RU49652U1

RU49652U1 - SUBMERSIBLE OIL FILLED ELECTRIC PUMP MOTOR MOTOR

Info

Publication number: RU49652U1
Application number: RU2005124155/22U
Authority: RU
Inventors: А.А. Иванов; Е.М. Черемисинов; В.М. Девликанов; С.В. Вавилов; В.Ю. Баталов
Original assignee: Иванов Александр Александрович; Черемисинов Евгений Модестович
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2005-11-27

Abstract

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к протекторам гидрозащиты, используемых в погружных маслозаполненных электродвигателях скважинных центробежных насосов. Устройство гидрозащиты содержит компенсатор. Внутренние полости протектора гидрозащиты и электродвигателя гидравлически связаны между собой. Протектор гидрозащиты выполнен бездиафрагменным и содержит кабельный токковвод в нижней части протектора. В составе протектора входит также соединительную муфту для валов протектора и электродвигателя, маслозаполненный канал с размещенным в его верхней части перепускным клапаном, по меньшей мере одна радиальная и осевая опора. Торцевое уплотнение сильфонного типа размещено на валу в полости, расположенной между верхними и нижними подшипниковыми опорами вала. Технический результат при использовании данного протектора - упрощение монтажа погружного электродвигателя на скважине и повышение его надежности.The invention relates to the oil industry, and in particular, to hydroprotective treads used in submersible oil-filled electric motors of borehole centrifugal pumps. The hydroprotection device contains a compensator. The internal cavity of the tread and the hydraulic motor are hydraulically interconnected. The hydroprotector tread is made diaphragmless and contains a cable current lead in the lower part of the tread. The tread also includes a coupling for the tread and electric motor shafts, an oil-filled channel with an overflow valve located in its upper part, at least one radial and axial support. The mechanical seal of the bellows type is placed on the shaft in a cavity located between the upper and lower bearing bearings of the shaft. The technical result when using this tread is to simplify the installation of a submersible motor in the well and increase its reliability.

Description

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к устройствам гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей погружных насосов для нефтедобычи. Устройство гидрозащиты позволяет: уравновесить давления внутри электродвигателя и давления окружающей пластовой жидкости, исключить проникновение пластовой жидкости в полость электродвигателя, компенсировать изменения объема заполняющего масла при изменении его температуры и утечки масла из полости электродвигателя через уплотнения.The utility model relates to petroleum engineering, and in particular, to hydraulic protection devices for submersible oil-filled electric motors of submersible pumps for oil production. The hydraulic protection device allows you to: balance the pressure inside the electric motor and the pressure of the surrounding formation fluid, eliminate the penetration of the formation fluid into the cavity of the electric motor, compensate for changes in the volume of filling oil when its temperature changes and oil leakage from the electric cavity through the seals.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является устройство гидрозащиты погружного маслозаполненного двигателя (Патент РФ N 2046508, кл. Н 02 К 5/12, 1995) с токководом размещенным в верхней части протектора устройства гидрозащиты. Протектор гидрозащиты соединяется с электродвигателем. Провод от токковвода к двигателю проходит через протектор гидрозащиты. Указанный провод, проходящий через всю внутреннюю полость гидрозащиты, усложняет конструкцию гидрозащиты и снижает надежности работы узлов. Протектор находится на одном валу с двигателем. Такая установка проотектора на существенно усложняет сборку и проведение их испытаний, усложняет монтаж двигателя на скважине. В указанной конструкции нет равенства давления между полостью двигателя и внутренней полостью кабельного ввода. Поэтому уплотнения кабельного ввода во время работы двигателя в скважине находятся под действием статического давления жидкости в скважине на глубине. Это может привести к протечке уплотнения, электропробою в кабельной муфте и выходу двигателя из строя.The closest analogue of the present invention is a hydraulic protection device for an oil-immersed submersible engine (RF Patent N 2046508, class N 02 K 5/12, 1995) with a current guide located in the upper part of the tread of the hydraulic protection device. The hydroprotector protector is connected to the electric motor. The wire from the current lead to the motor passes through the tread plate. The specified wire passing through the entire internal cavity of the hydraulic protection, complicates the design of hydraulic protection and reduces the reliability of the nodes. The tread is on the same shaft as the engine. Such a protector installation on significantly complicates the assembly and conduct of their testing, complicates the installation of the engine in the well. In this design there is no equality of pressure between the engine cavity and the internal cavity of the cable entry. Therefore, cable entry seals during engine operation in the well are under the influence of static fluid pressure in the well at a depth. This can lead to leakage of the seal, electrical breakdown in the cable box and engine failure.

Целью настоящего изобретения является повышение ресурса гидрозащиты, увеличение надежности работы двигателя за счет более эффективной работы торцевого уплотнения гидрозащиты, повышения качества монтажных работ, в частности, благодаря конструкции электропривода (состоящего из протектора, компенсатора, электродвигателя), облегчающий процесс его сборки, заполнение маслом и проверку герметичности. Это особенно важно при монтаже насосной установки в сложных климатических условиях.The aim of the present invention is to increase the life of the hydraulic protection, increase the reliability of the engine due to more efficient operation of the mechanical seal of the hydraulic protection, improve the quality of installation work, in particular, due to the design of the electric drive (consisting of a tread, a compensator, an electric motor), facilitating the process of its assembly, filling with oil and leak test. This is especially important when installing the pump unit in difficult climatic conditions.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве гидрозащиты погружного маслозаполненного двигателя, включающем протектор содержащий корпус, вал, кабельный токоввод, провод, соединяющий кабельный токковвод и обмотки электродвигателя, торцевое уплотнение введен компенсатор, внутренние полости протектора гидрозащиты и электродвигателя гидравлически связаны между собой, протектор гидрозащиты выполнен The specified technical result is achieved due to the fact that in the hydroprotection device of a submersible oil-filled engine, which includes a tread comprising a housing, a shaft, a cable current lead, a wire connecting the cable current lead and the motor windings, an end seal is introduced with a compensator, the internal cavities of the hydroprotection tread and the electric motor are hydraulically interconnected , tread waterproof

бездиафрагменным и содержит кабельный токковвод в нижней части протектора, соединительную муфту для валов протектора и электродвигателя, маслозаполненный канал с размещенным в его верхней части перепускным клапаном, по меньшей мере одну радиальную и осевую подшипниковую опору, торцевое уплотнение сильфонного типа установлено на валу в полости, расположенной между подшипниковыми опорами вала, торцевое уплотнение может находится ниже осевой опоры вала и выше радиальной опоры, в верхней части полости с торцевым уплотнением может выполнятся канал, связывающий полость торцевого уплотнения и маслозаполненный канал, в нижней части маслозаполненного канала может располагаться лабиринтный узел.diaphragm-free and contains a cable current lead in the lower part of the tread, a connecting sleeve for the tread and electric motor shafts, an oil-filled channel with an overflow valve located in its upper part, at least one radial and axial bearing support, a bellows-type mechanical seal mounted on the shaft in a cavity located between the bearing bearings of the shaft, the mechanical seal can be located below the axial bearing of the shaft and above the radial bearing, in the upper part of the cavity with the mechanical seal can perform There is a channel connecting the cavity of the mechanical seal and the oil-filled channel, in the lower part of the oil-filled channel there can be a labyrinth node.

Сущность технического решения поясняется следующими рисунками. На рис 1 приведен общий вид устройства гидрозащиты с присоединенным к нему двигателем. На рис. 1, 2 показаны разные варианты выполнения устройства гидрозащиты.The essence of the technical solution is illustrated by the following figures. Figure 1 shows a general view of the hydroprotection device with an engine attached to it. In fig. 1, 2, various embodiments of a waterproofing device are shown.

Устройство гидрозащиты (см. рис 1) включает бездиафрагменный протектор (20), имеющий в нижней части кабельный токоввод (5). По внешней поверхности вышеуказанного протектора проходит кабельный удлинитель (19), соединяемый с токководом. К нижней части электродвигателя (23) присоединен маслозаполненный компенсатор (22). К верхней части бездиафрагменного протектора с токководом присоединен дополнительный протектор (21).The hydroprotection device (see Figure 1) includes a diaphragm-free tread (20) having a cable current lead (5) in the lower part. A cable extension (19) connected to the current lead passes along the outer surface of the above tread. An oil-filled expansion joint (22) is connected to the bottom of the electric motor (23). An additional protector (21) is attached to the upper part of the diaphragm-free tread with a current lead.

Протектор (20) (см рис.2) содержит вал (1), корпус (18), торцовое уплотнение (3) размещенное в полости (15), соединительную муфту (17), связывающую валы протектора (1) и электродвигателя, кабельный токоввод (5), соединяющий кабельный ввод (3) с обмотками статора электродвигателя (7), причем сквозной канал для провода, (соединяющий полости модуля протектора и электродвигателя) выполнен негерметичным.The tread (20) (see Fig. 2) contains a shaft (1), a housing (18), a mechanical seal (3) located in the cavity (15), a coupling (17) connecting the shafts of the tread (1) and the electric motor, and a cable current lead (5) connecting the cable entry (3) with the stator windings of the electric motor (7), and the through channel for the wire (connecting the cavities of the tread module and the electric motor) is leaky.

В вертикальном маслозаполненом канале (11) находится перепускной клапан (8), предназначеннный для стравливания накапливающихся в полостях протектора и электродвигателя газов, сброса излишков масла из маслозаполненного канала, и в конечном счете во внешнюю среду. В нижней части канала (11) находится лабиринтный узел (12), который задерживает попадание пластовой жидкости (в случае ее проникновения в маслозаполненную полость) в полость электродвигателя. Сквозное отверстие (10) и канал 16, расположенные на уровне верхней части торцевой полости, (16 - связывает полость торцевого уплотнения и вертикальный маслозаполненный канал) позволяют выводить воздушные включения из протекторных полостей - маслозаполненного вертикального канала (11) и полости торцевого уплотнения при заполнении маслом протектора. Кабельный ввод (5) вмонтирован в нижнюю часть протекторного узла и включает штепсельной вилку, штыри которой соединены с кабелем, штепсельную розетку, включающую колодку из диэлектрического материала и гильзы, соединенные с выводными проводами (6), идущими к обмотке статора электродвигателя.In the vertical oil-filled channel (11) there is a bypass valve (8), designed to bleed off the gases accumulating in the cavities of the tread and electric motor, discharge excess oil from the oil-filled channel, and ultimately into the external environment. In the lower part of the channel (11) there is a labyrinth node (12), which delays the penetration of formation fluid (in the case of its penetration into the oil-filled cavity) into the cavity of the electric motor. The through hole (10) and channel 16, located at the level of the upper part of the end cavity (16 - connects the cavity of the mechanical seal and the vertical oil-filled channel) allow air inclusions to be removed from the tread cavities - the oil-filled vertical channel (11) and the cavity of the mechanical seal when filling with oil tread. The cable entry (5) is mounted in the lower part of the tread assembly and includes a plug, the pins of which are connected to the cable, a socket including a block of dielectric material and sleeves connected to the output wires (6) leading to the stator winding of the electric motor.

Торцевое уплотнение сильфонного типа (3), в первом варианте исполнения размещается The bellows-type mechanical seal (3), in the first embodiment, is located

выше осевой опоры (4) вала протектора, но ниже верхних радиальных подшипников (2) (рис. 2). В другом исполнении торцевое уплотнение может быть размещено ниже осевой опоры вала (рис 3). В случае проникновения пластовой жидкости через торцевое уплотнение (3) лабиринтный узел (12) задерживает дальнейшее движение пластовой жидкости и попадание ее в электродвигатель. Торцевое уплотнение имеет седло (14) (верхнюю ответную часть уплотнения), в котором закреплено уплотнительное кольцо (13).above the axial support (4) of the tread shaft, but below the upper radial bearings (2) (Fig. 2). In another design, the mechanical seal can be placed below the axial shaft support (Fig. 3). In the case of penetration of the formation fluid through the mechanical seal (3), the labyrinth assembly (12) delays further movement of the formation fluid and its entry into the electric motor. The mechanical seal has a seat (14) (upper counterpart of the seal) in which the sealing ring (13) is fixed.

В верхней части протектора, выше радиальных и осевых подшипниковых опор (2, 4 соответственно) может располагаться рабочее колесо (9), обеспечивающие более эффективную циркуляцию жидкости в области верхнего подшипника, соответственно обеспечивая его более эффективное охлаждение.In the upper part of the tread, above the radial and axial bearing bearings (2, 4, respectively), the impeller (9) can be located, providing more efficient circulation of fluid in the region of the upper bearing, respectively, providing more efficient cooling.

За счет перепускного клапана протектора в итоге сообщающегося с пластовой жидкостью, и компенсатора сообщающегося с полостью двигателя перед монтажом не нужен расчет объема масла и его слив для компенсации последующих температурных расширений. Это упрощает монтаж на скважине. При монтаже на скважине (центробежного насоса мощностью примерно до 100 Квт, имеющего небольшой вертикальный габаритный размер) может производится лишь пристыковка кабельной части ввода, либо упрощаться сборка мощного погружного электропривода (мощность сотни КВТ) и установочные последующие технологические операции в устье скважины. К верхней части протектора могут быть пристыкованы дополнительные секции гидрозащиты, например диафрагменного типа.Due to the overflow valve of the tread as a result of communicating with the reservoir fluid, and the compensator communicating with the engine cavity before installation, the calculation of the oil volume and its drain is not necessary to compensate for subsequent temperature expansions. This simplifies well installation. When mounted on a well (a centrifugal pump with a capacity of up to about 100 kW, having a small vertical overall dimension), only the cable part of the input can be docked, or the assembly of a powerful submersible electric drive (power of hundreds of kW) and simplified subsequent technological operations at the wellhead can be simplified. Additional sections of hydroprotection, for example, diaphragm type, can be docked to the upper part of the tread.

Claims

1. The hydroprotection device of a submersible oil-filled engine, comprising a protector comprising a housing, a shaft, a cable current lead, a wire connecting the cable current lead and the motor windings, an end seal, characterized in that the compensator is included in the hydraulic protection device, the internal cavities of the hydroprotector and the electric motor are hydraulically connected between by itself, the hydroprotection tread is made diaphragmless and contains a cable current lead in the lower part of the tread, a connecting sleeve for the tread shafts and electric of an electric motor, an oil-filled channel with an overflow valve located in its upper part, at least one radial and axial bearing, the bellows-type mechanical seal is mounted on the shaft in a cavity located between the shaft bearings.

2. The hydroprotection device of a submersible oil-filled engine according to claim 1, characterized in that the mechanical seal is below the axial support of the shaft and above the radial support.

3. The hydroprotection device of a submersible oil-filled engine according to claim 2, characterized in that in the upper part of the cavity with an end seal a channel is made connecting the cavity of the end seal and the oil-filled channel.

4. The hydroprotection device of a submersible oil-filled engine according to claim 2, characterized in that a labyrinth assembly is located in the lower part of the oil-filled channel.