Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя

Авторы патента:

F04D13/10 - приспособленные для работы в буровых скважинах

Владельцы патента RU 2484306:

Пимуллин Геннадий Иркабаевич (RU)
Пимуллина Рамиля Ахатовна (RU)
Пимуллин Даниэль Геннадьевич (RU)
Пимуллин Денис Геннадьевич (RU)

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к гидрозащите погружных электродвигателей погружных насосных агрегатов для добычи пластовой жидкости из нефтяных скважин. Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя содержит корпус, вал с торцовыми уплотнениями, размещенными в зоне ниппелей с осевыми отверстиями и опорными подшипниками, узел пяты с опорой вала, размещенный в нижней части протектора и совмещенный с узлом основания, головку и основание. Подшипники расположены вдоль вала в осевом направлении между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер. В головке протектора в верхней части над защитным кожухом верхнего торцового уплотнения закреплена на валу турбинка. В головке имеются отверстия, сообщающиеся с затрубным пространством и совпадающие с осью отверстий турбинки. Изобретение направлено на повышение надежности работы гидрозащиты погружного электродвигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения, а именно к протекторной защите погружных электродвигателей, предназначенных для работы в погруженном состоянии и используемых в качестве привода в погружных насосных агрегатах для добычи пластовой жидкости из нефтяных скважин.

При добыче нефтяной пластовой жидкости из нефтяных скважин с использованием установок электропогружных центробежных насосов в качестве привода насосов используются погружные электродвигатели с протекторной защитой различных конструкций и габаритов. В настоящее время наиболее распространенными в России являются погружные электродвигатели марок ПЭД, серийно выпускаемые ОАО "АЛНАС" (г.Альметьевск, Татарстан), ООО "АЛМАЗ" (г.Радужный, Тюменская область) и ряда других предприятий, комплектующиеся с протекторной защитой 1Г51М, МП54, П92, П92Д, ГТМ5ЛД, ГЗН92 и т.д.

Известен погружной маслозаполненный электродвигатель (патент RU №2046508 C1, H02K 5/12, опубл. 20.10.1995), который содержит кабельный ввод и установленное в верхней части устройство гидрозащиты с внутренними камерами. Камеры расположены коаксиально и ограничены фланцами. Провод, которым соединена обмотка электродвигателя с кабельным вводом, размещен в маслозаполненной полости первой внутренней камеры и сквозных каналах, выполненных во фланцах устройства гидрозащиты. В верхнем фланце провод установлен герметично. В устройстве гидрозащиты вал охватывает защитный цилиндр, верхний конец которого закреплен в верхнем фланце. Коаксиально цилиндру расположены две диафрагмы, сверху закрепленные на верхнем фланце, а снизу - на фланцевой части защитного цилиндра. Последний скреплен с верхним подпятником опорой пяты. Диафрагмы, цилиндр и корпус совместно с фланцами образуют вышеуказанные внутренние камеры. Первая из них включает две полости, заполненные маслом. Вторая внутренняя камера ограничена внутренней диафрагмой и наружной поверхностью защитного цилиндра. Сбрасывающие клапаны внутренних камер закреплены в центральном канале вала. Нижний клапан по входу и выходу радиальными камерами соединен с первой внутренней камерой и через полость между торцевыми уплотнениями в верхнем фланце со второй внутренней камерой. Верхний клапан связан с выходом нижнего клапана и внешней камерой, заполненной пластовой жидкостью.

Провод от токоввода к двигателю проходит через протектор гидрозащиты. Указанный провод, проходящий через всю внутреннюю полость гидрозащиты, усложняет конструкцию гидрозащиты и снижает надежности работы узлов. Протектор находится на одном валу с двигателем. Такая установка протектора существенно усложняет сборку и проведение их испытаний, усложняет монтаж двигателя на скважине.

Известно устройство гидрозащиты погружного маслозаполненного электродвигателя погружного насоса (патент RU №49652 U1, H02K 5/12, Н02К 5/132, F04D 13/10, опубл. 27.11.2005). Устройство гидрозащиты содержит компенсатор. Внутренние полости протектора гидрозащиты и электродвигателя гидравлически связаны между собой. Протектор гидрозащиты выполнен бездиафрагменным и содержит кабельный токковвод в нижней части протектора. В состав протектора входит также соединительная муфта для валов протектора и электродвигателя, маслозаполненный канал с размещенным в его верхней части перепускным клапаном, по меньшей мере одна радиальная и осевая опора. Торцовое уплотнение сильфонного типа размещено на валу в полости, расположенной между верхними и нижними подшипниковыми опорами вала.

Основным недостатком этой конструкции является сложность изготовления головки электродвигателя, неудобство сборки разборки узлов, встроенных в головку.

Известен протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (патент RU №2099604 C1, F04D 13/10, Н02К 5/12, опубл. 20.12.1997). Сущность изобретения: протектор содержит корпус, внутри которого на опоре закреплена диафрагма, первый и второй ниппели, между которыми размещен узел пяты и верхнюю и нижнюю головки с фланцами для соединения с насосом и электродвигателем. В корпусе установлен вал с верхним и нижним торцевыми уплотнениями, клапан и кожух, имеющий фланец и установленный на верхнем уплотнении. Протектор снабжен отбойником. Первый ниппель и фланец кожуха выполнены с дополнительными совпадающими при установке отверстиями. Отбойник имеет форму диска и жестко установлен на валу над кожухом. Отверстие кожуха имеет сообщение с затрубным пространством.

Данное техническое решение полностью не исключает проникновение мелких частиц механических примесей и песка в полость торцового уплотнения вместе с пластовой жидкостью. Из практики эксплуатации гидрозащит предложенной конструкции отверстия в верхнем ниппеле забиваются мелким песком.

Наиболее близким по техническому решению является протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (патент RU №2199030 С2, F04D 13/10, Н02К 5/12, опубл. 20.02.2003). Протектор содержит корпус, вал с торцевыми уплотнениями и опорными подшипниками, ниппели, узел пяты, головку с приемной сеткой и основание. Ниппели с опорными подшипниками расположены вдоль вала между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, заполненных маслом электродвигателя. Узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания. Система сброса давления и удаления газов выполнена в виде обратных клапанов, сообщающихся между собой посредством осевых отверстий и соединительных трубок. Торцевые уплотнения размещены в зоне ниппелей, причем верхнее торцовое уплотнение выполнено по сдвоенной схеме с оппозитным расположением сильфонов. В цилиндрических проточках головки посредством скобок закреплена сетка для отделения механических примесей.

Данная конструкция не исключает проникновение мелких частиц механических примесей и песка в полость верхних торцовых уплотнений вместе с пластовой жидкостью.

Задачей изобретения является повышение надежности работы гидрозащиты погружного электродвигателя установкой в верхней части перед верхним торцовым уплотнением специального щита от воздействия прямонаправленных механических частиц и каналов для их удаления.

Данная задача решается тем, что в протекторе для гидравлической защиты маслозаполненного электродвигателя изменение давления масла электродвигателя выполняют гидрозатворные камеры, сообщенные системой соединительных трубок и обратных клапанов, для чего ниппели с опорными подшипниками расположены вдоль вала между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, заполненных маслом электродвигателя. Узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания, причем осевые отверстия ниппелей сообщаются друг с другом и с затрубным посредством системы соединительных трубок и обратных клапанов. В зоне расположения ниппельных перегородок вал уплотнен торцовыми уплотнениями. Над верхним торцовым уплотнением в ниппеле закреплен защитный кожух, а над ним на валу закреплена турбинка. В головке имеются отверстия, сообщающиеся с затрубным пространством, совпадающие с осью отверстий турбинки.

Предлагаемый протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя поясняется чертежом, где представлен общий вид предлагаемого протектора в разрезе.

Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя содержит головку 1, верхний 2 и средний 3 ниппели, корпуса 4, 5, корпус пяты 6 и основание 7, последовательно соединенные между собой посредством резьбы. Вал 8 протектора вращается в подшипниках 9, установленных в ниппелях, корпусе пяты 6, основании 7. Осевая нагрузка на вал воспринимается узлом пяты, содержащим подвижную пяту 10 и неподвижные подпятники 11. Гидрозатворные камеры 12, 13 образуются ниппелями 2, 3 и корпусом пяты 6 и заполняются маслом электродвигателя при монтаже. Ниппели 2, 3 имеют отверстия 14 для удаления воздуха при заполнении маслом гидрозатворных камер 12, 13. Ниппели 2, 3 с осевыми отверстиями 14 и опорными подшипниками 9 расположены вдоль вала 8 в осевом направлении между головкой 1 и основанием 7. Для регуляции давления при температурных расширениях масла, а также для удаления образующихся в нем в процессе работы электродвигателя газов служит система сброса, выполненная в виде обратных клапанов 15, 16, сообщающихся между собой посредством осевых отверстий 17, 18 и соединительной трубки 19. Торцовые уплотнения 20, 21, размещенные вдоль вала 8 в зоне ниппелей 2, 3, защищают гидрозатворные камеры 12, 13 от проникновения пластовой жидкости по валу. Полость 22 верхнего торцового уплотнения 20 защищена кожухом 23. В головке протектора на валу 8, в верхней части над кожухом 23, закреплена турбинка 24.

В процессе работы установки масло электродвигателя, увеличиваясь в объеме, вымещается в полость основания 7 и, проходя по отверстиям 25, заполняет камеру 13. Газ, выделяемый маслом в процессе нагрева, посредством отверстий 18, 17 и обратных клапанов 16, 15 вымещается в затрубье. При этом обратные клапаны 15, 16, рассчитанные на определенное давление срабатывания, препятствуют проникновению пластовой жидкости в камеры 12, 13. Верхнее торцовое уплотнение 20 работает в тяжелых условиях из-за непосредственного контакта с пластовой жидкостью, в которой присутствуют механические примеси. При вращении турбинка 24 засасывает механические примеси, находящиеся на поверхности кожуха 23 и, перемещает механические примеси через отверстия 26 головки 1 в затрубное пространство.

Предлагаемый протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя мало отличается по технологичности от серийно выпускаемых в настоящее время заводами изготовителями. Небольшая доработка в изготовлении позволит выпускать протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя с более надежной защитой верхнего торцового уплотнения, что в конечном итоге увеличит межремонтный период работы установок в целом.

Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий корпус, вал с торцовыми уплотнениями, размещенными в зоне ниппелей, заполненный маслом электродвигатель, ниппели с осевыми отверстиями и опорными подшипниками, расположенными вдоль вала в осевом направлении между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, узел пяты с опорой вала, размещенный в нижней части протектора и совмещенный с узлом основания, головку и основание, отличающийся тем, что в головке протектора в верхней части над защитным кожухом верхнего торцового уплотнения закреплена на валу турбинка, а в головке имеются отверстия, сообщающиеся с затрубным пространством, совпадающие с осью отверстий турбинки.

Изобретение относится к насосостроению и касается конструкции ступени центробежного многоступенчатого насоса открытого типа для добычи жидкостей из скважин. .

Клапан перепускной для погружного центробежного электронасоса // 2480630

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использовано при добыче пластовой жидкости из скважины, в частности для пропуска жидкости от входного модуля (фильтра) или газосепаратора на прием погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН), и для подвода жидкости из затрубного пространства к насосу в случае засорения фильтрующих элементов частицами механических примесей.

Высокооборотная погружная установка для добычи нефти из скважин с высоким газосодержанием // 2480629

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти из малодебитных скважин с высоким газовым фактором. .

Установка погружная с гибким соединением // 2480628

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям центробежных, винтовых насосов для поднятия жидкости из скважин, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Муфта гибкая // 2478836

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для гибкого герметичного соединения составных частей установок электроприводных центробежных насосов (УЭЦН).

Ступень погружного скважинного насоса // 2476727

Изобретение относится к области насосостроения, преимущественно к ступеням погружных скважинных электронасосов для добычи нефти. .

Электрический погружной насос с компрессионной трубой // 2476726

Изобретение относится к электрическому погружному насосу типа ESP, обычно используемого в нефтяной промышленности для обеспечения механизированного подъема в скважинах, которые не имеют достаточного давления для подачи нефти на поверхность.

Насосная установка // 2474729

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для добычи нефти, воды и др. .

Способ оптимизации геометрических параметров проточных каналов ступеней погружного малодебитного центробежного насоса // 2472973

Изобретение относится к гидромашиностроению, преимущественно к нефтяной промышленности, и может быть использовано при добыче из скважин пластовой жидкости, воды и других жидких сред с широким диапазоном изменения механических примесей.

Электрический погружной насос // 2472972

Погружная насосная установка // 2484307

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при добыче нефти из скважин

Электродвигатель для погружных электронасосов // 2487273

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям электродвигателей с большим отношением длины к диаметру, используемых для привода в погружных скважинных насосных агрегатах

Центробежный насос для откачивания текучих сред (варианты) и способ его изготовления (варианты) // 2488024

Скважинная насосная установка // 2492361

Изобретение относится к погружному оборудованию и предназначено для удаления механических примесей из скважинной жидкости, поступающей на прием электроцентробежного насоса

Модульная секция фильтра погружного насосного агрегата // 2496027

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в погружных центробежных насосах для добычи пластовой жидкости (нефти) из скважин. Модульная секция фильтра погружного насосного агрегата состоит из головки, основания, корпуса с отверстиями, фильтроэлемента, вала с подшипниками, каждый из которых содержит подвижную и неподвижную втулки, составляющие пару трения. Корпус установлен между головкой и основанием и изготовлен в виде тонкостенной трубы. Втулки каждого подшипника вала изготовлены из твердосплавного и (или) керамического материала. На валу у подвижной втулки, по крайней мере, одного подшипника установлено устройство для принудительною охлаждения его пары трения, которое состоит, по крайней мере, из одного лопастного колеса. Изобретение направлено на повышение КПД и надежности погружного насосного агрегата за счет снижения гидравлического сопротивления при поступлении пластовой жидкости в насос и обеспечения условий для надежной работы подшипников вала. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Погружной центробежный насосный агрегат // 2498114

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к погружным электронасосным агрегатам, используемым для добычи нефти и откачки воды из скважин. Погружной центробежный насосный агрегат состоит из компенсатора, электродвигателя, протектора, газосепаратора с приемной сеткой, насоса, бронированного электрического кабеля. Валы модульных секций соединены между собой шлицевой муфтой, защищенной гибким и герметичным кожухом, закрепленным на валах при помощи пазов и фиксирующих хомутов. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности погружного насосного агрегата путем защиты уязвимых мест, в процессе эксплуатации насосного агрегата. 2 ил.

Погружной центробежный агрегат // 2499915

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к погружным электронасосным агрегатам, используемым для добычи нефти и откачки воды из скважин. Погружной центробежный агрегат выполнен в модульном исполнении и включает компенсатор, электродвигатель, гидрозащиту, газосепаратор, насос, бронированный электрический кабель, подшипник. Валы модульных секций установлены на опоре. Опора выполнена в виде взаимосвязанных между собой грундбуксы, втулки подшипников и шлицевой муфты. Подшипники выполнены сферическими и установлены в корпусе. В корпусе камеры каналов подшипников и подводящие масло каналы выполнены раздельными. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности погружного насосного агрегата путем уменьшения возникающих колебаний, за счет изменения конструкции опоры вала с подшипниками. 2 ил.

Система управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией // 2501980

Изобретение относится к системам управления добычей нефти и может использоваться для вывода скважин, оборудованных установкой электроцентробежного насоса, на стационарный режим работы, а также в процессе длительной эксплуатации скважины. Система управления (фиг.1) погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией содержит блок 1 задания динамического уровня жидкости, блок 2 задания частоты вращения, апериодические фильтры 3 и 4, пропорционально-интегральные регуляторы 5 и 6, частотные преобразователи 7 и 8, погружной электроцентробежный насос 9, кустовую насосную станцию 10, датчик 11 динамического уровня жидкости. Предложенная система управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией позволяет стабилизировать дебит нефтяной скважины. 4 ил.

Станция управления погружным электродвигателем // 2507418

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления погружными электродвигателями как асинхронными, так и вентильными, применяемых при нефтедобыче, а также в других областях народного хозяйства. Станция управления содержит выпрямитель 1 и фильтр звена постоянного тока 2, инвертор 3, контроллер 4 и выходной фильтр 5, первый 6 и второй 7 блоки датчиков тока, датчик тока 8. Входы с 1 по 3 контроллера 4 подключены к фазным силовым входам станции управления. Входы 4 и 5 контроллера 4 присоединены к выходам фильтра звена постоянного тока 2, соединенным с 8 и 9 силовыми входами инвертора 3. Шестой вход контроллера 4 подключен к выходу датчика тока 8, через который проходит проводник, соединяющий один из выходов выпрямителя 1 с соответствующим входом фильтра звена постоянного тока 2, входы контроллера 4 с 7 по 9 и с 10 по 13 присоединены к выходам с 1 по 3 первого 6 и второго 7 блоков датчиков тока, при этом каждый блок датчиков тока может содержать 2 или 3 датчика тока. Через датчики тока первого блока датчиков тока 6 проходят проводники, соединяющие с 1 по 3 выходы инвертора 3 с соответствующими с 1 по 3 входами выходного фильтра 5, а через датчики тока второго блока датчиков тока 7 проходят проводники от выходов с 1 по 3 выходного фильтра 5 к выходам станции управления. Управляющие выходы контроллера 4 с 1 по 7 присоединены к соответствующим с 1 по 7 входам инвертора 3. Выпрямитель может быть выполнен управляемым 10, управляющие входы которого с 4 по 6 присоединены к управляющим выходам с 1 по 3 блока управления выпрямителем 9, подключенного своими входами с 1 по 3 к управляющим выходам с 6 по 10 контроллера 4 соответственно. Использование датчика тока 8 обеспечивает возможность отключения инвертора 3 при аварийном превышении тока, обусловленном выходом из строя конденсаторов фильтра или пробоем шин звена постоянного тока 2, силовых модулей инвертора 3, что повышает надежность. Подключение информационных входов контроллера 4 с первого по третий к трем фазным силовым входам станции управления (А, В, С) обеспечивает защиту инвертора 3 при превышении сетевым напряжением допустимого порога, что повышает надежность. Подключение 4 и 5 информационных входов контроллера 4 к выходам фильтра звена постоянного тока (DC) обеспечивает возможность стабилизации напряжения на выходе инвертора 3 путем корректировки ШИМ, а также обеспечивает защиту силовых модулей при превышении напряжением DC допустимых норм, что повышает надежность и расширяет функциональные возможности. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Диспергирующая ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса // 2508474

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в многоступенчатых центробежных погружных насосах для откачки пластовой жидкости с высоким содержанием газа. Диспергирующая ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит направляющий аппарат. Последний включает нижний и верхний диск с лопатками, полуоткрытое рабочее колесо, которое содержит ведущий диск с лопастями. В ведущем диске рабочего колеса изготовлена сквозная кольцевая проточка. Ширина проточки составляет от двух до десяти процентов максимального наружного диаметра лопастей. В каждой лопасти ведущего диска изготовлен кольцевой паз. Диаметр нижнего диска направляющего аппарата составляет не более восьмидесяти пяти процентов от наружного диаметра лопаток. На входе в направляющий аппарат в каждой лопатке изготовлен, по крайней мере, один кольцевой вырез. Изобретение направлено на улучшение диспергирующих свойств ступени и повышение надежности ее работы. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.