EA026331B1 - Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса (варианты) - Google Patents
Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- EA026331B1 EA026331B1 EA201591676A EA201591676A EA026331B1 EA 026331 B1 EA026331 B1 EA 026331B1 EA 201591676 A EA201591676 A EA 201591676A EA 201591676 A EA201591676 A EA 201591676A EA 026331 B1 EA026331 B1 EA 026331B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- annular
- elements
- segments
- pipe
- nipple
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 175
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims abstract description 103
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 63
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 16
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 6
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
- E21B43/128—Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
- F04D29/043—Shafts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к погружным электроцентробежным насосам. Устройство для гидравлической защиты электродвигателя насоса выполнено в виде протектора, размещенного между электродвигателем и насосом, и содержит корпус, трубу, установленную коаксиально корпусу и валу привода, ниппели, кольцевой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере, образованной корпусом и трубой, и разделяющий камеру на два участка. Участки заполнены диэлектрической и пластовой жидкостями. Устройство также содержит разделитель упомянутых жидкостей, свободно установленный в кольцевой камере со стороны торца кольцевого поршня, контактирующего с пластовой жидкостью и обращенного ко второму ниппелю, с возможностью независимого от поршня перемещения. Разделитель выполнен в виде единой детали, состоящей из двух отрезков трубок, размещенных одна в другой и жестко связанных между собой общим днищем со стороны кольцевого поршня. Поршень и разделитель установлены в кольцевой камере с прилеганием с зазором к внутренней поверхности корпуса и к внешней поверхности трубы. Пространство в зазоре уплотнено и заполнено защитной средой с гидроолеофобными свойствами. Изобретение направлено на повышение эффективности защиты электродвигателя путем повышения быстродействия поршня и надежности разделения сред, а также позволяет повысить долговечность работы устройства.
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.
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.
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.
В известном протекторе защитные кольцевые элементы выполнены в виде двух цилиндрических трубок, коаксиально установленных одна в другой.
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.
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.
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.
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.
Пространство, ограниченное внешней поверхностью каждого кольцевого поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, может быть заполнено защитной смазкой.
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.
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.
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.)
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;
протектор и компенсатор, причем протектор размещен между скважинным насосом и его электродвигателем, а компенсатор размещен непосредственно под электродвигателем.
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.
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.
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.
Указанное известное техническое решение взято в качестве прототипа предлагаемого устройства.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Внешняя поверхность внешнего и внутреннего отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов протекторов, выполненных по обоим вариантам исполнения устройства, может быть снабжена
- 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.
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.
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.
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.
Разделительная среда между смежными, в том числе и дополнительными кольцевыми элементами выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости.
Отрезки трубок кольцевых элементов протекторов, выполненных по обоим вариантам исполнения, могут быть выполнены с различной формой образующей.
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.
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.
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.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется графически.
На фиг. 1 представлена схема размещения узлов устройства гидрозащиты электродвигателя скважинного центробежного насоса, реализованная посредством протектора, без использования компенсатора.
На фиг. 2 представлена схема размещения узлов устройства гидрозащиты электродвигателя скважинного центробежного насоса, реализованная с использованием компенсатора.
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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).
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.
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.
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.
Предлагаемое устройство размещено внутри обсадной колонны 5 скважины и связано с насоснокомпрессорной трубой 6.
Далее рассматривается устройство гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса первого типа (по фиг. 1), т.е. выполненного в виде протектора.
На фиг. 3-7 показано предлагаемое устройство по первому варианту исполнения (с одним кольцевым поршнем).
На фиг. 8-12 показано предлагаемое устройство по второму варианту исполнения (с двумя смежными кольцевыми поршнями).
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.
Питание электродвигателя 3 от трансформатора (не показан) подается посредством кабельного удлинителя 20, подключенного к головке 21 электродвигателя 3, примыкающей ко второму ниппелю 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
- 8 026331
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.
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.
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.
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.
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.
Заправка разделительной средой пространства между кольцевым поршнем 19 и дополнительным кольцевым поршнем 60 производится в процессе сборки устройства.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Разделительная среда между смежными кольцевыми элементами, выполняющими функцию разделителей сред: пластовой и диэлектрической жидкостью электродвигателя - выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости.
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.
Устройство для гидрозащиты в виде протектора электродвигателя скважинного центробежного насоса работает следующим образом.
Перед началом работы устройства для гидрозащиты электродвигателя 3 оно полностью заполняется барьерной и затворной диэлектрическими жидкостями.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Полости внутри каждой единой детали кольцевых элементов также заполнены защитной средой с гидроолеофобными свойствами, выполненной в виде диэлектрической барьерной жидкости.
Предлагаемое устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса успешно прошло испытания и подготовлено к внедрению.
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.
Claims (30)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. 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 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 уплотнениями, а на валу между участком кольцевой камеры, заполненным диэлектрической жидкостью, и уплотнением вала установлено насосное устройство, сообщенное посредством выполненного в первом ниппеле канала, снабженного фильтром очистки диэлектрической жидкости электродвигателя, с участком, заполненным диэлектрической жидкостью электродвигателя, отличающееся тем, что 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 с возможностью выполнения функции разделителя пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя в кольцевой камере, причем защитная среда взята с гидроолеофобными свойствами.
- 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая полость внутри единой детали из двух жестко связанных между собой посредством кольцевого днища кольцевых элементов, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков их трубок, выполнена открытой с торца полости, обращенного ко второму ниппелю, и заполнена защитной средой.
- 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая полость внутри единой детали из двух жестко связанных между собой посредством кольцевого днища кольцевых элементов, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков их трубок, выполнена закрытой с торца полости, обращенного ко второму ниппелю.
- 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено 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.
- 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего отрезка трубки и внутренняя поверхность внутреннего отрезка трубки кольцевых элементов снабжены 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.
- 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего отрезка трубки и внутренняя поверхность внутреннего отрезка трубки кольцевых элементов снабжена выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания кольцевых эле- 12 026331 ментов 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 распределены по длине этих отрезков трубок.
- 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно 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 кольцевому поршню, 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 возвратно-поступательного перемещения и с 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.
- 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными местами прилегания отрезков внешней и внутренней трубок дополнительных 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 дополнительных кольцевых элементов и снабженными уплотнениями.
- 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего отрезка трубки и внутренняя поверхность внутреннего отрезка трубки дополнительных кольцевых элементов снабжены 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 размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы выполнены в зоне торцов внешнего и внутреннего отрезков трубок, обращенных ко второму ниппелю.
- 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего отрезка трубки и внутренняя поверхность внутреннего отрезка трубки дополнительных кольцевых элементов снабжена выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания дополнительных элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, а уплотнения мест прилегания дополнительных кольцевых элементов размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы распределены по длине этих отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов.
- 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная среда кольцевой камеры в зоне перемещения единой детали из двух дополнительных кольцевых элементов, ограниченной торцом кольцевой камеры со стороны второго ниппеля и торцом кольцевого поршня, обращенного ко второму ниппелю, выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости предпочтительно на основе кремнийорганических соединений.
- 12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пространство кольцевой камеры между зоной размещения диэлектрической барьерной жидкости и зоной кольцевой камеры вблизи второго ниппеля заполнено затворной жидкостью на основе предпочтительно полиэтиленоксидов.
- 13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диэлектрическая барьерная жидкость и диэлектрическая затворная жидкости взяты не смешивающимися между собой, причем плотность диэлектрической затворной жидкости взята, по меньшей мере, равной плотности барьерной жидкости.
- 14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительная среда между смежными кольцевыми элементами выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости.
- 15. Устройство по п.1 или 7, отличающееся тем, что отрезки трубок кольцевых элементов выполнены с различной формой образующей.
- 16. 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- 13 026331 демпфирующая втулка, по меньшей мере одно уплотнение вала 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 электродвигателя, 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, и уплотнением вала установлено насосное устройство, сообщенное посредством выполненного в первом ниппеле канала, снабженного фильтром очистки диэлектрической жидкости электродвигателя, с участком, заполненным диэлектрической жидкостью, отличающееся тем, что 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 возвратнопоступательного перемещения, и возможностью выполнения функции разделителя пластовой жидкости и диэлектрической жидкости электродвигателя в кольцевой камере, причем защитная среда взята с гидроолеофобными свойствами.
- 17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что кольцевая полость внутри единой детали из двух жестко связанных между собой посредством кольцевого днища кольцевых элементов, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков их трубок, выполнена открытой с торца полости, обращенного ко второму ниппелю, и заполнена защитной средой.
- 18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что кольцевая камера внутри единой детали из двух жестко связанных между собой посредством кольцевого днища кольцевых элементов, ограниченная стенками внешнего и внутреннего отрезков их трубок, выполнена закрытой с торца полости, обращенного ко второму ниппелю.
- 19. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно снабжено 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.
- 20. Устройство по п.16, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего и внутренняя поверхность внутреннего отрезка трубки кольцевых элементов снабжены выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания отрезков трубок 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.
- 21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего отрезка трубки и внутренняя поверхность внутреннего отрезка трубки защитных кольцевых элементов снабжены выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания отрезков трубок 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 распределены по длине этих отрезков трубок.
- 22. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одной дополнитель- 14 026331 ной 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 кольцевых поршней возвратно-поступательного перемещения и возможностью выполнения функции разделителя пластовой и диэлектрической жидкостей 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.
- 23. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными местами прилегания отрезков внешней и внутренней трубок дополнительных 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 дополнительных кольцевых элементов и снабженными уплотнениями.
- 24. Устройство по п.16, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего отрезка и внутренняя поверхность внутреннего отрезка трубки дополнительных кольцевых элементов снабжены выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания защитных кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, а уплотнения мест прилегания 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.
- 25. Устройство по п.23, отличающееся тем, что внешняя поверхность внешнего и внутреннего отрезков трубок дополнительных кольцевых элементов снабжена выступами, расположенными в пространстве зазора между соответствующими поверхностями прилегания кольцевых элементов к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внешней поверхности трубы, а уплотнения мест прилегания кольцевых элементов размещены на наружной поверхности каждого из этих выступов, причем эти выступы распределены по длине этих отрезков трубок дополнительных защитных кольцевых элементов.
- 26. Устройство по п.16, отличающееся тем, что защитная среда кольцевой камеры в зоне перемещения единой детали из двух кольцевых элементов, ограниченной ее торцом со стороны второго ниппеля и торцом кольцевого поршня, обращенного ко второму ниппелю, выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости предпочтительно на основе кремнийорганических соединений.
- 27. Устройство по п.16, отличающееся тем, что пространство кольцевой камеры между зоной размещения диэлектрической барьерной жидкости и зоной кольцевой камеры вблизи второго ниппеля заполнено затворной средой на основе предпочтительно полиэтиленоксидов.
- 28. Устройство по п.16, отличающееся тем, что диэлектрическая барьерная жидкость и диэлектрическая затворная жидкость взяты не смешивающимися между собой, причем плотность диэлектрической затворной жидкости взята, по меньшей мере, равной плотности барьерной жидкости.
- 29. Устройство по п.16, отличающееся тем, что разделительная среда между смежными кольцевыми элементами выполнена в виде диэлектрической барьерной жидкости.
- 30. Устройство по п.16 или 22, отличающееся тем, что отрезки трубок кольцевых элементов выполнены с различной формой образующей.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2013/000235 WO2014148940A1 (ru) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно, центробежного насоса (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201591676A1 EA201591676A1 (ru) | 2016-01-29 |
EA026331B1 true EA026331B1 (ru) | 2017-03-31 |
Family
ID=51580475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201591676A EA026331B1 (ru) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса (варианты) |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160047384A1 (ru) |
EA (1) | EA026331B1 (ru) |
WO (1) | WO2014148940A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752899C2 (ru) * | 2017-04-07 | 2021-08-11 | Зайлифт Холдингз Лимитед | Модульная система лабиринтного уплотнения для использования c электрическими погружными насосами |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2670290C2 (ru) * | 2017-04-03 | 2018-10-22 | Акционерное общество "РИМЕРА" | Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя |
RU2717474C2 (ru) * | 2018-04-10 | 2020-03-23 | Иван Соломонович Пятов | Поршневой модуль устройства для гидравлической защиты погружного электродвигателя (варианты) |
RU2688127C9 (ru) * | 2018-09-21 | 2019-07-02 | Иван Соломонович Пятов | Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя |
CN114876819B (zh) * | 2022-05-26 | 2023-04-28 | 胜利油田胜利泵业有限责任公司 | 一种高稳定性防垢潜油电泵 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2336946A (en) * | 1998-03-16 | 1999-11-03 | Camco Int | Pumping system motor protector with piston |
RU2257659C2 (ru) * | 2002-12-04 | 2005-07-27 | Совместное предприятие закрытое акционерное общество "ХЭМЗ-IPEC" | Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя |
RU76995U1 (ru) * | 2008-05-14 | 2008-10-10 | "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)" | Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя |
RU2353812C2 (ru) * | 2006-02-14 | 2009-04-27 | Иван Соломонович Пятов | Устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070022405A1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-25 | Caterpillar Inc. | Method and system for software design |
US20090022609A1 (en) * | 2006-02-14 | 2009-01-22 | Ivan Solomonovich Pyatov | Device for hydroprotection of a borehole pump electric motor |
-
2013
- 2013-03-21 US US14/778,873 patent/US20160047384A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-21 WO PCT/RU2013/000235 patent/WO2014148940A1/ru active Application Filing
- 2013-03-21 EA EA201591676A patent/EA026331B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2336946A (en) * | 1998-03-16 | 1999-11-03 | Camco Int | Pumping system motor protector with piston |
RU2257659C2 (ru) * | 2002-12-04 | 2005-07-27 | Совместное предприятие закрытое акционерное общество "ХЭМЗ-IPEC" | Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя |
RU2353812C2 (ru) * | 2006-02-14 | 2009-04-27 | Иван Соломонович Пятов | Устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса |
RU76995U1 (ru) * | 2008-05-14 | 2008-10-10 | "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)" | Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752899C2 (ru) * | 2017-04-07 | 2021-08-11 | Зайлифт Холдингз Лимитед | Модульная система лабиринтного уплотнения для использования c электрическими погружными насосами |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014148940A1 (ru) | 2014-09-25 |
EA201591676A1 (ru) | 2016-01-29 |
US20160047384A1 (en) | 2016-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA026331B1 (ru) | Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно центробежного насоса (варианты) | |
WO2007094700A1 (fr) | Dispositif de protection hydraulique du moteur électrique d'une pompe de puits | |
CA2455720C (en) | Above the motor bellows expansion member for a submersible pump | |
RU2513546C1 (ru) | Устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя скважинного, преимущественно, центробежного насоса (варианты) | |
RU2353812C2 (ru) | Устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса | |
US11268518B2 (en) | Isolated chamber for mechanical face seal leakage in submersible well pump assembly | |
CA2934441C (en) | Seal configuration for esp systems | |
RU2701655C2 (ru) | Расширительная камера для текучей среды с защищенным сильфоном | |
US9657556B2 (en) | Metal bellows with guide rings | |
US20170321711A1 (en) | Isolated thrust chamber for esp seal section | |
RU2702795C2 (ru) | Дополнительные камеры уплотнительной секции погружного электрического насоса | |
US20110005771A1 (en) | Pfpe oils in esp motors, protectors and potheads | |
US10253883B2 (en) | Redundant shaft seals in ESP seal section | |
US8246328B1 (en) | Seal section with sand trench | |
RU2717474C2 (ru) | Поршневой модуль устройства для гидравлической защиты погружного электродвигателя (варианты) | |
RU2528474C1 (ru) | Клапан универсальный | |
US11976660B2 (en) | Inverted closed bellows with lubricated guide ring support | |
US20240060502A1 (en) | Seal configuration for high density lubrication oils | |
RU2210159C2 (ru) | Устройство для гидравлической защиты погружного маслонаполненного электродвигателя | |
RU2394332C1 (ru) | Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя | |
WO2010120207A1 (ru) | Система маслозащиты забойного двигателя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM KG TJ TM |
|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |