RU185350U1

RU185350U1 - Submersible linear motor

Info

Publication number: RU185350U1
Application number: RU2018135563U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Олегович Тимашев; Эдуард Юрьевич Вдовин; Лев Иосифович Локшин
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2018-12-03

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям погружных линейных магнитоэлектрических двигателей, используемых, преимущественно, в бесштанговых глубинных насосных установках возвратно-поступательного движения. Технический результат - повышение надежности работы электродвигателя и увеличении напора, при одновременном упрощении подключения электродвигателя к питанию и обеспечении его ремонтопригодности. Сущность: линейный электродвигатель (ЛЭД) (15) включает удлиненный цилиндрический корпус (14), внутри которого размещен статор (19) с периодически установленными на тонкостенных втулках (20) из нержавеющей стали стальными сердечниками (12) и соединенными между собой индукционными катушками (ИК) (13), между которыми установлены опорные направляющие (26), и головку возвратно поступательного действия - слайдер (18), состоящий из цельнометаллического вала (21), который содержит удлинитель (35), посредством которого вал (21) соединен со штоком плунжера (2) погружного насоса (1). ЛЭД включает головку токоввода (ГВ) (5) со сквозным каналом (4) и герметичным разъемом (31) соединения концов фазных обмоток (11) с муфтой кабельного ввода питающего кабеля. Между статором (19) и ГВ (5) установлен патрубок-удлинитель (8), выполненный из двух коаксиально расположенных втулок (9) с образованием центрального канала (10) длиной и диаметром, обеспечивающими при работе свободный выбег слайдера при ходе вверх, и образованием кабельного канала (7) для проводки кабеля (6). В промысловых условиях ЛЭД соединяется с погружным насосом (1). В нижней части корпус (14) ЛЭД выполнен удлиненным. Нижняя часть (22) корпуса (14) снабжена наружной резьбой (38) и сквозными отверстиями (37), а также подвижной глухой торцевой пробкой (24) с внутренней резьбой (36), выполненной с возможностью навинчивания на нижнюю часть корпуса (14). Внутри нижней части корпуса (14) размещена демпфирующая пружина (23). 3 ил.

The utility model relates to the design of submersible linear magnetoelectric motors used mainly in rodless deep pump units for reciprocating motion. The technical result is to increase the reliability of the electric motor and increase the pressure, while simplifying the connection of the electric motor to the power supply and ensuring its maintainability. SUBSTANCE: linear electric motor (LED) (15) includes an elongated cylindrical body (14), inside which a stator (19) is placed with steel cores (12) periodically mounted on thin-walled stainless steel bushings (20) and interconnected by induction coils (IR ) (13), between which the supporting guides (26) are installed, and the reciprocating head - a slider (18), consisting of an all-metal shaft (21), which contains an extension (35), through which the shaft (21) is connected to the plunger rod (2) pogru Foot pump (1). LED includes a current lead (GV) head (5) with a through channel (4) and a sealed connector (31) for connecting the ends of the phase windings (11) with the cable entry coupling of the supply cable. An extension pipe (8) is installed between the stator (19) and the GV (5), made of two coaxially located bushings (9) with the formation of a central channel (10) of length and diameter, which ensure free slider run-up during operation upward and formation cable channel (7) for cable wiring (6). In field conditions, the LED is connected to a submersible pump (1). In the lower part, the LED housing (14) is elongated. The lower part (22) of the housing (14) is provided with an external thread (38) and through holes (37), as well as a movable blind end plug (24) with an internal thread (36), which can be screwed onto the lower part of the housing (14). A damping spring (23) is placed inside the lower part of the housing (14). 3 ill.

Description

Полезная модель относится к конструкциям погружных линейных магнитоэлектрических двигателей, используемых, преимущественно, в бесштанговых глубинных насосно-скважинных установках возвратно-поступательного действия, предназначенных для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче, в частности, в малодебитных глубоких скважинах глубиной до 3000 м. Предлагаемый погружной линейный электродвигатель предназначен для размещения в указанной установке под погружным центробежным насосом.The invention relates to the design of submersible linear magnetoelectric motors used mainly in rodless deep well pumping units designed for the production of formation fluids in oil production, in particular, in low-yield deep wells with a depth of up to 3000 m. The proposed submersible linear electric motor It is intended for placement in the specified installation under the submersible centrifugal pump.

Известен целый ряд погружных бесштанговых насосных установок, содержащих линейный электродвигатель с возвратно - поступательно движущимся рабочим органом (слайдером). Примером является цилиндрический линейный асинхронный двигатель для привода погружных плунжерных насосов, содержащий цилиндрический индуктор с многофазной обмоткой, выполненный с возможностью осевого перемещения и смонтированный внутри стального вторичного элемента, стальной вторичный элемент представляет собой корпус электродвигателя, внутренняя поверхность которого имеет высокопроводящее в виде слоя меди покрытие, причем цилиндрический индуктор выполнен из нескольких модулей, набранных из катушек фаз и соединенных между собой гибкой связью, число модулей цилиндрического индуктора кратно числу фаз обмотки, а при переходе от одного модуля к другому катушки фаз уложены с поочередной сменой местоположения отдельных фаз (Патент РФ №2266607). Однако его недостатком является невозможность достижения напора, необходимого для привода плунжерного насоса именно в глубокой скважине.Known for a number of submersible rodless pumping units containing a linear motor with a reciprocating moving working body (slider). An example is a cylindrical linear induction motor for driving submersible plunger pumps, comprising a cylindrical inductor with a multiphase winding, made with axial movement and mounted inside a steel secondary element, the steel secondary element is an electric motor housing, the inner surface of which has a highly conductive copper layer coating, moreover, the cylindrical inductor is made of several modules recruited from phase coils and interconnected a flexible coupling, the number of modules of a cylindrical inductor winding multiple of the number of phases, and the transition from one module to the other phase coil are stacked alternately with the change of the location of the individual phases (Russian Patent №2266607). However, its disadvantage is the inability to achieve the pressure necessary to drive the plunger pump in a deep well.

Также известен погружной линейный электродвигатель (далее - ЛЭД), содержащий цилиндрический корпус с концевой пробкой, внутри корпуса размещены статор и головка возвратно-поступательного действия, головка содержит вал с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими сердечниками, причем полости, образованные внутри корпуса и разделенные между собой статором и головкой возвратно-поступательного действия, заполнены пластовой жидкостью в рабочем положении электродвигателя (Патент РФ №2489600). В этом электродвигателе вал головки возвратно-поступательного действия выполнен полым с радиальными отверстиями, через радиальные отверстия вал сообщает между собой полости, образованные внутри корпуса, при этом, по крайней мере, одна из полостей сообщена с затрубным пространством через фильтрующий элемент.Also known is a submersible linear electric motor (hereinafter referred to as LED) containing a cylindrical body with an end plug, a stator and a reciprocating head are placed inside the body, the head contains a shaft with permanent magnets and magnetically conducting cores mounted on it, and the cavities formed inside the body and separated between themselves, the stator and the reciprocating head are filled with formation fluid in the working position of the electric motor (RF Patent No. 2489600). In this electric motor, the shaft of the reciprocating head is hollow with radial holes, through the radial holes the shaft communicates with each other the cavities formed inside the housing, at least one of the cavities communicating with the annulus through the filter element.

Основными недостатками данной конструкции являются ограничение силы тяги, вследствие пустотелости вала слайдера и высокой вероятности его насыщения при повышении рабочего тока статора.The main disadvantages of this design are the limitation of the traction force due to the hollowness of the slider shaft and the high probability of its saturation with an increase in the working current of the stator.

Из уровня техники известен погружной линейный двигатель (Патент РФ №179850), который содержит статор и головку возвратно-поступательного действия (слайдер). Статор состоит из цилиндра, из периодически установленных на цилиндре индукционных катушек и стальных сердечников, а также дополнительно установленных между ними тонких кольцевых изоляционных прокладок. Катушки распределены по всей длине статора, образуя три фазные обмотки, которые соединены в «звезду». Сердечники выполнены в виде круглых пластин из электротехнической стали с функциональными технологическими вырубками. К сердечникам по периметру присоединены кольцевые пакеты из пластин, образующие ярмо магнитопровода. Пластины зубцов и ярма магнитопровода устанавливаются ориентированными вдоль направления силовых линий магнитного потока катушек. Катушки и сердечники распределены по длине статора на группы - модули. Модули по торцам закрыты торцевыми крышками. Между торцевыми крышками смежных модулей и соединением с торцевыми крышками установлены стальные патрубки, на которых коаксиально установлены опорные втулки, образующих опорные поверхности скольжения слайдера. Слайдер содержит последовательно установленные на полом валу аксиально намагниченные постоянные магниты и магнитопроводящие сердечники. На пустотелом валу слайдера дополнительно периодически установлены металлические шайбы из высоко проводящего металла. Магниты и сердечники фиксируются на валу торцевыми муфтами. К корпусу ЛЭД резьбовым соединением присоединена головка токоввода с ниппелем для подвески насосной установки к колонне НКТ. В головке токоввода электродвигателя выполнены канал для подачи добываемой жидкости от плунжерного насоса через полый вал слайдера в НКТ и герметичный разъем для соединения концов фазных обмоток с муфтой кабельного ввода питающего кабеля, а также выполнен верхний масляный клапан для закачки трансформаторного масла в межмодульные полости статора. В нижней части статора установлен нижний масляный стравливающий клапан.The prior art known submersible linear motor (RF Patent No. 179850), which contains a stator and a reciprocating action head (slider). The stator consists of a cylinder, of induction coils and steel cores periodically mounted on the cylinder, as well as thin ring insulating spacers additionally installed between them. The coils are distributed along the entire length of the stator, forming three phase windings that are connected in a "star". The cores are made in the form of round plates of electrical steel with functional technological cuttings. Annular packages of plates are attached to the cores around the perimeter, forming the yoke of the magnetic circuit. The teeth and yoke plates of the magnetic circuit are installed oriented along the direction of the lines of force of the magnetic flux of the coils. Coils and cores are distributed along the length of the stator into groups - modules. Modules at the ends are closed with end caps. Between the end caps of the adjacent modules and the connection with the end caps, steel pipes are installed on which the support sleeves coaxially mounted form the supporting sliding surfaces of the slider. The slider contains axially magnetized permanent magnets and magnetically conductive cores sequentially mounted on the hollow shaft. On the hollow shaft of the slider, metal washers of highly conductive metal are additionally periodically installed. Magnets and cores are fixed to the shaft by end couplings. A threaded connection is connected to the LED housing by a current lead head with a nipple for hanging the pump unit to the tubing string. A channel for supplying the produced fluid from the plunger pump through the hollow shaft of the slider to the tubing and a sealed connector for connecting the ends of the phase windings to the cable entry sleeve of the supply cable is made in the head of the current lead of the electric motor, as well as an upper oil valve for pumping transformer oil into the intermodular cavity of the stator. A lower oil bleed valve is installed at the bottom of the stator.

Недостатком указанного погружного ЛЭД является невозможность его установки под насосом. Его конструкция обеспечивает эксплуатацию только при размещении его над плунжерным насосом.The disadvantage of this submersible LED is the inability to install it under the pump. Its design ensures operation only when it is placed above the plunger pump.

Также известна конструкция погружного линейного магнитоэлектрического двигателя, используемого в бесштанговых глубинных установках возвратно-поступательного движения для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче (Патент РФ №2549381). Электродвигатель в этой известной установке содержит герметичный статор с установленными в нем сердечниками с катушками, токовводом и головкой для соединения с насосом. В статоре расположен подвижный шток, включающий соединительную штангу с резьбой для соединения штока с плунжером насоса и активный герметичный слайдер, соединенный со штоком резьбовым соединением, выполненным в соединительной муфте. Слайдер содержит последовательно установленные на трубе аксиально намагниченные магниты и полюсы из конструкционной стали. Магниты и полюсы разделены на технологические пакеты, которые соединены между собой муфтами. Шток расположен во внутренней трубе, выполненной из нержавеющей стали с хонингованной поверхностью, между которой и поверхностью штока образован зазор. Головка соединена с корпусом статора резьбовым соединением через герметичные проставки, имеющие каналы.Also known is the design of a submersible linear magnetoelectric motor used in rodless deep-well reciprocating installations for producing formation fluids in oil production (RF Patent No. 2549381). The electric motor in this known installation contains a sealed stator with cores installed in it with coils, current lead and head for connection to the pump. A movable rod is located in the stator, including a connecting rod with a thread for connecting the rod to the pump plunger and an active tight slider connected to the rod by a threaded connection made in the connecting sleeve. The slider contains axially magnetized magnets and poles made of structural steel sequentially mounted on the pipe. Magnets and poles are divided into technological packages, which are interconnected by couplings. The stem is located in an inner tube made of stainless steel with a honed surface, between which a clearance is formed between the surface of the stem. The head is connected to the stator housing by a threaded connection through sealed spacers having channels.

Недостатком этого ЛЭД является малая надежность обусловленная наличием в двигателе компенсатора с упругой диафрагмой, которая выполнена в виде пузыря, сложность конструкции и повышение трудоемкости технического обслуживания.The disadvantage of this LED is the low reliability due to the presence in the engine of a compensator with an elastic diaphragm, which is made in the form of a bubble, the complexity of the design and the increase in the complexity of maintenance.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является линейный электродвигатель для погружного насосного устройства возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением, устанавливаемый под указанным насосным устройством (Патент ЕАПО №009268). Указанный известный погружной линейный электродвигатель состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого размещен статор с периодически установленными на тонкостенных втулках из нержавеющей стали стальными сердечниками и соединенными между собой индукционными катушками, образующими группы обмоток. Между обмотками установлены опорные направляющие и головка возвратно поступательного действия - слайдер, состоящий из цельнометаллического вала, выполненного с возможностью соединения с плунжером насоса и с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими сердечниками, при этом вывод обмоток статора соединен с находящимся на поверхности блоком цифрового программного управления.Closest to the proposed utility model is a linear electric motor for a numerically controlled submersible reciprocating pump device installed under the specified pump device (EAPO Patent No. 009268). The specified well-known submersible linear electric motor consists of a cylindrical body, inside which a stator is placed with steel cores periodically mounted on thin-walled stainless steel bushings and interconnected by induction coils forming a group of windings. Supporting guides and a reciprocating head are installed between the windings - a slider consisting of an all-metal shaft made with the possibility of connection with the pump plunger and with permanent magnets and magnetically conducting cores mounted on it, while the output of the stator windings is connected to the digital program control unit located on the surface .

Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность, обусловленная следующим:The disadvantage of this technical solution is the lack of reliability due to the following:

во-первых - недостаточным охлаждением линейного двигателя при повышенной мощности, так как охлаждение в нем происходит только одностороннее с внешней стороны линейного двигателя;firstly, insufficient cooling of the linear motor at high power, since cooling in it occurs only one-sided from the outside of the linear motor;

во-вторых - из-за наличия ударных контактов при работе выступающих опорных направляющих статора с выступающими стальными сердечниками головки возвратно-поступательного действия;secondly, due to the presence of shock contacts during operation of the protruding stator support guides with protruding steel cores of the reciprocating head;

в-третьих тем, что изоляция фазных обмоток статора (катушек), установленных вблизи друг от друга и находящихся под линейным напряжением, которое в 1,73 раза больше фазного напряжения, выполнена без учета данного аргумента недостаточно надежно.thirdly, the fact that the isolation of the phase stator windings (coils) installed close to each other and under linear voltage, which is 1.73 times the phase voltage, is made without taking this argument into account insufficiently reliable.

Существенным недостатком указанной известной конструкции электродвигателя также является отсутствие ремонтопригодности, т.к. многие элементы в нем соединены сваркой, а полости статора залиты компаундом.A significant disadvantage of this known design of the electric motor is also the lack of maintainability, because many elements in it are connected by welding, and the stator cavities are filled with a compound.

Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью заключается в повышении надежности работы электродвигателя и в увеличении напора, при одновременном упрощении подключения электродвигателя к питанию и обеспечении его ремонтопригодности.The technical result achieved by the claimed utility model is to increase the reliability of the electric motor and to increase the pressure, while simplifying the connection of the electric motor to the power supply and ensuring its maintainability.

Указанный технический результат достигается предлагаемым погружным линейным электродвигателем, включающим цилиндрический корпус, внутри которого размещен статор с периодически установленными на тонкостенных втулках из нержавеющей стали стальными сердечниками и соединенными между собой индукционными катушками, образующими группы обмоток, между которыми установлены опорные направляющие, и головку возвратно поступательного действия - слайдер, состоящий из цельнометаллического вала, с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими сердечниками, при этом новым является то, что линейный электродвигатель сверху дополнительно снабжен удлинителем вала слайдера, длиной, равной длине хода слайдера, и диаметром, равным диаметру штока плунжерного насоса, а также линейный электродвигатель в верхней части дополнительно снабжен головкой токоввода со сквозным каналом, диаметр которого выполнен с возможностью для прохода через него удлинителя вала слайдера и снабжен патрубком-удлинителем, размещенным между головкой токоввода и цилиндрическим корпусом линейного электродвигателя и жестко соединенным с каждым из них, причем указанный патрубок-удлинитель выполнен в виде двух коаксиально расположенных с зазором друг к другу втулок с образованием двух кольцевых полостей: кабельной и центральной, при этом кабельная кольцевая полость образована между коаксиальными втулками и сочленена с каналом головки токоввода, предназначенного для размещения в нем питающего кабеля и герметичного разъема, а центральная кольцевая полость образована полостью центральной втулки и предназначена по габаритам для обеспечения свободного выбега слайдера при ходе вверх и заполнения скважинной жидкостью при ходе слайдера вниз, цилиндрический корпус электродвигателя выполнен удлиненным в нижней части для обеспечения возможности движения слайдера вверх-вниз с периодическим заполнением нижней полости указанного корпуса скважинной жидкостью при ходе слайдера вверх и с периодическим вытеснением скважинной жидкости из полости при ходе слайдера вниз, причем нижняя часть удлиненного корпуса снабжена наружной резьбой и сквозными отверстиями, а также подвижной глухой торцевой пробкой с внутренней резьбой, выполненной с возможностью навинчивания на нижнюю часть корпуса, при этом внутри нижней части указанного корпуса над торцевой пробкой размещена демпфирующая пружина.The specified technical result is achieved by the proposed submersible linear electric motor, including a cylindrical housing, inside which a stator is placed with steel cores periodically mounted on thin-walled stainless steel bushings and interconnected by induction coils, forming groups of windings between which support rails are installed, and a reciprocating head - a slider consisting of an all-metal shaft, with permanent magnets mounted on it and m it is new, that the linear electric motor on top is additionally equipped with a slider shaft extension equal to the length of the slider stroke and a diameter equal to the diameter of the plunger pump rod, and the linear electric motor in the upper part is additionally equipped with a current lead head with a through channel, the diameter of which is made with the possibility for the slider shaft extension to pass through it and is equipped with an extension pipe located between the current lead head and the cylindrical housing electric motor and rigidly connected to each of them, and the specified extension pipe is made in the form of two bushings coaxially spaced with a gap to each other with the formation of two ring cavities: cable and central, while the cable ring cavity is formed between the coaxial bushings and articulated with the channel the current lead head, designed to accommodate the power cable and the sealed connector, and the central annular cavity is formed by the cavity of the Central sleeve and is designed in size to ensure a free run-out of the slider during the upward stroke and filling with the borehole fluid during the slider downward stroke, the cylindrical electric motor casing is made elongated in the lower part to allow the slider to move up and down with periodic filling of the lower cavity of the specified casing with borehole fluid during the upward slider and with periodic displacement downhole fluid from the cavity during the slider down, the lower part of the elongated body provided with an external thread and through holes, and the same movable blind end cap with internal thread, made with the possibility of screwing onto the lower part of the housing, while a damping spring is placed inside the lower part of the specified housing above the end cap.

Сущность физики явлений, обуславливающих работу предлагаемого погруженного линейного электродвигателя, могут быть объяснены следующим.The essence of the physics of the phenomena that determine the operation of the proposed submerged linear electric motor can be explained as follows.

Электромагнитные силы, возникающие в линейном электродвигателе, обусловлены несколькими причинами:The electromagnetic forces that occur in a linear electric motor are due to several reasons:

во-первых, тем, что при прохождении электрического тока по катушкам (13) статора (19) на проводники с током (витки индукционных катушек) действует магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами (27) слайдера (18) и при этом создается силовое воздействие по закону Ампера;firstly, the fact that when an electric current passes through the coils (13) of the stator (19), the current conductors (turns of induction coils) are affected by a magnetic field created by the permanent magnets (27) of the slider (18) and this creates a force action Ampere Law;

во-вторых, электрический ток в статоре (19) создает бегущее магнитное поле, которое индуцирует в слайдере (18) контурные токи. Бегущее магнитное поле, взаимодействуя с током, индуцируемом в замкнутом контуре, также создает электромагнитные силы аксиального направления. Для увеличения контурных токов и тягового усилия линейного двигателя в конструкции слайдера (18) предусмотрены кольцевые прокладки из хорошо проводящего металла, например, меди или алюминия. Суммарные электромагнитные силы вызывают аксиальное перемещение слайдера (18) и, соответственно, плунжера (2) относительно статора (19) и корпуса плунжерного насоса (1).secondly, the electric current in the stator (19) creates a traveling magnetic field, which induces loop currents in the slider (18). A traveling magnetic field, interacting with a current induced in a closed circuit, also creates axial-direction electromagnetic forces. To increase the contour currents and traction of the linear motor in the design of the slider (18) provided ring gaskets made of well-conducting metal, such as copper or aluminum. The total electromagnetic forces cause axial movement of the slider (18) and, accordingly, the plunger (2) relative to the stator (19) and the plunger pump housing (1).

При этом, при прямом чередовании фаз тока, задаваемом станцией управления (на чертеже не показана), система: слайдер-плунжер, перемещаются в одну сторону, при обратном чередовании фаз -перемещаются в другую сторону, обеспечивая стационарную работу насосной установки, в которой установлен предлагаемый линейный электродвигатель.In this case, with a direct alternation of the current phases set by the control station (not shown in the drawing), the system: a slider plunger, move in one direction, with a reverse phase rotation - move in the other direction, providing stationary operation of the pump installation in which the proposed linear electric motor.

Благодаря тому, что линейный электродвигатель оснащен патрубком-удлинителем, размещенным между статором линейного электродвигателя и узлом токоввода, и выполненным из двух коаксиально расположенных втулок с образованием центрального канала длиной и диаметром, обеспечивающими свободный выбег слайдера при ходе вверх, и образованием кольцевого канала между втулками для проводки кабеля от узла токоввода до соединения с концами фазных обмоток статора, обеспечивается существенное снижение трудоемкости подключения ЛЭД к электропитанию в полевых условиях, за счет именно разъемности, а значит, к повышению надежности токоввода.Due to the fact that the linear electric motor is equipped with an extension pipe, located between the stator of the linear electric motor and the current lead assembly, and made of two coaxially located bushings with the formation of a central channel with a length and diameter, providing a free run-out of the slider when moving up, and the formation of an annular channel between the bushings for cable wiring from the current lead assembly to the connection with the ends of the stator phase windings, a significant reduction in the complexity of connecting the LED to the power supply field conditions, due to the disconnectability, and therefore, to increase the reliability of the current lead.

Благодаря тому, что линейный электродвигатель сверху дополнительно снабжен удлинителем вала слайдера, длиной, равной длине хода слайдера, и диаметром, равным диаметру штока плунжерного насоса и снабжен головкой токоввода, в которой выполнен канал с диаметром для прохода удлинителя вала слайдера, обеспечена сама возможность использования головки токоввода над линейным электродвигателем.Due to the fact that the linear electric motor from above is additionally equipped with a slider shaft extension, a length equal to the slider stroke length, and a diameter equal to the diameter of the plunger pump rod and equipped with a current lead head, in which a channel with a diameter for the passage of the slider shaft extension is made, the head itself can be used current lead over a linear electric motor.

Предлагаемый ЛЭД устанавливается в промысловых условиях при компоновке конструкции погружной бесштанговой насосной установки всегда ниже погружного насоса. А благодаря тому, что цилиндрический корпус ЛЭД выполнен удлиненным в нижней части, обеспечивается свободный выбег слайдера при ходе вниз. Наличие в нижней части удлиненного корпуса демпфирующей пружины и сквозных отверстий, обеспечивает смазку - охлаждение слайдера ЛЭД пластовой жидкостью и его безударная работа, так как при ходе слайдера вверх в нижнюю часть удлиненного корпуса ЛЭД через перфорацию (сквозные отверстия) поступает скважинная жидкость, а при ходе слайдера вниз скважинная жидкость частично поступает в кольцевой зазор между слайдером и цилиндром статора и осуществляется смазка и охлаждение, а частично вытесняется через сквозные отверстия в затрубье, производя дополнительное демфирование слайдера. Этим обеспечивается оптимальный тепловой режим ЛЭД, что повышает надежность его работы. Объем вытесняемой жидкости через указанные сквозные отверстия нижней части корпуса можно регулировать за счет высоты навинчивания торцевой пробки: чем выше, тем меньше сквозных отверстий будет свободными, и наоборот.The proposed LED is installed in the field when the design of the submersible rodless pump installation is always lower than the submersible pump. And due to the fact that the cylindrical LED case is made elongated in the lower part, the slider can run free during the downward stroke. The presence of a damping spring and through holes in the lower part of the elongated housing ensures lubrication - cooling of the LED slider by the formation fluid and its shock-free operation, since during the slider upward, the borehole fluid flows through the perforation (through holes) and during the slider downward slider, the borehole fluid partially enters the annular gap between the slider and the stator cylinder and lubricates and cools, and is partially displaced through the through holes in the annulus, producing For additional slider damping. This ensures the optimal thermal regime of LEDs, which increases the reliability of its operation. The volume of displaced fluid through the indicated through holes of the lower part of the housing can be adjusted due to the height of screwing on the end plug: the higher, the less through holes will be free, and vice versa.

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

Фиг. 1 - Предлагаемый линейный электродвигатель в составе погружной бесштанговой насосной установки в разрезе.FIG. 1 - The proposed linear electric motor as part of a submersible rodless pump installation in the context.

Фиг. 2 - Фрагмент сечения линейного электродвигателя.FIG. 2 - Fragment of a cross section of a linear electric motor.

Фиг. 3 - Фрагмент сечения нижней части удлиненного корпуса ЛЭД с регулируемой перфорацией.FIG. 3 - A fragment of a section of the lower part of the elongated LED housing with adjustable perforation.

Заявляемый погружной линейный электродвигатель (15) включает удлиненный цилиндрический корпус (14), внутри которого размещен статор (19) с периодически установленными на тонкостенных втулках (20) из нержавеющей стали стальными сердечниками (12) и соединенными между собой индукционными катушками (13), образующими группы обмоток, между которыми установлены опорные направляющие (26), и головку возвратно поступательного действия - слайдер (18), состоящий из цельнометаллического вала (21), который содержит удлинитель (35), посредством которого вал (21) соединен со штоком (3) плунжера (2) погружного насоса (1). На валу (21) установлены постоянные магниты (27) и магнитопроводящие стальные сердечники (28) (Фиг.2).The inventive submersible linear electric motor (15) includes an elongated cylindrical housing (14), inside which a stator (19) is placed with steel cores (12) periodically mounted on thin-walled stainless steel bushings (20) and interconnected by induction coils (13) forming groups of windings, between which support rails (26) are installed, and a reciprocating head - a slider (18), consisting of an all-metal shaft (21), which contains an extension cord (35), through which the shaft (21) is connected nen with the rod (3) of the plunger (2) of the submersible pump (1). Permanent magnets (27) and magnetically conductive steel cores (28) are installed on the shaft (21) (Figure 2).

Линейный электродвигатель включает головку токоввода (5) со сквозным каналом (4) и герметичным разъемом (31) соединения концов фазных обмоток (11) линейного электродвигателя с муфтой кабельного ввода питающего кабеля (не показан).The linear electric motor includes a current lead head (5) with a through channel (4) and a sealed connector (31) for connecting the ends of the phase windings (11) of the linear electric motor with a cable entry coupling of a power cable (not shown).

Индукционные катушки (13) и магнитопроводящие стальные сердечники (28), распределенные по длине статора на равные группы, ограниченны торцевыми крышками (16) в модули (17) и жестко соединены между собой по всей длине статора стальными патрубками (25) с опорными втулками (26).Induction coils (13) and magnetically conductive steel cores (28) distributed in equal groups along the length of the stator are bounded by end caps (16) into modules (17) and rigidly interconnected along the entire length of the stator by steel pipes (25) with support sleeves ( 26).

Для образования опорных поверхностей скольжения слайдера между статором (19) линейного электродвигателя и головкой токоввода (5) установлен патрубок-удлинитель (8), выполненный из двух коаксиально расположенных втулок (9) с образованием центрального канала (10) длиной и диаметром, обеспечивающими при работе свободный выбег слайдера при ходе вверх и образованием кабельного канала (7) между втулками (9) для проводки кабеля (6) от головки токоввода (5) до соединения с концами фазных обмоток статора (19).To form the sliding sliding surfaces of the slider between the stator (19) of the linear electric motor and the current lead head (5), an extension pipe (8) is installed, made of two coaxially located bushings (9) with the formation of a central channel (10) of length and diameter, which ensure during operation free run-out of the slider during the upward stroke and the formation of the cable channel (7) between the bushings (9) for cable routing (6) from the current lead head (5) to the connection with the ends of the stator phase windings (19).

В промысловых условиях установленный в скважине погружной электродвигатель соединяется с погружным плунжерным насосом (1) возвратно-поступательного движения, содержащим плунжер (2), всасывающий клапан (29), нагнетательный клапан (30).Under field conditions, a submersible electric motor installed in the well is connected to a submersible plunger pump (1) of a reciprocating motion, comprising a plunger (2), a suction valve (29), and a discharge valve (30).

Нижней часть (22) корпуса (14) линейного электродвигателя (15) выполнена удлиненной, с длиной и внутренними размерами, обеспечивающими свободный выбег слайдера при ходе вниз. Нижняя часть (22) удлиненного корпуса (14) снабжена наружной резьбой (38) и сквозными отверстиями (37), а также подвижной глухой торцевой пробкой (24) с внутренней резьбой (36), выполненной с возможностью навинчивания на нижнюю часть корпуса (14). При этом внутри нижней части указанного корпуса (14) над торцевой пробкой (24) в полости (34) размещена демпфирующая пружина (23).The lower part (22) of the housing (14) of the linear electric motor (15) is made elongated, with a length and internal dimensions, providing a free run-out of the slider during the down stroke. The lower part (22) of the elongated housing (14) is provided with an external thread (38) and through holes (37), as well as a movable blind end plug (24) with an internal thread (36), which can be screwed onto the lower part of the housing (14) . At the same time, a damping spring (23) is placed inside the lower part of the specified housing (14) above the end plug (24) in the cavity (34).

Предлагаемый погружной линейный электродвигатель работает следующим образом. В линейном электродвигателе (15) при питании обмоток индукционных катушек (13) статора (19) переменным трехфазным током головка возвратно-поступательного действия (слайдер) (18) под действием электромагнитных сил совершает возвратно-поступательные движения, которые передаются слайдером (18) плунжеру (2) через жестко связанный с валом (21) через удлинитель (35) шток (3) плунжера (2) насоса (1), который включен в погружную установку. При этом, добываемая жидкость через перфорации (32) цилиндра насоса, всасывающий (29) и нагнетательный (30) клапаны, нагнетается в НКТ (33) и далее в системы сбора на поверхности.The proposed submersible linear motor operates as follows. In a linear electric motor (15), when the windings of the induction coils (13) of the stator (19) are supplied with alternating three-phase current, the reciprocating head (slider) (18) under the influence of electromagnetic forces reciprocates, which are transmitted by the slider (18) to the plunger ( 2) through the rod (3) of the pump plunger (2) rigidly connected to the shaft (21) through the extension (35) of the pump (1), which is included in the submersible installation. In this case, the produced fluid through the perforations (32) of the pump cylinder, the suction (29) and discharge (30) valves, is pumped into the tubing (33) and then to the surface collection systems.

Конструкция заявляемого погружного линейного электродвигателя выполнена из разборно связанных между собой, а также между насосом, которым будет оснащен указанный двигатель при работе в скважине, конструктивных единиц: кабель - ниппель головки токоввода (5); головка токоввода (5) - корпус (14) линейного двигателя (15); корпус (14) линейного двигателя (15) - корпус плунжерного насоса (1); слайдер (18) линейного двигателя (15) - плунжер (2) плунжерного насоса (1). Благодаря такому соединению, обеспечивается ремонтопригодность электродвигателя.The design of the inventive submersible linear electric motor is made of structurally interconnected, as well as between the pump, which will be equipped with the specified engine when working in the well, structural units: cable - nipple of the current lead head (5); current lead head (5) - linear motor housing (14) (15); linear motor housing (14) (15) - plunger pump housing (1); linear motor slider (18) (15) - plunger (2) of the plunger pump (1). Thanks to this connection, maintainability of the electric motor is ensured.

Опытно-промышленные и цеховые испытания предлагаемого линейного электродвигателя в составе погружных бесштанговых насосных установок проведены на нефтяных месторождениях Прикамья и Западной Сибири.Pilot-industrial and workshop tests of the proposed linear electric motor as part of submersible rodless pumping units were carried out at the oil fields of Prikamye and Western Siberia.

В результате проведенных опытно-промысловых и цеховых испытаний подтверждено:As a result of experimental and field tests and workshop tests confirmed:

- повышение тягового усилия предлагаемого электродвигателя примерно на 30% из расчета на единицу длины линейного двигателя по сравнению с аналогами;- increase in traction of the proposed electric motor by about 30% per unit length of a linear motor compared to analogues;

- повышение надежности электродвигателя по сравнению с аналогами, вследствие оптимизации теплового режима линейного двигателя, уменьшения трения и снижения вибраций при движении слайдера;- improving the reliability of the electric motor compared to peers, due to the optimization of the thermal regime of the linear motor, reducing friction and vibration during slider movement;

- обеспечение ремонтопригодности.- maintenance maintainability.

Claims

Submersible linear electric motor, including a cylindrical housing, inside which a stator is placed with steel cores periodically mounted on thin-walled stainless steel bushings and interconnected by induction coils, forming winding groups between which support rails are installed, and a reciprocating action head - a slider consisting of all-metal shaft, with permanent magnets and magnetically conductive cores installed on it, characterized in that the linear the electric motor on top is additionally equipped with a slider shaft extension, a length equal to the slider stroke length, and a diameter equal to the diameter of the piston pump rod, and the linear electric motor in the upper part is additionally equipped with a current lead head with a through channel, the diameter of which is made for passage through it the slider shaft and is equipped with an extension pipe located between the current lead head and the cylindrical body of the linear electric motor and rigidly connected to each of them, The said extension pipe is made in the form of two bushings coaxially spaced with a gap to each other with the formation of two annular cavities: cable and central, while the cable annular cavity is formed between the coaxial bushings and connected to the channel of the current lead head, designed to accommodate the power cable and sealed connector, and the Central annular cavity is formed by the cavity of the Central sleeve and is designed in dimensions to ensure free run-out of the slider during the up and filled by downhole fluid when the slider is moving down, the cylindrical motor casing is made elongated in the lower part to allow the slider to move up and down with periodic filling of the lower cavity of the specified casing with borehole fluid while the slider is up and periodically displacing the borehole fluid from the cavity when the slider is down, moreover, the lower part of the elongated housing is provided with an external thread and through holes, as well as a movable blind end plug with an internal thread, made minutes with the possibility of screwing the lower part of the housing, the inside bottom of said housing is placed over the end stopper damping spring.