Гидрокомпенсатор линейной электропогружной насосной установки

Полезная модель относится к компенсаторам температурного расширения масла в электропогружных насосных установках.
Известно, что повышение температуры пластовой жидкости, а также нагрев элементов конструкции электродвигателя при его работе может привести к чрезмерному повышению давления во внутренней полости статора, за счет теплового расширения хладогента и, как следствие, к разрушению элементов электродвигателя.
Известны способы, когда для снижения вероятности повышения давления масла из-за его температурного расширения, внутреннюю полость статора заполняют маслом не полностью, но в таких случаях, создается опасность перегрева части катушек обмотки статора, разрушения их изоляции и как следствие короткого замыкания.
Таки образом, средства компенсации температурного расширения являются важным конструктивным элементом электропогружных насосных установок, работающих на значительных глубинах, в сложных условиях эксплуатации.
Из патента на полезную модель RU 137434 от 10.02.2014, МПК H02K5/12 известен диафрагменный узел гидрозащиты погружного электродвигателя, содержащий бочонкообразную эластичную диафрагму, имеющую среднюю часть и два основания, выполненные в виде горловин с меньшим относительно средней части диаметром, и цилиндрическую опору, на которой своими основаниями закреплена указанная диафрагма с образованием внутридиафрагменной полости. При этом указанная опора выполнена в виде трубы с как минимум одним сквозным отверстием в ее стенке и с закрепленными на ее концах переходными муфтами. Наружные боковые поверхности переходных муфт выполнены цилиндрическими и охвачены соответствующими основаниями диафрагмы. Соответствующее основание диафрагмы, охватывающее первую муфту, жестко закреплено, при помощи хомута, расположенного поверх этого основания в кольцевой канавке. Второе основание диафрагмы, охватывающее вторую муфту, закреплено при помощи двух кольцевых пружин, расположенных с поджатием поверх этого основания в соответствующих кольцевых канавках на поверхности данной муфты.
К недостаткам описанного технического решения, можно отнести крепление эластичной диафрагмы, с одно стороны хомутом, что может привести к ее повреждениям в месте фиксации, при периодической деформации, и с другой стороны, пружинными кольцами, что может привести к неконтролируемому открыванию диафрагмы, особенно, при наличии высокого давления скважинной жидкости.
Из патента на изобретение RU 2549381 от 27.04.2015 МПК F04B 47/06; H02K 41/02 известна линейная электропогружная насосная установка с гидрокомпенсатором, выполненным с возможностью компенсации температурных расширений масла в линейном электродвигателе, который включает упругую диафрагму с помещенной внутрь направляющей подвижной части линейного электродвигателя, при этом верхнее и нижнее основания упругой диафрагмы герметично зафиксированы крепежными элементами. Упругая диафрагма, выполнена в виде пузыря, имеющего диаметр в средней части больше диаметра каждой его концевой части, причем один конец диафрагмы связан с основанием статора, а ее другой конец соединен с муфтой, соединяющей электродвигатель с компенсатором. Полость внутри диафрагмы через проточки и зазоры сообщена с полостью статора. Полость диафрагмы, при помощи кольцевого канала, выполненного в основании электродвигателя, связана с нижним заправочным клапаном. Все внутренние полости статора, полость диафрагмы и кольцевой канал в основании, образуют единую масляную систему для перемещения в ней синтетического масла, и эта система закрыта заправочными клапанами.
К недостаткам описанного технического решения можно отнести то, что описанная конструкция не позволяет осуществить подключение электрооборудования, такого как, блок погружной телеметрии насосной установке без устройства дополнительных каналов для установки кабелей, что может привести к увеличению габаритов корпуса установки.
Описанное техническое решение взято как ближайший аналог.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является создание гидрокомпенсатора упрощенной конструкции, обеспечивающего компенсацию температурных расширений масла в электродвигателе и выполненного с возможностью подключения и  установки различного электрооборудования без увеличения габаритов корпуса электропогружной насосной установки.
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемой полезной модели, заключается в повышении ресурса работы электродвигателя, за счет эффективной компенсации температурных расширений масла, уменьшении габаритов электропогружной насосной установки за счет устройства кабельной линии в полости гидрокомпенсатора, а также в повышении надежности крепления упругой диафрагмы с увеличением ресурса ее работы.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что внутренняя полость упругой диафрагмы находится в жидкостной связи с полостью статора линейного электродвигателя посредством соединительного канала, проходящего через места крепления упругой диафрагмы. Также, указанный канал является частью масляной магистрали заправки линейной электропогружной насосной установки, в полости которой, установлены провода, подключения электрооборудования установленного ниже гидрокомпенсатора. При этом в местах крепления упругая диафрагма герметично зафиксирована посредством составного хомута и защищена от механических повреждений, посредством неметаллической вставки, выполненной с возможностью ограничения деформаций упругой диафрагмы. Также, указанная, упругая диафрагма размещена эксцентрично по отношению к оси симметрии линейной электропогружной насосной установки. В нижней части корпуса гидрокомпенсатора установлен гидромеханический демпфер нижней крайней точки подвижной части линейного привода.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется, но не ограничивается следующими графическими материалами:
фиг.1 – гидрокомпенсатор линейной электропогружной насосной установки в разрезе;
фиг.2 – гидрокомпенсатор линейной электропогружной насосной установки, вид «А».
Гидрокомпенсатор 1 линейной электропогружной насосной установки (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 2 с установленными соединительными резьбовыми муфтами 3, 4 с каналом 5 масляной магистрали 6 заправки линейной электропогружной насосной установки и каналом 7, подачи скважинной жидкости. В полости, указанной магистрали 6 уложены провода 8, подключенные к погружному блоку телеметрии 9, при этом указанные провода находятся в толще диэлектрической жидкости, в частности масла системы охлаждения электропогружной насосной установки. Также в представленном варианте выполнения гидрокомпенсатор 1, совмещен с гидромеханическим демпфером 10 нижней крайней точки движения подвижной части линейного привода.
Гидрокомпенсатор 1 выполнен с возможностью компенсации температурных расширений масла в линейном электродвигателе и включает упругую диафрагму 11 с помещенной внутрь направляющей 12 подвижной части линейного электродвигателя (на изображениях не показан). Места крепления 13, 14 упругой диафрагмы герметично зафиксированы крепежными элементами, в виде составного хомута 15 и защищены от механических повреждений неметаллической вставки 16, выполненной с возможностью ограничения деформаций упругой диафрагмы 11, обеспечивая тем самым продление срока ее эксплуатации. Возможен вариант выполнения с эксцентричным размещением упругой диафрагмы по отношению к оси симметрии линейной электропогружной насосной установки.
Внутренняя полость 17 упругой диафрагмы находится в жидкостной связи с полостью статора (на изображениях не показан) линейного электродвигателя, посредством соединительного канала 5, проходящего в местах крепления упругой диафрагмы, также, указанный канал является частью масляной магистрали 6, заправки линейной электропогружной насосной установки.
Реализация описанной конструкции гидрокомпенсатора позволяет обеспечить функциональную и конструктивную связь между элементами электропогружной насосной установки, в частности подключение блока телеметрии с реализацией взаимосвязи с линейным приводом электропогружной насосной установки. Также позволяет осуществить заправку маслом всех внутренних полостей электропогружной насосной установки, включая блок телеметрии, исключить перегрев обмоток статора, компенсировать температурное расширение масла, и уравнивать давление масла во внутренней полости статора с давлением пластовой жидкости в затрубном пространстве. Реализация указанной конструкции, также позволяет исключить преждевременный износ и механические повреждения упругой диафрагмы.
Заявляемое техническое решение, предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления раскрыт в описании и показан посредством, приведенных графических материалов. Описанное устройство не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты исполнения, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков, раскрытых в формуле полезной модели.