, соответственно, выполнены с зазорами относительно соответствующих поверхностей прилегания, размещены в зоне торцов этих отрезков трубок, обращенных ко второму ниппелю и наиболее удаленных от кольцевого поршня, и снабжены уплот- 2 026331 нениями, а на валу между участком кольцевой камеры, заполненным диэлектрической жидкостью, и уплотнением вала насоса установлено насосное устройство, сообщенное посредством выполненного в первом ниппеле канала, снабженного фильтром очистки диэлектрической жидкости электродвигателя, с участком, заполненным диэлектрической жидкостью электродвигателя, в котором согласно первому варианту исполнения предлагаемого изобретения, отрезки внешней и внутренней трубок кольцевых элементов жестко связаны между собой посредством общего для них сплошного днища, размещенного со стороны торца кольцевого поршня, обращенного ко второму ниппелю, с прилеганием с этой стороны к торцам обоих этих отрезков трубок кольцевых элементов и с образованием единой детали, свободно размещенной в кольцевой камере с возможностью автономного независимого от кольцевого поршня возвратно-поступательного перемещения и возможностью выполнения функции разделителя пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя в кольцевой камере, причем защитная среда взята с гидроолеофобными свойствами.To solve this problem with the achievement of the claimed technical result, a device for hydraulic protection of a submersible electric motor of a borehole, mainly centrifugal pump, is made in the form of a tread and contains a shaft, thrust and radial bearings and at least one stage, which includes a cylindrical housing surrounding the shaft a pipe coaxially mounted inside a cylindrical body to form an annular chamber bounded by a body and a pipe, the first and second nipples whether at least one damping sleeve, at least one pump shaft seal and an annular piston mounted therein with the possibility of reciprocating movement therein, and two annular elements made from the end face of the annular piston in contact with the formation fluid, in the form segments of the outer and inner tubes, while the annular piston divides the annular chamber into two sections, one of which, facing the second nipple, communicates with the annulus and is filled with its reservoir bone, the other, facing the first nipple, is filled with a dielectric fluid of the electric motor and is equipped with at least one supporting centering ring, at least one seal located at the contact point of the annular piston with the inner surface of the cylindrical body, and at least one seal at the contact point annular piston with the outer surface of the pipe, the space between the outer surface of the annular piston and the inner surface of the cylindrical body is filled with a protective medium, from The hezk of the outer and inner tubes of the ring elements are placed on the side of the end face of the annular piston facing the second nipple, abutting, respectively, to the inner surface of the housing and to the outer surface of the tube with a gap between them and the corresponding abutment surfaces filled with a protective medium in the channel of the second nipple communicating the section of the annular chamber filled with formation fluid with the annulus, a filter for cleaning the formation fluid, the contact area of the segments of the external and internal t The tabs to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, are made with gaps relative to the corresponding contact surfaces, are located in the zone of the ends of these pipe segments facing the second nipple and farthest from the annular piston, and equipped with seals; to the shaft between the portion of the annular chamber filled with dielectric fluid and the pump shaft seal, a pumping device is installed, communicated by means of a channel provided in the first nipple, provided with about a filter for cleaning a dielectric fluid of an electric motor, with a portion filled with a dielectric fluid of an electric motor in which, according to a first embodiment of the present invention, the segments of the outer and inner tubes of the ring elements are rigidly connected to each other by means of a common solid bottom located on the side of the end face of the ring piston facing to the second nipple, with a fit on this side to the ends of both of these pipe segments of the ring elements and with the formation of a single part, free placed in the annular chamber with the possibility of autonomous independent annular piston reciprocation, and to perform the function of the separator and reservoir fluid motor dielectric fluid in the annular chamber, wherein the protective Wednesday taken from gidrooleofobnymi properties.

Также предлагается устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса, выполненное в виде протектора и содержащее вал, упорный и радиальный подшипники и по меньшей мере одну ступень, в состав которой входит цилиндрический корпус, окружающая вал труба, коаксиально установленная внутри цилиндрического корпуса с образованием кольцевой камеры, ограниченной корпусом и трубой, первый и второй ниппели, по меньшей мере одна демпфирующая втулка, по меньшей мере одно уплотнение вала насоса и установленные внутри кольцевой камеры с возможностью возвратно-поступательного движения в ней кольцевой поршень, обращенный ко второму ниппелю, и дополнительный кольцевой поршень, установленный со стороны торца этого кольцевого поршня, контактирующего с диэлектрической жидкостью, и два кольцевых элемента, выполненных со стороны торца кольцевого поршня, контактирующего с пластовой жидкостью, в виде отрезков внешней и внутренней трубок, при этом кольцевые поршни разделяют кольцевую камеру на два участка, один из которых, обращенный ко второму ниппелю, сообщен с затрубным пространством и заполнен его пластовой жидкостью, другой, обращенный к первому ниппелю, заполнен диэлектрической жидкостью электродвигателя и снабжен по меньшей мере одним опорным центрирующим кольцом, по меньшей мере одним уплотнителем, расположенным в месте контакта кольцевого поршня с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, и по меньшей мере одним уплотнителем в месте контакта кольцевого поршня с внешней поверхностью трубы, пространство между обоими кольцевыми поршнями заполнено разделительной средой, и пространство между внешней поверхностью кольцевого поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса заполнено защитной средой, отрезки внешней и внутренней трубок кольцевых элементов размещены со стороны торца кольцевого поршня, обращенного ко второму ниппелю, с прилеганием, соответственно, к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к внешней поверхности трубы с зазором между ними и соответствующими поверхностями прилегания, заполненным защитной средой, в канале второго ниппеля, сообщающем участок кольцевой камеры, заполненный пластовой жидкостью, с затрубным пространством, установлен фильтр очистки пластовой жидкости, места прилегания отрезков внешней и внутренней трубок к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, соответственно, выполнены с зазорами относительно соответствующих поверхностей прилегания, размещены в зоне торцов этих отрезков трубок, наиболее удаленных от кольцевых поршней, и снабжены уплотнениями, а на валу между участком кольцевой камеры, заполненным диэлектрической жидкостью электродвигателя, и уплотнением вала насоса установлено насосное устройство, сообщенное посредством выполненного в первом ниппеле канала, снабженного фильтром очистки диэлектрической жидкости электродвигателя, с участком, заполненным диэлектрической жидкостью электродвигателя, в котором согласно второму варианту исполнения предлагаемого изобретения отрезки внешней и внутренней трубок кольцевых элементов жестко связаны между собой посредством общего для них сплошного днища, размещенного со стороны торца кольцевого поршня, обращенного ко второму ниппелю, с прилеганием с этой стороны к торцам обоих этих отрезков трубок защитных кольцевых элементов и с образованием единой детали, свободно размещенной в кольцевой камере с возможностью автономного независимого от кольцевого поршня возвратно-поступательного перемещения и возможностью выполнения функции разделителя пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя в кольцевой камере, причем защитная среда взята с гидроолеофобными свойствами.A device is also proposed for hydraulic protection of a submersible electric motor of a borehole, mainly centrifugal pump, made in the form of a tread and containing a shaft, thrust and radial bearings and at least one stage, which includes a cylindrical body, a pipe surrounding the shaft, coaxially mounted inside the cylindrical body with the formation of an annular chamber bounded by the housing and the pipe, the first and second nipples, at least one damping sleeve, at least one seal in pump and installed inside the annular chamber with the possibility of reciprocating movement in it an annular piston facing the second nipple, and an additional annular piston mounted on the side of the end face of this annular piston in contact with the dielectric fluid, and two annular elements made on the end side annular piston in contact with the reservoir fluid in the form of segments of the outer and inner tubes, while the annular pistons divide the annular chamber into two sections, one of which facing the second nipple, in communication with the annulus and filled with its reservoir fluid, another facing the first nipple, filled with dielectric fluid of the motor and provided with at least one supporting centering ring, at least one seal located at the contact point of the annular piston with the inner the surface of the cylindrical body, and at least one seal at the contact point of the annular piston with the outer surface of the pipe, the space between the two annular pistons behind filled with a dividing medium, and the space between the outer surface of the annular piston and the inner surface of the cylindrical body is filled with a protective medium, the segments of the outer and inner tubes of the annular elements are placed on the side of the end face of the annular piston facing the second nipple with, respectively, adhering to the inner surface of the cylindrical body and to the outer surface of the pipe with a gap between them and the corresponding abutment surfaces filled with a protective medium in the channel of the second nipple, co covering the portion of the annular chamber filled with formation fluid, with annulus, a filter for cleaning the formation fluid is installed, places of abutment of the segments of the outer and inner tubes to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the tube, respectively, are made with gaps relative to the corresponding abutment surfaces, placed in the end zone of these pipe segments, the most distant from the annular pistons, and are equipped with seals, and on the shaft between the portion of the annular chamber filled with dielectric an electric motor fluid, and a pump shaft seal, a pump device is installed, connected by means of a channel made in the first nipple, equipped with a filter for cleaning the dielectric fluid of the motor, with a portion filled with dielectric fluid of the motor, in which, according to the second embodiment of the invention, the segments of the outer and inner tubes of the ring elements rigidly interconnected by means of a common bottom common to them, placed on the side of the end face of the rings the piston facing the second nipple, with the protective ring elements resting on this side to the ends of both of these pipe segments and forming a single part freely placed in the annular chamber with the possibility of independent reciprocating movement independent of the annular piston and the possibility of performing the function of a reservoir separator fluid and dielectric fluid of the motor in the annular chamber, and the protective medium is taken with hydro-oleophobic properties.

В устройствах, выполненных по обоим вариантам исполнения, кольцевая полость внутри единой детали из двух жестко связанных между собой посредством кольцевого днища кольцевых элементов, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков их трубок, может быть выполнена открытой или закрытой с торца полости, обращенного ко второму ниппелю, и заполнена защитной средой.In devices made according to both versions, the annular cavity inside a single part made of two annular elements rigidly connected to each other by means of the annular bottom, bounded by the walls of the outer and inner segments of their tubes, can be made open or closed from the end of the cavity facing the second nipple, and filled with protective medium.

Кроме того, устройства, выполненные по обоим вариантам исполнения, могут быть снабжены дополнительными местами прилегания отрезков внешней и внутренней трубок кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, соответственно, выполненными с зазором относительно соответствующих поверхностей прилегания, размещенными по длине этих отрезков трубок и снабженными уплотнениями.In addition, the devices made according to both variants of execution can be provided with additional fit points for the segments of the outer and inner tubes of the ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, made with a gap relative to the corresponding fit surfaces, placed along the length of these tube sections and equipped with seals.

Внешняя поверхность внешнего и внутреннего отрезков трубок кольцевых элементов, выполнен- 3 026331 ных по обоим вариантам исполнения, может быть снабжена выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания двух кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, а уплотнения мест прилегания отрезков трубок двух кольцевых элементов размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы выполнены в зоне торцов внешнего и внутреннего отрезков трубок, обращенных ко второму ниппелю, или распределены по длине этих отрезков трубок.The outer surface of the outer and inner pipe segments of the annular elements, made in 3,026,331 in both versions, may be provided with protrusions located in the gap space between the respective contact surfaces of the two ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and seals fit the segments of the tubes of the two ring elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are made in the area of the ends of the external and internal the length of the pipe sections facing the second nipple, or distributed along the length of these pipe sections.

Для более эффективного разделения пластовой и диэлектрической жидкостей устройство может быть снабжено по меньшей мере одной дополнительной единой деталью из двух дополнительных кольцевых элементов, выполненных в виде отрезков внешней и внутренней трубок, жестко связанных между собой посредством общего для них сплошного днища, размещенного со стороны смежной единой детали из двух жестко связанных между собой кольцевых элементов, наиболее близко расположенной к кольцевому поршню, и с прилеганием днища с этой стороны, т.е. со стороны кольцевого поршня, к торцам обоих отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов, при этом дополнительная единая разделяющая деталь выполнена свободно размещенной в кольцевой камере с возможностью автономного независимого от кольцевых поршней возвратно-поступательного перемещения и возможностью выполнения функции разделителя пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя в кольцевой камере, а оба ее дополнительных кольцевых элемента установлены в кольцевой камере с прилеганием с зазором, соответственно, к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к внешней поверхности трубы, и места прилегания отрезков внешней и внутренней трубок дополнительных кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, соответственно, выполнены с зазором между ними и соответствующими поверхностями прилегания в зоне торцов отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов, обращенных ко второму ниппелю и наиболее удаленных от кольцевых поршней, и снабжены уплотнениями, причем кольцевая полость дополнительной единой детали, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок каждого дополнительного кольцевого элемента, заполнена защитной средой, а пространство между смежными едиными деталями, выполненными из жестко связанных между собой двух кольцевых элементов, заполнено разделительной средой.For more efficient separation of reservoir and dielectric fluids, the device can be equipped with at least one additional single part of two additional annular elements made in the form of segments of the outer and inner tubes rigidly connected to each other by means of a common continuous bottom located on the side of an adjacent single parts of two annular elements rigidly interconnected, located closest to the annular piston, and with the bottom fitting on this side, i.e. from the side of the annular piston, to the ends of both segments of the tubes of the additional annular elements, the additional single dividing part being made freely placed in the annular chamber with the possibility of independent reciprocating movement independent of the annular pistons and the possibility of performing the function of a separator of reservoir fluid and dielectric fluid of the motor in the annular chamber, and both of its additional annular elements are installed in the annular chamber with a fit with a gap, respectively In fact, to the inner surface of the cylindrical body and to the outer surface of the pipe, and the place of abutment of the segments of the outer and inner tubes of the additional annular elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the tube, respectively, made with a gap between them and the corresponding abutment surfaces in the region of the ends of the tube segments additional annular elements facing the second nipple and farthest from the annular pistons, and equipped with seals, and the annular cavity an additional single part, limited by the walls of the outer and inner pipe segments of each additional annular element, is filled with a protective medium, and the space between adjacent single parts made of two annular elements rigidly connected among themselves is filled with a dividing medium.

Внешняя поверхность внешнего и внутреннего отрезков трубок кольцевых элементов, выполненных по обоим вариантам исполнения устройства, может быть снабжена выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания двух кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, а уплотнения мест прилегания отрезков трубок двух кольцевых элементов размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы выполнены в зоне торцов внешнего и внутреннего отрезков трубок, обращенных ко второму ниппелю, или распределены по длине этих отрезков трубок.The outer surface of the outer and inner pipe segments of the annular elements made according to both versions of the device may be provided with protrusions located in the gap between the respective contact surfaces of the two ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and the sealing points of the fit of the pipe segments of two ring elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are made in the area of the ends of the outer and the inner sections of tubes facing the second nipple, or distributed along the length of these sections of tubes.

Предлагаемое устройство, выполненное по обоим вариантам исполнения, может быть снабжено по меньшей мере одной дополнительной единой деталью из двух дополнительных кольцевых элементов, выполненных в виде отрезков внешней и внутренней трубок, жестко связанных между собой посредством общего для них сплошного кольцевого днища, размещенного со стороны смежной единой детали из двух жестко связанных между собой кольцевых элементов, наиболее близко расположенной к кольцевым поршням, и с прилеганием днища с этой стороны к торцам обоих отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов, при этом дополнительная единая деталь выполнена свободно размещенной в кольцевой камере с возможностью автономного независимого от кольцевого поршня (по первому варианту исполнения) или от кольцевых поршней (по второму варианту исполнения) возвратно-поступательного перемещения и возможностью выполнения функции разделителя пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя в кольцевой камере, а оба ее дополнительных кольцевых элемента установлены в кольцевой камере с прилеганием с зазором, соответственно, к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к внешней поверхности трубы, и места прилегания отрезков внешней и внутренней трубок дополнительных кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, соответственно, выполнены с зазором между ними и соответствующими поверхностями прилегания в зоне торцов отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов, обращенных ко второму ниппелю и наиболее удаленных от кольцевого поршня, и снабжены уплотнениями, причем кольцевая полость дополнительной единой детали, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок каждого дополнительного кольцевого элемента, заполнена защитной средой, а пространство между смежными едиными деталями, выполненными из жестко связанных между собой двух кольцевых элементов, заполнено разделительной средой.The proposed device, made in both versions, can be equipped with at least one additional single part of two additional annular elements made in the form of segments of the outer and inner tubes rigidly interconnected by means of a common continuous annular bottom located on the adjacent side a single part of two rigidly interconnected annular elements closest to the annular pistons, and with the bottom fitting on this side to the ends of both segments in tubes of additional annular elements, wherein an additional single piece is made freely placed in the annular chamber with the possibility of independent reciprocal movement independent of the annular piston (according to the first embodiment) or from the annular pistons (according to the second embodiment) and the possibility of performing the function of a reservoir separator fluid and dielectric fluid of the motor in the annular chamber, and both of its additional annular elements are installed in the annular chamber with with a gap, respectively, to the inner surface of the cylindrical body and to the outer surface of the pipe, and the place of abutment of the segments of the outer and inner tubes of the additional ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, made with a gap between them and the corresponding contact surfaces in the area of the ends of the pipe segments of the additional annular elements facing the second nipple and most remote from the annular piston, and are equipped with seals, moreover, the annular cavity of the additional single part, limited by the walls of the outer and inner pipe segments of each additional annular element, is filled with a protective medium, and the space between adjacent single parts made of two ring elements rigidly connected to each other is filled with a dividing medium.

Внешняя поверхность внешнего и внутреннего отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов протекторов, выполненных по обоим вариантам исполнения устройства, может быть снабженаThe outer surface of the outer and inner pipe sections of the additional annular elements of the treads, made according to both versions of the device, can be provided

- 4 026331 выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания дополнительных кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, а уплотнения мест прилегания кольцевых элементов могут быть размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы могут быть выполнены в зоне торцов внешнего и внутреннего отрезков трубок, обращенных ко второму ниппелю, или распределены по длине этих отрезков дополнительных кольцевых трубок.- 4,026,331 protrusions located in the gap between the respective abutment surfaces of the additional annular elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and the seals of the abutments of the annular elements can be placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions can be made in the zone of the ends of the outer and inner pipe segments facing the second nipple, or distributed along the length of these segments of additional annular tubes.

Защитная среда кольцевой камеры в зоне перемещения единой детали из двух дополнительных кольцевых элементов устройства, выполненного по обоим вариантам исполнения, ограниченной торцом указанной кольцевой камеры со стороны второго ниппеля и торцом кольцевого поршня, обращенным ко второму ниппелю, выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости предпочтительно на основе кремнийорганических соединений.The protective medium of the annular chamber in the zone of movement of a single part from two additional annular elements of the device, made according to both versions, is limited by the end of the annular chamber from the side of the second nipple and the end of the annular piston facing the second nipple, made in the form of a dielectric barrier liquid, preferably based on organosilicon compounds.

Пространство кольцевой камеры устройства, выполненного по обоим вариантам исполнения, между зоной размещения диэлектрической барьерной жидкости и зоной кольцевой камеры, вблизи второго ниппеля, заполнено диэлектрической затворной жидкостью на основе предпочтительно полиэтиленоксидов.The space of the annular chamber of the device, made according to both variants of execution, between the zone of placement of the dielectric barrier liquid and the region of the annular chamber, near the second nipple, is filled with a dielectric gate fluid based on preferably polyethylene oxides.

Для обоих вариантов исполнения диэлектрическая барьерная жидкость и диэлектрическая затворная жидкости в устройстве взяты несмешивающимися между собой, причем плотность диэлектрической затворной жидкости взята, по меньшей мере, равной плотности барьерной жидкости.For both embodiments, the dielectric barrier fluid and the dielectric barrier fluid in the device are taken immiscible with each other, and the density of the dielectric barrier fluid is taken at least equal to the density of the barrier fluid.

Разделительная среда между смежными, в том числе и дополнительными кольцевыми элементами выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости.The separation medium between adjacent, including additional annular elements is made in the form of a dielectric barrier fluid.

Отрезки трубок кольцевых элементов протекторов, выполненных по обоим вариантам исполнения, могут быть выполнены с различной формой образующей.The segments of the tubes of the annular elements of the treads, made according to both variants of execution, can be made with a different form of the generatrix.

При реализации второго варианта исполнения устройства с двумя смежно установленными в кольцевой камере поршнями отрезки внешней и внутренней трубок кольцевых элементов, выполненные в виде единой детали, размещены со стороны торца кольцевого поршня, обращенного ко второму ниппелю.When implementing the second embodiment of the device with two adjacent pistons in the annular chamber, the segments of the outer and inner tubes of the ring elements, made as a single part, are placed on the side of the end face of the annular piston facing the second nipple.

Кроме того, при реализации указанных вариантов исполнения устройства зона расположения диэлектрической барьерной жидкости ограничена торцом поршня, обращенного ко второму ниппелю, и торцом кольцевой камеры со стороны второго ниппеля.In addition, when implementing the indicated embodiments of the device, the zone of location of the dielectric barrier liquid is limited by the end face of the piston facing the second nipple and the end face of the annular chamber from the side of the second nipple.

Кольцевая полость внутри единой детали из двух кольцевых элементов, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков их трубок, может быть выполнена открытой с торца полости, обращенного ко второму ниппелю, и заполнена защитной средой или может быть выполнена закрытой с торца полости, обращенного ко второму ниппелю.An annular cavity inside a single part of two annular elements bounded by the walls of the outer and inner segments of their tubes may be made open from the end of the cavity facing the second nipple and filled with a protective medium or may be closed from the end of the cavity facing the second nipple.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графически.The essence of the invention is illustrated graphically.

На фиг. 1 представлена схема размещения узлов устройства гидрозащиты электродвигателя скважинного центробежного насоса, реализованная посредством протектора, без использования компенсатора.In FIG. 1 shows the layout of the nodes of the hydraulic protection device of the electric motor of a borehole centrifugal pump, implemented by means of a tread, without using a compensator.

На фиг. 2 представлена схема размещения узлов устройства гидрозащиты электродвигателя скважинного центробежного насоса, реализованная с использованием компенсатора.In FIG. 2 shows the layout of the nodes of the hydraulic protection device of the electric motor of a borehole centrifugal pump, implemented using a compensator.

На фиг. 3 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с одним кольцевым поршнем и единой деталью из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей открытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по первому варианту исполнения).In FIG. 3 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with one annular piston and a single part of two annular elements, which serves as a separator of media (reservoir and dielectric fluids), bounded by the walls of the outer and inner pipe sections, rigidly interconnected, and having an annular cavity open from the end facing the second nipple (according to the first embodiment).

На фиг. 4 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с одним кольцевым поршнем и единой деталью из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей закрытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по первому варианту исполнения).In FIG. 4 shows a longitudinal section of the proposed waterproofing device, made in the form of a tread with one annular piston and a single part of two annular elements, which serves as a separator of media (reservoir and dielectric fluids), bounded by the walls of the outer and inner pipe sections, rigidly interconnected, and having closed from the end facing the second nipple, an annular cavity (according to the first embodiment).

На фиг. 5 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с одним кольцевым поршнем и единой деталью, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей) и выполненной в виде пробки (по первому варианту исполнения).In FIG. 5 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with one annular piston and a single part, which acts as a separator of media (reservoir and dielectric fluids) and made in the form of a tube (according to the first embodiment).

На фиг. 6 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с одним кольцевым поршнем, двумя смежными кольцевыми элементами, каждый из которых выполнен в виде единой детали из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей открытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по первому варианту исполнения).In FIG. 6 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with one annular piston, two adjacent annular elements, each of which is made in the form of a single part of two annular elements, acting as a separator of media (reservoir and dielectric fluids), limited by the walls of the external and inner segments of tubes rigidly interconnected and having an annular cavity open from the end facing the second nipple (according to the first embodiment).

На фиг. 7 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с одним кольцевым поршнем, двумя смежными кольцевыми элементами, каждый из которых выполнен в виде единой детали из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию раздели- 5 026331 теля сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей закрытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по первому варианту исполнения).In FIG. 7 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with one annular piston, two adjacent annular elements, each of which is made in the form of a single part of two annular elements that performs the function of separating media (reservoir and dielectric fluids), bounded by the walls of the external and internal segments of the tubes, rigidly interconnected, and having an annular cavity closed from the end facing the second nipple (according to the first embodiment).

На фиг. 8 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с двумя кольцевыми поршнями и единой деталью из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей открытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по второму варианту исполнения).In FIG. 8 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with two annular pistons and a single part of two annular elements, which serves as a media separator (reservoir and dielectric fluids), bounded by the walls of the outer and inner pipe sections, rigidly interconnected, and having an annular cavity open from the end facing the second nipple (according to the second embodiment).

На фиг. 9 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с двумя кольцевыми поршнями и единой деталью из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей закрытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по второму варианту исполнения).In FIG. 9 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with two annular pistons and a single part of two annular elements, which serves as a media separator (reservoir and dielectric fluids), bounded by the walls of the outer and inner pipe sections, rigidly interconnected, and having closed from the end facing the second nipple, an annular cavity (according to the second embodiment).

На фиг. 10 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с двумя кольцевыми поршнями и единой деталью, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей) и выполненной в виде пробки (по второму варианту исполнения).In FIG. 10 shows a longitudinal section of the proposed hydroprotection device, made in the form of a tread with two annular pistons and a single part, which serves as a separator of media (reservoir and dielectric fluids) and made in the form of a tube (according to the second embodiment).

На фиг. 11 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с двумя кольцевыми поршнями и двумя смежными кольцевыми элементами, каждый из которых выполнен в виде единой детали из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей открытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по второму варианту исполнения).In FIG. 11 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with two annular pistons and two adjacent annular elements, each of which is made in the form of a single part of two annular elements, acting as a separator of media (reservoir and dielectric fluids), limited by the walls of the external and the inner segments of the tubes, rigidly interconnected, and having an annular cavity open from the end facing the second nipple (according to the second embodiment).

На фиг. 12 представлен продольный разрез предлагаемого устройства гидрозащиты, выполненного в виде протектора с двумя кольцевыми поршнями и двумя смежными кольцевыми элементами, каждый из которых выполнен в виде единой детали из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред (пластовой и диэлектрической жидкостей), ограниченной стенками внешнего и внутреннего отрезков трубок, жестко связанных между собой, и имеющей закрытую с торца, обращенного ко второму ниппелю, кольцевую полость (по второму варианту исполнения).In FIG. 12 shows a longitudinal section of the proposed hydraulic protection device, made in the form of a tread with two annular pistons and two adjacent annular elements, each of which is made in the form of a single part of two annular elements, acting as a separator of media (reservoir and dielectric fluids), limited by the walls of the external and the inner segments of the tubes, rigidly interconnected, and having a closed annular cavity closed from the end facing the second nipple (according to the second embodiment).

Устройства для гидравлической защиты электродвигателя скважинного центробежного насоса могут быть конструктивно реализованы в виде двух типов, по тем же схемам размещения, которые представлены на фиг. 1 и фиг. 2.Devices for hydraulic protection of a borehole centrifugal pump electric motor can be structurally implemented in the form of two types, according to the same layouts that are presented in FIG. 1 and FIG. 2.

Один тип устройства для гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса (по фиг. 1) содержит устройство, включающее только один протектор 1 без компенсатора, причем протектор 1 размещен между центробежным скважинным насосом 2 и его электродвигателем 3. В последнее время в нефтедобывающей отрасли отдается предпочтение именно этому типу исполнения устройства гидрозащиты.One type of device for hydraulic protection of a borehole electric motor, mainly a centrifugal pump (in FIG. 1) comprises a device comprising only one tread 1 without a compensator, the tread 1 being placed between the centrifugal borehole pump 2 and its electric motor 3. Recently, in the oil industry preference for this particular type of design of the waterproofing device.

Другой тип устройства для гидравлической защиты электродвигателя скважинного центробежного насоса (по фиг. 2) содержит устройство, включающее протектор 1 и компенсатор 4, причем протектор 1 размещен между скважинным насосом 2 и его электродвигателем 3, а компенсатор 4 размещен непосредственно перед электродвигателем 3.Another type of device for hydraulic protection of a borehole centrifugal pump electric motor (Fig. 2) comprises a device comprising a tread 1 and a compensator 4, the tread 1 being placed between the borehole pump 2 and its electric motor 3, and the compensator 4 is placed directly in front of the electric motor 3.

Предлагаемое устройство размещено внутри обсадной колонны 5 скважины и связано с насоснокомпрессорной трубой 6.The proposed device is placed inside the casing 5 of the well and is connected with the tubing 6.

Далее рассматривается устройство гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса первого типа (по фиг. 1), т.е. выполненного в виде протектора.Next, a hydraulic protection device for a borehole electric motor, primarily a centrifugal pump of the first type (in FIG. 1) is considered, i.e. made in the form of a tread.

На фиг. 3-7 показано предлагаемое устройство по первому варианту исполнения (с одним кольцевым поршнем).In FIG. 3-7 show the proposed device according to the first embodiment (with one annular piston).

На фиг. 8-12 показано предлагаемое устройство по второму варианту исполнения (с двумя смежными кольцевыми поршнями).In FIG. 8-12 shows the proposed device according to the second embodiment (with two adjacent annular pistons).

Представленное на фиг. 1 и 3-12 устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса 2 содержит вал 7 привода центробежного скважинного насоса 2 с входным устройством 8 для пластовой жидкости, который передает крутящий момент от вала электродвигателя 3 к валу насоса 2, упорный и радиальный подшипники 9, и например, одну ступень, в состав которой входит цилиндрический корпус 10, окружающая вал 7 труба 11, охватывающая вал 7 привода насоса 2 и коаксиально установленная внутри цилиндрического корпуса 10 с образованием кольцевой камеры 12, ограниченной внутренней поверхностью 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхностью 14 трубы 11, а также первый и второй ниппели 15 и 16, соответственно, например, одна демпфирующая втулка 17, например, одно уплотнение 18 вала 7 и установленные в кольцевой камере 12 с возможностью возвратно-поступательного перемещения кольцевой поршень 19 и единая деталь, выполняющая функцию разделения пластовой и диэлектрической жидкости и состоящая из двух кольцевых элементов, жестко связанных между собой, и установленная с возможностью свободного автономного перемещения в кольцевой камере 12 без механической связи с кольцевым поршнем 19. Уп- 6 026331 лотнение 18 вала 7 может быть выполнено любым: торцевым, радиальным или лабиринтным, причем давление диэлектрической жидкости перед этим уплотнением 18 вала 7 должно превышать давление пластовой жидкости для обеспечения долговечной работы предлагаемого устройства. Число ступеней протектора предпочтительно составляет 1-3.Presented in FIG. 1 and 3-12, a device for hydraulic protection of a borehole electric motor, mainly a centrifugal pump 2, comprises a drive shaft 7 of a centrifugal borehole pump 2 with an input device 8 for formation fluid, which transmits torque from the shaft of the electric motor 3 to the shaft of the pump 2, thrust and radial bearings 9 and, for example, one stage, which includes a cylindrical body 10, a shaft 11 surrounding the shaft 7, a pump 2 covering the shaft 7 of the drive 2 of the pump, and coaxially mounted inside the cylindrical body 10 to form the camera 12, limited by the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11, as well as the first and second nipples 15 and 16, respectively, for example, one damping sleeve 17, for example, one seal 18 of the shaft 7 and installed in the annular chamber 12 with the possibility of reciprocating movement of the annular piston 19 and a single part that performs the function of separating the reservoir and dielectric fluid and consisting of two ring elements rigidly interconnected, and installed with the possibility of free autonomous movement in the annular chamber 12 without mechanical connection with the annular piston 19. Packing 18 shaft 7 can be performed by any: end, radial or labyrinth, and the pressure of the dielectric fluid in front of this seal 18 of the shaft 7 must exceed the pressure of the reservoir fluid for ensure the durable operation of the proposed device. The number of tread steps is preferably 1-3.

Питание электродвигателя 3 от трансформатора (не показан) подается посредством кабельного удлинителя 20, подключенного к головке 21 электродвигателя 3, примыкающей ко второму ниппелю 16.The power of the electric motor 3 from the transformer (not shown) is supplied by means of a cable extension 20 connected to the head 21 of the electric motor 3 adjacent to the second nipple 16.

Кольцевой поршень 19 реализован подвижным с возможностью совершать возвратнопоступательное движение в пределах кольцевой камеры 12 и разделяет кольцевую камеру 12 на два участка 22 и 23, один 22 из которых, расположенный со стороны торца 24 кольцевого поршня 19, обращенного ко второму ниппелю 16, заполнен пластовой жидкостью, поступающей из затрубного пространства, а другой участок 23, расположенный с противоположного торца 2 5 кольцевого поршня 19, обращенного к первому ниппелю 15, заполнен диэлектрической жидкостью электродвигателя 3. Для предотвращения утечки жидкостей из участков 22 и 23 кольцевой камеры 12 кольцевой поршень 19 снабжен опорным центрирующим кольцом 26, например, одним уплотнителем 27, расположенным в месте контакта кольцевого поршня 19 с внутренней поверхностью 13 цилиндрического корпуса 10, и другим уплотнителем 2 8 в месте контакта кольцевого поршня 19 с внешней поверхностью 14 трубы 11.The annular piston 19 is movable with the ability to make a reciprocating motion within the annular chamber 12 and divides the annular chamber 12 into two sections 22 and 23, one of which 22, located on the side of the end face 24 of the annular piston 19 facing the second nipple 16, is filled with formation fluid coming from the annulus, and another portion 23 located at the opposite end 2 of the 5 annular piston 19 facing the first nipple 15 is filled with dielectric fluid of the electric motor 3. To prevent To prevent fluid leakage from sections 22 and 23 of the annular chamber 12, the annular piston 19 is equipped with a support centering ring 26, for example, one seal 27 located at the contact point of the annular piston 19 with the inner surface 13 of the cylindrical body 10, and another seal 2 8 at the contact point of the annular the piston 19 with the outer surface 14 of the pipe 11.

В канале 29 второго ниппеля 16, сообщающим участок 22 кольцевой камеры 12, заполненный пластовой жидкостью, с затрубным пространством, установлен фильтр 30 очистки пластовой жидкости. Головка 21 электродвигателя 3 включает осевой подшипник - пяту 31 вала 7 насоса 2 и канал 32 ввода кабельного удлинителя 20 электродвигателя 3.In the channel 29 of the second nipple 16, which communicates the section 22 of the annular chamber 12, filled with formation fluid, with annulus, a filter 30 for cleaning the formation fluid is installed. The head 21 of the electric motor 3 includes an axial bearing - the heel 31 of the shaft 7 of the pump 2 and the channel 32 of the input cable extension 20 of the electric motor 3.

На валу 7 насоса 2 между участком 23 кольцевой камеры 12, заполненным диэлектрической жидкостью, и уплотнением 18 вала 7 центробежного насоса 2 установлено насосное устройство 33, сообщенное посредством выполненного в первом ниппеле 15 канала 34, снабженного фильтром 35 очистки диэлектрической жидкости электродвигателя, с участком 23 кольцевой камеры 12, заполненным диэлектрической жидкостью электродвигателя.On the shaft 7 of the pump 2 between the section 23 of the annular chamber 12 filled with a dielectric fluid and the seal 18 of the shaft 7 of the centrifugal pump 2, a pump device 33 is installed, connected by means of a section 23 for purifying the dielectric fluid of the electric motor 35, provided with a filter 23 for cleaning the dielectric fluid of the electric motor, with section 23 an annular chamber 12 filled with a dielectric fluid of an electric motor.

Насосное устройство 33 прокачивает диэлектрическую жидкость электродвигателя через канал 34, выполненный в первом ниппеле 15 и через установленный в этом канале 34 фильтр 35 для очистки диэлектрической жидкости, производя очистку диэлектрической жидкости и обеспечивая заданный перепад давления для обеспечения надежной работы уплотнения 18 вала 7 привода насоса 2.The pump device 33 pumps the dielectric fluid of the electric motor through a channel 34 made in the first nipple 15 and through a filter 35 for cleaning the dielectric liquid installed in this channel 34, purifying the dielectric liquid and providing a predetermined pressure drop to ensure reliable operation of the seal 18 of the shaft 7 of the pump 2 pump 2 .

Вышеуказанная единая деталь, выполняющая функцию разделителя пластовой и диэлектрической жидкостей и состоящая из двух кольцевых элементов, выполнена в виде жестко связанных между собой отрезка 36 внешней трубки и отрезка 37 внутренней трубки, коаксиально установленных один в другом в кольцевой камере 12 со стороны торца 24 кольцевого поршня 19, обращенного ко второму ниппелю 16 и контактирующего с пластовой жидкостью участка 22 кольцевой камеры 12, с прилеганием, соответственно, к внутренней поверхности 13 корпуса 10 и к внешней поверхности 14 трубы 11 с зазором между ними и соответствующими вышеуказанными поверхностями прилегания, при этом пространство зазора заполнено защитной средой с гидроолеофобными свойствами.The above single part, which serves as a separator of reservoir and dielectric fluids and consisting of two ring elements, is made in the form of rigidly interconnected section 36 of the outer tube and section 37 of the inner tube, coaxially mounted one in the other in the annular chamber 12 from the end face 24 of the ring piston 19, facing the second nipple 16 and in contact with the formation fluid of the portion 22 of the annular chamber 12, with a fit, respectively, to the inner surface 13 of the housing 10 and to the outer surface 14 tr WG 11 with a gap between them and the corresponding abutment surfaces mentioned above, while the gap space is filled with a protective medium with hydro-oleophobic properties.

Отрезки 36 и 37 внешней и внутренней трубок, соответственно, двух кольцевых элементов жестко связаны между собой с образованием единой детали посредством сплошного днища 38, размещенного со стороны торца 24 кольцевого поршня 19, обращенного ко второму ниппелю 16 и контактирующего с пластовой жидкостью и жестко соединенного с этой стороны с обоими торцами 39 и 40 этих отрезков 36 и 37 трубок соответственно. Форма выполнения образующей отрезков 36 и 37 трубок кольцевых элементов может быть различной, т.е. трубки могут быть коническими, а также с извилистой образующей, наряду с цилиндрическими.The segments 36 and 37 of the outer and inner tubes, respectively, of the two annular elements are rigidly interconnected to form a single part by means of a solid bottom 38, placed on the side of the end face 24 of the annular piston 19, facing the second nipple 16 and in contact with the formation fluid and rigidly connected to this side with both ends 39 and 40 of these segments 36 and 37 tubes, respectively. The form of execution of the generatrix of the segments 36 and 37 of the tubes of the ring elements may be different, i.e. the tubes can be conical, as well as with a sinuous generatrix, along with cylindrical ones.

Отрезки 36 и 37 трубок обоих кольцевых элементов, жестко связанные между собой с образованием единой детали и не связанные механически с кольцевым поршнем 19, установлены в кольцевой камере 12 с возможностью свободного автономного, т.е. независимого от кольцевого поршня 19, возвратнопоступательного перемещения в кольцевой камере 12 и с возможностью выполнения функции разделителя пластовой и электрической жидкостей в кольцевой камере 12.The segments 36 and 37 of the tubes of both ring elements, rigidly interconnected to form a single part and not mechanically connected with the annular piston 19, are installed in the annular chamber 12 with the possibility of free autonomous, i.e. independent of the annular piston 19, reciprocating movement in the annular chamber 12 and with the possibility of performing the function of a separator of formation and electric fluids in the annular chamber 12.

Кольцевая полость 41 внутри единой детали из двух кольцевых элементов, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков 36 и 37, соответственно, трубок, выполняющая функцию разделителя сред, может быть выполнена открытой с ее торца 42, обращенного ко второму ниппелю 16, и заполнена защитной средой с гидроолеофобными свойствами. Кроме того, кольцевая полость 41 внутри единой детали из двух кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред, может быть выполнена закрытой с обоих торцов, а следовательно, единая деталь, выполняющая функцию разделителя сред, может быть выполнена в виде единого сплошного кольца, как это показано на фиг. 5, а два кольцевых элемента этой единой детали являются образующими этого сплошного кольца.An annular cavity 41 inside a single part of two annular elements, bounded by the walls of the outer and inner segments 36 and 37, respectively, of the tubes, acting as a media separator, can be made open from its end face 42, facing the second nipple 16, and filled with a protective medium with hydro-oleophobic properties. In addition, the annular cavity 41 inside a single part of two ring elements that performs the function of a media separator can be closed at both ends, and therefore, a single part that performs the function of a media separator can be made in the form of a single solid ring, as shown in FIG. 5, and two ring elements of this single part are the generators of this continuous ring.

Места прилегания внешнего 36 и внутреннего 37 отрезков трубок к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и к внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, выполнены с зазорами относительно поверхностей прилегания и размещены в зоне торцов 43 и 44 этих отрезков 36 и 37 трубок, соответственно, обращенных ко второму ниппелю 16 и наиболее удаленных от кольцевого поршня 19. В местах прилегания установлены уплотнения 45 и 46 со стороны внутренней поверхности 13 цилиндриче- 7 026331 ского корпуса 10 и со стороны внешней поверхности 14 трубы 11 соответственно.The contact points of the outer 36 and inner 37 pipe segments to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and to the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, are made with gaps relative to the contact surfaces and are placed in the area of the ends 43 and 44 of these pipe segments 36 and 37, respectively, facing to the second nipple 16 and the most distant from the annular piston 19. Seals 45 and 46 are installed at the contact points from the side of the inner surface 13 of the cylindrical housing 7,026,331 and from the side of the outer surface 14 of the pipe 11, respectively venno.

Защитная среда с гидроолеофобными свойствами, выполненная в виде диэлектрической барьерной жидкости предпочтительно на основе кремнийорганических соединений, размещена в зоне А кольцевой камеры 12, т.е. зоне перемещения единой детали, выполняющей функцию разделителя сред, и ограниченной с одной стороны торцом 24 кольцевого поршня 19, обращенного ко второму ниппелю 16, а с другой стороны торцами 43 и 44 отрезков 36 и 37 трубок, жестко связанных между собой с образованием единой детали-разделителя сред.The protective medium with hydro-oleophobic properties, made in the form of a dielectric barrier liquid, preferably based on organosilicon compounds, is placed in zone A of the annular chamber 12, i.e. the zone of movement of a single part that performs the function of a media separator, and bounded on one side by the end 24 of the annular piston 19 facing the second nipple 16, and on the other hand by the ends 43 and 44 of the segments 36 and 37 of the tubes rigidly interconnected to form a single part - medium separator

Диэлектрическая затворная среда на основе предпочтительно полиэтиленоксидов размещена в зоне В кольцевой камеры 12, ограниченной с одной стороны вторым ниппелем 16 и с другой стороны поверхностью отрезков 36 и 37 трубок, со стороны второго ниппеля 16, жестко связанных между собой с образованием единой детали-разделителя сред, причем диэлектрическая барьерная жидкость и диэлектрическая затворная жидкости взяты несмешивающимися между собой, а плотность диэлектрической затворной жидкости взята, по меньшей мере, равной плотности диэлектрической барьерной жидкости.A dielectric gate medium based on preferably polyethylene oxides is located in zone B of the annular chamber 12, limited on one side by a second nipple 16 and on the other hand by the surface of the pipe sections 36 and 37, on the side of the second nipple 16, rigidly connected to form a single media separator moreover, the dielectric barrier fluid and the dielectric barrier fluid are taken immiscible with each other, and the density of the dielectric barrier fluid is taken at least equal to the density of the dielectric barrier fluid.

Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительными местами прилегания отрезков 36 и 37 внешней и внутренней трубок кольцевых элементов, соответственно, к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, выполненными с зазором относительно соответствующих поверхностей прилегания, размещенными по длине этих отрезков 36 и 37 трубок и снабженными также уплотнениями 45 и 46 в месте примыкания каждого отрезка к внутренней поверхности 10 корпуса 7 и к внешней поверхности 11 трубы соответственно. Таких уплотнений может быть несколько, например, четыре.In addition, the device can be provided with additional fit points of the segments 36 and 37 of the outer and inner tubes of the ring elements, respectively, to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, made with a gap relative to the respective surfaces of the fit, placed along the length of these segments 36 and 37 of the tubes and also equipped with seals 45 and 46 at the junction of each segment to the inner surface 10 of the housing 7 and to the outer surface 11 of the pipe, respectively but. There can be several such seals, for example, four.

Для сохранения защитной смазки внешняя поверхность внешнего отрезка 36 трубки и внутренняя поверхность внутреннего отрезка 37 трубки кольцевых элементов могут быть снабжены выступами 47 и 48, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания двух кольцевых элементов, жестко связанных между собой, к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, а уплотнения 45 и 46 мест прилегания двух кольцевых элементов к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, могут быть размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы выполнены как в зоне торцов 43 и 44 внешнего и внутреннего отрезков 36 и 37 трубок, соответственно, обращенных ко второму ниппелю 16, так и распределены по длине этих отрезков 36 и 37 трубок.To preserve the protective lubricant, the outer surface of the outer tube segment 36 and the inner surface of the inner tube segment 37 of the annular elements can be provided with protrusions 47 and 48 located in the gap between the respective contact surfaces of the two annular elements rigidly connected to each other to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, and the seals 45 and 46 of the fit of the two ring elements to the inner surface 13 of the cylindrical core the whisker 10 and the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, can be placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are made in the area of the ends 43 and 44 of the outer and inner segments 36 and 37 of the tubes, respectively, facing the second nipple 16, and 36 and 37 tubes are distributed along the length of these segments.

Пространство внутри единой детали кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя пластовой и диэлектрической жидкостей, ограниченное стенками жестко связанных между собой отрезков 36 и 37 трубок, также заполнено защитной средой с гидроолеофобными свойствами в виде диэлектрической барьерной жидкости.The space inside a single part of the ring elements, which acts as a separator of formation and dielectric fluids, limited by the walls of rigidly interconnected segments 36 and 37 of the tubes, is also filled with a protective medium with hydro-oleophobic properties in the form of a dielectric barrier fluid.

Кроме того, устройство может быть снабжено, например, двумя предназначенными для разделения пластовой и диэлектрической жидкостей дополнительными кольцевыми элементами, также выполненными в виде единой детали, состоящей из отрезков 49 и 50 внешней и внутренней трубок дополнительных элементов, соответственно, жестко связанных между собой посредством общего для них сплошного днища 51, размещенного со стороны смежной единой детали из двух жестко связанных между собой кольцевых элементов, наиболее близко расположенной к кольцевому поршню 19.In addition, the device can be equipped, for example, with two additional annular elements designed to separate the reservoir and dielectric fluids, also made in the form of a single part, consisting of segments 49 and 50 of the outer and inner tubes of the additional elements, respectively, rigidly interconnected by means of a common for them a solid bottom 51, placed on the side of an adjacent single part from two rigidly interconnected annular elements closest to the annular piston 19.

При этом днище 51 со стороны этой единой детали из двух смежных кольцевых элементов прилегает к торцам 52 и 53 обоих отрезков 49 и 50 трубок дополнительных кольцевых элементов, соответственно, с образованием каждой единой детали, свободно размещенной в кольцевой камере 12 с возможностью независимого от кольцевого поршня 19 автономного возвратно-поступательного перемещения и выполняющей функцию дополнительного разделителя пластовой и диэлектрической жидкостей. Форма выполнения образующей отрезков 49 и 50 дополнительных кольцевых элементов также может быть различной, т.е. трубки могут быть коническими, с извилистой образующей, а также цилиндрическими.At the same time, the bottom 51 from the side of this single part from two adjacent annular elements abuts against the ends 52 and 53 of both segments 49 and 50 of the tubes of the additional annular elements, respectively, with the formation of each single part freely placed in the annular chamber 12 with the possibility of being independent of the annular piston 19 autonomous reciprocating movement and performing the function of an additional separator of reservoir and dielectric fluids. The form of execution of the generatrix of segments 49 and 50 of the additional annular elements may also be different, i.e. the tubes can be conical, with a sinuous generatrix, as well as cylindrical.

Кольцевая полость 54 внутри единой детали из двух жестко связанных между собой дополнительных кольцевых элементов, выполняющей функцию разделителя сред, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков 49 и 50 трубок, соответственно, может быть выполнена открытой с ее торца 55, обращенного ко второму ниппелю 16, и заполнена защитной средой с гидроолеофобными свойствами в виде диэлектрической барьерной жидкости. Кроме того, кольцевая полость 54 внутри единой детали из двух дополнительных защитных элементов может быть выполнена закрытой с обоих торцов, а следовательно, единая деталь из двух защитных элементов может быть выполнена в виде единого сплошного кольца.An annular cavity 54 inside a single part of two rigidly interconnected additional annular elements that performs the function of a media separator, limited by the walls of the external and internal segments 49 and 50 of the tubes, respectively, can be made open from its end face 55, facing the second nipple 16, and filled with a protective environment with hydro-oleophobic properties in the form of a dielectric barrier fluid. In addition, the annular cavity 54 inside a single part of two additional protective elements can be closed at both ends, and therefore, a single part of two protective elements can be made in the form of a single continuous ring.

Места прилегания внешней поверхности внешнего отрезка 49 и внутренней поверхности внутреннего отрезка 50 трубки к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и к внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, выполнены с зазорами относительно поверхностей прилегания и размещены в зоне торцов 56 и 57 этих отрезков 49 и 50 трубок дополнительных кольцевых элементов, соответственно, обращенных ко второму ниппелю 16 и наиболее удаленных от кольцевого поршня 19. В местах прилегания установлены уплотнения 45 и 46 со стороны внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и со стороны внешней поверхности 14 трубы 11 соответственно.The places of abutment of the outer surface of the outer segment 49 and the inner surface of the inner segment 50 of the tube to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and to the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, are made with gaps relative to the abutment surfaces and are located in the area of the ends 56 and 57 of these segments 49 and 50 tubes of additional annular elements, respectively, facing the second nipple 16 and farthest from the annular piston 19. At the contact points, seals 45 and 46 are installed on the inner surface side 13 and the cylindrical body 10 and from the outer surface 14 of pipe 11, respectively.

- 8 026331- 8,026,331

Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительными местами прилегания отрезков 49 и 50 внешней и внутренней трубок дополнительных кольцевых элементов, соответственно, к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, выполненными с зазором относительно соответствующих поверхностей прилегания, размещенными по длине этих отрезков 49 и 50 трубок и снабженными также уплотнениями 45 и 46 в месте примыкания к внутренней поверхности 13 корпуса 10 и к внешней поверхности 14 трубы 11 соответственно. Таких уплотнений может быть несколько, например, четыре.In addition, the device can be provided with additional fit points of the segments 49 and 50 of the outer and inner tubes of the additional ring elements, respectively, to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, made with a gap relative to the respective abutment surfaces, placed along the length of these segments 49 and 50 of the tubes and also equipped with seals 45 and 46 at the junction with the inner surface 13 of the housing 10 and the outer surface 14 of the pipe 11 corresponds Enno. There can be several such seals, for example, four.

Внешняя поверхность внешнего отрезка 49 трубки и внутренняя поверхность внутреннего отрезка 50 трубки дополнительных элементов могут быть снабжены выступами 58 и 59, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания двух дополнительных кольцевых элементов к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, а уплотнения 45 и 46 мест прилегания двух дополнительных кольцевых элементов могут быть размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы выполнены как в зоне торцов 56 и 57 внешнего и внутреннего отрезков 49 и 50 трубок, соответственно, обращенных ко второму ниппелю 16, так и распределены по длине этих отрезков 49 и 50 трубок.The outer surface of the outer tube segment 49 and the inner surface of the inner tube segment 50 of the additional elements may be provided with protrusions 58 and 59 located in the gap between the respective contact surfaces of the two additional annular elements to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11, respectively and seals 45 and 46 of the fit of two additional annular elements can be placed on the outer surface of each of these protrusions, p When in use, the protrusions formed in both ends of the zone 56 and 57 of the outer and inner segments 49 and 50 tubes, respectively, facing to the second nipple 16 and distributed along the length of the segments 49 and 50 tubes.

Уплотнения 45 и 46 мест прилегания дополнительных защитных кольцевых элементов к внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов.Seals 45 and 46 of the fit of the additional protective ring elements to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, are placed on the outer surface of each of these protrusions.

Разделительная среда между смежными кольцевыми элементами выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости, причем диэлектрическая барьерная жидкость и диэлектрическая затворная жидкости взяты несмешивающимися между собой, а плотность диэлектрической затворной жидкости взята, по меньшей мере, равной плотности барьерной жидкости.The separation medium between adjacent annular elements is made in the form of a dielectric barrier fluid, the dielectric barrier fluid and the dielectric barrier fluid being taken immiscible with each other, and the density of the dielectric barrier fluid is taken at least equal to the density of the barrier fluid.

Согласно второму варианту исполнения устройства для повышения надежности разделения диэлектрической и пластовой жидкостей в кольцевой камере 12 со стороны торца 25 кольцевого поршня 19, обращенного к первому ниппелю 15 и контактирующего с диэлектрической жидкостью, без механической связи с последним, установлен с возможностью автономного возвратно-поступательного перемещения дополнительный кольцевой поршень 60.According to a second embodiment of the device for improving the reliability of separation of dielectric and formation fluids in the annular chamber 12 from the end face 25 of the annular piston 19 facing the first nipple 15 and in contact with the dielectric fluid, without mechanical connection with the latter, it is installed with the possibility of autonomous reciprocating movement additional annular piston 60.

Заправка разделительной средой пространства между кольцевым поршнем 19 и дополнительным кольцевым поршнем 60 производится в процессе сборки устройства.Filling with the separation medium the space between the annular piston 19 and the additional annular piston 60 is carried out during the assembly of the device.

При выполнении смежно установленных кольцевого поршня 19 и дополнительного кольцевого поршня 60 осуществляется свободное и автономное перемещение их внутри кольцевой камеры 12 наряду с возможностью свободного и автономного перемещения внутри этой камеры 12 по меньшей мере одной единой детали, выполняющей функцию разделителя пластовой и диэлектрической жидкостей и состоящей из кольцевых элементов, включающих внешний отрезок трубки 36 и внутренний отрезок 37 трубки, жестко соединенных между собой посредством общего кольцевого днища 38, выполненного со стороны торца 24 кольцевого поршня 19, обращенного ко второму ниппелю 16, с прилеганием к торцам 39 и 40 отрезков 36 и 37, соответственно, и/или единой детали кольцевых элементов, состоящих из внешнего отрезка 49 и внутреннего отрезка 50 трубок, жестко связанных между собой посредством днища 51. Форма выполнения образующей отрезков трубок кольцевых элементов во втором варианте исполнения устройства может быть различной, т.е. трубки могут быть коническими, с извилистой образующей, а также цилиндрическими.When performing adjacent mounted annular piston 19 and an additional annular piston 60, their free and autonomous movement inside the annular chamber 12 is carried out, along with the possibility of free and autonomous movement within this chamber 12 of at least one single part that acts as a separator of reservoir and dielectric fluids and consists of annular elements, including the outer section of the tube 36 and the inner segment 37 of the tube, rigidly interconnected by means of a common annular bottom 38, flanged from the end face 24 of the annular piston 19 facing the second nipple 16, adjacent to the ends 39 and 40 of the segments 36 and 37, respectively, and / or a single part of the ring elements, consisting of an external segment 49 and an internal segment 50 of tubes rigidly connected between each other by means of the bottom 51. The form of execution of the generatrix of the segments of the tubes of the ring elements in the second embodiment of the device may be different, i.e. the tubes can be conical, with a sinuous generatrix, as well as cylindrical.

Для снижения трения между подвижными и неподвижными конструктивными элементами протектора, в частности, цилиндрического корпуса 10, пространство между внешней поверхностью кольцевого поршня 19 и внутренней поверхностью 13 цилиндрического корпуса 10, а также пространство между внешней поверхностью дополнительного кольцевого поршня 60 и внутренней поверхностью 13 цилиндрического корпуса 10 и между внутренней поверхностью дополнительного кольцевого поршня 60 и внешней поверхностью 14 трубы 11 заполнено защитной средой с гидроолеофобными свойствами, выполненной в виде диэлектрической барьерной жидкости.To reduce friction between the movable and stationary structural elements of the tread, in particular, the cylindrical body 10, the space between the outer surface of the annular piston 19 and the inner surface 13 of the cylindrical body 10, as well as the space between the outer surface of the additional annular piston 60 and the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and between the inner surface of the additional annular piston 60 and the outer surface 14 of the pipe 11 is filled with a protective medium with hydro-oleophobic Tvam formed as a dielectric barrier liquid.

Используемые в устройстве кольцевые элементы, выполненные в виде единых деталей с выполнением функции разделителей сред, должны быть плотно поджаты к соответствующей смазываемой ими поверхности цилиндрического корпуса 10 и трубы 11, но также они не должны заклинивать в кольцевой камере 12 при движении кольцевого поршня 19 и/или дополнительного кольцевого поршня 60.The ring elements used in the device, made in the form of single parts with the function of media separators, should be tightly pressed to the corresponding surface of the cylindrical housing 10 and pipe 11 lubricated by them, but also they should not jam in the annular chamber 12 when the annular piston 19 and / or an additional annular piston 60.

Разделительная среда между двумя поршнями (зона С) выполнена в виде диэлектрической жидкости с диэлектрической прочностью от 4 до 90 кВ/см. Диэлектрическая жидкость электродвигателя имеет высокое электрическое сопротивление и хорошие антифрикционные свойства, а также предотвращает износ трибосопряжений в электродвигателе 3. В качестве диэлектрической жидкости электродвигателя предпочтительно используют масло с диэлектрической прочностью не менее 4 кВ/см, например, масло марки МДПН. В качестве разделительной среды между поршнями используют диэлектрическую жидкость с диэлектрической прочностью от 4 до 90 кВ/см (например, масло МДПН) или газ, выбранный из ряда: воздух, инертный газ, углеводородный газ или смесь диэлектрической жидкости с газом.The separation medium between the two pistons (zone C) is made in the form of a dielectric fluid with a dielectric strength of 4 to 90 kV / cm. The dielectric fluid of the electric motor has high electrical resistance and good antifriction properties, and also prevents wear of tribological couplings in the electric motor 3. An oil with a dielectric strength of at least 4 kV / cm, for example, MDL oil, is preferably used as the dielectric fluid of the electric motor. As the separation medium between the pistons, a dielectric liquid with a dielectric strength of 4 to 90 kV / cm (for example, MDL oil) is used or a gas selected from the series: air, inert gas, hydrocarbon gas or a mixture of dielectric liquid with gas.

Защитная среда с гидроолеофобными свойствами, выполненная в виде диэлектрической барьерной жидкости предпочтительно на основе кремнийорганических соединений, размещена в зоне А кольце- 9 026331 вой камеры 12, т.е. зоне перемещения единой детали, выполняющей функцию разделителя сред, и ограниченной с одной стороны торцом 24 кольцевого поршня 19, обращенного ко второму ниппелю 16, а с другой стороны торцами 43 и 44 отрезков 36 и 37 трубок, жестко связанных между собой с образованием единой детали-разделителя сред.The protective medium with hydro-oleophobic properties, made in the form of a dielectric barrier liquid, preferably based on organosilicon compounds, is placed in zone A of the annular chamber 12 926331, i.e. the zone of movement of a single part that performs the function of a media separator, and bounded on one side by the end 24 of the annular piston 19 facing the second nipple 16, and on the other hand by the ends 43 and 44 of the segments 36 and 37 of the tubes rigidly interconnected to form a single part - medium separator

Диэлектрическая затворная среда на основе предпочтительно полиэтиленоксидов размещена в зоне В кольцевой камеры 12, ограниченной с одной стороны вторым ниппелем 16 и с другой стороны поверхностью отрезков 49 и 50 трубок, со стороны второго ниппеля 16, жестко связанных между собой с образованием единой детали-разделителя сред, причем диэлектрическая барьерная жидкость и диэлектрическая затворная жидкости взяты несмешивающимися между собой, а плотность диэлектрической затворной жидкости взята, по меньшей мере, равной плотности диэлектрической барьерной жидкости.A dielectric gate medium based on preferably polyethylene oxides is located in zone B of the annular chamber 12, limited on one side by the second nipple 16 and on the other hand by the surface of the pipe sections 49 and 50, on the side of the second nipple 16, rigidly connected to form a single media separator moreover, the dielectric barrier fluid and the dielectric barrier fluid are taken immiscible with each other, and the density of the dielectric barrier fluid is taken at least equal to the density of the dielectric barrier fluid.

Разделительная среда между смежными кольцевыми элементами, выполняющими функцию разделителей сред: пластовой и диэлектрической жидкостью электродвигателя - выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости.The separation medium between adjacent annular elements that perform the function of media separators: reservoir and dielectric fluid of an electric motor is made in the form of a dielectric barrier fluid.

Кольцевые поршни и кольцевые элементы, выполненные в виде единой детали из жестко связанных между собой отрезков трубок с возможностью осуществления функции разделения сред и автономного перемещения в кольцевой камере, изготовлены из коррозионно-стойкого металла или агрессивностойкого и температуростойкого полимерного материала, предпочтительно из термостойких неметаллических материалов с высокими антизадирными свойствами, содержащих свободный углерод и имеющих коэффициент теплового расширения, меньший или равный коэффициенту теплового расширения цилиндрического корпуса устройства.Ring pistons and ring elements made as a single part from rigidly interconnected pipe sections with the possibility of performing the functions of medium separation and autonomous movement in the annular chamber are made of corrosion-resistant metal or aggressive and temperature-resistant polymer material, preferably heat-resistant non-metallic materials with high anti-seize properties containing free carbon and having a coefficient of thermal expansion less than or equal to the coefficient t thermal expansion of the cylindrical body of the device.

Устройство для гидрозащиты в виде протектора электродвигателя скважинного центробежного насоса работает следующим образом.A device for waterproofing in the form of a protector of a motor of a borehole centrifugal pump operates as follows.

Перед началом работы устройства для гидрозащиты электродвигателя 3 оно полностью заполняется барьерной и затворной диэлектрическими жидкостями.Before starting operation of the device for hydroprotection of the electric motor 3, it is completely filled with barrier and gate dielectric fluids.

Вал 7 привода центробежного насоса 2, установленный на радиальных подшипниках 9, передает крутящий момент от вала электродвигателя 3 на вал скважинного насоса 2. При этом при погружении нефтедобывающего оборудования в скважину участок 22 кольцевой камеры 12 заполняется пластовой жидкостью через канал 29 с фильтром 30 очистки пластовой жидкости, выполненными во втором ниппеле 16. Участок 23 кольцевой камеры 12 предварительно заполняется диэлектрической жидкостью через канал 34 в первом ниппеле 15 и фильтр 35 очистки диэлектрической жидкости. Труба 11 установлена на демпфирующих втулках 17. Установленный в кольцевой камере 12 кольцевой поршень 19 с уплотнителями 27 и 28 относительно внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и относительно внешней поверхности 14 трубы 11, соответственно, и опорным центрирующим кольцом 26 препятствуют проникновению пластовой жидкости к участку 23 кольцевой камеры 12, заполненному диэлектрической жидкостью и сообщающемуся с внутренней герметичной полостью электродвигателя 3. Кроме того, пластовая жидкость также отделяется от диэлектрической жидкости посредством, например, торцевого уплотнения 18 вала 7 привода насоса 2. При включении электродвигателя 3 или увеличении числа его оборотов вращения находящаяся в его внутренней полости диэлектрическая жидкость нагревается и начинает постепенно расширяться, увеличиваясь в объеме, и, как следствие, возрастает давление диэлектрической жидкости во внутренней полости электродвигателя 3 и гидравлически сообщенной с ней полости устройства гидрозащиты, т.е. участке 23 с диэлектрической жидкостью электродвигателя 3 кольцевой камеры 12. Чтобы указанное давление не стало причиной открытия уплотнения 18 вала 7, нужно какимлибо образом демпфировать изменение давления заполняющей электродвигатель 3 диэлектрической жидкости. С этой целью кольцевой поршень 19 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере 12.The shaft 7 of the drive of the centrifugal pump 2, mounted on radial bearings 9, transmits the torque from the shaft of the electric motor 3 to the shaft of the borehole pump 2. In this case, when the oil producing equipment is immersed in the well, the section 22 of the annular chamber 12 is filled with reservoir fluid through a channel 29 with a reservoir cleaning filter 30 liquids made in the second nipple 16. A portion 23 of the annular chamber 12 is pre-filled with dielectric fluid through a channel 34 in the first nipple 15 and a dielectric fluid purification filter 35. The pipe 11 is mounted on damping bushings 17. An annular piston 19 installed in the annular chamber 12 with seals 27 and 28 relative to the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and relative to the outer surface 14 of the pipe 11, respectively, and the support centering ring 26 prevent the formation fluid from penetrating to the portion 23 an annular chamber 12 filled with dielectric fluid and in communication with the internal sealed cavity of the electric motor 3. In addition, the reservoir fluid is also separated from the dielectric the fluid through, for example, the mechanical seal 18 of the shaft 7 of the drive of the pump 2. When you turn on the motor 3 or increase the number of revolutions of rotation, the dielectric fluid located in its internal cavity is heated and begins to gradually expand, increasing in volume, and, as a result, the pressure of the dielectric fluid increases in the inner cavity of the electric motor 3 and the cavity of the hydroprotection device hydraulically connected with it, i.e. section 23 with the dielectric fluid of the electric motor 3 of the annular chamber 12. In order for the indicated pressure not to cause the seal 18 of the shaft 7 to open, it is necessary to dampen in any way the pressure change of the dielectric fluid filling the electric motor 3. To this end, the annular piston 19 is mounted with the possibility of reciprocating motion in the annular chamber 12.

При очередном увеличении давления диэлектрической жидкости он перемещается в кольцевой камере 12 в сторону участка 22 с пластовой жидкостью. При уменьшении давления он перемещается в сторону участка 23 с диэлектрической жидкостью электродвигателя 3, возвращаясь в исходное состояние.With the next increase in the pressure of the dielectric fluid, it moves in the annular chamber 12 towards the section 22 with the reservoir fluid. When the pressure decreases, it moves towards the section 23 with the dielectric fluid of the electric motor 3, returning to its original state.

Поскольку пластовая жидкость содержит большое количество химически активных веществ, в процессе эксплуатации нефтяной скважины на стенках кольцевой камеры 12, т.е. на внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и на внешней поверхности 14 трубы 11, откладываются различные солеотложения, являющиеся продуктом реакции химически активной пластовой жидкости со стенками кольцевой камеры 12.Since the reservoir fluid contains a large number of chemically active substances, during the operation of the oil well on the walls of the annular chamber 12, i.e. on the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and on the outer surface 14 of the pipe 11, various scale deposits are deposited, which are the product of the reaction of a chemically active formation fluid with the walls of the annular chamber 12.

Указанный процесс солеотложения является существенным препятствием для реализации перемещения кольцевого поршня 19 и дополнительного кольцевого поршня 60 в кольцевой камере 12. Помимо того, что в этом случае существенно увеличивается износ внутренней поверхности 13 цилиндрического корпуса 10 и внешней поверхности 14 трубы 11, возникает вероятность того, что кольцевой поршень 19 или дополнительный кольцевой поршень 60 может прикипеть к указанным поверхностям 13 и 14. Чтобы избежать этого, со стороны торца 24 кольцевого поршня 19, обращенного ко второму ниппелю 16 и контактирующего с пластовой жидкостью, в защитной среде, выполненной в виде диэлектрической барьерной жидкости, свободно, без механической связи с кольцевым поршнем 16, установлены по меньшей мере в виде одной единой детали, выполненной с возможностью осуществления функции раздели- 10 026331 телей пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя, два кольцевых элемента в виде отрезков 36 и 37 трубок, жестко связанных между собой посредством сплошного днища 38, установленного с примыканием к торцам 39 и 40 обоих отрезков 36 и 37 трубок соответственно.The specified scaling process is a significant obstacle to the implementation of the movement of the annular piston 19 and the additional annular piston 60 in the annular chamber 12. In addition to the fact that in this case the wear of the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11 increases significantly, it is likely that the annular piston 19 or an additional annular piston 60 can stick to the indicated surfaces 13 and 14. To avoid this, from the end face 24 of the annular piston 19 facing the second ohm nipple 16 and contacting with the formation fluid, in a protective medium made in the form of a dielectric barrier fluid, freely, without mechanical connection with the annular piston 16, are installed in at least one single part, configured to perform the function of dividers 10 026331 reservoir fluid and dielectric fluid of the electric motor, two annular elements in the form of segments 36 and 37 of tubes rigidly connected to each other by means of a continuous bottom 38 mounted adjacent to the ends 39 and 40 of both sections s 36 and 37 tubes respectively.

Кольцевые элементы единых деталей защищают внутреннюю поверхность 13 цилиндрического корпуса 10 и внешнюю поверхность 14 трубы 11 от солеотложений на них, не мешая плавному возвратно-поступательному перемещению кольцевого поршня 19 по кольцевой камере 12, перемещаясь вслед за кольцевым поршнем 19 за счет образованного в кольцевой камере 9 вакуума между принудительно движущимся кольцевым поршнем 19 и последовательно относительно него установленными едиными деталями кольцевых элементов, но не тормозя движения этого кольцевого поршня 19 и/или дополнительного кольцевого поршня 60, поскольку отсутствует механическая связь между кольцевым поршнем 19 и едиными деталями, выполняющими функцию разделителей сред, которые установлены с возможностью автономного возвратно-поступательного передвижения по кольцевой камере 12.The ring elements of the single parts protect the inner surface 13 of the cylindrical body 10 and the outer surface 14 of the pipe 11 from scaling on them, without interfering with the smooth reciprocating movement of the annular piston 19 along the annular chamber 12, moving after the annular piston 19 due to formed in the annular chamber 9 vacuum between the forcedly moving annular piston 19 and sequentially relative to it mounted single parts of the annular elements, but not inhibiting the movement of this annular piston 19 and / or additionally an annular piston 60, because there is no mechanical connection between the annular piston 19 and a single piece performing the function of spacers environments that are mounted to auxiliary reciprocating movement of the annular chamber 12.

При реализации варианта с дополнительным кольцевым поршнем 60 схема работы протектора практически не меняется. В этом случае диэлектрическая жидкость электродвигателя 3 в участке 23 кольцевой камеры 12 будет оказывать влияние на дополнительный поршень 60, а тот, в свою очередь, через разделительную среду между двумя поршнями будет передавать указанное давление на кольцевой поршень 19. В этом случае будет существенно снижена вероятность нарушения герметизации в кольцевой камере 12 и вероятность попадания в нее пластовой жидкости.When implementing the option with an additional annular piston 60, the tread pattern practically does not change. In this case, the dielectric fluid of the electric motor 3 in the portion 23 of the annular chamber 12 will affect the additional piston 60, and that, in turn, will transmit the indicated pressure to the annular piston 19 through the separation medium between the two pistons. In this case, the probability will be significantly reduced breach of sealing in the annular chamber 12 and the likelihood of formation fluid entering it.

Насосное устройство 33, установленное на валу 7 насоса 2 между участком 23 кольцевой камеры 12, заполненным диэлектрической жидкостью электродвигателя 3, и уплотнением 18 вала 7 привода насоса 2, прокачивает диэлектрическую жидкость электродвигателя 3 через канал 34 в первом ниппеле 15 и фильтр 35 очистки диэлектрической жидкости электродвигателя и тем самым производит очистку диэлектрической жидкости электродвигателя и обеспечивает необходимый для надежной и долговечной работы торцевого уплотнения 18 перепад давлений между диэлектрической жидкостью электродвигателя и пластовой жидкостью, при этом уплотнение 18 охлаждается и смывается чистой диэлектрической жидкостью электродвигателя 3, а не пластовой жидкостью, которая содержит твердые механические включения.A pump device 33 mounted on the shaft 7 of the pump 2 between the portion 23 of the annular chamber 12 filled with the dielectric fluid of the electric motor 3 and the seal 18 of the shaft 7 of the drive of the pump 2 pumps the dielectric fluid of the electric motor 3 through the channel 34 in the first nipple 15 and the filter 35 for cleaning the dielectric fluid of the electric motor and thereby purifies the dielectric fluid of the electric motor and provides the differential pressure necessary for reliable and durable operation of the mechanical seal 18 between the dielectric electric motor and reservoir fluid, while the seal 18 is cooled and washed off with a pure dielectric fluid of the motor 3, and not reservoir fluid, which contains solid mechanical impurities.

Для лучшей изоляции диэлектрической жидкости электродвигателя от пластовой, а также для существенного снижения трения между подвижными элементами конструкции в предлагаемом устройстве для гидравлической защиты скважинного, преимущественно центробежного насоса 2 использована защитная среда с гидроолеофобными свойствами в кольцевой камере 12 в зоне перемещения поршней и единых элементов - разделителей сред, ограниченной торцом 24 кольцевого поршня 19 со стороны второго ниппеля 16 и зоной В, заполненной затворной диэлектрической жидкостью, при этом защитная среда с гидроолеофобными свойствами выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости предпочтительно на основе кремнийорганических соединений.In order to better isolate the dielectric fluid of the electric motor from the reservoir, as well as to significantly reduce friction between the moving structural elements, the proposed device for the hydraulic protection of a borehole, mainly centrifugal pump 2, uses a protective medium with hydro-oleophobic properties in the annular chamber 12 in the zone of movement of the pistons and common elements - separators media limited by the end face 24 of the annular piston 19 from the side of the second nipple 16 and the zone B filled with a gate dielectric fluid s, while the protective medium with hydro-oleophobic properties is made in the form of a dielectric barrier liquid, preferably based on organosilicon compounds.

Использование по меньшей мере одной единой детали-разделителя сред из двух жестко соединенных отрезков трубок 36 и 37 или 49 и 50, выполненной с функцией разделителя пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя, а также возможность свободного автономного перемещения поршней и разделителей сред по кольцевой камере 12 позволяет достичь более надежного разделения сред и увеличить долговечность работы устройства.The use of at least one single part of the medium separator from two rigidly connected pipe segments 36 and 37 or 49 and 50, made with the function of a separator of the reservoir fluid and the dielectric fluid of the motor, as well as the possibility of free autonomous movement of the pistons and separators of the media in the annular chamber 12 allows achieve a more reliable separation of media and increase the durability of the device.

Пространство кольцевой камеры 12 между зоной размещения диэлектрической барьерной жидкости и зоной кольцевой камеры 12, вблизи второго ниппеля 16, заполнено затворной средой на основе предпочтительно полиэтиленоксидов, причем диэлектрическая барьерная жидкость и диэлектрическая затворная жидкости взяты несмешивающимися между собой.The space of the annular chamber 12 between the zone of placement of the dielectric barrier liquid and the region of the annular chamber 12, near the second nipple 16, is filled with a gate medium based on preferably polyethylene oxides, the dielectric barrier liquid and the dielectric gate liquid being taken immiscible with each other.

Полости внутри каждой единой детали кольцевых элементов также заполнены защитной средой с гидроолеофобными свойствами, выполненной в виде диэлектрической барьерной жидкости.The cavities inside each single part of the ring elements are also filled with a protective environment with hydro-oleophobic properties, made in the form of a dielectric barrier fluid.

Предлагаемое устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса успешно прошло испытания и подготовлено к внедрению.The proposed device for hydraulic protection of a borehole electric motor, mainly a centrifugal pump, has been successfully tested and prepared for implementation.

Использование предлагаемого устройства позволит существенно повысить эффективность работы протектора путем повышения быстродействия его поршней и более эффективного и надежного разделения пластовой и диэлектрической сред, а следовательно, повышения долговечности работы устройства при разработке любых нефтей, в том числе и тяжелых битумных, и парафинсодержащих.Using the proposed device will significantly increase the efficiency of the tread by increasing the speed of its pistons and more efficient and reliable separation of the reservoir and dielectric media, and therefore, increasing the durability of the device during the development of any oil, including heavy bituminous and paraffin-containing ones.

Claims

CLAIM

1. A device for hydraulic protection of a submersible electric motor of a borehole, mainly centrifugal pump, made in the form of a tread and containing a shaft, thrust and radial bearings and at least one stage, which includes a cylindrical body, a pipe surrounding the shaft, coaxially mounted inside the cylindrical body with the formation of the annular chamber, limited by the housing and the pipe, the first and second nipples, at least one damping sleeve, at least one shaft seal and installed e inside the annular chamber with the possibility of reciprocating movement in it of the annular piston and two annular elements made on the side of the end face of the annular piston in contact with the reservoir fluid, in the form of segments of the outer and inner tubes, while the annular piston divides the annular chamber into two sections, one of which, facing the second nipple, communicates with the annulus and is filled with its reservoir fluid, the other, facing the first nipple, is filled with dielectric fluid of the electric motor and is abused with at least one supporting centering ring, at least one sealant located at the contact point of the annular piston with the inner surface of the cylindrical body, and at least one sealant at the contact point of the annular piston with the outer surface of the pipe, the space between the outer surface of the annular piston and the inner surface of the cylindrical housing is filled with a protective medium, the segments of the outer and inner tubes of the ring elements are placed on the side of the end face of the annular piston, attached to the second nipple, abutting, respectively, to the inner surface of the casing and to the outer surface of the pipe with a gap between them and the corresponding abutment surfaces filled with a protective medium, in the channel of the second nipple, which communicates a portion of the annular chamber filled with reservoir fluid, with annulus, a filter is installed for cleaning the formation fluid, the contact points of the segments of the outer and inner tubes to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, filled with gaps relative to the corresponding contact surfaces, placed in the area of the ends of these pipe segments facing the second nipple and farthest from the annular piston, and equipped with seals, and a pumping device is installed on the shaft between the portion of the annular chamber filled with dielectric fluid and the shaft seal, communicated by means of a channel provided in the first nipple equipped with a filter for cleaning a dielectric fluid of an electric motor with a portion filled with dielectric fluid e an electric motor, characterized in that the segments of the outer and inner tubes of the annular elements are rigidly connected to each other by means of a common solid bottom located on the end face of the annular piston facing the second nipple, with adjacency from this side to the ends of both of these duct segments of the annular elements and with the formation of a single part, freely placed in the annular chamber with the possibility of autonomous reciprocating movement independent of the annular piston and with the possibility of performing the function separator reservoir fluid motor and the dielectric fluid in the annular chamber, wherein the protective Wednesday taken from gidrooleofobnymi properties.

2. The device according to claim 1, characterized in that the annular cavity inside a single part of two rigidly interconnected by means of the annular bottom of the ring elements, bounded by the walls of the outer and inner sections of their tubes, is made open from the end of the cavity facing the second nipple, and filled with protective atmosphere.

3. The device according to claim 1, characterized in that the annular cavity inside a single part of two rigidly interconnected by means of the annular bottom of the ring elements, bounded by the walls of the outer and inner sections of their tubes, is made closed from the end of the cavity facing the second nipple.

4. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with additional places of contact of the segments of the outer and inner tubes of the ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, made with a gap relative to the corresponding contact surfaces, placed along the length of these pipe segments and equipped with seals.

5. The device according to claim 1, characterized in that the outer surface of the outer tube segment and the inner surface of the inner tube segment of the annular elements are provided with protrusions located in the gap space between the respective contact surfaces of the two annular elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and sealing the fit points of the pipe segments of the two ring elements are located on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are made in the torus zone of the outer and inner pipe sections facing the second nipple.

6. The device according to claim 4, characterized in that the outer surface of the outer tube segment and the inner surface of the inner tube segment of the ring elements is provided with protrusions located in the gap space between the respective contact surfaces of the ring elements 12,026,331 elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface pipes, and the seals of the fit points of the pipe segments of the two ring elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are distributed along other than these pipe sections.

7. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with at least one additional single part of two additional annular elements made in the form of segments of the outer and inner tubes rigidly connected to each other by means of a common continuous annular bottom placed with the side of an adjacent single part of two rigidly interconnected annular elements closest to the annular piston, and with the bottom fitting on this side to the ends of both sections of the additional annular tubes elements, while an additional single part is made freely placed in the annular chamber with the possibility of autonomous, independent of the annular piston reciprocating movement and with the ability to perform the functions of a separator of reservoir fluid and dielectric fluid of the motor in the annular chamber, and both of its additional annular elements are installed in the annular the chamber with a fit with a gap, respectively, to the inner surface of the cylindrical body and to the outer surface of the pipe, and the place the fitting of the segments of the outer and inner tubes of the additional annular elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, is made with a gap between them and the corresponding abutment surfaces in the region of the ends of the pipe segments of the additional annular elements facing the second nipple and farthest from the annular piston, and equipped with seals, the annular cavity of an additional single part bounded by the walls of the outer and inner tube segments each of the additional annular member is filled with protective medium, and the space between adjacent single piece made of rigidly interconnected two annular elements filled with a separating medium.

8. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with additional places of abutment of the segments of the outer and inner tubes of the additional annular elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, made with a gap relative to the respective abutment surfaces, placed along the length of these segments tubes of additional ring elements and provided with seals.

9. The device according to claim 1, characterized in that the outer surface of the outer tube segment and the inner surface of the inner tube segment of the additional ring elements are provided with protrusions located in the gap space between the respective contact surfaces of the additional ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and seals of the places of contact of the annular elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are made in e ends of the outer and inner tubes of the segments facing the second nipple.

10. The device according to claim 8, characterized in that the outer surface of the outer tube segment and the inner surface of the inner tube segment of the additional ring elements is provided with protrusions located in the gap space between the respective contact surfaces of the additional elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and the seals of the contact points of the additional annular elements are located on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are distributed Lena along the length of these segments of the tubes of the additional annular elements.

11. The device according to claim 1, characterized in that the protective medium of the annular chamber in the zone of movement of a single part from two additional annular elements, limited by the end of the annular chamber from the side of the second nipple and the end of the annular piston facing the second nipple, is made in the form of a dielectric barrier liquids, preferably based on organosilicon compounds.

12. The device according to claim 1, characterized in that the space of the annular chamber between the zone of placement of the dielectric barrier liquid and the zone of the annular chamber near the second nipple is filled with a barrier fluid based on preferably polyethylene oxides.

13. The device according to claim 1, characterized in that the dielectric barrier fluid and the dielectric barrier fluid are taken not miscible with each other, and the density of the dielectric barrier fluid is taken at least equal to the density of the barrier fluid.

14. The device according to claim 1, characterized in that the separation medium between adjacent annular elements is made in the form of a dielectric barrier fluid.

15. The device according to claim 1 or 7, characterized in that the segments of the tubes of the ring elements are made with a different shape of the generatrix.

16. A device for hydraulic protection of a submersible electric motor of a borehole, mainly centrifugal pump, made in the form of a tread and containing a shaft, thrust and radial bearings and at least one stage, which includes a cylindrical body, a pipe surrounding the shaft, coaxially mounted inside the cylindrical body with the formation of an annular chamber bounded by a housing and a pipe, the first and second nipples, at least one

- 13,026,331 a damping sleeve, at least one shaft seal and an annular piston facing the second nipple and an additional annular piston mounted on the end face of this annular piston in contact with the dielectric fluid mounted inside the annular chamber with the possibility of reciprocating motion an electric motor, and two ring elements made on the side of the end face of the annular piston in contact with the formation fluid, in the form of segments of the outer and inner tubes, with this ring The pistons divide the annular chamber into two sections, one of which faces the second nipple, is in communication with the annulus and is filled with its reservoir fluid, the other, facing the first nipple, is filled with dielectric fluid of the electric motor and is equipped with at least one supporting centering ring, at least one sealant located at the contact point of the annular piston with the inner surface of the cylindrical body, and at least one sealant at the contact point of the annular piston with externally pipe surface, the space between the two annular pistons is filled with a separation medium, and the space between the outer surface of the annular piston and the inner surface of the cylindrical body is filled with a protective medium, the segments of the outer and inner tubes of the annular elements are placed on the side of the end face of the annular piston facing the second nipple, with fit , respectively, to the inner surface of the cylindrical body and to the outer surface of the pipe with a gap between them and the corresponding surfaces fit, filled with a protective medium, in the channel of the second nipple, communicating the portion of the annular chamber, filled with formation fluid, with annulus, a filter for cleaning the formation fluid is installed, the fit points of the segments of the outer and inner tubes to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, are made with gaps relative to the corresponding contact surfaces, placed in the zone of the ends of these pipe segments, the most remote from the annular pistons, and provided and on the shaft between the portion of the annular chamber filled with dielectric fluid and the shaft seal, a pumping device is installed, communicated by means of a duct filled with a filter for cleaning the dielectric fluid of the motor in the first nipple, with a portion filled with dielectric fluid, characterized in that the segments are external and the inner tubes of the annular elements are rigidly interconnected by means of a common continuous bottom located on the end face of the annular piston, facing to the second nipple, with adjacency on this side to the ends of both of these segments of the tube of ring elements and with the formation of a single part, freely placed in the annular chamber with the possibility of autonomous independent from the annular piston reciprocating movement, and the ability to perform the function of a separator of reservoir fluid and dielectric fluid of the motor in an annular chamber, the protective medium being taken with hydro-oleophobic properties.

17. The device according to clause 16, characterized in that the annular cavity inside a single part of two rigidly interconnected by means of the annular bottom of the ring elements, bounded by the walls of the outer and inner sections of their tubes, is made open from the end of the cavity facing the second nipple, and filled with protective atmosphere.

18. The device according to clause 16, characterized in that the annular chamber inside a single part of two rigidly interconnected by means of the annular bottom of the ring elements, bounded by the walls of the outer and inner sections of their tubes, is made closed from the end of the cavity facing the second nipple.

19. The device according to clause 16, characterized in that it is provided with additional places of abutment of the segments of the outer and inner tubes of the ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, made with a gap relative to the respective abutment surfaces, placed along the length of these segments of tubes and equipped with seals.

20. The device according to clause 16, characterized in that the outer surface of the outer and inner surface of the inner segment of the tube of the ring elements are provided with protrusions located in the gap between the respective contact surfaces of the segments of the tube of the ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and the seal the fit points of the pipe segments of the two ring elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are made in the end zone external and internal segments of the tubes facing the second nipple.

21. The device according to claim 19, characterized in that the outer surface of the outer tube segment and the inner surface of the inner tube segment of the protective ring elements are provided with protrusions located in the gap space between the respective contact surfaces of the segments of the tube of the ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe and the seals of the fit points of the pipe segments of the two ring elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusion s are distributed along the length of these pipe sections.

22. The device according to p. 16, characterized in that it is equipped with at least one additional single part of two additional annular elements made in the form of segments of the outer and inner tubes rigidly interconnected by means of a common continuous ring a bottom placed on the side of an adjacent single part of two annular elements rigidly interconnected, closest to the annular pistons, and with the bottom resting on this side to the ends of both pipe sections of the additional rings ring elements, while an additional single piece is made freely placed in the annular chamber with the possibility of autonomous, independent of the annular piston reciprocating movement and the ability to perform the functions of a separator of reservoir and dielectric fluids in the annular chamber, and both of its additional annular elements are installed in the annular chamber with fitting with a gap, respectively, to the inner surface of the cylindrical body and to the outer surface of the pipe, and the place of contact of the segments The outer and inner tubes of the additional annular elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the tube, respectively, are made with a gap between them and the corresponding abutment surfaces in the region of the ends of the tube segments of the additional annular elements facing the second nipple and farthest from the annular piston, and equipped with seals, and the annular cavity of an additional single part, limited by the walls of the outer and inner pipe sections of each additional the annular element is filled with a protective medium, and the space between adjacent single parts made of two annular elements rigidly connected to each other is filled with a dividing medium.

23. The device according to clause 16, characterized in that it is provided with additional places of abutment of the segments of the outer and inner tubes of the additional ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, respectively, made with a gap relative to the respective abutment surfaces, placed along the length of these segments tubes of additional ring elements and provided with seals.

24. The device according to clause 16, characterized in that the outer surface of the outer section and the inner surface of the inner section of the tube of the additional ring elements are provided with protrusions located in the gap space between the respective contact surfaces of the protective ring elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and the seals of the fit areas of the ring elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are made in the end zone outside the back and inner pipe sections facing the second nipple.

25. The device according to item 23, wherein the outer surface of the outer and inner sections of the tubes of the additional annular elements is provided with protrusions located in the gap between the respective contact surfaces of the annular elements to the inner surface of the cylindrical body and the outer surface of the pipe, and the sealing of the contact points of the annular elements are placed on the outer surface of each of these protrusions, and these protrusions are distributed along the length of these pipe sections additional protective ring elements.

26. The device according to clause 16, wherein the protective environment of the annular chamber in the area of movement of a single part of two ring elements, limited by its end face from the side of the second nipple and the end face of the annular piston facing the second nipple, is made in the form of a dielectric barrier liquid based on organosilicon compounds.

27. The device according to clause 16, wherein the space of the annular chamber between the zone of placement of the dielectric barrier liquid and the zone of the annular chamber near the second nipple is filled with a barrier medium based on preferably polyethylene oxides.

28. The device according to clause 16, wherein the dielectric barrier fluid and the dielectric barrier fluid are taken not miscible with each other, and the density of the dielectric barrier fluid is taken at least equal to the density of the barrier fluid.

29. The device according to clause 16, wherein the separation medium between adjacent annular elements is made in the form of a dielectric barrier fluid.

30. The device according to clause 16 or 22, characterized in that the pipe segments of the annular elements are made with a different shape of the generatrix.