УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к нефтедобывающей области и может быть применено в установках для гидравлической защиты погружных электроцентробежных насосов, используемых для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин, в том числе для наклонных и горизонтальных скважин.
Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, которое состоит из вала, корпуса и трех последовательно расположенных в осевом направлении камер, в перегородках между которыми установлены торцовые уплотнения. Камеры сообщаются друг с другом посредством отверстия, выполненного в перегородке между нижней и средней камерами, и соединительной трубки, установленной в перегородке между верхней и средней камерами и заходящей в нижнюю камеру. (Патент СССР №1029338, 15.07.1983).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и невозможность использования в наклонных и горизонтальных скважинах.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя, содержащее корпус, вал с опорными подшипниками, лабиринт, расположенный в осевом направлении, торцовые уплотнения, трубку, сообщающую полость лабиринта с полостью электродвигателя, установленную герметично в местах соединения с ниппелем и лабиринтом. (Патент РФ №31064, 10.07.2003).
Недостатком известной конструкции является связь внутренней полости корпуса с полостью скважины, что приводит к попаданию внутрь пластовой жидкости, газа и твердой фазы, особенно при работе в наклонных и горизонтальных скважинах. Требуются надежное уплотнение всех внутренних соединений и антикоррозионная защита внутренних деталей, а также применение дополнительного торцового уплотнения вала.
Технической задачей, поставленной в настоящей полезной модели, является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.
Указанная техническая задача по первому варианту решается тем, что установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя содержит корпус, вал с опорными подшипниками, торцовое уплотнение, лабиринт, представляющий собой, трубки расположенные в осевом направлении вдоль корпуса и соединенные между собой в шахматном порядке перемычками, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.
Указанная техническая задача по второму варианту решается тем, что установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя содержит корпус, вал с опорными подшипниками, торцовое уплотнение, лабиринт, представляющий собой, спиральную трубку, расположенную вдоль корпуса, один конец которого связан с внутренней полостью корпуса установки, а второй - с полостью скважины.
Внутри лабиринта может находиться буферная жидкость.
Установка может содержать несколько последовательно связанных лабиринтов.
На конце лабиринта, связанного с полостью скважины, могут быть установлены прямой и обратный клапаны.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
фиг. 1 - установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя - первый вариант;
фиг. 2 - установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя - второй вариант.
Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя для всех вариантов включает в себя основание 1, нижний ниппель 2, верхний ниппель 3, головку 4, вал 5, корпуса 6 и 7. Вал 5 опирается на упорный подшипник 8 и радиальные подшипники 9. На валу 5 установлено торцовое уплотнение 10. Между нижним ниппелем 2 и верхним ниппелем 3 может быть установлена трубка 11. В корпусе 7 расположен лабиринт 12. Для первого варианта - это, например, металлические или полимерные трубки, расположенные в осевом направлении вдоль корпуса 7 и соединенные между собой в шахматном порядке перемычками 13. Для второго варианта - это, например, металлическая или полимерная спиральная трубка расположенная в осевом направлении вдоль корпуса 7. Лабиринт 12 одним концом 14 связан с внутренней полостью корпуса 7, а другим концом, через штуцер 15 и канал 16 в нижнем ниппеле 2, с полостью скважины.
Установка присоединяется к электродвигателю 17 и насосу 18 фланцевым соединением. Вал 5 связан с валом электродвигателя 17 муфтой 19, а с валом насоса 18 - муфтой 20.
Внутренние полости корпусов 6 и 7 заполнены диэлектрическим маслом и гидравлически связаны между собой и с полостью электродвигателя 17 каналами 21 и 22. Канал 23 и пробка 24 служат для выхода воздуха при заполнении устройства во время монтажа.
Лабиринт 12 перед спуском установки в скважину заполняется диэлектрическим маслом, либо диэлектрическим маслом и буферной жидкостью, например перфторированной, предотвращающую диффузию пластовой жидкости в диэлектрическое масло, заполняющее внутреннюю полость электродвигателя 17. При этом объем внутренней полости лабиринта 12 равен или превышает суммарный объем диэлектрического масла, компенсирующего его утечки через торцовое уплотнение 10 и объем диэлектрического масла, вытесняемого из полости погружного электродвигателя 17 в результате теплового расширения. Внутренняя полость гидрозащиты гидравлически связана с внутренней полостью погружного электродвигателя 17.
Установка для гидравлической защиты погружного электродвигателя работает следующим образом.
После запуска электродвигателя 17 диэлектрическое масло начинает нагреваться и увеличивается в объеме. Масло поступает через канал 22 в основании 1 в полость корпуса 6. Затем через канал 21 в нижнем ниппеле 2 по трубке 11 в канал 23 в верхнем ниппеле 3 и далее в полость корпуса 7. Далее по лабиринту 12 через штуцер 15 и канал 16 в нижнем ниппеле 2 в полость скважины. При этом из лабиринта 12 вытесняется часть диэлектрического масла, равная увеличенному в результате теплового расширения объему масла в электродвигателе 17.
При остановке электродвигателя 17 диэлектрическое масло начинает охлаждаться и уменьшаться в объеме. В результате возникающего вакуума в корпусе электродвигателя 17 и в гидравлически связанной с ним полости корпуса 7, в лабиринт 12 через канал 16 и штуцер 15 будет поступать пластовая жидкость из скважины. Учитывая, что объем внутренней полости лабиринта 12 равен или превышает суммарный объем диэлектрического масла, компенсирующего его утечки через торцовое уплотнение 10 и объем диэлектрического масла, вытесняемого в результате теплового расширения из полости погружного электродвигателя 17, исключается попадание пластовой жидкости в полость корпуса 7 в течение всего срока эксплуатации устройства, в том числе, при эксплуатации устройства в наклонных и горизонтальных скважинах.
Приведенные технические решения позволили создать простую и надежную конструкцию и расширить функциональные возможности установки для гидравлической защиты погружного электродвигателя.