RU2449452C2 - Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw) - Google Patents

Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw) Download PDF

Info

Publication number
RU2449452C2
RU2449452C2 RU2010128188/07A RU2010128188A RU2449452C2 RU 2449452 C2 RU2449452 C2 RU 2449452C2 RU 2010128188/07 A RU2010128188/07 A RU 2010128188/07A RU 2010128188 A RU2010128188 A RU 2010128188A RU 2449452 C2 RU2449452 C2 RU 2449452C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
housing
group
holes
shifted
Prior art date
Application number
RU2010128188/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010128188A (en
Inventor
Виктор Иванович Ветохин (RU)
Виктор Иванович Ветохин
Алексей Вадимович Лященко (RU)
Алексей Вадимович Лященко
Олег Борисович Алексеев (RU)
Олег Борисович Алексеев
Александр Николаевич Созанский (RU)
Александр Николаевич Созанский
Юрий Викторович Бабенко (RU)
Юрий Викторович Бабенко
Original Assignee
Открытое акционерное общество Промышленная группа "Новик"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Промышленная группа "Новик" filed Critical Открытое акционерное общество Промышленная группа "Новик"
Priority to RU2010128188/07A priority Critical patent/RU2449452C2/en
Publication of RU2010128188A publication Critical patent/RU2010128188A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2449452C2 publication Critical patent/RU2449452C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: asynchronous machine (AMV OGW) contains housing (1) where multipack stator (2) with winding (3) is accommodated, on shaft (5) made of 20X13 steel, multipack rotor (6) with screw-groove multistart thread is mounted for strata water pumping via non-magnetic operating clearance (10). To equalise temperatures throughout the machine the inlet of cold and the outlet of heated strata water is executed through alternating by length symmetrical groups oh holes in the housing (14-16) and (17-18), shifted by angle β/2 relative to each other, and the holes along cross-section radius are shifted by angle β in each group. Flow of strata water via three hemispheric channels (21) between stator and housing, shifted by 120° equalises temperature along stator length.
EFFECT: creation of effective system of cooling with surrounding strata water for internal active parts of multipack electric machines of vertical open configuration for oil-and-gas wells.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к погружным электрическим машинам, которые применяются для приводов различных подводных механизмов буровых и добычных установок при разработке и добыче полезных ископаемых и минеральных ресурсов нефти и газа на морском дне, а также для приводов скважных насосов и буровых механизмов в геологоразведочных работах и промышленном освоении морского континентального шельфа по добыче нефти и газа.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to submersible electric machines, which are used for drives of various underwater mechanisms of drilling and production facilities in the development and production of minerals and mineral resources of oil and gas on the seabed, as well as for drives of downhole pumps and drilling mechanisms in exploration and industrial development of the offshore continental shelf for oil and gas.

Научно-технический прогресс и перспективы развития интенсивного освоения добычи минеральных ресурсов на материке и континентальном шельфе, разработка новых месторождений нефти и газа в Сибирском энергетическом районе Тюмени, Оренбурга и др. и в связи с увеличением глубины залежей нефти до 3000 м требуется достаточно много технических средств и рабочих механизмов, которые должны приводиться в движение высонадежными погружными электрическими двигателями (ПЭД). До настоящего времени для привода насосов нефтескважин и буровых установок используются герметичные маслозаполненные ПЭД с довольно сложной многоступенчатой гидрозащитой, установленной со стороны приводного вала. При ее искривлении и попадании пластовой воды в полость двигателя он выходит из строя из-за коррозии активных частей и снижения сопротивления изоляции обмотки статора. Охлаждение ПЭД осуществляется пластовой жидкостью через корпус.Scientific and technological progress and prospects for the development of intensive development of the extraction of mineral resources on the continent and on the continental shelf, the development of new oil and gas fields in the Siberian energy region of Tyumen, Orenburg, etc. and in connection with an increase in the depth of oil deposits to 3000 m, a lot of technical means are required and operating mechanisms that must be driven by highly reliable submersible electric motors (SEMs). To date, sealed oil-filled PEMs with a rather complex multi-stage hydraulic protection installed on the drive shaft side have been used to drive oil well pumps and drilling rigs. When it is bent and formation water enters the engine cavity, it fails due to corrosion of the active parts and a decrease in the insulation resistance of the stator winding. PED is cooled by reservoir fluid through the housing.

Известны герметичные погружные электродвигатели различных конструкций и исполнений, работающих в нефтескважинах с погружением до 1500 м с температурой окружающей пластовой воды 80°C, полости которых заполняются жидким диэлектриком (например, трансформаторным маслом или керосином), используемым в качестве изолятора и как вещество для уравновешивания противодавления глубины погружения (см. погружные электродвигатели для насосов и электробуров Харьковского электромеханического завода (ХЭМЗ) и Специального проектно-конструкторского и технологического бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти "Потенциал" (СКТБПЭ «Потенциал»), г.Харьков, ГОСТ 18058-80). Для насосов нефтескважин с погружением на глубину 3000 м фирмой «АЛНАС» г.Москва разработан погружной электродвигатель типа ПЭДС360-130МВ5 при работе в скважинах с температурой пластовой жидкости до 150°C.Known hermetic submersible electric motors of various designs and designs, operating in oil wells with submersion up to 1500 m with a temperature of surrounding formation water of 80 ° C, the cavities of which are filled with a liquid dielectric (for example, transformer oil or kerosene), used as an insulator and as a substance for balancing backpressure immersion depths (see submersible electric motors for pumps and electric drills of the Kharkov Electromechanical Plant (KhEMZ) and Special Design and Engineering technologically Bureau of submersible electrical equipment for drilling and oil production "Potential" (SKTBPE "Potential"), Kharkov, GOST 18058-80). For pumps of oil wells with immersion to a depth of 3000 m, the company "ALNAS" in Moscow developed a submersible electric motor of the type PEDS360-130MV5 when working in wells with formation fluid temperatures up to 150 ° C.

Главными недостатками приведенных ПЭД являются:The main disadvantages of these PED are:

1. Система охлаждения у существующих герметичных ПЭД, предназначенных для работы на глубине 3000 м из-за высоких температур пластовой жидкой среды, достигающих 150°C, недостаточно эффективна.1. The cooling system of existing sealed PEMs designed to operate at a depth of 3000 m due to the high temperatures of the formation fluid medium reaching 150 ° C is not effective enough.

2. Гидрозащита различных конструкций герметичных ПЭД обладает низкой эксплуатационной надежностью.2. Hydroprotection of various designs of sealed SEMs has low operational reliability.

3. Герметизация ПЭД приводит к значительному росту температуры обмотки статора до и выше 200°C, в силу чего понижается надежность обмоточного провода и подшипников.3. Sealing of PEM leads to a significant increase in the temperature of the stator winding to and above 200 ° C, which reduces the reliability of the winding wire and bearings.

4. Отказы гидрозащиты (разгерметизация компенсирующего элемента, износ уплотнений и т.д.) приводит к проникновению агрессивной пластовой жидкости в полость ПЭД и его преждевременному выходу из строя, главным образом из-за электрохимической коррозии.4. Failures of hydraulic protection (depressurization of the compensating element, wear of seals, etc.) leads to the penetration of aggressive formation fluid into the cavity of the PED and its premature failure, mainly due to electrochemical corrosion.

В известном техническом решении по а.с. №279769 разработан погружной электродвигатель экранированного типа, содержащий между ротором и статором гильзу, которая герметизирует обмотку статора от забортной пластовой воды, экранированная полость статора заполняется жидким диэлектриком (маслом). Конструкция сложна, к тому же гильза увеличивает потери от вихревых токов.In a well-known technical solution for A.S. No. 279769 designed a shielded type submersible motor containing a sleeve between the rotor and the stator, which seals the stator winding from overboard formation water, the shielded stator cavity is filled with a liquid dielectric (oil). The design is complex, in addition, the sleeve increases the losses from eddy currents.

Известна погружная насосная установка вертикального исполнения по а.с. №939830, которая содержит статор, ротор с валом, установленным в подшипниках и подшипниковые щиты с отверстиями для входа и выхода жидкости. На вал ротора навешен насос, который через нижние отверстия в корпусе прогоняет охлаждающую жидкость по зазору между ротором и статором, а также через верхнее отверстие в корпусе насосной установки и подает эту жидкость потребителю. Данная насосная установка применяется в скважинах для перекачки пресных вод. При погружении в пластовую агрессивную кислую воду с рН<7 она выйдет из строя из-за электрохимической коррозии активных частей машины, подшипников и обмоток статора и ротора.Known submersible pumping unit vertical design as.with. No. 939830, which contains a stator, a rotor with a shaft installed in the bearings and bearing shields with holes for the inlet and outlet of the fluid. A pump is mounted on the rotor shaft, which drives the coolant through the lower holes in the housing through the gap between the rotor and the stator, as well as through the upper hole in the pump housing and supplies this fluid to the consumer. This pump unit is used in wells for pumping fresh water. When immersed in aggressive acidic water with pH <7, it will fail due to electrochemical corrosion of the active parts of the machine, bearings and windings of the stator and rotor.

Из известных устройств наиболее близкой к заявляемому, выбранному за прототип, является «Электрическая машина Ветохина ЭМВ» (см. патент №2072609, БИ №3, 27.01.97), которая содержит статор, ротор с валом, установленным в подшипниках, корпус, заполненный жидким охладителем, и подшипниковые щиты с отверстиями. В качестве охладителя использована морская вода, а отверстия в подшипниковых щитах для входа и выхода воды расположены двумя группами. Данная машина обеспечивает надежную работу в качестве привода любого подводного механизма, находящегося на неограниченной глубине погружения в морской воде, и отверстия в щите обеспечивают надежное охлаждение всех активных частей ЭМВ. Однако в данной машине диаметр ротора соизмерим со своей длиной и длиной статора и нагрев всех частей машины будет равномерным, а температура обмотки не будет превышать перепада температуры в изоляции обмоточного провода плюс температуры окружающей забортной воды, т.е. не выше 50°C. Недостатком данной конструкции ЭМВ для нефтескважин является соизмеримость диаметра и длины ротора больших размеров для крупных машин большой мощности, которые невозможно осуществить в погружных электродвигателях для насосов и механизмов «Буров» для нефтяных и газовых скважин. ПЭД для нефтегазовых скважин имеют малый диаметр до 150 мм, а длины для больших мощностей двигателя достигают 8 м, с гидрозащитой до 16 м, в которых статоры, роторы и гидрозащита выполняются многоступенчатыми. Кроме того, при глубине скважины до 3000 м температура окружающей кислой агрессивной пластовой воды достигает 150°C и поэтому система охлаждения, подобная ЭМВ, не может работать эффективно и уравнять температуры активных частей внутри машины по всей длине.Of the known devices, the closest to the claimed one selected for the prototype is the "Electric machine Vetokhin EMV" (see patent No. 2072609, BI No. 3, 01/27/97), which contains a stator, a rotor with a shaft mounted in bearings, a housing filled liquid cooler, and bearing shields with holes. Sea water was used as a cooler, and the holes in the bearing shields for water inlet and outlet are located in two groups. This machine provides reliable operation as the drive of any underwater mechanism located at an unlimited depth of immersion in sea water, and the openings in the shield provide reliable cooling of all active parts of EME. However, in this machine, the rotor diameter is comparable with its length and the length of the stator and the heating of all parts of the machine will be uniform, and the temperature of the winding will not exceed the temperature difference in the insulation of the winding wire plus the temperature of the surrounding sea water, i.e. not higher than 50 ° C. The disadvantage of this design of EMV for oil wells is the commensurability of the diameter and length of the large rotor for large machines of high power, which cannot be implemented in submersible motors for pumps and "Burov" mechanisms for oil and gas wells. PEMs for oil and gas wells have a small diameter of up to 150 mm, and lengths for large engine capacities reach 8 m, with hydraulic protection up to 16 m, in which the stators, rotors and hydraulic protection are multi-stage. In addition, with a well depth of up to 3000 m, the temperature of the surrounding acidic aggressive formation water reaches 150 ° C and therefore a cooling system like EMW cannot work efficiently and equalize the temperatures of the active parts inside the machine along the entire length.

Задачей данного изобретения является повышение надежности, работоспособности, увеличение срока службы и уменьшение массы и габаритов в два раза в разработанной асинхронной машине (АМВ НГС) с учетом глубины погружения до 3000 м и температуры пластовой воды до 150°C за счет применения новой гидравлической системы отверстий в корпусе, через которые осуществляется вход и выход охлаждающей окружающей пластовой воды.The objective of the invention is to increase reliability, performance, increase service life and reduce weight and dimensions by half in the developed asynchronous machine (AMV NGS) taking into account the immersion depth of 3000 m and formation water temperature of 150 ° C through the use of a new hydraulic system of holes in the housing through which the input and output of the cooling surrounding formation water is carried out.

Задача решается тем, что в известной асинхронной погружной электрической машине вертикального исполнения, содержащей статор с пазами и обмоткой, винтоканавочный ротор, вал, подшипники, заключенные в корпус с отверстиями для входа и выхода охлаждающей пластовой воды, в корпусе по его длине относительно оси вала имеются группы симметрично расположенных отверстий по радиальному сечению для входа окружающей пластовой жидкости внутрь машины и выхода из нее нагретой, из них первая группа расположена в нижней части подшипникового узла в зоне охлаждения скользящих поверхностей подшипника, вторая группа расположена со стороны нижних лобовых частей, третья группа находится в зоне подачи воды в пазы обмотки статора, а также к каналам между корпусом и пакетами статора и немагнитному зазору, по которому винтоканавочной нарезкой на роторе прогоняется через зазор, четвертая и пятая группы предназначены для выхода нагретой воды из области верхних лобовых частей, пазов, немагнитного рабочего зазора и каналов между корпусом и пакетами статора, шестая группа отверстий служит для подачи воды на верхний опорный подшипник, и седьмая группа - для выхода нагретой воды из области подшипника, в каждой группе имеется по 3-6 отверстий диаметром по 4-6 мм, равномерно распределенных по окружности корпуса и сдвинутых по радиусу на одинаковый угол, а каждая группа по отношению к другой сдвинута на половину угла, чередующихся между собой вдоль корпуса, статор выполнен многопакетным, и между корпусом и спинкой пакетов статора имеются три осевых канала полусферической формы диаметром 3-5 мм, выполненные в стали пакетов и сдвинутые между собой на 120°.The problem is solved in that in the well-known vertical asynchronous submersible electric machine, comprising a stator with slots and a winding, a rotor-groove rotor, a shaft, bearings enclosed in a housing with holes for entering and leaving cooling formation water, in the housing along its length relative to the shaft axis there are groups of symmetrically arranged holes along the radial section for the entry of the surrounding formation fluid into the machine and the heated outlet from it, of which the first group is located in the lower part of the bearing assembly cooling of the sliding surfaces of the bearing, the second group is located on the side of the lower frontal parts, the third group is located in the water supply zone into the grooves of the stator winding, as well as to the channels between the housing and the stator packets and the non-magnetic gap, through which the groove thread on the rotor is driven through the gap, the fourth and the fifth group are designed to exit the heated water from the area of the upper frontal parts, grooves, non-magnetic working gap and channels between the housing and the stator packets, the sixth group of holes serves for feeding and water to the upper thrust bearing, and the seventh group - for heated water to exit the bearing area, in each group there are 3-6 holes with a diameter of 4-6 mm, evenly distributed around the circumference of the housing and radially shifted by the same angle, and each the group with respect to the other is shifted by half an angle, alternating between each other along the housing, the stator is multi-packet, and between the housing and the back of the stator packets there are three axial channels of hemispherical shape with a diameter of 3-5 mm, made in steel packets and shifted between battle at 120 °.

Изобретение поясняется чертежами, в которых:The invention is illustrated by drawings, in which:

- на фиг.1 показана АМВ НГС. Продольный разрез погружной асинхронной машины для привода насоса;- figure 1 shows the AMS NGS. Longitudinal section of a submersible asynchronous machine for pump drive;

- на фиг.2 показан поперечный разрез корпуса в плоскости сечения по отверстиям охлаждения;- figure 2 shows a cross section of the housing in the plane of the section along the cooling holes;

- на фиг.3 показан поперечный разрез пакета стали статора между листами.- figure 3 shows a cross section of a stack of stator steel between the sheets.

Согласно изобретению (фиг.1, фиг.2) асинхронная машина (АМВ НГС) содержит корпус 1, в котором размещены пакеты статора 2 с протяжной обмоткой 3 из обмоточного провода с полиимидно-фторопластовой изоляцией, например марки ППИ-У. Статор имеет протекторную защиту пакета 2 сердечника в виде колец 4 из магниевого сплава, например, марки МЛ4. На валу 5 из стали 20Х13 смонтирован ротор 6 с винтоканавочной многозаходной нарезкой и имеющей короткозамкнутую обмотку и короткозамкнутые кольца 7 из электротехнической красной меди. Неподвижность статора обеспечивается его посадкой через шпонку на корпусе и паз под шпонку 8 в пакете статора 2, фиг.3. Протекторная защита ротора обеспечивается втулками 9 из магниевого сплава марки МЛ4, напрессованными втугую на свободные концы вала 5 вплотную к пакету железа ротора 6. Немагнитный зазор 10 обеспечивает осевой проток пластовой воды вдоль машины для охлаждения статора и ротора. Машина содержит два опорно-упорных подшипника: нижний 12, вкладыш которого запрессован в нижний подшипниковый щит 11; верхний подшипник, вкладыш 13 которого запрессован в корпус машины. Так как разработанная машина имеет большую длину и многопакетные статор и ротор, то для более эффективного охлаждения внутренних частей машины и выравнивания температуры по всей длине с помощью окружающей пластовой воды вход и выход воды предлагается осуществлять с помощью гидравлических отверстий из семи групп, чередующихся вдоль корпуса, фиг.1: первая группа (поз.14) служит для входа воды в полость нижнего подшипникового щита для охлаждения скользящих поверхностей подшипника; вторая (поз.15) и третья (поз.16) группы предназначены для подачи воды с двух сторон на лобовые части и пазы обмотки статора, а также к каналам между корпусом и пакетами статора и немагнитному рабочему зазору, по которому винтоканавочный ротор прогоняет по нему охлаждающую пластовую воду; четвертая группа (поз.17) и пятая группа (поз.18) служат для выхода нагретой воды из области лобовых частей обмотки статора, пазов, канала между корпусом и статором и немагнитного рабочего зазора за корпус во внешнюю среду; шестая группа (поз.19) служит для подачи пластовой воды на охлаждение верхнего опорно-упорного подшипника; седьмая группа (поз.20) предназначена для выхода нагретой воды из области подшипника за корпус во внешнюю среду. Для достижения эффективного охлаждения и избежания встречных потоков воды внутри машины, от которых зависят гидравлические потери мощности, шумы и вибрация машины, отверстия в корпусе располагаются равномерно по окружности и сдвинуты по радиусу к центру сечения на одинаковый угол β, фиг.2, а каждая группа по отношению к другой сдвинута на угол β/2, чередующихся между собой вдоль корпуса. В многопакетных статорах и роторах, т.е. в длинных машинах, будет увеличиваться гидравлическое сопротивление всех осевых каналов (пазы, немагнитный зазор), которое будет тормозить проток охлаждающей пластовой воды, поэтому для увеличения протока охлаждающей воды, а значит, и улучшения эффекта охлаждения предлагается создать между корпусом и пакетами статора три осевых канала полусферической формы в стали пакетов статора диаметром 3-5 мм, сдвинутых в пространстве на 120°, фиг.3. Уменьшение внешней поверхности пакетов статора при этом составит не более 4%.According to the invention (FIG. 1, FIG. 2), an asynchronous machine (AMS NGS) comprises a housing 1, in which stator packages 2 with a long winding 3 from a winding wire with polyimide-fluoroplastic insulation, for example, PPI-U brand, are placed. The stator has a tread protection of the core package 2 in the form of rings 4 of a magnesium alloy, for example, grade ML4. A rotor 6 is mounted on a shaft 5 made of steel 20X13 with a multi-thread rotary groove and having a short-circuited winding and short-circuited rings 7 made of electrotechnical red copper. The stator immobility is ensured by its landing through the key on the housing and the groove under the key 8 in the stator package 2, Fig.3. The tread protection of the rotor is provided by bushings 9 made of magnesium alloy of the ML4 brand, pressed onto the free ends of the shaft 5 directly against the iron package of the rotor 6. Non-magnetic clearance 10 provides axial flow of produced water along the machine to cool the stator and rotor. The machine contains two thrust bearings: lower 12, the liner of which is pressed into the lower bearing shield 11; the upper bearing, the liner 13 of which is pressed into the machine body. Since the developed machine has a large length and multi-package stator and rotor, it is proposed to enter and exit water using hydraulic holes from seven groups alternating along the body to more effectively cool the inside of the machine and equalize the temperature along the entire length using surrounding formation water, figure 1: the first group (pos. 14) serves to enter water into the cavity of the lower bearing shield for cooling the sliding surfaces of the bearing; the second (pos. 15) and third (pos. 16) groups are designed to supply water from two sides to the frontal parts and grooves of the stator winding, as well as to the channels between the housing and stator packages and the non-magnetic working gap, through which the rotor-groove rotor drives it cooling formation water; the fourth group (pos. 17) and the fifth group (pos. 18) serve to exit the heated water from the frontal area of the stator winding, the grooves, the channel between the housing and the stator and the non-magnetic working gap for the housing into the external environment; the sixth group (pos. 19) serves to supply formation water for cooling the upper thrust bearing; the seventh group (pos. 20) is designed for the exit of heated water from the bearing area beyond the housing into the external environment. To achieve effective cooling and avoid oncoming water flows inside the machine, which depend on hydraulic losses of power, noise and vibration of the machine, the holes in the body are evenly distributed around the circle and radially shifted to the center of the section by the same angle β, figure 2, and each group in relation to the other is shifted by an angle β / 2, alternating among themselves along the body. In multi-pack stators and rotors, i.e. in long machines, the hydraulic resistance of all axial channels (grooves, non-magnetic clearance) will increase, which will slow down the flow of cooling formation water, therefore, to increase the flow of cooling water, and therefore to improve the cooling effect, it is proposed to create three axial channels between the housing and stator packages hemispherical shape in steel stator packets with a diameter of 3-5 mm, shifted in space by 120 °, Fig.3. The decrease in the outer surface of the stator packets will be no more than 4%.

Предлагаемая электрическая машина (АМВ НГС) при погружении в пластовую агрессивную кислую воду с pH<7 работает следующим образом. При включении в сеть статора 2 вращающийся винтоканавочный ротор 6 с валом 5 будет создавать перемешивание пластовой воды в районах лобовых частей и подшипников внутри машины, винтоканавочная нарезка на поверхности ротора будет перекачивать ее по рабочему зазору 10 вдоль машины, т.е. турбулентное вращение воды обратит в поступательное ламинарное движение. При нагреве электродвигателя во время работы тепло от активных частей отводится следующим образом: холодная пластовая вода из окружающей среды через симметричные отверстия 14 первой группы поступает на скользящую пару нижнего подшипника 12, а через отверстия 15 второй группы и отверстия 16 третьей группы поступает на лобовые части обмотки 3, пазы, немагнитный рабочий зазор 10, на вход каналов 21 между статором 2 с жестким креплением 8 и корпусом 1, а также на ротор 6 и его короткозамкнутую обмотку 7. Далее нагретая пластовая вода из пазов обмотки 3 статора, каналов 21 между статором 2 и корпусом 1, немагнитного зазора 10 выходит через четвертую группу отверстий 17, а из области верхних лобовых частей через пятую группу отверстий 18 выходит в окружающую среду. Для охлаждения верхнего опорно-упорного подшипника холодная пластовая вода поступает из внешней среды через шестую группу отверстий 19 и нагретая вода выходит из области подшипника через седьмую группу отверстий 20. Электрохимическая защита статора от контактной коррозии при нахождении его в пластовой кислой воде, как электролите, осуществляется с помощью протекторных колец 4 из магниевого сплава, например, марки МЛ4, запрессованных в корпус вплотную к пакету железа статора с двух сторон, ротора протекторными втулками 9 из того же сплава, напрессованными вплотную к пакетам стали на свободные концы вала 5 ротора 6 с двух сторон.The proposed electric machine (AMV NGS) when immersed in the formation of aggressive acidic water with a pH <7 works as follows. When the stator 2 is connected to the network, a rotating rotor-groove rotor 6 with a shaft 5 will create formation water mixing in the areas of the frontal parts and bearings inside the machine, a groove-groove cut on the rotor surface will pump it along the working gap 10 along the machine, i.e. turbulent rotation of water will turn into translational laminar motion. When the electric motor is heated during operation, heat from the active parts is removed as follows: cold formation water from the environment through the symmetrical holes 14 of the first group enters the sliding pair of the lower bearing 12, and through the openings 15 of the second group and the holes 16 of the third group enters the frontal parts of the winding 3, grooves, non-magnetic working gap 10, to the input of the channels 21 between the stator 2 with a rigid mount 8 and the housing 1, as well as to the rotor 6 and its short-circuited winding 7. Next, heated reservoir water from the grooves of the winding 3 s tator, channels 21 between the stator 2 and the housing 1, a non-magnetic gap 10 exits through the fourth group of holes 17, and out of the upper frontal parts through the fifth group of holes 18 enters the environment. To cool the upper thrust bearing, cold formation water enters from the external environment through the sixth group of holes 19 and heated water leaves the bearing area through the seventh group of holes 20. The stator is electrochemically protected from contact corrosion when it is in acidic formation water, like an electrolyte. using tread rings 4 of a magnesium alloy, for example, grade ML4, pressed into the housing close to the stator iron package on both sides, of the rotor by tread bushings 9 of the same alloy, apressovannymi against the packages become loose ends on the shaft 5 of the rotor 6 on both sides.

Заявляемое техническое решение на изобретение позволит:The claimed technical solution for the invention will allow:

1) открытое исполнение погружного электродвигателя для насосов и буровых механизмов позволит снизить массу двигателя как минимум в два раза за счет исключения из конструкции многоступенчатой гидрозащиты, диэлектрической жидкости и системы компенсации;1) the open design of a submersible electric motor for pumps and drilling mechanisms will reduce the weight of the engine by at least two times due to the exclusion from the design of multi-stage hydraulic protection, dielectric fluid and compensation system;

2) при бурении скважины до глубины 3000 м, на которой температура окружающей пластовой воды будет равняться 150°C, эффективное охлаждение внутренних активных частей машины при этом будет максимально обеспечено каналами между корпусом и статором и предлагаемой системой групп входных и выходных симметричных отверстий по длине корпуса, сдвинутых по радиусу сечения на одинаковый угол, а отверстий последующей группы - на половину угла по отношению к предыдущей группе с целью максимально избежать встречных потоков окружающей пластовой воды, что позволит уравнять и снизить температуру во всех зонах внутри двигателя, а это значит повысить надежность работы системы изоляции обмоточных проводов и опорно-упорных подшипников скольжения.2) when drilling a well to a depth of 3000 m, at which the temperature of the surrounding formation water will be 150 ° C, the effective cooling of the internal active parts of the machine will be provided as much as possible with channels between the body and the stator and the proposed system of groups of symmetrical inlet and outlet openings along the length of the body , shifted along the radius of the cross section by the same angle, and the holes of the subsequent group - by half the angle with respect to the previous group in order to avoid the oncoming flows of the surrounding formation water, which ozvolit equalize and reduce the temperature in all zones inside the engine, which means enhance the reliability of the insulation system and the winding wire-thrust sliding bearings.

Claims (2)

1. Асинхронная погружная машина (АМВ НГС) вертикального исполнения, содержащая статор с пазами и обмоткой, винтоканавочный ротор, вал, подшипники, заключенные в корпус с отверстиями для входа и выхода охлаждающей пластовой воды, отличающаяся тем, что в корпусе по его длине относительно оси вала имеются группы симметрично расположенных отверстий по радиальному сечению для входа окружающей пластовой жидкости внутрь машины и выхода из нее нагретой, из них первая группа расположена в нижней части подшипникового узла в зоне охлаждения скользящих поверхностей подшипника, вторая группа расположена со стороны нижних лобовых частей, третья группа находится в зоне подачи воды в пазы обмотки статора, а также к каналам между корпусом и пакетами статора и немагнитному зазору, по которому винтоканавочной нарезкой на роторе прогоняется через зазор, четвертая и пятая группы предназначены для выхода нагретой воды из области верхних лобовых частей, пазов, немагнитного рабочего зазора и каналов между корпусом и пакетами статора, шестая группа отверстий служит для подачи воды на верхний опорный подшипник, и седьмая группа - для выхода нагретой воды из области подшипника, в каждой группе имеется по 3-6 отверстий диаметром по 4-6 мм, равномерно распределенных по окружности корпуса и сдвинутых по радиусу на одинаковый угол, а каждая группа по отношению к другой сдвинута на половину угла, чередующихся между собой вдоль корпуса.1. An asynchronous submersible machine (AMV NGS) of vertical design, comprising a stator with slots and a winding, a rotor-groove rotor, a shaft, bearings enclosed in a housing with holes for the input and output of cooling formation water, characterized in that the housing along its length relative to the axis the shaft there are groups of symmetrically arranged holes along the radial section for the entry of the surrounding formation fluid into the machine and the heated outlet from it, of which the first group is located at the bottom of the bearing assembly in the sliding cooling zone bearing surfaces, the second group is located on the side of the lower frontal parts, the third group is located in the water supply zone into the grooves of the stator winding, as well as to the channels between the housing and the stator packets and the non-magnetic gap, through which the rotary groove on the rotor is driven through the gap, the fourth and the fifth group is intended for the exit of heated water from the area of the upper frontal parts, grooves, non-magnetic working gap and channels between the housing and the stator packets, the sixth group of holes serves to supply water to the upper a thrust bearing, and the seventh group - for heated water to exit the bearing area, each group has 3-6 holes with a diameter of 4-6 mm, evenly distributed around the circumference of the housing and shifted by the same angle in radius, and each group with respect to the other is shifted by half an angle, alternating among themselves along the body. 2. Асинхронная погружная машина (АМВ НГС) вертикального исполнения по п.1, отличающаяся тем, что статор выполнен многопакетным и между корпусом и спинкой пакетов статора имеются три осевых канала полусферической формы диаметром 3-5 мм, выполненных в стали пакетов и сдвинутых между собой на 120°. 2. Asynchronous submersible machine (AMV NGS) of vertical design according to claim 1, characterized in that the stator is multi-packet and between the housing and the back of the stator packets there are three axial channels of hemispherical shape with a diameter of 3-5 mm, made in steel packets and shifted together 120 °.
RU2010128188/07A 2010-07-08 2010-07-08 Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw) RU2449452C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010128188/07A RU2449452C2 (en) 2010-07-08 2010-07-08 Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010128188/07A RU2449452C2 (en) 2010-07-08 2010-07-08 Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010128188A RU2010128188A (en) 2012-01-20
RU2449452C2 true RU2449452C2 (en) 2012-04-27

Family

ID=45785127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010128188/07A RU2449452C2 (en) 2010-07-08 2010-07-08 Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2449452C2 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2315917A (en) * 1937-09-30 1943-04-06 Reda Pump Company Submergible electric motor for deep well pumps
US3433986A (en) * 1966-06-13 1969-03-18 Reda Pump Co Oil filled elongated submergible electric motor
SU939830A1 (en) * 1980-11-24 1982-06-30 Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Submersible pumping unit
SU1042139A1 (en) * 1982-03-12 1983-09-15 Институт Электродинамики Ан Усср Submersible liquid-packed electric motor
SU1723638A1 (en) * 1989-04-26 1992-03-30 Научно-Технический Центр Научно-Производственного Объединения "Молдавгидромаш" Asynchronous liquid-filled electric motor
RU2072609C1 (en) * 1987-11-02 1997-01-27 Акционерное общество открытого типа "Электросила" Electric machine
RU2161852C2 (en) * 1998-03-03 2001-01-10 Открытое акционерное общество "Альметьевский насосный завод" Submersible electric motor with permanent magnets
RU2206950C2 (en) * 2001-04-12 2003-06-20 Ооо "Копэн" Submersible motor
RU2236742C2 (en) * 2002-08-30 2004-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок ЮКОС" Submersible electric motor
EP2315917A2 (en) * 2008-07-19 2011-05-04 MTU Aero Engines GmbH Blade for a turbo device with a vortex-generator

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2315917A (en) * 1937-09-30 1943-04-06 Reda Pump Company Submergible electric motor for deep well pumps
US3433986A (en) * 1966-06-13 1969-03-18 Reda Pump Co Oil filled elongated submergible electric motor
SU939830A1 (en) * 1980-11-24 1982-06-30 Тульский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Submersible pumping unit
SU1042139A1 (en) * 1982-03-12 1983-09-15 Институт Электродинамики Ан Усср Submersible liquid-packed electric motor
RU2072609C1 (en) * 1987-11-02 1997-01-27 Акционерное общество открытого типа "Электросила" Electric machine
SU1723638A1 (en) * 1989-04-26 1992-03-30 Научно-Технический Центр Научно-Производственного Объединения "Молдавгидромаш" Asynchronous liquid-filled electric motor
RU2161852C2 (en) * 1998-03-03 2001-01-10 Открытое акционерное общество "Альметьевский насосный завод" Submersible electric motor with permanent magnets
RU2206950C2 (en) * 2001-04-12 2003-06-20 Ооо "Копэн" Submersible motor
RU2236742C2 (en) * 2002-08-30 2004-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок ЮКОС" Submersible electric motor
EP2315917A2 (en) * 2008-07-19 2011-05-04 MTU Aero Engines GmbH Blade for a turbo device with a vortex-generator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СПКТБПЭ «Потенциал». - г.Харьков: ГОСТ 18058-80. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010128188A (en) 2012-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5620048A (en) Oil-well installation fitted with a bottom-well electric pump
EP3427368B1 (en) Esp motor with sealed stator windings
US11133721B2 (en) Electromagnetic coupling for ESP motor
US8987957B2 (en) Systems and methods for facilitating oil flow in relation to rotor bearings
CA3139222A1 (en) Active and passive refrigeration systems for downhole motors
CN104852538A (en) Bypass regulation and control permanent magnet power device
CN105162289A (en) Drive motor of underground electric drilling tool
US10024296B2 (en) Electric machine including a stator defining a flow channel
RU2449452C2 (en) Cooling system for asynchronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw)
RU2287721C1 (en) Submersible electric motor for well
RU196512U1 (en) SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR ROTOR SHAFT FOR OIL PRODUCTION
RU2072609C1 (en) Electric machine
RU2450408C2 (en) Electrochemical protection of vetokhin asynchronous machine for oil and gas wells (vamogw)
RU2815180C1 (en) Electric motor of submersible installation for production of formation fluid and method of its manufacturing and assembly
CN113612348B (en) Submersible screw pump based on ultra-low speed multi-rotor permanent magnet submersible motor
RU2236742C2 (en) Submersible electric motor
RU2672858C1 (en) Submersible oil-filled high-speed electric motor
CN212627544U (en) High-temperature-resistant motor suitable for high-temperature environment
US20220025707A1 (en) Electric Drilling Tool Suitable for Ocean Underwater Drilling Rig
CN103701259B (en) A kind of down-hole magnetic coupling turbine power cantilever type alternating current generator
US11739619B2 (en) Oil circulation in an electric submersible pump (ESP) electric motor
RU2449455C2 (en) Plain thrust-journal bearing on shaft driving end of asychronous machine of vetohin for oil-and-gas wells (amv ogw)
US11952874B2 (en) Electrical submersible pump lubricant and coolant
US20240068338A1 (en) Electrical submersible pumping system (esp) motor oil slinger
RU2418348C1 (en) Electric power generator of downhole telemetric system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170709