RU73411U1

RU73411U1 - SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC MOTOR FOR INSTALLING A Borehole CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION

Info

Publication number: RU73411U1
Application number: RU2007141128/22U
Authority: RU
Inventors: Ахмед Низамудинович Бутаев; Александр Хаскелевич Шильман
Original assignee: "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)"
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2008-05-20

Abstract

Техническое решение относится к электромашиностроению, а именно к конструкциям погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода погружных центробежных насосов для добычи нефти, в частности, из скважин с температурой пластовой жидкости выше 120°С. Погружной маслозаполненный электродвигатель включает в себя головку с узлом токоввода, основание, корпус с размещенным в нем статором, ротор с валом, установленным в промежуточных радиальных подшипниках скольжения, и узел упорного подшипника вала. Электродвигатель содержит центробежный насос для обеспечения принудительной циркуляции масла в полости электродвигателя, включающий в себя направляющий аппарат и установленное на валу рабочее колесо. При этом в отличии от прототипа узел упорного подшипника расположен между магнитопроводом ротора и центробежным насосом. Достигаемый технический результат заключается в повышении надежности и долговечности электродвигателя при работе в скважине с высокой температурой пластовой жидкости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.The technical solution relates to electrical engineering, namely to the designs of submersible oil-filled electric motors designed to drive submersible centrifugal pumps for oil production, in particular, from wells with a reservoir fluid temperature above 120 ° C. A submersible oil-filled electric motor includes a head with a current lead assembly, a base, a housing with a stator located in it, a rotor with a shaft mounted in intermediate radial plain bearings, and a thrust shaft bearing assembly. The electric motor contains a centrifugal pump to ensure forced circulation of oil in the cavity of the electric motor, including a guide apparatus and an impeller mounted on the shaft. Moreover, in contrast to the prototype, the thrust bearing assembly is located between the rotor magnetic circuit and the centrifugal pump. The technical result achieved is to increase the reliability and durability of the electric motor when working in a well with a high temperature of the reservoir fluid. 4 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Техническое решение относится к электромашиностроению, а именно к конструкциям погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода погружных центробежных насосов для добычи нефти, в частности, из скважин с температурой пластовой жидкости выше 120°С.The technical solution relates to electrical engineering, namely to the designs of submersible oil-filled electric motors designed to drive submersible centrifugal pumps for oil production, in particular, from wells with a reservoir fluid temperature above 120 ° C.

Известен погружной маслозаполненный электродвигатель установки центробежного насоса для добычи нефти, описанный в патенте RU 2267854 С1, 10.01.2006, включающий в себя головку с узлом токоввода и узлом упорного подшипника вала, содержащем пяту и закрепленный в головке подпятник, основание, корпус с размещенным в нем статором, ротор с валом, установленным в промежуточных радиальных подшипниках скольжения. Вал выполнен с осевым каналом, предназначенным для подачи масла к подшипникам. Электродвигатель содержит центробежный насос для обеспечения принудительной циркуляции масла в полости электродвигателя, включающий в себя направляющий аппарат и установленное на валу рабочее колесо.Known submersible oil-filled electric motor for installing a centrifugal pump for oil production, described in patent RU 2267854 C1, 01/10/2006, including a head with a current lead assembly and a thrust shaft bearing assembly containing a heel and a thrust bearing, a base, a housing with a head located therein stator, a rotor with a shaft mounted in intermediate radial plain bearings. The shaft is made with an axial channel designed to supply oil to the bearings. The electric motor contains a centrifugal pump to ensure forced circulation of oil in the cavity of the electric motor, including a guide apparatus and an impeller mounted on the shaft.

При высокой температуре пластовой жидкости (120-150°С) электродвигатель перегревается из-за неэффективного отвода выделяемого в тепла, при этом наиболее сильно масло нагревается в верхней части (головке) электродвигателя, которая омывается пластовой жидкостью, нагретой в процессе At a high temperature of the formation fluid (120-150 ° C), the electric motor overheats due to inefficient removal of heat generated, while the oil is most heated in the upper part (head) of the electric motor, which is washed by the formation fluid heated in the process

движения вдоль стенок корпуса, при этом размещенный в головке упорный подшипник является существенным источником дополнительного тепловыделения.movement along the walls of the housing, while the thrust bearing located in the head is a significant source of additional heat.

Таким образом, задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в создании погружного маслозаполненного электродвигателя установки погружного центробежного насоса для добычи нефти из скважин с высокой температурой пластовой жидкости.Thus, the problem to which the claimed utility model is directed is to create a submersible oil-filled electric motor for installing a submersible centrifugal pump for oil production from wells with a high temperature of the reservoir fluid.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности и долговечности электродвигателя при работе в скважине с высокой температурой пластовой жидкости.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to increase the reliability and durability of the electric motor when working in a well with a high temperature of the reservoir fluid.

Погружной маслозаполненный электродвигатель установки скважинного центробежного насоса для добычи нефти, обеспечивающий достижение указанного выше технического результата, включает в себя головку с узлом токоввода, основание, корпус с размещенным в нем статором, ротор с валом, установленным в промежуточных радиальных подшипниках скольжения, и узел упорного подшипника вала. Электродвигатель содержит центробежный насос для обеспечения принудительной циркуляции масла в полости электродвигателя, включающий в себя направляющий аппарат и установленное на валу рабочее колесо. При этом в отличие от прототипа узел упорного подшипника расположен между магнитопроводом ротора и центробежным насосом.An oil-immersed submersible electric motor for installing a borehole centrifugal pump for oil production, ensuring the achievement of the above technical result, includes a head with a current lead assembly, a base, a housing with a stator located in it, a rotor with a shaft mounted in intermediate radial plain bearings, and a thrust bearing assembly shaft. The electric motor contains a centrifugal pump to ensure forced circulation of oil in the cavity of the electric motor, including a guide apparatus and an impeller mounted on the shaft. Moreover, in contrast to the prototype, the thrust bearing assembly is located between the rotor magnetic circuit and the centrifugal pump.

Кроме того, в частном случае первого варианта реализации полезной модели узел упорного подшипника вала содержит закрепленную на валу пяту In addition, in the particular case of the first embodiment of the utility model, the thrust shaft bearing assembly comprises a heel mounted on the shaft

и размещенный в основании подпятник.and a thrust bearing placed at the base.

Кроме того, в частном случае первого варианта реализации полезной модели рабочее колесо установлено на нижнем конце вала относительно рабочего положения электродвигателя в скважине с возможностью нагнетания масла в полость, образованную крышкой, закрепленной в основании электродвигателя под валом, причем вал выполнен с осевым каналом, предназначенным для подачи масла к контактным поверхностям промежуточных радиальных подшипников и упорного подшипника вала, а нижний открытый конец канала гидравлически соединен с упомянутой полостью.In addition, in the particular case of the first embodiment of the utility model, the impeller is mounted on the lower end of the shaft relative to the working position of the electric motor in the well with the possibility of pumping oil into the cavity formed by the cover fixed in the base of the electric motor under the shaft, and the shaft is made with an axial channel for oil supply to the contact surfaces of the intermediate radial bearings and the thrust bearing of the shaft, and the lower open end of the channel is hydraulically connected to the cavity .

Кроме того, в частном случае первого варианта реализации полезной модели включает в себя входной направляющий аппарат, а рабочее колесо расположено между двумя направляющими аппаратами.In addition, in the particular case of the first embodiment of the utility model includes an input guide apparatus, and the impeller is located between two guide apparatus.

Кроме того, в частном случае первого варианта реализации полезной модели рабочее колесо и направляющие аппараты представляют собой рабочие органы ступени многоступенчатого скважинного центробежного насоса для добычи нефти.In addition, in the particular case of the first embodiment of the utility model, the impeller and guide vanes are the working bodies of the multi-stage borehole centrifugal pump for oil production.

Перенос узла упорного подшипника в нижнюю часть корпуса электродвигателя (ниже магнитопровода ротора), которая омывается потоком пластовой жидкости, не нагретой выделяемым при работе ПЭД теплом, существенно снижает дополнительную тепловую нагрузку, создаваемую упорным подшипником. Размещение узла упорного подшипника между магнитопроводом и ступенью центробежного насоса, обеспечивающей принудительную циркуляцию масла в полости корпуса двигателя (недостаточная циркуляция The transfer of the thrust bearing assembly to the lower part of the motor housing (below the rotor magnetic circuit), which is washed by the flow of formation fluid that is not heated by the heat generated during operation of the SEM, significantly reduces the additional thermal load created by the thrust bearing. Placing the thrust bearing assembly between the magnetic circuit and the centrifugal pump stage, providing for the forced circulation of oil in the cavity of the motor housing (insufficient circulation

масла также является одной из основных причин перегрева ПЭД) позволяет включить упорный подшипник в замкнутый контур циркуляции масла для обеспечения требуемых условий смазки и охлаждения подшипника. При этом масло, попадающее в упорный подшипник проходит по короткому контуру циркуляции и не нагревается в зазоре между статором и ротором, что приводит к снижению его температуры. Кроме того, за счет улучшения теплового режима работы упорного подшипника обеспечивается дополнительное повышение надежности и долговечности ПЭД, т.к. выход из строя упорного подшипника является одной из основных причин отказов ПЭД.oil is also one of the main causes of overheating of the PEM) allows the thrust bearing to be included in a closed oil circuit to provide the required lubrication and cooling conditions for the bearing. In this case, the oil entering the thrust bearing passes through a short circulation circuit and does not heat up in the gap between the stator and the rotor, which leads to a decrease in its temperature. In addition, by improving the thermal regime of the thrust bearing, an additional increase in the reliability and durability of the SEM is provided, since failure of the thrust bearing is one of the main causes of failure of the SEM.

Возможность осуществления полезной модели, охарактеризованной приведенной выше совокупностью признаков, подтверждается описанием погружного маслозаполненного электродвигателя установки центробежного насоса для добычи нефти, выполненного в соответствии с настоящей полезной моделью.The possibility of implementing a utility model, characterized by the above set of features, is confirmed by the description of a submersible oil-filled electric motor of a centrifugal pump for oil production, made in accordance with this utility model.

Описание сопровождается чертежом, на котором изображен погружной маслозаполненный электродвигатель в разрезе.The description is accompanied by a drawing, in which a submersible oil-filled electric motor is shown in section.

Погружной электродвигатель 1 включает в себя головку 2 с узлом токоввода 3, основание 4 и корпус 5 с размещенным в нем статором 6, выводы обмотки которого соединены с узлом токоввода 3. Полость корпуса заполнена трансформаторным маслом. Электродвигатель включает в себя также ротор 7 с магнитопроводом 8 в виде пакетов листовой стали, закрепленных на валу 9 и разделенных промежуточными радиальными подшипниками скольжения 10. Узел упорного осевого подшипника 11 вала 9 содержит пяту 12, The submersible motor 1 includes a head 2 with a current lead assembly 3, a base 4 and a housing 5 with a stator 6 located therein, the winding leads of which are connected to a current lead node 3. The cavity of the housing is filled with transformer oil. The electric motor also includes a rotor 7 with a magnetic circuit 8 in the form of packages of sheet steel, mounted on a shaft 9 and separated by intermediate radial bearings 10. The thrust axial bearing assembly 11 of the shaft 9 contains a heel 12,

закрепленную на валу под магнитопроводом 8, и размещенный в основании 4 подпятник 13. Вал 9 выполнен с осевым каналом 14 и радиальными сверлениями 15, предназначенным для подачи масла к подшипникам 10, а также в зону контакта пяты 12 с подпятником 13.mounted on the shaft under the magnetic circuit 8, and placed in the base 4 of the thrust 13. The shaft 9 is made with an axial channel 14 and radial drilling 15, designed to supply oil to the bearings 10, as well as in the contact zone of the heel 12 with the thrust 13.

Электродвигатель содержит систему принудительной циркуляции масла, выполненную в виде ступени многоступенчатого скважинного центробежного насоса, включающей в себя рабочее колесо 16, установленное на нижнем конце вала 9, и выходной направляющий аппарат 17, закрепленный в основании 4. С всасывающей стороны ступени установлен дополнительный входной направляющий аппарат 18. Насосная ступень обеспечивает нагнетание масла в полость, образованную крышкой 19, закрепленной в основании 4 под валом 9, и подачу масла к радиальным подшипникам 10 и упорному подшипнику 11 через нижний открытый конец канала 14, гидравлически соединенный с упомянутой полостью. Таким образом, масло совершает непрерывное движение по замкнутому циклу: насосная ступень - полость - канал вала - подшипники - кольцевой зазор между статором и ротором - насосная ступень (масло, попадающее в упорный подшипник проходит по более короткому циклу, минуя зазор между статором и ротором), обеспечивая эффективную смазку и охлаждение электродвигателя с момента его пуска.The electric motor contains a forced oil circulation system made in the form of a multi-stage borehole centrifugal pump stage, which includes an impeller 16 mounted on the lower end of the shaft 9, and an output guide apparatus 17 fixed to the base 4. An additional input guide apparatus is installed on the suction side of the stage 18. The pump stage provides for the injection of oil into the cavity formed by the cover 19, mounted in the base 4 under the shaft 9, and the oil supply to the radial bearings 10 and thrust the thrust bearing 11 through the lower open end of the channel 14, hydraulically connected to the cavity. Thus, the oil makes a continuous movement in a closed cycle: pump stage - cavity - shaft channel - bearings - annular clearance between the stator and rotor - pump stage (oil entering the thrust bearing passes through a shorter cycle, bypassing the gap between the stator and rotor) , providing effective lubrication and cooling of the electric motor from the moment of its start-up.

Claims

1. Submersible oil-filled electric motor of a borehole centrifugal oil pump installation, including a head with a current lead assembly, a base, a housing with a stator located therein, a rotor with a shaft mounted in intermediate radial plain bearings, and a thrust bearing assembly of the shaft, the electric motor contains a centrifugal a pump for providing forced circulation of oil in the cavity of the electric motor, including a guide apparatus and an impeller mounted on the shaft, characterized in that l thrust bearing disposed between the rotor yoke and the centrifugal pump.

2. The submersible motor according to claim 1, characterized in that the thrust shaft bearing assembly comprises a heel fixed to the shaft and a thrust bearing located at the base.

3. The submersible motor according to claim 1, characterized in that the impeller is mounted on the lower end of the shaft relative to the working position of the electric motor in the well with the possibility of pumping oil into the cavity formed by the cover fixed in the base of the electric motor under the shaft, and the shaft is made with an axial channel, designed to supply oil to the contact surfaces of the intermediate radial bearings and the thrust bearing of the shaft, and the lower open end of the channel is hydraulically connected to the cavity.

4. The submersible motor according to claim 1, characterized in that it includes an input guide vane, and the impeller is located between the two guide vanes.

5. The submersible motor according to claim 4, characterized in that the impeller and guide vanes are the working bodies of the multi-stage borehole centrifugal pump for oil production.