RU144312U1

RU144312U1 - INSTALLATION FOR HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR

Info

Publication number: RU144312U1
Application number: RU2013157278/07U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Леонов; Николай Владимирович Шенгур
Original assignee: Николай Владимирович Шенгур
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2014-08-20

Abstract

1. Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя, содержащая корпус, вал с опорными подшипниками, торцевое уплотнение, лабиринт, отличающаяся тем, что лабиринт представляет собой трубки, заполненные диэлектрическим маслом, расположенные в осевом направлении вдоль корпуса и соединённые между собой в шахматном порядке перемычками, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.2. Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя, содержащая корпус, вал с опорными подшипниками, торцевое уплотнение, лабиринт, отличающаяся тем, что лабиринт представляет собой спиральную трубку, расположенную вдоль корпуса, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что внутри лабиринта находится буферная жидкость.4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит несколько последовательно связанных лабиринтов.5. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на конце лабиринта, связанного с полостью скважины, установлены прямой и обратный клапаны.1. Installation for hydraulic protection of a submersible electric motor, comprising a housing, a shaft with thrust bearings, a mechanical seal, a labyrinth, characterized in that the labyrinth is a tube filled with dielectric oil, located axially along the body and staggered by jumpers, one end of which is connected with the internal cavity of the installation casing, and the other end is connected with the well cavity. 2. Installation for hydraulic protection of a submersible electric motor, comprising a housing, a shaft with thrust bearings, a mechanical seal, a labyrinth, characterized in that the labyrinth is a spiral tube located along the housing, one end of which is connected to the internal cavity of the installation housing and the other to the well cavity .3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that there is a buffer liquid inside the maze. 4. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that it contains several series-connected labyrinths. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that at the end of the labyrinth associated with the cavity of the well, direct and non-return valves are installed.

Description

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к нефтедобывающей области и может быть применено в установках для гидравлической защиты погружных электроцентробежных насосов, используемых для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин, в том числе для наклонных и горизонтальных скважин.The proposal concerns a utility model as an object of industrial property, and relates to the oil field and can be used in installations for hydraulic protection of submersible electric centrifugal pumps used for producing well fluid from wells of various diameters and depths, including for deviated and horizontal wells.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, которое состоит из вала, корпуса и трех последовательно расположенных в осевом направлении камер, в перегородках между которыми установлены торцовые уплотнения. Камеры сообщаются друг с другом посредством отверстия, выполненного в перегородке между нижней и средней камерами, и соединительной трубки, установленной в перегородке между верхней и средней камерами и заходящей в нижнюю камеру. (Патент СССР №1029338, 15.07.1983).A device for the hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor is known, which consists of a shaft, a housing and three chambers sequentially arranged in the axial direction, mechanical seals are installed in the partitions between them. The chambers communicate with each other by means of a hole made in the partition between the lower and middle chambers, and a connecting tube installed in the partition between the upper and middle chambers and entering the lower chamber. (USSR Patent No. 1029338, 07/15/1983).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и невозможность использования в наклонных и горизонтальных скважинах.The disadvantage of this device is the design complexity and the inability to use in deviated and horizontal wells.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя, содержащее корпус, вал с опорными подшипниками, лабиринт, расположенный в осевом направлении, торцовые уплотнения, трубку, сообщающую полость лабиринта с полостью электродвигателя, установленную герметично в местах соединения с ниппелем и лабиринтом. (Патент РФ №31064, 10.07.2003).The closest to the proposed utility model in technical essence and the achieved result is a device for hydraulic protection of a submersible electric motor, comprising a housing, a shaft with thrust bearings, a labyrinth located in the axial direction, mechanical seals, a tube communicating the labyrinth cavity with the motor cavity, installed hermetically in places of connection with the nipple and the labyrinth. (RF patent No. 31064, 07/10/2003).

Недостатком известной конструкции является связь внутренней полости корпуса с полостью скважины, что приводит к попаданию внутрь пластовой жидкости, газа и твердой фазы, особенно при работе в наклонных и горизонтальных скважинах. Требуются надежное уплотнение всех внутренних соединений и антикоррозионная защита внутренних деталей, а также применение дополнительного торцового уплотнения вала.A disadvantage of the known design is the connection of the internal cavity of the body with the cavity of the well, which leads to the ingress of formation fluid, gas and solid phase, especially when working in deviated and horizontal wells. Reliable sealing of all internal connections and corrosion protection of internal parts, as well as the use of an additional mechanical shaft seal, are required.

Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели, является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.The technical task set in this utility model is to simplify the design, increase reliability and expand the functionality of the device.

Указанная техническая задача по первому варианту решается тем, что установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя содержит корпус, вал с опорными подшипниками, торцовое уплотнение, лабиринт, представляющий собой, трубки расположенные в осевом направлении вдоль корпуса и соединенные между собой в шахматном порядке перемычками, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.The specified technical problem in the first embodiment is solved in that the installation for hydraulic protection of a submersible electric motor comprises a housing, a shaft with thrust bearings, a mechanical seal, a labyrinth, which are tubes located axially along the housing and staggered by jumpers, one end which is associated with the internal cavity of the installation housing, and the second with the cavity of the well.

Указанная техническая задача по второму варианту решается тем, что установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя содержит корпус, вал с опорными подшипниками, торцовое уплотнение, лабиринт, представляющий собой, спиральную трубку, расположенную вдоль корпуса, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.The specified technical task according to the second embodiment is solved in that the installation for hydraulic protection of the submersible electric motor comprises a housing, a shaft with thrust bearings, a mechanical seal, a labyrinth, a spiral tube located along the housing, one end of which is connected to the internal cavity of the installation housing, and the second - with the cavity of the well.

Внутри лабиринта может находиться буферная жидкость.Inside the maze, there may be buffer fluid.

Установка может содержать несколько последовательно связанных лабиринтов.An installation may contain several series-connected labyrinths.

На конце лабиринта, связанного с полостью скважины, могут быть установлены прямой и обратный клапаны.At the end of the labyrinth associated with the cavity of the well, direct and non-return valves can be installed.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

фиг. 1 - установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя - первый вариант;FIG. 1 - installation for hydraulic protection of a submersible electric motor - the first option;

фиг. 2 - установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя - второй вариант.FIG. 2 - installation for hydraulic protection of a submersible motor - the second option.

Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя для всех вариантов включает в себя основание 1, нижний ниппель 2, верхний ниппель 3, головку 4, вал 5, корпуса 6 и 7. Вал 5 опирается на упорный подшипник 8 и радиальные подшипники 9. На валу 5 установлено торцовое уплотнение 10. Между нижним ниппелем 2 и верхним ниппелем 3 может быть установлена трубка 11. В корпусе 7 расположен лабиринт 12. Для первого варианта - это, например, металлические или полимерные трубки, расположенные в осевом направлении вдоль корпуса 7 и соединенные между собой в шахматном порядке перемычками 13. Для второго варианта - это, например, металлическая или полимерная спиральная трубка расположенная в осевом направлении вдоль корпуса 7. Лабиринт 12 одним концом 14 связан с внутренней полостью корпуса 7, а другим концом, через штуцер 15 и канал 16 в нижнем ниппеле 2, с полостью скважины.The installation for hydraulic protection of a submersible motor for all options includes a base 1, a lower nipple 2, an upper nipple 3, a head 4, a shaft 5, housings 6 and 7. Shaft 5 is supported by a thrust bearing 8 and radial bearings 9. A shaft 5 is mounted mechanical seal 10. A tube 11 can be installed between the lower nipple 2 and the upper nipple 3. A labyrinth 12 is located in the housing 7. For the first option, these are, for example, metal or polymer tubes located axially along the housing 7 and interconnected in a checkerboard pattern with jumpers 13. For the second option, this is, for example, a metal or polymer spiral tube located axially along the housing 7. The labyrinth 12 is connected to the internal cavity of the housing 7 by one end 14 and the other end through the fitting 15 and channel 16 into lower nipple 2, with a well cavity.

Установка присоединяется к электродвигателю 17 и насосу 18 фланцевым соединением. Вал 5 связан с валом электродвигателя 17 муфтой 19, а с валом насоса 18 - муфтой 20.The installation is connected to the motor 17 and the pump 18 with a flange connection. The shaft 5 is connected to the shaft of the electric motor 17 by a coupling 19, and to the shaft of the pump 18 by a coupling 20.

Внутренние полости корпусов 6 и 7 заполнены диэлектрическим маслом и гидравлически связаны между собой и с полостью электродвигателя 17 каналами 21 и 22. Канал 23 и пробка 24 служат для выхода воздуха при заполнении устройства во время монтажа.The internal cavities of the housings 6 and 7 are filled with dielectric oil and are hydraulically connected to each other and to the cavity of the electric motor 17 by channels 21 and 22. Channel 23 and plug 24 are used to release air when filling the device during installation.

Лабиринт 12 перед спуском установки в скважину заполняется диэлектрическим маслом, либо диэлектрическим маслом и буферной жидкостью, например перфторированной, предотвращающую диффузию пластовой жидкости в диэлектрическое масло, заполняющее внутреннюю полость электродвигателя 17. При этом объем внутренней полости лабиринта 12 равен или превышает суммарный объем диэлектрического масла, компенсирующего его утечки через торцовое уплотнение 10 и объем диэлектрического масла, вытесняемого из полости погружного электродвигателя 17 в результате теплового расширения. Внутренняя полость гидрозащиты гидравлически связана с внутренней полостью погружного электродвигателя 17.The labyrinth 12 before the installation is lowered into the well is filled with dielectric oil, or with dielectric oil and buffer fluid, for example perfluorinated, which prevents diffusion of the formation fluid into the dielectric oil, filling the internal cavity of the electric motor 17. The volume of the internal cavity of the labyrinth 12 is equal to or greater than the total volume of the dielectric oil, compensating for its leakage through the mechanical seal 10 and the volume of dielectric oil displaced from the cavity of the submersible motor 17 as a result ate thermal expansion. The inner cavity of the hydraulic protection is hydraulically connected to the inner cavity of the submersible motor 17.

Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя работает следующим образом.Installation for hydraulic protection of a submersible motor works as follows.

После запуска электродвигателя 17 диэлектрическое масло начинает нагреваться и увеличивается в объеме. Масло поступает через канал 22 в основании 1 в полость корпуса 6. Затем через канал 21 в нижнем ниппеле 2 по трубке 11 в канал 23 в верхнем ниппеле 3 и далее в полость корпуса 7. Далее по лабиринту 12 через штуцер 15 и канал 16 в нижнем ниппеле 2 в полость скважины. При этом из лабиринта 12 вытесняется часть диэлектрического масла, равная увеличенному в результате теплового расширения объему масла в электродвигателе 17.After starting the electric motor 17, the dielectric oil begins to heat up and increases in volume. The oil enters through the channel 22 in the base 1 into the cavity of the housing 6. Then through the channel 21 in the lower nipple 2 through the pipe 11 into the channel 23 in the upper nipple 3 and then into the cavity of the housing 7. Then through the maze 12 through the fitting 15 and channel 16 in the lower nipple 2 into the well cavity. In this case, part of the dielectric oil is displaced from the maze 12, which is equal to the volume of oil increased in the electric motor 17 increased as a result of thermal expansion.

При остановке электродвигателя 17 диэлектрическое масло начинает охлаждаться и уменьшаться в объеме. В результате возникающего вакуума в корпусе электродвигателя 17 и в гидравлически связанной с ним полости корпуса 7, в лабиринт 12 через канал 16 и штуцер 15 будет поступать пластовая жидкость из скважины. Учитывая, что объем внутренней полости лабиринта 12 равен или превышает суммарный объем диэлектрического масла, компенсирующего его утечки через торцовое уплотнение 10 и объем диэлектрического масла, вытесняемого в результате теплового расширения из полости погружного электродвигателя 17, исключается попадание пластовой жидкости в полость корпуса 7 в течение всего срока эксплуатации устройства, в том числе, при эксплуатации устройства в наклонных и горизонтальных скважинах.When the motor 17 is stopped, the dielectric oil begins to cool and decrease in volume. As a result of the vacuum in the motor housing 17 and in the cavity of the housing 7 hydraulically connected to it, formation fluid from the well will enter the labyrinth 12 through the channel 16 and the nozzle 15. Given that the volume of the inner cavity of the labyrinth 12 is equal to or greater than the total volume of dielectric oil, compensating for its leakage through the mechanical seal 10 and the volume of dielectric oil displaced as a result of thermal expansion from the cavity of the submersible motor 17, the formation fluid is not allowed to enter the cavity of the housing 7 for the entire the life of the device, including when operating the device in deviated and horizontal wells.

Приведенные технические решения позволили создать простую и надежную конструкцию и расширить функциональные возможности установки для гидравлической защиты погружного электродвигателя.The technical solutions presented allowed us to create a simple and reliable design and expand the functionality of the installation for the hydraulic protection of a submersible electric motor.

Claims

1. Installation for hydraulic protection of a submersible electric motor, comprising a housing, a shaft with thrust bearings, a mechanical seal, a labyrinth, characterized in that the labyrinth is a tube filled with dielectric oil, located axially along the body and staggered by jumpers, one end of which is connected with the internal cavity of the installation body, and the other end is connected with the well cavity.

2. Installation for hydraulic protection of a submersible electric motor, comprising a housing, a shaft with thrust bearings, a mechanical seal, a labyrinth, characterized in that the labyrinth is a spiral tube located along the housing, one end of which is connected to the internal cavity of the installation housing, and the second to cavity of the well.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that inside the maze is a buffer fluid.

4. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that it contains several series-connected labyrinths.

5. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that at the end of the labyrinth associated with the cavity of the well, direct and non-return valves are installed.