ПРОТЕКТОР ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
DOWNHOLE MOTOR PROTECTOR

Изобретение относится к области нефтедобычи, а точнее к устройствам защиты скважинного оборудования от механических повреждений, и может быть использовано для защиты электродвигателя центробежного насоса от механических повреждений при спускоподъемных операциях и снижения уровня вибраций и колебаний, возникающих при запуске электродвигателя центробежного насоса, а также для охлаждения при его работе.
Известен протектор, применяемый при бурении глубоких и сверхглубоких скважин (авт. св. СССР N 526700, кл. Е21В 17/10, 1976), в котором эластичный изнашиваемый элемент размещен в кольцевом углублении корпуса и состоит из двух частей, имеющих разный модуль упругости, причем сами части соединены между собой непосредственно на корпусе путем склеивания.
Недостатками устройства являются наличие сплошного кольцевого углубления по всему диаметру протектора, необходимое для установки эластичного элемента, что уменьшает поперечное сечение устройства, ослабляет его, и, как следствие, приводит к снижению его долговечности при расположении устройства в устье глубокой скважины. Также недостатком устройства является низкая надежность конструкции устройства в целом из-за низкой сопротивляемости отрыву изнашиваемого элемента от корпуса.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент RU №2107145 от 20.03.1998 «Протектор для обсадной колонны». В патенте описано устройство, на корпусе которого выполнены углубления в виде продольных пазов (например, четырех), расположенных по периметру окружности корпуса и направленных вдоль его оси с возможностью размещения в них изнашиваемых (заменяемых) элементов. При этом как в корпусе, так и в изнашиваемых элементах предусмотрены симметричные канавки в направлении периметра окружности корпуса с возможностью размещения в них напряженных колец. Кроме того, наружная поверхность изнашиваемых (заменяемых) элементов выполнена по радиусу, соответствующему радиусу обсадной колонны, при этом изнашиваемые (заменяемые) элементы выполнены из антифрикционного материала (например, текстолит, бронза, полиуретан и т.п.).
Таким образом, углубления в корпусе, необходимые для размещения заменяемых изнашивающих элементов, выполнены в виде продольных пазов. Пазы расположены по окружности корпуса. Изнашиваемые элементы закреплены предварительно напряженными кольцами, уложенными в канавках изнашиваемых элементов и корпуса. Наружная поверхность изнашиваемых элементов имеет кривизну, радиус которой соответствует радиусу обсадной колонны.
Основными недостатками известного устройства являются сложность при проведении операции по замене изнашиваемых элементов, а также невозможности компенсирования вибраций скважинного оборудования, а именно погружного электродвигателя, при насосной добычи нефти.
Задачей изобретения является создание устройства, простого в изготовлении и обслуживании, способного центрировать погружной электродвигатель и при этом воспринимающего ударные нагрузки при спускоподъемных операциях и гасящее вибрации и колебания, создаваемые электродвигателем при запуске, а также создающее дополнительное охлаждение электродвигателя при его работе.
Техническим результатом, получаемым при использовании предлагаемого изобретения, является простота и надежность конструкции, а также защита двигателя от внешних повреждений при операциях по его спуску и подъему, снижение уровня вибрации электродвигателя центробежного насоса при его запуске и охлаждение электродвигателя центробежного насоса при его эксплуатации, что позволит продлить срок его работы.
Поставленная задача решается тем, что протектор погружного электродвигателя выполнен в виде полого цилиндра, который имеет присоединительную резьбу, по меньшей мере, со стороны одного торца полого цилиндра. При этом на внешней поверхности полого цилиндра расположены выступающие элементы в виде ребер, которые имеют преимущественно продольное расположение относительно оси полого цилиндра.
Каждое ребро протектора снабжено, по меньшей мере, одним узлом демпфирования, выполненным в виде выемки на внешней поверхности ребра. В выемке установлен стержень с загнутыми концами для крепления в ребре. Свободное пространство выемки заполнено упругим материалом. При этом часть поверхности стержня выступает над внешней поверхностью ребра.
В стенке полого цилиндра между вышеуказанными ребрами выполнено, по меньшей мере, по одному наклонному сквозному отверстию для прохождения жидкости.
В частном случае торец полого цилиндра снабжен фланцем для крепления погружного электродвигателя.
В частном случае в качестве упругого материала использован каучук.
В частном случае сечение стержня выполнено круглым.
В частном случае сечение стержня выполнено прямоугольным.
В дальнейшем изобретение иллюстрируется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
на фиг.1 - представлен вид протектора сбоку;
на фиг.2 - представлен вид протектора спереди.
Протектор погружного электродвигателя, как это показано на фиг.1, состоит из корпуса 1, выполненного в виде полого цилиндра. Корпус 1 снабжен верхней присоединительной резьбой 2 и нижней присоединительной резьбой 3.
В приводимом примере, как это показано на фиг.2, на корпусе 1 равномерно под углом 90° расположены четыре ребра 4. Между ребрами 4 в корпусе 1 выполнены сквозные наклонные отверстия 5.
Каждое ребро 4 протектора снабжено одним узлом 6 демпфирования, выполненным в виде выемки 7 на поверхности ребра 4. В выемке 7 установлен стержень 8, в примере с круглым сечением, с загнутыми концами для крепления в ребре 4. Свободное пространство выемки 7 заполнено упругим материалом 9, например, каучуком. Часть поверхности стержня 8 выступает над наружной поверхностью ребра 4.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом.
Протектор присоединяют к нижней части телеметрической станции погружного электродвигателя, посредством верхней присоединительной резьбы 2.
Для установки дополнительного погружного оборудования в скважину возможно использование нижней присоединительной резьбы 3.
Производят операцию спуска погружного электродвигателя. Во время этой операции ребра 4 препятствуют соприкосновению погружного электродвигателя с внутренней стенкой обсадной колонны, что исключает его механическое повреждение. Сквозные наклонные отверстия 5 значительно снижают эффект «поршенирования» возникающий вследствие взаимодействия протектора со скважинной жидкостью в процессе спускоподъемных работ. Также сквозные наклонные отверстия 5 создают дополнительное охлаждение погружного электродвигателя при его работе потоком скважинной жидкости, проходящего через указанные отверстия.
Во время запуска погружного электродвигателя узлы 6 демпфирования гасят вибрации и колебания, вызванные запуском и передаваемые на колонну насосно-компрессорных труб, а во время работы погружного электродвигателя сквозные наклонные отверстия 5 позволяют создать условия для охлаждения погружного электродвигателя.
Предлагаемый протектор прост в изготовлении, а его использование не только защищает погружной электродвигатель при спускоподъемных работах, но позволяет поглотить значительную часть ударных нагрузок и снизить вибрации и колебания, вызванные работой погружного электродвигателя, что позволяет увеличить срок работы погружного электродвигателя.