УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC MOTOR (OPTIONS)

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть применено в установках для гидрозащиты погружных электродвигателей для электроцентробежных насосов, используемых для добычи пластовой жидкости из скважин.
Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, протектор ПБ92, производства ООО «Борец», г. Москва. Указанное устройство содержит: вал, корпус, пяту, подпятник, радиальные подшипники, торцовые уплотнения, секцию лабиринта, секцию компенсации, сбрасывающий клапан.
Недостатком известного устройства является необходимость установки торцового уплотнения для отделения секции лабиринта от секции компенсации для исключения возможности попадания пластовой жидкости внутрь погружного маслозаполненного электродвигателя. Это усложняет конструкцию, снижает надежность и технологичность.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее корпус, вал с торцевыми уплотнениями, маслозаполненные полости, узел лабиринта, узел диафрагмы с задиафрагменной полостью, клапан сброса давления, верхний, средний и нижний ниппели, отбойник, осевой и радиальные подшипники. В верхнем ниппеле выполнены каналы, соединенные с задиафрагменной полостью через лабиринтную полость, а отбойник выполнен с удлиненной цилиндрической поверхностью, ориентированной вдоль каналов и опирающейся на верхнее торцевое уплотнение, при этом отбойник установлен с перекрытием каналов и образованием наружного и внутреннего зазоров с корпусом ниппеля, причем длина внутреннего зазора превышает длину наружного зазора в 4-5 раз (по патенту RU 88749, опубл. 20.11.09).
Недостатком прототипа является то, что лабиринтная полость не обладает достаточной надежностью, кроме того через отбойник возможно попадание механических примесей в зону над торцовым уплотнением.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности и ресурса работы устройства путем введения лабиринта в ниппеле и динамического лабиринта.
Техническими результатами являются повышение надежности и ресурса работы устройства для гидравлической зашиты погружного маслозаполненного электродвигателя (далее - гидрозащита).
Для первого объекта из заявленной группы изобретений указанные технические результаты достигаются тем, что устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее вал, головку, упорный и радиальный подшипники, по крайней мере, один компенсирующий модуль, в состав которого входят торцовое уплотнение, два ниппеля, соединенных цилиндрическим корпусом, и компенсирующий элемент, разделяющий компенсирующий модуль на две полости, при этом одна из полостей компенсирующего модуля связана с затрубным пространством через лабиринт, состоящий из двух осевых, одного радиального и одного кольцевого канала в ниппеле, а над торцовым уплотнением размещен динамический лабиринт, включающий динамическую втулку, которая герметично установлена на валу, и втулку лабиринта, неподвижно установленную с радиальным зазором по отношению к валу и динамической втулке, причем динамический лабиринт не имеет гидравлической связи с полостью компенсирующего модуля.
Для второго объекта из заявленной группы изобретений указанные технические результаты достигаются тем, что устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее вал, головку, упорный и радиальный подшипники, гравитационный лабиринт, в состав которого входят два ниппеля, соединенных цилиндрическим корпусом с коаксиально установленной внутри него трубкой, и две трубки, каждая из которых соединена с одним из ниппелей, по крайней мере, один компенсирующий модуль, в состав которого входят торцовое уплотнение, два ниппеля, соединенных цилиндрическим корпусом, и компенсирующий элемент, разделяющий компенсирующий модуль на две полости, при этом одна из трубок гравитационного лабиринта связана с затрубным пространством через лабиринт, состоящий из двух осевых, одного радиального и одного кольцевого канала в ниппеле, а над торцовым уплотнением размещен динамический лабиринт, включающий динамическую втулку, которая герметично установлена на валу, и втулку лабиринта, неподвижно установленную с радиальным зазором по отношению к валу и динамической втулке, причем динамический лабиринт не имеет гидравлической связи с полостью компенсирующего модуля.
Лабиринт в ниппеле защищает компенсирующий модуль от попадания пластовой жидкости. Модуль динамического лабиринта препятствует попаданию пластовой жидкости в зону над верхним торцевым уплотнением.
Компенсирующий модуль может быть выполнен в виде поршня, диафрагмы или сильфона.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
Фиг. 1 - гидрозащита с динамическим лабиринтом, лабиринтом в верхнем ниппеле и диафрагменным компенсирующим модулем;
Фиг. 2 - гидрозащита с гравитационным и динамическим лабиринтом, лабиринтом в верхнем ниппеле и поршневым компенсирующим модулем.
Гидрозащита (фиг. 1) содержит вал 1, головку 2, основание 3, упорный 4 и радиальный 5 подшипники, диафрагменный компенсирующий модуль, в состав которого входят цилиндрический корпус 6, верхний 7 и нижний 8 ниппели, диафрагма 9, закрепленная на опорах 10, жестко соединенных трубкой 11.
Лабиринт расположен в верхнем ниппеле 7 и состоит из двух осевых каналов 12 и 13, одного радиального канала 14 и одного кольцевого канала 15.
В головке 2 размещен узел динамического лабиринта, включающий втулку динамическую 16, жестко установленную на валу 1, и втулку лабиринта 17, установленную на верхнем ниппеле 7.
В нижнем ниппеле 8 выполнен канал 18, а в основании 3 канал 19.
Гидрозащита (фиг. 2) дополнительно содержит гравитационный лабиринт, который состоит из цилиндрического корпуса 20, коаксиально установленной внутри него трубки 21, среднего 22 и верхнего 7 ниппелей, трубок 23 и 24. В среднем ниппеле выполнен канал 25.
Компенсирующий модуль поршневого типа состоит из цилиндрического корпуса 6, коаксиально установленного внутри него втулки направляющей 26, верхнего 7 и среднего 22 ниппелей, торцевого уплотнения 11 и кольцевого поршня 27, установленного с возможностью возвратно-поступательного движения.
Устройство гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (фиг. 1) работает следующим образом. Перед спуском в скважину устройство для гидравлической защиты вместе с погружным электродвигателем (на фиг. не показан) заполняется диэлектрическим маслом. При включении погружного маслозаполненного электродвигателя крутящий момент от вала электродвигателя передается через вал 1 гидрозащиты валу погружного центробежного насоса. Компенсация утечек диэлектрического масла и тепловых изменений его объема при работе погружного маслозаполненного электродвигателя и его остановах осуществляется за счет упругой диафрагмы 9. Полость внутри диафрагмы 9 гидравлически связана через каналы в трубке 11, каналы 18 и 19 с электродвигателем, а полость снаружи диафрагмы 9 через каналы 12, 15, 13, 14 с затрубным пространством.
Защита от попадания пластовой жидкости внутрь электродвигателя осуществляется при помощи упругой диафрагмы 9 и торцевого уплотнения 11. Лабиринт в верхнем ниппеле 7 препятствует попаданию пластовой жидкости в полость снаружи диафрагмы 9.
При вращении вала 1 начинает вращаться и динамический лабиринт, частью которого является втулка динамическая 16, жестко связанная с валом 1, при этом механические примеси отбрасываются на периферию. Газ, растворенный в пластовой жидкости, скапливается в верхней части втулки динамической 16 и, также, препятствует попаданию механических примесей в зону торцевого уплотнения 11, что положительно сказывается на надежности гидрозащиты.
Гидрозащита с гравитационным лабиринтом и поршневым компенсирующим модулем (фиг. 2) работает аналогично. Полость под поршнем 27 гидравлически связана через каналы 18 и 19 с электродвигателем, а полость над поршнем 27 через канал 25, трубки 23 и 24, каналы 12, 15, 13, 14 с затрубным пространством.
Защита от попадания пластовой жидкости внутрь электродвигателя осуществляется при помощи кольцевого поршня 26 и торцевого уплотнения 11. Лабиринт в верхнем ниппеле 7 и гравитационный лабиринт препятствуют попаданию пластовой жидкости в полость над поршнем 27, гарантируя его надежную работу.
Таким образом, решения, используемые в изобретении, повышают надежность работы устройства для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя.