RU2609899C1 - Protection of hydraulic submersible motor gages (versions) - Google Patents

Protection of hydraulic submersible motor gages (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2609899C1
RU2609899C1 RU2015142884A RU2015142884A RU2609899C1 RU 2609899 C1 RU2609899 C1 RU 2609899C1 RU 2015142884 A RU2015142884 A RU 2015142884A RU 2015142884 A RU2015142884 A RU 2015142884A RU 2609899 C1 RU2609899 C1 RU 2609899C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
head
protection device
hydraulic protection
shaft
compensating element
Prior art date
Application number
RU2015142884A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Трулев
Светлана Борисовна Шестакова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "РИМЕРА"
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 Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" filed Critical Закрытое акционерное общество "РИМЕРА"
Priority to RU2015142884A priority Critical patent/RU2609899C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2609899C1 publication Critical patent/RU2609899C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/132—Submersible electric motors

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of oil production and can be used in installations of oil-injected motors hydroprotection submersible centrifugal pumps, used for reservoir fluid production from wells. Hydraulic device to protect oil-filled submersible motor for downhole pump comprises a shaft, a head, thrust and radial bearings, at least one compensating module. The module includes a cylindrical body, the head, the nipple, the mechanical seal and the compensating element. The dynamic labyrinth placed head assembly including dynamic sleeve which is sealed to the shaft and the labyrinth sleeve fixedly mounted in the head, with a radial clearance relative to the shaft and the dynamic sleeve. The group of inventions aimed to reduce the consumption of materials and increase the device reliability.
EFFECT: inventions can prevent permanent contact containing dissolved gas reservoir fluid with the chamber of the compensating element; prevent reservoir fluid penetrating into the chamber containing the dielectric fluid; prevent scaling and wear of friction surfaces.
15 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть применено в установках для гидравлической защиты (гидрозащиты) погружных маслозаполненных электродвигателей для электроцентробежных насосов, используемых для добычи пластовой жидкости из скважин (скважинных насосов).The invention relates to the field of oil production and can be used in installations for hydraulic protection (hydraulic protection) of submersible oil-filled electric motors for electric centrifugal pumps used to extract formation fluid from wells (borehole pumps).

Известен протектор гидрозащиты, содержащий вал, упорный и радиальный подшипники и, по меньшей мере, одну ступень, в состав которой входят цилиндрический корпус, коаксиально установленная внутри него окружающая вал трубка, первый и второй ниппели, по меньшей мере одна демпфирующая втулка, торцевое уплотнение и кольцевой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом и трубкой, разделяя при этом данную кольцевую камеру на два участка, заполненные, соответственно, диэлектрической и поступающей из затрубного пространства пластовой жидкостями. К торцу кольцевого поршня, контактирующему с пластовой жидкостью, прикреплены два выступающих за контуры кольцевого поршня защитных кольцевых элемента, прилегающие соответственно к внутренней поверхности корпуса и к внешней поверхности трубки. Пространство между защитными кольцевыми элементами и поверхностью тех элементов протектора, к которым они прилегают, заполнено защитной смазкой (по патенту RU2353812, кл. F04D 13/10, опубл. 27.04.09).Known hydroprotective protector comprising a shaft, thrust and radial bearings and at least one stage, which includes a cylindrical body, a tube surrounding the shaft coaxially installed inside it, a first and second nipple, at least one damping sleeve, a mechanical seal, and an annular piston mounted with the possibility of reciprocating motion in an annular chamber formed in the space between the cylindrical body and the tube, while dividing this annular chamber into two sections, filled, respectively, with dielectric and reservoir fluids coming from the annulus. To the end face of the annular piston in contact with the formation fluid are attached two protruding protective ring elements protruding beyond the contours of the annular piston adjacent to the inner surface of the housing and to the outer surface of the tube, respectively. The space between the protective ring elements and the surface of the tread elements to which they are adjacent is filled with protective grease (according to patent RU2353812, class F04D 13/10, published on 04/27/09).

Недостатком известного технического решения является низкая надежность в результате сложности синхронизации движения кольцевого поршня и дополнительного поршня. В случае заклинивания одного из указанных поршней происходит остановка движения всей демпфирующей системы.A disadvantage of the known technical solution is the low reliability due to the complexity of synchronizing the movement of the annular piston and the additional piston. In the case of jamming of one of these pistons, the movement of the entire damping system stops.

В качестве прототипа первого и второго объекта из группы предложенных технических решений может быть принят протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий корпус, вал с нижним и верхним торцевыми уплотнениями, опоры вала, ниппели, узел пяты, верхнюю и нижнюю головки с фланцами для соединения, соответственно, с насосом и электродвигателем. При этом протектор содержит рабочее колесо центробежного насоса, смонтированное на валу между торцевым уплотнением и фланцем для соединения с насосом. Внутренний диаметр диска рабочего колеса, обращенного к торцевому уплотнению, выполнен больше диаметра вала. Наружный его диаметр выполнен меньше наружного диаметра противоположно расположенного диска рабочего колеса, а по его внутреннему диаметру осуществляется центрирование рабочего колеса относительно вала (по патенту RU 2520128, кл. F04D 13/10, H02K 5/124, опубл. 20.06.14).As a prototype of the first and second objects from the group of proposed technical solutions, a tread for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor can be adopted, comprising a housing, a shaft with lower and upper mechanical seals, shaft bearings, nipples, a heel assembly, upper and lower heads with flanges for connection , respectively, with a pump and an electric motor. In this case, the tread comprises an impeller of a centrifugal pump mounted on the shaft between the mechanical seal and the flange for connection with the pump. The inner diameter of the impeller disk facing the mechanical seal is made larger than the shaft diameter. Its outer diameter is made smaller than the outer diameter of the opposing impeller disk, and the impeller is centered on its inner diameter relative to the shaft (according to patent RU 2520128, class F04D 13/10, H02K 5/124, publ. 06/20/14).

Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность конструкции, возможность попадания механических примесей в зону над торцевым уплотнением.A disadvantage of the known technical solution is the lack of reliability of the design, the possibility of mechanical impurities in the zone above the mechanical seal.

В качестве прототипа третьего объекта из группы предложенных технических решений может быть принят протектор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса содержащий вал, упорный и радиальный подшипники и, по меньшей мере, одну ступень, в состав которой входят цилиндрический корпус, коаксиально установленная внутри него окружающая вал трубка, первый и второй ниппели, по меньшей мере, одна демпфирующая втулка, торцевое уплотнение и кольцевой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом и трубкой, разделяя при этом данную кольцевую камеру на два участка, заполненные соответственно диэлектрической и поступающей из затрубного пространства пластовой жидкостями. Входящий в состав протектора подвижный механический модуль, разделяющий диэлектрическую и поступающую из затрубного пространства пластовую жидкости, представляет собой кольцевой поршень (по патенту US6307290, кл. H02K 5/132, F04D 13/08, опубл. 23.10.01).As a prototype of a third object from the group of proposed technical solutions, a hydroprotection protector of a borehole pump electric motor may be adopted comprising a shaft, thrust and radial bearings and at least one stage, which includes a cylindrical body, a tube coaxially installed inside it, the tube, the first and a second nipple, at least one damping sleeve, a mechanical seal and an annular piston mounted with the possibility of reciprocating movement in the annular chamber formed in the space between the cylindrical body and the tube, while dividing this annular chamber into two sections, respectively filled with dielectric and reservoir fluids coming from the annulus. The movable mechanical module included in the tread separating the reservoir fluid and the reservoir fluid coming from the annulus is an annular piston (according to patent US6307290, class H02K 5/132, F04D 13/08, publ. 23.10.01).

Недостатком известного технического решения является то, что в процессе эксплуатации на ограничивающих кольцевую камеру внутренней стенке цилиндрического корпуса и внешней стенке гильзы образуются солеотложения (продукты реакции стенок кольцевой камеры и химически активной пластовой жидкости). Подобные образования существенно препятствуют движению кольцевого поршня в пределах соответствующего участка кольцевой камеры, вплоть до полного заклинивания поршня и, следовательно, выхода протектора из строя. Указанные процессы вызывают повышенный износ внутренней поверхности корпуса и внешней поверхности гильзы вследствие трения, возникающего между ними, и, как следствие, снижение надежности работы протектора.A disadvantage of the known technical solution is that during operation, scaling (reaction products of the walls of the annular chamber and a chemically active formation fluid) forms on the inner wall of the cylindrical body and the outer wall of the liner enclosing the annular chamber. Such formations significantly impede the movement of the annular piston within the corresponding section of the annular chamber, up to the complete jamming of the piston and, consequently, the failure of the tread. These processes cause increased wear on the inner surface of the housing and the outer surface of the sleeve due to friction arising between them, and, as a consequence, a decrease in the reliability of the tread.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение материалоемкости и повышение надежности устройства за счет:The problem to which the invention is directed, is to reduce material consumption and increase the reliability of the device due to:

- сепарации механических примесей;- separation of mechanical impurities;

- обеспечения гарантированного перепада давления на компенсирующем элементе;- providing a guaranteed differential pressure across the compensating element;

- предотвращения постоянного контакта пластовой жидкости, содержащей растворенный газ, с камерой компенсирующего элемента;- preventing constant contact of the formation fluid containing the dissolved gas with the chamber of the compensating element;

- предотвращения проникновения пластовой жидкости в камеру с диэлектрической жидкостью;- preventing the penetration of formation fluid into the chamber with a dielectric fluid;

- предотвращения солеотложения и износа трущихся поверхностей камеры.- prevention of scaling and wear of the friction surfaces of the chamber.

Техническим результатом, который достигается в результате решения указанной выше задачи, является снижение материалоемкости и повышение надежности устройства.The technical result, which is achieved by solving the above problem, is to reduce the material consumption and increase the reliability of the device.

Для первого объекта из заявленной группы изобретений поставленная цель достигается тем, что устройство гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса содержит вал, головку, упорный и радиальный подшипники, по меньшей мере один компенсирующий модуль, в состав которого входят цилиндрический корпус, головка, ниппель, торцевое уплотнение и компенсирующий элемент, причем в головке размещен узел динамического лабиринта, включающий динамическую втулку, которая герметично установлена на валу, и втулку лабиринта, неподвижно установленную в головке, с радиальным зазором по отношению к валу и динамической втулке.For the first object of the claimed group of inventions, the goal is achieved in that the hydraulic protection device of the borehole pump electric motor comprises a shaft, a head, thrust and radial bearings, at least one compensating module, which includes a cylindrical body, head, nipple, mechanical seal and a compensating element, and in the head there is a node of a dynamic labyrinth, including a dynamic sleeve that is hermetically mounted on the shaft, and the labyrinth sleeve is fixedly fixed embedded in the head, with a radial clearance in relation to the shaft and the dynamic sleeve.

Кроме того, динамическая втулка может быть изготовлена в виде колокола, диаметр которого в верхней части меньше, чем в нижней.In addition, the dynamic sleeve can be made in the form of a bell, the diameter of which in the upper part is less than in the lower.

Кроме того, динамическая втулка может иметь лопасти.In addition, the dynamic sleeve may have blades.

Кроме того, компенсирующий элемент может быть выполнен в виде диафрагмы.In addition, the compensating element can be made in the form of a diaphragm.

Кроме того, компенсирующий элемент может быть выполнен в виде поршня.In addition, the compensating element can be made in the form of a piston.

Кроме того, компенсирующий элемент может быть выполнен в виде сильфона.In addition, the compensating element can be made in the form of a bellows.

Динамический лабиринт, размещенный в головке, служит для сепарации механических примесей в затрубное пространство и образует газовую область, разделяющую смешанную среду с масляной средой. Динамический лабиринт имеет меньшие габаритные размеры в сравнении с гравитационным лабиринтом, использующимся в конструкциях серийных гидрозащит.A dynamic labyrinth located in the head serves to separate mechanical impurities into the annulus and forms a gas region that separates the mixed medium from the oil medium. The dynamic labyrinth has smaller overall dimensions in comparison with the gravitational labyrinth used in the construction of serial hydraulic protections.

Для второго объекта из заявленной группы изобретений поставленная цель достигается тем, что устройство гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса содержит вал, головку, упорный и радиальный подшипники, по меньшей мере один компенсирующий модуль, в состав которого входят цилиндрический корпус, головка, ниппель, торцевое уплотнение и компенсирующий элемент, причем на валу в головке или ниппеле установлено насосное устройство, в состав которого входит, по меньшей мере, одно лопастное колесо, гидравлически связанное с торцевым уплотнением, в головке гидрозащиты или в ниппеле изготовлены напорные каналы, гидравлически соединяющие периферийную часть рабочего колеса с компенсирующим устройством.For the second object from the claimed group of inventions, the goal is achieved in that the hydraulic protection device of the borehole pump electric motor comprises a shaft, a head, thrust and radial bearings, at least one compensating module, which includes a cylindrical body, head, nipple, mechanical seal and a compensating element, and on the shaft in the head or nipple a pumping device is installed, which includes at least one impeller hydraulically connected to the end pressure seal, pressure channels are made in the hydraulic protection head or in the nipple, hydraulically connecting the peripheral part of the impeller with a compensating device.

Кроме того, компенсирующий элемент может быть выполнен в виде диафрагмы.In addition, the compensating element can be made in the form of a diaphragm.

Кроме того, компенсирующий элемент может быть выполнен в виде поршня.In addition, the compensating element can be made in the form of a piston.

Кроме того, компенсирующий элемент может быть выполнен в виде сильфона.In addition, the compensating element can be made in the form of a bellows.

Кроме того, в состав насосного устройства может входить, по меньшей мере, один направляющий аппарат.In addition, the composition of the pumping device may include at least one guide vane.

Кроме того, диаметр лопастного колеса может составлять не менее 70% от внутреннего диаметра корпуса.In addition, the diameter of the impeller can be at least 70% of the inner diameter of the housing.

Насосное устройство позволяет создать перепад давления для принудительного движения компенсирующего элемента.The pump device allows you to create a pressure differential for the forced movement of the compensating element.

Если в состав насосного устройства входит направляющий аппарат, это позволит увеличить давление за счет использования динамического напора рабочего колеса и тем самым увеличить перепад давления на торцевом уплотнении.If the pumping device includes a guiding apparatus, this will increase the pressure by using the dynamic pressure of the impeller and thereby increase the pressure drop across the mechanical seal.

Для наиболее эффективной работы насосного устройства, диаметр лопастного колеса должен составлять не менее 70% от внутреннего диаметра корпуса.For the most efficient operation of the pumping device, the diameter of the impeller should be at least 70% of the inner diameter of the casing.

Для третьего объекта из заявленной группы изобретений поставленная цель достигается тем, что устройство гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса содержит вал, головку, упорный и радиальный подшипники и, по меньшей мере одну поршневую камеру, в состав которой входят цилиндрический корпус, коаксиально установленная внутри него втулка направляющая, верхний и нижний ниппели, торцевое уплотнение и кольцевой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в поршневой камере, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом и втулкой направляющей, разделяя при этом кольцевую камеру на два участка, заполненные диэлектрической средой, один из участков гидравлически связан с двигателем, согласно изобретению, добавлен модуль защиты поршня, который состоит из корпуса, ниппеля, и защитного кожуха, причем кожух гидравлически связан с участком кольцевой камеры который не связан с двигателем.For the third object from the claimed group of inventions, the goal is achieved in that the hydraulic protection device of the borehole pump electric motor comprises a shaft, a head, thrust and radial bearings and at least one piston chamber, which includes a cylindrical body, a guide rail coaxially installed inside it , upper and lower nipples, mechanical seal and annular piston mounted with the possibility of reciprocating motion in a piston chamber formed in between the cylindrical body and the guide sleeve, while dividing the annular chamber into two sections filled with a dielectric medium, one of the sections is hydraulically connected to the engine, according to the invention, a piston protection module is added, which consists of a body, a nipple, and a protective casing, and the casing hydraulically connected to the area of the annular chamber which is not connected to the engine.

Кроме того, защитный кожух может быть выполнен в виде диафрагмы.In addition, the protective casing may be made in the form of a diaphragm.

Кроме того, в корпусе модуля защиты поршня может быть выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие.In addition, at least one through hole may be provided in the housing of the piston protection module.

Модуль защиты поршня позволяет дополнительно защитить корпус компенсирующего модуля от контакта с пластовой жидкостью и предотвратить солеотложения, устраняя возможность заклинивания поршня.The piston protection module allows you to further protect the housing of the compensating module from contact with the reservoir fluid and prevent scaling, eliminating the possibility of piston jamming.

Изобретение поясняется фигурами, на которых изображено:The invention is illustrated by figures, which depict:

фиг. 1 - устройство гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя с динамическим лабиринтом и насосным устройством, продольный разрез;FIG. 1 - a device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor with a dynamic labyrinth and a pumping device, a longitudinal section;

фиг. 2 - модуль защиты поршня в виде диафрагмы, продольный разрез.FIG. 2 - a piston protection module in the form of a diaphragm, a longitudinal section.

Устройство гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя скважинного насоса (фиг. 1) содержит вал 1, головку 2, упорный 3 и радиальный 4 подшипники и поршневую камеру, в состав которой входят цилиндрический корпус 5, коаксиально установленная внутри него втулка направляющая 6, верхний 7 и нижний 8 ниппели, демпфирующая втулка 9, торцевое уплотнение 10 и кольцевой поршень 11, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрической камере 12, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом 5 и втулкой направляющей 6. Кольцевой поршень 11 разделяет кольцевую камеру 12 на два участка, заполненные соответственно диэлектрической и смешанной средой. В головке 2 гидравлической защиты размещено насосное устройство 13, гидравлически связанное с надпоршневым пространством посредством каналов в ниппеле верхнем 7, узел динамического лабиринта, включающий втулку динамическую 14, жестко установленную на валу 1, и опора 15, включающая в себя втулку лабиринта 16. Насосное устройство 13 может быть выполнено в виде рабочего колеса. Полость, образованная между кольцевым поршнем 11 и ниппелем верхним 7, соединена с областью торцевого уплотнения 10 и насосного устройства 13 напорными каналами 17 и соединяется со скважинным пространством выводными каналами 18.The device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor of a borehole pump (Fig. 1) contains a shaft 1, a head 2, a thrust 3 and a radial 4 bearings and a piston chamber, which includes a cylindrical housing 5, a guiding sleeve 6 coaxially installed inside it, upper 7 and lower 8 nipples, damping sleeve 9, mechanical seal 10 and annular piston 11, mounted with the possibility of reciprocating movement in a cylindrical chamber 12 formed in the space between the cylindrical body 5 and the guide sleeve 6. The annular piston 11 separates the annular chamber 12 into two portions, respectively a dielectric and filled with a mixed medium. A pumping device 13 is placed in the hydraulic protection head 2, hydraulically connected to the supra-piston space through channels in the upper nipple 7, a dynamic labyrinth assembly including a dynamic bush 14 rigidly mounted on shaft 1, and a support 15 including a labyrinth bush 16. Pump device 13 can be made in the form of an impeller. The cavity formed between the annular piston 11 and the upper nipple 7 is connected to the region of the mechanical seal 10 and the pump device 13 by the pressure channels 17 and is connected to the borehole by the output channels 18.

Модуль защиты поршня (фиг. 2) состоит из корпуса 19, диафрагмы 20, закрепленной на нижнем 21 и верхнем 22 ниппелях и торцевого уплотнения 23. Канал 24 связывает внутреннюю полость диафрагмы 20 с надпоршневым пространством.The piston protection module (Fig. 2) consists of a housing 19, a diaphragm 20, mounted on the lower 21 and upper 22 nipples and the mechanical seal 23. Channel 24 connects the internal cavity of the diaphragm 20 with the above-piston space.

Устройство гидравлической защиты электродвигателя работает следующим образом.The hydraulic motor protection device operates as follows.

При включении электродвигателя (или увеличении числа оборотов) находящаяся в его внутренней полости диэлектрическая жидкость нагревается и начинает постепенно расширяться (увеличивается ее рабочий объем), и, следовательно, возрастает давление диэлектрической жидкости во внутренней полости электродвигателя и гидравлически сообщенной с ним полостью кольцевой камеры 12. Для того чтобы указанное давление не стало причиной открытия торцевого уплотнения 10, необходимо демпфировать изменения давления в заполняющей электродвигатель диэлектрической жидкости. С этой целью кольцевой поршень 11 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере 12.When the electric motor is turned on (or increasing the number of revolutions), the dielectric fluid located in its internal cavity heats up and gradually expands (its working volume increases), and, therefore, the pressure of the dielectric fluid in the internal cavity of the electric motor and the cavity of the annular chamber 12 hydraulically connected to it increases. In order for the indicated pressure not to cause the mechanical seal 10 to open, it is necessary to damp the pressure changes in the dielectric filling the motor richeskoy fluid. To this end, the annular piston 11 is mounted with the possibility of reciprocating motion in the annular chamber 12.

При рабочем режиме двигателя допустимый объем утечки масла, вышедший из торцевого уплотнения 10, поступает в зону насосного устройства 13, выполненного в виде колеса рабочего, и далее в цилиндрическую камеру, заполненную масляной средой, при этом кольцевой поршень 11 перемещается в сторону участка, заполненного диэлектрической средой, давление выравнивается. Исходя из равенства давлений в камерах с масляной и диэлектрической средой, кольцевой поршень 11 будет совершать колебательные движения около положения равновесия, тем самым компенсируя объемные температурные расширения диэлектрической среды гидрозащиты. Насосное устройство 13, выполненное в виде колеса рабочего, запирает масляную среду под колесом и не дает возможности ухода масляной среды из этой зоны, одновременно делая невозможным поступление пластовой жидкости из затрубного пространства.When the engine is in operation, the permissible amount of oil leakage coming out of the mechanical seal 10 enters the zone of the pump device 13, made in the form of a working wheel, and then into a cylindrical chamber filled with an oil medium, while the annular piston 11 moves towards the portion filled with dielectric medium, the pressure is equalized. Based on the equality of pressures in the chambers with an oil and a dielectric medium, the annular piston 11 will oscillate around the equilibrium position, thereby compensating for the volumetric thermal expansion of the dielectric hydroprotection medium. The pump device 13, made in the form of a working wheel, locks the oil medium under the wheel and does not allow the oil medium to leave this zone, while simultaneously making it impossible for the reservoir fluid to enter from the annulus.

При вращении вала 1 насоса начинает вращаться и динамический лабиринт, частью которого является втулка динамическая 14, жестко связанная с валом 1. При этом механические примеси, попавшие в зону втулки верхней 14, отбрасываются на периферию и выводятся в затрубное пространство через каналы 18. Газ, растворенный в пластовой жидкости, поступает к центральной области узла динамического лабиринта, и по валу поднимается вверх. Так как втулка динамическая 14 жестко связана с валом 1 и имеет уплотнительное кольцо (на изображениях не показано), газ попадает в замкнутое пространство, ограниченное втулкой динамической 14 и втулкой лабиринта 16, образуя при этом область скопления газа - газовую пробку. Происходит разделение пластовой жидкости и масла (диэлектрической жидкости) ограничительной полостью втулки лабиринта и образованной газовой пробкой.When the shaft 1 of the pump rotates, the dynamic labyrinth also begins to rotate, part of which is the dynamic sleeve 14, rigidly connected to the shaft 1. At the same time, mechanical impurities that enter the sleeve area of the upper 14 are discarded to the periphery and are discharged into the annulus through the channels 18. Gas, dissolved in the reservoir fluid, enters the central region of the dynamic labyrinth node, and rises up the shaft. Since the dynamic sleeve 14 is rigidly connected to the shaft 1 and has a sealing ring (not shown in the images), the gas enters an enclosed space bounded by the dynamic sleeve 14 and the labyrinth sleeve 16, thereby forming a gas congestion region — a gas plug. The formation fluid and oil (dielectric fluid) are separated by the restrictive cavity of the labyrinth sleeve and the formed gas plug.

Предлагаемая конструкция обеспечивает ступенчатую защиту от попадания жидкости в полость электродвигателя, включающую:The proposed design provides stepwise protection against ingress of fluid into the cavity of the motor, including:

- торцевое уплотнение, препятствующее проникновению пластовой жидкости внутрь двигателя;- mechanical seal, preventing the penetration of formation fluid into the engine;

- динамический лабиринт, сепарирующий механические примеси и образующий газовую защитную область;- a dynamic labyrinth separating mechanical impurities and forming a gas protective region;

- рабочее колесо, выполняющее роль динамического уплотнения;- impeller acting as a dynamic seal;

- модуль защиты поршня защищает компенсирующий модуль от контакта с пластовой жидкостью и предотвращает солеотложение.- the piston protection module protects the compensation module from contact with the reservoir fluid and prevents scaling.

Таким образом, решения, используемые в изобретении, повышают надежность работы погружного маслозаполненного электродвигателя.Thus, the solutions used in the invention increase the reliability of the submersible oil-filled electric motor.

Claims (15)

1. Устройство гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя скважинного насоса, содержащее вал, головку, упорный и радиальный подшипники, по меньшей мере один компенсирующий модуль, в состав которого входят цилиндрический корпус, головка, ниппель, торцевое уплотнение и компенсирующий элемент, отличающееся тем, что в головке размещен узел динамического лабиринта, включающий динамическую втулку, которая герметично установлена на валу, и втулку лабиринта, неподвижно установленную в головке, с радиальным зазором по отношению к валу и динамической втулке.1. A hydraulic protection device for a submersible oil-filled electric motor of a borehole pump, comprising a shaft, a head, thrust and radial bearings, at least one compensating module, which includes a cylindrical body, a head, a nipple, a mechanical seal and a compensating element, characterized in that the head contains a node of a dynamic labyrinth, including a dynamic sleeve, which is hermetically mounted on the shaft, and a labyrinth sleeve, fixedly mounted in the head, with a radial clearance of about ratio to shaft and dynamic sleeve. 2. Устройство гидравлической защиты по п. 1, отличающееся тем, что динамическая втулка изготовлена в виде колокола, диаметр которого в верхней части меньше, чем в нижней.2. The hydraulic protection device according to claim 1, characterized in that the dynamic sleeve is made in the form of a bell, the diameter of which is smaller in the upper part than in the lower one. 3. Устройство гидравлической защиты по п. 1, отличающееся тем, что динамическая втулка имеет лопасти.3. The hydraulic protection device according to claim 1, characterized in that the dynamic sleeve has blades. 4. Устройство гидравлической защиты по п. 1, отличающееся тем, что компенсирующий элемент выполнен в виде диафрагмы.4. The hydraulic protection device according to claim 1, characterized in that the compensating element is made in the form of a diaphragm. 5. Устройство гидравлической защиты по п. 1, отличающееся тем, что компенсирующий элемент выполнен в виде поршня.5. The hydraulic protection device according to claim 1, characterized in that the compensating element is made in the form of a piston. 6. Устройство гидравлической защиты по п. 1, отличающееся тем, что компенсирующий элемент выполнен в виде сильфона.6. The hydraulic protection device according to claim 1, characterized in that the compensating element is made in the form of a bellows. 7. Устройство гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя скважинного насоса, содержащее вал, головку, упорный и радиальный подшипники, по меньшей мере один компенсирующий модуль, в состав которого входят цилиндрический корпус, головка, ниппель, торцевое уплотнение и компенсирующий элемент, отличающееся тем, что на валу в головке или ниппеле установлено насосное устройство, в состав которого входит, по меньшей мере, одно лопастное колесо, гидравлически связанное с торцевым уплотнением, в головке гидрозащиты или в ниппеле изготовлены напорные каналы, гидравлически соединяющие периферийную часть рабочего колеса с компенсирующим устройством.7. A hydraulic protection device for a submersible oil-filled electric motor of a borehole pump, comprising a shaft, a head, thrust and radial bearings, at least one compensating module, which includes a cylindrical body, a head, a nipple, a mechanical seal and a compensating element, characterized in that a pump device is installed in the shaft in the head or nipple, which includes at least one impeller hydraulically connected to the mechanical seal in the hydraulic protection head or the pin fabricated flow channels fluidly connecting the peripheral portion of the impeller with a compensating device. 8. Устройство гидравлической защиты по п. 7, отличающееся тем, что компенсирующий элемент выполнен в виде диафрагмы.8. The hydraulic protection device according to claim 7, characterized in that the compensating element is made in the form of a diaphragm. 9. Устройство гидравлической защиты по п. 7, отличающееся тем, что компенсирующий элемент выполнен в виде поршня.9. The hydraulic protection device according to claim 7, characterized in that the compensating element is made in the form of a piston. 10. Устройство гидравлической защиты по п. 7, отличающееся тем, что компенсирующий элемент выполнен в виде сильфона.10. The hydraulic protection device according to claim 7, characterized in that the compensating element is made in the form of a bellows. 11. Устройство гидравлической защиты по п. 7, отличающееся тем, что в состав насосного устройства входит, по меньшей мере, один направляющий аппарат.11. The hydraulic protection device according to claim 7, characterized in that the pump device includes at least one guide vane. 12. Устройство гидравлической защиты по п. 7, отличающееся тем, что диаметр лопастного колеса составляет не менее 70% от внутреннего диаметра корпуса.12. The hydraulic protection device according to p. 7, characterized in that the diameter of the impeller is at least 70% of the inner diameter of the housing. 13. Устройство гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя скважинного насоса, содержащее вал, головку, упорный и радиальный подшипники и по меньшей мере одну поршневую камеру, в состав которой входят цилиндрический корпус, коаксиально установленная внутри него втулка направляющая, верхний и нижний ниппели, торцевое уплотнение и кольцевой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в поршневой камере, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом и втулкой направляющей, разделяя при этом кольцевую камеру на два участка, один из участков гидравлически связан с двигателем, отличающееся тем, что добавлен модуль защиты поршня, который состоит из корпуса, ниппеля, и защитного кожуха, причем кожух гидравлически связан с участком кольцевой камеры который не связан с двигателем.13. A device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor of a borehole pump, comprising a shaft, a head, thrust and radial bearings and at least one piston chamber, which includes a cylindrical body, a guide sleeve coaxially installed inside it, an upper and lower nipple, a mechanical seal and an annular piston mounted with the possibility of reciprocating motion in a piston chamber formed in the space between the cylindrical body and the sleeve guide d, while dividing the annular chamber into two sections, one of the sections is hydraulically connected to the engine, characterized in that a piston protection module is added, which consists of a housing, a nipple, and a protective casing, the casing being hydraulically connected to a section of the annular chamber which is not connected with engine. 14. Устройство гидравлической защиты по п. 13, отличающееся тем, что защитный кожух выполнен в виде диафрагмы.14. The hydraulic protection device according to p. 13, characterized in that the protective casing is made in the form of a diaphragm. 15. Устройство гидравлической защиты по п. 13, отличающееся тем, что в корпусе модуля защиты поршня выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие.15. The hydraulic protection device according to claim 13, characterized in that at least one through hole is made in the housing of the piston protection module.
RU2015142884A 2015-10-08 2015-10-08 Protection of hydraulic submersible motor gages (versions) RU2609899C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142884A RU2609899C1 (en) 2015-10-08 2015-10-08 Protection of hydraulic submersible motor gages (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142884A RU2609899C1 (en) 2015-10-08 2015-10-08 Protection of hydraulic submersible motor gages (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2609899C1 true RU2609899C1 (en) 2017-02-07

Family

ID=58457655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015142884A RU2609899C1 (en) 2015-10-08 2015-10-08 Protection of hydraulic submersible motor gages (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2609899C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107514246A (en) * 2017-09-14 2017-12-26 天津荣亨集团股份有限公司 Water acquisition water filling assembly in single-well injection-production system
RU2645106C1 (en) * 2017-04-03 2018-02-15 Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU184110U1 (en) * 2018-07-25 2018-10-16 Акционерное общество "Новомет-Пермь" HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE MOTOR
RU2670291C2 (en) * 2017-04-03 2018-10-22 Акционерное общество "РИМЕРА" Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor (options)
RU2670290C2 (en) * 2017-04-03 2018-10-22 Акционерное общество "РИМЕРА" Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2752899C2 (en) * 2017-04-07 2021-08-11 Зайлифт Холдингз Лимитед Modular labyrinth sealing system for use with electric submersible pumps

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6307290B1 (en) * 1998-03-16 2001-10-23 Camco International, Inc. Piston motor protector, and motor and pumping system incorporating the same
RU2238441C1 (en) * 2003-05-07 2004-10-20 Пономарев Анатолий Константинович Protection device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2520128C1 (en) * 2012-12-03 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Актуальные технологии нефтеотдачи" (ООО "АТН") Protector for hydraulic protection of submerged oil-filled electromotor
WO2015069436A2 (en) * 2013-11-08 2015-05-14 Ge Oil & Gas Esp, Inc. Electric submersible motor oil expansion compensator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6307290B1 (en) * 1998-03-16 2001-10-23 Camco International, Inc. Piston motor protector, and motor and pumping system incorporating the same
RU2238441C1 (en) * 2003-05-07 2004-10-20 Пономарев Анатолий Константинович Protection device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2520128C1 (en) * 2012-12-03 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Актуальные технологии нефтеотдачи" (ООО "АТН") Protector for hydraulic protection of submerged oil-filled electromotor
WO2015069436A2 (en) * 2013-11-08 2015-05-14 Ge Oil & Gas Esp, Inc. Electric submersible motor oil expansion compensator

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645106C1 (en) * 2017-04-03 2018-02-15 Закрытое акционерное общество "РИМЕРА" Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2670291C2 (en) * 2017-04-03 2018-10-22 Акционерное общество "РИМЕРА" Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor (options)
RU2670290C2 (en) * 2017-04-03 2018-10-22 Акционерное общество "РИМЕРА" Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2752899C2 (en) * 2017-04-07 2021-08-11 Зайлифт Холдингз Лимитед Modular labyrinth sealing system for use with electric submersible pumps
CN107514246A (en) * 2017-09-14 2017-12-26 天津荣亨集团股份有限公司 Water acquisition water filling assembly in single-well injection-production system
CN107514246B (en) * 2017-09-14 2024-03-29 天津荣亨集团股份有限公司 Water production and injection assembly in same-well injection and production system
RU184110U1 (en) * 2018-07-25 2018-10-16 Акционерное общество "Новомет-Пермь" HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE MOTOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2609899C1 (en) Protection of hydraulic submersible motor gages (versions)
CA2840417C (en) Well pump with seal section having a labyrinth flow path in a metal bellows
RU2423623C2 (en) Submersible pump plant with oil seal of hydraulic protection (versions)
US10082150B2 (en) Seal section with internal lubricant pump for electrical submersible well pump
RU2659604C2 (en) Electric submersible pumping systems protector design
CA2898348C (en) Bladder stress reducer cap
RU2701655C2 (en) Expansion chamber for fluid medium with protected bellow
US20170321711A1 (en) Isolated thrust chamber for esp seal section
US20160145984A1 (en) Auxiliary Face Seal for Submersible Well Pump Seal Section
US9970272B2 (en) Oil pressure regulator for electrical submersible pump motor
RU2645106C1 (en) Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
US20160076550A1 (en) Redundant ESP Seal Section Chambers
RU2464691C1 (en) Pump plant drive
RU2646985C1 (en) Node for hydraulic protection of the submersible oil-completed electric motor (options)
RU2717474C2 (en) Piston module of device for hydraulic protection of submersible electric motor (embodiments)
GB2085667A (en) Submersible electric motors
RU2484306C1 (en) Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric engine
RU2670291C2 (en) Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor (options)
RU2520128C1 (en) Protector for hydraulic protection of submerged oil-filled electromotor
RU2115991C1 (en) Liquid-filled submersible electric motor
RU2686811C1 (en) Submersible pumping unit
RU2394332C1 (en) Facility for hydraulic protection of submersible oil-flooded electric motor
RU144312U1 (en) INSTALLATION FOR HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR
RU2800766C1 (en) Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
SU1020924A1 (en) Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor