RU2579015C2 - Submerged motor compensating device - Google Patents

Submerged motor compensating device Download PDF

Info

Publication number
RU2579015C2
RU2579015C2 RU2012158261/07A RU2012158261A RU2579015C2 RU 2579015 C2 RU2579015 C2 RU 2579015C2 RU 2012158261/07 A RU2012158261/07 A RU 2012158261/07A RU 2012158261 A RU2012158261 A RU 2012158261A RU 2579015 C2 RU2579015 C2 RU 2579015C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylindrical body
cavity
bellows
floating piston
compensating
Prior art date
Application number
RU2012158261/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012158261A (en
Inventor
Александр Хаскелевич Шильман
Анатолий Федорович ДОВГАЛЬ
Original Assignee
"Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно")
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 "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно") filed Critical "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования" ("Црно")
Priority to RU2012158261/07A priority Critical patent/RU2579015C2/en
Publication of RU2012158261A publication Critical patent/RU2012158261A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2579015C2 publication Critical patent/RU2579015C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electric engineering, to the design of compensating devices for submerged motors used in oil production pump units. The compensating device consists of a cylindrical body having a base and a head coupled to the motor and a compensating element made as a floating piston placed inside the cylindrical body. The compensating element is equipped with metal bellows, which top part is fixed in the floating piston while its bottom part is fixed at the base. The floating piston is complete with limit stops and made as a polyhedron with rounded peaks sliding along the cylindrical body. Between the cylindrical body and edges of the floating piston there are formed channels connecting the cavity between the bellows and cylindrical body with a cavity over the floating piston, which is coupled to the motor cavity via channels made in the head. Cavity inside the bellows is coupled to annular space via the channels made in the base. The compensating device may be manufactured with several compensating elements mounted in-series in the cylindrical body, moreover lower parts of the metal bellows of the auxiliary compensating elements are fixed at the floating pistons of the underlying compensating elements while the cavities inside the bellows are interconnected via the channels made in the floating pistons.
EFFECT: improved reliability, sensitivity and operating speed.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции компенсатора погружных электродвигателей, применяемых в насосных установках для добычи нефти.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the design of a compensator for submersible electric motors used in pumping installations for oil production.

Из уровня техники известен компенсатор погружного электродвигателя, предназначенного для привода насосов для добычи нефти, состоящий из цилиндрического корпуса, внутри которого размещен компенсирующий элемент, выполненный в виде эластичной диафрагмы. Компенсирующий элемент разделяет полость внутри цилиндрического корпуса на две полости, одна из которых соединена с полостью погружного электродвигателя, заполненной маслом, а другая - с затрубным пространством, заполненным пластовой жидкостью (см. патент RU №2050669 С1, публ.20.12.95, H02K 5/10).The prior art known compensator submersible motor designed to drive pumps for oil production, consisting of a cylindrical body, inside of which is placed a compensating element made in the form of an elastic diaphragm. The compensating element divides the cavity inside the cylindrical body into two cavities, one of which is connected to the cavity of the submersible motor filled with oil, and the other to the annulus filled with formation fluid (see patent RU No. 2050669 C1, publ. 20.12.95, H02K 5 /10).

Недостаток данного компенсатора состоит в ограниченной термостойкости компенсирующего элемента, что не позволяет использовать его с погружными электродвигателями, применяемыми в насосных установках для добычи нефти из высокотемпературных скважин.The disadvantage of this compensator is the limited heat resistance of the compensating element, which does not allow it to be used with submersible motors used in pumping installations for oil production from high-temperature wells.

Из уровня техники также известен компенсатор погружного электродвигателя, предназначенного для привода насосов для добычи нефти, состоящий из цилиндрического корпуса, имеющего основание и головку, присоединяемую к электродвигателю. Внутри корпуса размещен компенсирующий элемент, выполненный в виде плавающего поршня, разделяющего полость внутри цилиндрического корпуса на полость над поршнем, которая соединена с полостью электродвигателя, через каналы, выполненные в головке, и полость под поршнем, которая соединена с затрубным пространством через каналы, выполненные в основании (см. заявку US №20100172773 А1, публ. 08.07.10, F04B 17/03, H02K 5/132).The prior art also known a compensator for a submersible electric motor designed to drive pumps for oil production, consisting of a cylindrical body having a base and a head connected to an electric motor. Inside the housing there is a compensating element made in the form of a floating piston dividing the cavity inside the cylindrical housing into a cavity above the piston, which is connected to the cavity of the electric motor through channels made in the head, and a cavity under the piston, which is connected to the annulus through channels made in basis (see application US No.20100172773 A1, publ. 07/08/10, F04B 17/03, H02K 5/132).

Данная конструкция компенсатора выбрана в качестве прототипа как наиболее близкая по своей технической сути к заявленной конструкции компенсатора погружного электродвигателя, предназначенного для привода насосов для добычи нефти.This design of the compensator is selected as a prototype as the closest in its technical essence to the claimed design of the compensator of a submersible motor designed to drive pumps for oil production.

Недостатком известной конструкции компенсатора является его невысокая надежность. Это обусловлено тем, что поверхность скольжения плавающего поршня контактирует с пластовой жидкостью, которая содержит абразивные частицы, поэтому уплотнение между цилиндрическим корпусом и плавающим поршнем не может гарантировать надежное разделение пластовой жидкости и масла, заполняющего электродвигатель, особенно при абразивном износе поверхности скольжения плавающего поршня. Кроме того, в силу своих конструктивных особенностей (необходимость хорошего уплотнения между цилиндрическим корпусом и плавающим поршнем затрудняет перемещение последнего) известный компенсатор не обладает достаточной чувствительностью и быстродействием, что не позволяет незамедлительно компенсировать изменение объема масла и поддерживать постоянное давление внутри погружного электродвигателя.A disadvantage of the known design of the compensator is its low reliability. This is due to the fact that the sliding surface of the floating piston is in contact with the formation fluid that contains abrasive particles, therefore, the seal between the cylindrical body and the floating piston cannot guarantee reliable separation of the formation fluid and the oil filling the electric motor, especially when abrasive wear on the sliding surface of the floating piston. In addition, due to its design features (the need for a good seal between the cylindrical body and the floating piston makes it difficult to move the latter), the known compensator does not have sufficient sensitivity and speed, which does not immediately compensate for the change in oil volume and maintain a constant pressure inside the submersible motor.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в повышении надежности, чувствительности и быстродействия компенсатора погружного электродвигателя, предназначенного для привода насосов для добычи нефти из высокотемпературных скважин.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase the reliability, sensitivity and speed of the compensator of a submersible motor designed to drive pumps for oil production from high-temperature wells.

Указанный технический результат достигается за счет того, что у компенсатора погружного электродвигателя, состоящего из цилиндрического корпуса, имеющего основание и головку, присоединяемую к электродвигателю, и компенсирующего элемента, выполненного в виде плавающего поршня, размещенного внутри цилиндрического корпуса и разделяющего его полость на полость над поршнем, которая соединена с полостью электродвигателя через каналы, выполненные в головке, и полость под поршнем, которая соединена с затрубным пространством через каналы, выполненные в основании, компенсирующий элемент снабжен металлическим сильфоном, верхняя часть которого закреплена на плавающем поршне, а нижняя часть закреплена на основании, при этом полость внутри сильфона соединена с затрубным пространством, а полость между сильфоном и цилиндрическим корпусом соединена с полостью над плавающим поршнем.The specified technical result is achieved due to the fact that the compensator of a submersible electric motor, consisting of a cylindrical body having a base and a head connected to the electric motor, and a compensating element made in the form of a floating piston located inside the cylindrical body and dividing its cavity into a cavity above the piston which is connected to the cavity of the electric motor through the channels made in the head, and the cavity under the piston, which is connected to the annulus through the channels, you filled at the base, the compensating element is equipped with a metal bellows, the upper part of which is fixed to the floating piston, and the lower part is fixed to the base, while the cavity inside the bellows is connected to the annulus, and the cavity between the bellows and the cylindrical body is connected to the cavity above the floating piston.

В частных случаях реализации изобретения, компенсатор имеет следующие конструктивные особенности:In special cases of the invention, the compensator has the following design features:

- Плавающий поршень выполнен в виде многогранника со скругленными вершинами, скользящими по цилиндрическому корпусу, при этом между цилиндрическим корпусом и гранями плавающего поршня образуются каналы, соединяющие полость между сильфоном и цилиндрическим корпусом с полостью над плавающим поршнем;- The floating piston is made in the form of a polyhedron with rounded peaks sliding along the cylindrical body, while channels are formed between the cylindrical body and the faces of the floating piston connecting the cavity between the bellows and the cylindrical body with a cavity above the floating piston;

- Плавающий поршень снабжен ограничителем хода.- The floating piston is equipped with a travel stop.

Внутри цилиндрического корпуса последовательно размещены несколько компенсирующих элементов, при этом нижние части металлических сильфонов дополнительных компенсирующих элементов закреплены на плавающих поршнях нижележащих компенсирующих элементов, а полости внутри сильфонов соединены между собой через каналы, выполненные в плавающих поршнях. Several compensating elements are sequentially placed inside the cylindrical body, while the lower parts of the metal bellows of the additional compensating elements are mounted on the floating pistons of the underlying compensating elements, and the cavities inside the bellows are interconnected through channels made in the floating pistons.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На Фиг.1 показан продольный разрез компенсатора. На Фиг.2 показан поперечный разрез компенсатора. На Фиг.3 показан продольный разрез компенсатора с несколькими компенсирующими элементами.Figure 1 shows a longitudinal section of the compensator. Figure 2 shows a cross section of the compensator. Figure 3 shows a longitudinal section of a compensator with several compensating elements.

Компенсатор (см. Фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1, имеющего основание 2 и головку 3, присоединяемую к электродвигателю 4. Внутри цилиндрического корпуса 1 размещен компенсирующий элемент, который состоит из плавающего поршня 5 и металлического сильфона 9, верхняя часть которого закреплена на плавающем поршне 5, а нижняя часть закреплена на основании 2. Полость А над поршнем соединена с полостью Б электродвигателя через каналы 6, выполненные в головке 3, а полость В внутри сильфона 9 соединена с затрубным пространством, через каналы 7, выполненные в основании 2. Плавающий поршень 5 выполнен (см. Фиг.2) в виде многогранника со скругленными вершинами 11, скользящими по цилиндрическому корпусу 1, при этом между цилиндрическим корпусом 1 и гранями 10 плавающего поршня 5 образуются каналы 12, соединяющие полость между сильфоном 9 и цилиндрическим корпусом 1 (на чертеже не обозначена) с полостью А над плавающем поршнем 5. Плавающий поршень 5 снабжен ограничителем хода 13. Для электродвигателей, имеющих большой объем заправляемого масла, могут изготавливаться компенсаторы, у которых (см. Фиг.3) внутри цилиндрического корпуса 1 последовательно размещены несколько компенсирующих элементов, при этом нижние части металлических сильфонов 9 дополнительных компенсирующих элементов закрепляются на плавающих поршнях нижележащих компенсирующих элементов, а полости внутри сильфонов соединяются между собой через каналы 7, выполненные в плавающих поршнях.The compensator (see Fig. 1) consists of a cylindrical body 1 having a base 2 and a head 3 connected to an electric motor 4. A compensating element is placed inside the cylindrical body 1, which consists of a floating piston 5 and a metal bellows 9, the upper part of which is fixed to the floating piston 5, and the lower part is fixed to the base 2. The cavity A above the piston is connected to the cavity B of the electric motor through channels 6 made in the head 3, and the cavity B inside the bellows 9 is connected to the annulus, through the channels 7, you filled in the base 2. The floating piston 5 is made (see Figure 2) in the form of a polyhedron with rounded peaks 11, sliding along the cylindrical body 1, while channels 12 are formed between the cylindrical body 1 and the faces 10 of the floating piston 5, connecting the cavity between the bellows 9 and a cylindrical body 1 (not indicated in the drawing) with a cavity A above the floating piston 5. The floating piston 5 is equipped with a stroke limiter 13. For motors with a large amount of refill oil, compensators can be made for which (see 3) several compensating elements are sequentially placed inside the cylindrical body 1, while the lower parts of the metal bellows 9 of the additional compensating elements are fixed on the floating pistons of the underlying compensating elements, and the cavities inside the bellows are interconnected via channels 7 made in the floating pistons.

Компенсатор работает следующим образом. The compensator works as follows.

Перед спуском насосной установки в скважину электродвигатель и компенсатор заправляются маслом. При этом в электродвигателе масло заполняет полость Б, а в компенсаторе - полость А и полость между сильфоном 9 и цилиндрическим корпусом 1. После спуска насосной установки в скважину полость В компенсатора заполняется пластовой жидкостью через каналы 7, выполненные в основании 2. Заправленное масло, нагреваясь в высокотемпературной скважине, увеличивается в объеме, который компенсируется перемещением поршня 5 вниз, при этом из полости Б электродвигателя масло перетекает в полость А компенсатора через каналы 6, выполненные в головке 3, а из полости В компенсатора, которая уменьшилась в объеме, пластовая жидкость перетекает в затрубное пространство через каналы 7, выполненные в основании 2. При работе электродвигателя происходит дополнительный нагрев масла, при этом дополнительное увеличение его объема компенсируется вышеописанным образом. В случае если температура масла, по каким-либо причинам, превысит максимально допустимое значение, перемещение поршня 5 вниз будет остановлено ограничителем хода 13, что предотвратит разрушение сильфона 9. При остановке электродвигателя масло остывает и его объем уменьшается, при этом поршень 5 перемещается вверх и масло из полости А компенсатора перетекает в полость Б электродвигателя через каналы 6, выполненные в головке 3, полость В компенсатора увеличивается в объеме и пластовая жидкость перетекает в нее из затрубного пространства через каналы 7, выполненные в основании 2. Компенсатор, имеющий несколько компенсирующих элементов, работает аналогичным образом.Before the pump unit is launched into the well, the electric motor and compensator are filled with oil. In this case, in the electric motor, oil fills the cavity B, and in the compensator - the cavity A and the cavity between the bellows 9 and the cylindrical body 1. After the pump unit is lowered into the well, the cavity B of the compensator is filled with reservoir fluid through the channels 7 made in the base 2. The filled oil, heating up in a high-temperature well, it increases in volume, which is compensated by moving the piston 5 downward, while oil flows from the cavity B of the electric motor into the cavity A of the compensator through channels 6 made in the head 3, and from In the compensator cavity, which has decreased in volume, the formation fluid flows into the annulus through channels 7 made in the base 2. When the electric motor is operating, additional heating of the oil occurs, while an additional increase in its volume is compensated for in the manner described above. If, for some reason, the oil temperature exceeds the maximum permissible value, the piston 5 will be moved downward by the stroke limiter 13, which will prevent the bellows from breaking 9. When the motor stops, the oil cools and its volume decreases, while the piston 5 moves up and the oil from the cavity A of the compensator flows into the cavity B of the electric motor through the channels 6 made in the head 3, the cavity B of the compensator increases in volume and the reservoir fluid flows into it from the annulus through h channels 7, made in the base 2. The compensator, having several compensating elements, works in a similar way.

Заявленная конструкция компенсатора обладает высокой надежностью даже при работе в высокотемпературных скважинах, поскольку не имеет конструктивных элементов из полимерных материалов. Гарантирует надежное разделение масла и пластовой жидкости за счет герметичного соединения деталей компенсирующего элемента. Обладает высокой чувствительностью и быстродействием, поскольку основной подвижный элемент (плавающий поршень) работает в масле, что обеспечивает минимальное сопротивление его перемещению.The claimed design of the compensator has high reliability even when working in high-temperature wells, since it does not have structural elements made of polymer materials. It guarantees reliable separation of oil and formation fluid due to the tight connection of the components of the compensating element. It has high sensitivity and speed, since the main movable element (floating piston) works in oil, which provides minimal resistance to its movement.

Claims (4)

1. Компенсатор погружного электродвигателя, состоящий из цилиндрического корпуса, имеющего основание и головку, присоединяемую к электродвигателю, и компенсирующего элемента, выполненного в виде плавающего поршня, размещенного внутри цилиндрического корпуса и разделяющего его полость на полость над поршнем, которая соединена с полостью электродвигателя через каналы, выполненные в головке, и полость под поршнем, которая соединена с затрубным пространством через каналы, выполненные в основании, отличающийся тем, что компенсирующий элемент снабжен металлическим сильфоном, верхняя часть которого закреплена на плавающем поршне, а нижняя часть закреплена на основании, при этом полость внутри сильфона соединена с затрубным пространством, а полость между сильфоном и цилиндрическим корпусом соединена с полостью над плавающим поршнем.1. Compensator of a submersible motor, consisting of a cylindrical body having a base and a head connected to the electric motor, and a compensating element made in the form of a floating piston, placed inside the cylindrical body and dividing its cavity into a cavity above the piston, which is connected to the cavity of the electric motor through channels made in the head and the cavity under the piston, which is connected to the annulus through channels made in the base, characterized in that the compensating element The vent is equipped with a metal bellows, the upper part of which is fixed to the floating piston, and the lower part is fixed to the base, while the cavity inside the bellows is connected to the annulus, and the cavity between the bellows and the cylindrical body is connected to the cavity above the floating piston. 2. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что плавающий поршень выполнен в виде многогранника со скругленными вершинами, скользящими по цилиндрическому корпусу, при этом между цилиндрическим корпусом и гранями плавающего поршня образуются каналы, соединяющие полость между сильфоном и цилиндрическим корпусом с полостью над плавающим поршнем.2. The compensator according to claim 1, characterized in that the floating piston is made in the form of a polyhedron with rounded vertices sliding along a cylindrical body, while channels are formed between the cylindrical body and the faces of the floating piston connecting the cavity between the bellows and the cylindrical body with a cavity above the floating the piston. 3. Компенсатор по п.1, отличающийся тем, что плавающий поршень снабжен ограничителем хода.3. The compensator according to claim 1, characterized in that the floating piston is equipped with a stroke limiter. 4. Компенсатор по п.2, отличающийся тем, что внутри цилиндрического корпуса последовательно размещены несколько компенсирующих элементов, при этом нижние части металлических сильфонов дополнительных компенсирующих элементов закреплены на плавающих поршнях нижележащих компенсирующих элементов, а полости внутри сильфонов соединены между собой через каналы, выполненные в плавающих поршнях. 4. The compensator according to claim 2, characterized in that several compensating elements are sequentially placed inside the cylindrical body, while the lower parts of the metal bellows of the additional compensating elements are mounted on the floating pistons of the underlying compensating elements, and the cavities inside the bellows are interconnected through channels made in floating pistons.
RU2012158261/07A 2012-12-29 2012-12-29 Submerged motor compensating device RU2579015C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012158261/07A RU2579015C2 (en) 2012-12-29 2012-12-29 Submerged motor compensating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012158261/07A RU2579015C2 (en) 2012-12-29 2012-12-29 Submerged motor compensating device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012158261A RU2012158261A (en) 2014-07-10
RU2579015C2 true RU2579015C2 (en) 2016-03-27

Family

ID=51215685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012158261/07A RU2579015C2 (en) 2012-12-29 2012-12-29 Submerged motor compensating device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2579015C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3475634A (en) * 1967-08-17 1969-10-28 Alexandr Antonovich Bogdanov Submergible oil-filled electric motor with a protecting unit for the drive of a submergible well pump
RU2050669C1 (en) * 1992-09-09 1995-12-20 Особое конструкторское бюро по конструированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов Compensator for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2119222C1 (en) * 1996-11-25 1998-09-20 Открытое акционерное общество "Альметьевский насосный завод" (АО "АЛНАС") Compensator for hydraulic protection of submersible oil- filled electric motor
US6688860B2 (en) * 2001-06-18 2004-02-10 Schlumberger Technology Corporation Protector for electrical submersible pumps
US20100172773A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-08 Schlumberger Technology Corporation Submersible pump motor protector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3475634A (en) * 1967-08-17 1969-10-28 Alexandr Antonovich Bogdanov Submergible oil-filled electric motor with a protecting unit for the drive of a submergible well pump
RU2050669C1 (en) * 1992-09-09 1995-12-20 Особое конструкторское бюро по конструированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов Compensator for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2119222C1 (en) * 1996-11-25 1998-09-20 Открытое акционерное общество "Альметьевский насосный завод" (АО "АЛНАС") Compensator for hydraulic protection of submersible oil- filled electric motor
US6688860B2 (en) * 2001-06-18 2004-02-10 Schlumberger Technology Corporation Protector for electrical submersible pumps
US20100172773A1 (en) * 2008-12-30 2010-07-08 Schlumberger Technology Corporation Submersible pump motor protector

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012158261A (en) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2549381C1 (en) Borehole linear motor
CA2829684C (en) Linear pump and motor systems and methods
RU2669019C1 (en) Stage of submersible screw oil well pump with submersible drive
RU2615775C1 (en) Borehole pump unit
RU2347947C1 (en) Deep-well pump unit
RU2017106691A (en) SUBMERSIBLE PUMP UNIT WITH LINEAR ELECTRIC MOTOR, DOUBLE ACTION PUMP AND METHOD FOR LIFTING LIQUID FROM A WELL
WO2015069436A3 (en) Electric submersible motor oil expansion compensator
RU2579015C2 (en) Submerged motor compensating device
JP6538182B2 (en) Diaphragm pump with overfill limiter with two springs
RU2489600C2 (en) Borehole plunger pump drive
RU145258U1 (en) SUBMERSIBLE LINEAR ELECTRIC MOTOR
RU2532475C1 (en) Well pump set
US10702844B2 (en) Linear permanent magnet motor driven downhole plunger pumping unit
RU2532641C1 (en) Submersible pump set
CN2883730Y (en) Linear dynamo oil-well pump
RU2550858C1 (en) Downhole electrically driven plunger pump
RU2521534C2 (en) Borehole electrically driven pump
RU2499901C1 (en) Ice oil-scraper ring
EA201991952A1 (en) DRIVE PUMP DRIVE
CN202250923U (en) Oil-immersed electric submersible pump capable of automatically regulating pressure of motor chamber
RU2532469C1 (en) Submersible pump set
WO2018020301A1 (en) Downhole pump installation
RU103144U1 (en) SUBMERSIBLE Borehole Diaphragm Pump
RU2519154C1 (en) Downhole pump unit
CN201037457Y (en) Highly effective linear motor oil extraction pump