ПРОТЕКТОР ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СКВАЖИННОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к конструкциям протекторов с эластичной диафрагмой. Протектор используется в скважинном центробежном насосном агрегате для обеспечения надежной и продолжительной работы погружного маслозаполненного электродвигателя. Он предотвращает попадание пластовой жидкости в полость электродвигателя, компенсирует утечки масла из электродвигателя, выравнивает внутреннее давление в двигателе с давлением пластовой жидкости в скважине.
Известно устройство гидрозащиты (протектор) погружного маслозаполненного электродвигателя (см. патент РФ №2194349, опубликован 2002.12.10), состоящее из корпуса, вала, верхней камеры, герметично закреплена диафрагма, разделяющая камеру на задиафрагменную и гидрозатворную камеру. В верхней части гидрозащиты есть сдвоенное торцевое уплотнение в отдельной камере. Недостатком указанной системы в частности, в протекторе не предусмотрено эффективной системы отвода газа из камеры с торцевым уплотнением в процессе эксплуатации насоса. Поэтому в ходе работы насоса в этой камере накапливается газовая смесь. Это ведет к снижению ресурса торцевого уплотнения.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является протектор погружного маслозаполненного электродвигателя (см. патент РФ RU №2118033, опубликован 20.08.1998). Он содержит: в верхней части протектора - газоотводный канал с выходным отверстием, закрываемым пробкой и торцевое уплотнение, вал, полость вокруг вала, стенки которой сформированы поверхностями вала и внутренней поверхностью оболочки, окружающей вал, эластичную диафрагму, корпус, внешнюю, заполняемую пластовой жидкостью задиафрагменную полость и гидрозатворную камеру, герметично разделенные эластичной диафрагмой. Полость вокруг вала соединена с гидрозатворной камерой. Указанные полости и гидрозатворная камера расположены ниже вышеуказанного торцевого уплотнения. Газ отводится при заполнении двигателя через газоотводный канал с выходным отверстием, закрываемое пробкой. К недостаткам данного устройства относится то, что большая часть верхнего торцового уплотнения находится в непосредственном контакте с пластовой жидкостью, причем в случае попадания пластовой жидкости в гидрозатворную камеру пластовая жидкость
практически сразу попадает в кольцевой канал. Это ведет к снижению ресурса гидрозащиты.
Технический результат заявляемого техническою решения состоит в повышение рабочего ресурса, в частности, за счет продлении срока службы радиальных и осевых опор протектора и его уплотнений.
Указанный технический результат достигается за счет того, что разработан протектор погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий корпус, в верхней части которого расположены торцевое уплотнение и газоотводный канал с выходным отверстием, закрываемым пробкой, вал с подшипниками, кольцевой канал вокруг вала, стенки которого сформированы поверхностями вала и внутренней поверхностью оболочки, окружающей вал, заполняемую пластовой жидкостью задиафрагменную полость и гидрозатворную камеру, герметично разделенные эластичной диафрагмой отличающийся от известного тем, что протектор в верхней части содержит дополнительный газоотводной канал по меньшей мере с одним газоотводным клапаном на выходе канала, выше задиафрагменной полости и гидрозатворной камеры расположена камера с торцевым уплотнением, которое выполнено сдвоеннным с оппозитно расположенными сильфонами, причем камера с вышеуказанным уплотнением имеет по меньшей мере два отверстия, одно из которых расположено в верхней части камеры и связано каналом с вышеуказанным выходным отверстием протектора, а другое расположено в нижней части камеры и сообщается с гидрозатворной камерой. В верхней части камеры может выполняться дополнительное отверстие, которое сообщается с частью канала дополнительного газоотводного клапана, расположенной ниже газоотводного клапана. Отверстие в нижней части камеры с вышеуказанным уплотнением может сообщается с гидрозатворной камерой через канал, нижняя часть которого образована трубкой, выходное отверстие которой расположено в нижней части гидрозатворной камеры, гидравлически связанной через канал в ее верхней части с кольцевым каналом, который расположен ниже камеры с торцевым уплотнением. В верхней части камеры, может выполняться дополнительное отверстие, которое сообщается с частью канала дополнительного газоотводного клапана, расположенной ниже газоотводного клапана, при этом отверстие в нижней части камеры с вышеуказанным уплотнением может сообщаться с гидрозатворной камерой через канал, нижняя часть которого образована трубкой, выходное отверстие которой расположено в нижней части гидрозатворной камеры, гидравлически связанной через канал в ее верхней части с кольцевым каналом, который расположен ниже камеры с торцевым уплотнением.
Лабиринтная защита и наличие, по меньшей мере, двух газоотводящих отверстий в верхней части камеры с двойным торцевым уплотнением обеспечивают достижение указанного технического результата. Указанная система удаления газа через газоотводный канал позволяет снизить вероятность попадания газа в верхние подшипниковые узлы протектора (радиальные и осевые подшипниковые опоры), и соответственно увеличить время работы. Вывод газа через верхнее отверстие в газоотводный канал в процессе эксплуатации насоса позволяет обеспечить более эффективную работу двойного торцевого уплотнения - избежать нежелательного режима сухого газового трения в уплотнении с последующим быстрым разрушением уплотнения (что, очевидно, снижает ресурс указанного типа).
На фиг.1 приведен общий вид протектора погружного маслозаполненного электродвигателя.
Протектор имеет следующую конструкцию. На валу протектора закреплены верхняя пята 20 и верхний радиальный подшипник 14, ниже по валу расположена камера 3 (защищенная от попадания пластовой жидкости) с двойным торцевым уплотнением 2, далее вниз по валу закреплены радиальные подшипники и пята 21, а на нижнем конце вала протектора установлены радиальные подшипники 22.
В верхней части протектора содержится газоотводный канал 13, верхний конец которого содержит газоотводный клапан 17. Клапан 17 предназначен для сброса давления и вывода газа, образующегося в ходе эксплуатации насоса, например, проникшего из пластовой жидкости через резиновую диафрагму протектора. Верхняя часть протектора содержит также канал 18 с внешним выходным технологическим отверстием 19 (для сброса газа при заправке масла электродвигателем, при эксплуатации в скважине закрывается пробкой).
В верхней части камеры 3 выполнены отверстия 10, 16. Отверстие 10 соединено с каналом 18, верхний конец которого соединен с отверстием 19, а отверстие 16 сообщается с полостью канала газоотводного клапана 13, расположенной ниже газоотводного клапана (либо могут быть два последовательно расположенные газоотводные клапаны - на фиг. не показано). В нижней части камеры 3 расположено нижнее выходное отверстие 11, имеющее выход в канал, соединенный с гидрозатворной камерой 5. Эта полость герметично отделена от внешней полости (заполняемой пластовой жидкостью) эластичной диафрагмой 8, размещенной в корпусе протектора 7. Канал, часть которого сформирована трубкой 4 (например, выполненной из латуни), соединяет камеру 3 с полостью 5. Нижний конец трубки 15 выведен в нижнюю часть камеры 5. На верхней торцевой поверхности гидрозатворной камеры содержится канал 6,
связанный с кольцевым каналом. Этот канал, сформированный поверхностью вала 1 и внутренней поверхностью цилиндрической оболочки 9, охватывающей вал 1, расположен ниже камеры 3 с торцевым уплотнением.
Механизм защиты двигателя от пластовой жидкости и эффективного удаления газа из полости камеры с двойным торцевым уплотнением работает следующим образом. Образующийся в ходе эксплуатации газ из камеры 3 через канал 13 сбрасывается через газоотводный клапан 17 в затрубное пространство.
В устройстве реализуется один из механизмов лабиринтной защиты (направление движения пластовой жидкости указано стрелками). При протечке в торцевого уплотнения происходит попадание пластовой жидкости в камеру 3. Пластовая жидкость может попасть во внутреннюю полость 5 при попадании в камеру 3 через трубку 4. На первом этапе, в случае протечки верхнего торцевого уплотнения, пластовой жидкости накапливается (как более плотной, чем масло, жидкость) в нижней части внутренней полости. Пластовая жидкость, постепенно накапливаясь в гидрозатворной камере 5, достигает канала 6. Следующий этап продвижения пластовой жидкости - ее попадание в кольцевой канал 12 (полость вокруг вала). Он наступает не сразу при проникновении во внутреннюю полость 5, а через значительный промежуток времени (сопоставимый с характерным временем эксплуатации скважины) после заполнения верхней полости пластовой жидкостью до уровня, превышающего уровень отверстия на верхней торцевой части - входа в канал 6, который связан с кольцевым каналом.