Способ сравнительных стендовых испытаний гидрозащит погружных электродвигателей на отказоустойчивость



Способ сравнительных стендовых испытаний гидрозащит погружных электродвигателей на отказоустойчивость
Способ сравнительных стендовых испытаний гидрозащит погружных электродвигателей на отказоустойчивость

 


Владельцы патента RU 2584835:

Акционерное общество "Новомет-Пермь" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для тестирования как серийных, так и опытных гидрозащит погружных электродвигателей. Способ сравнительных стендовых испытаний гидрозащит на отказоустойчивость включает заполнение испытываемой гидрозащиты маслом и проверку ее торцевых уплотнений на герметичность при обтекании охлаждающей пластовой жидкостью. Испытания проводят в нестационарных условиях, заключающихся в повторяющихся запусках и остановках гидрозащит, вызывающих максимальные колебания температуры и давления масла, приводящие к утечкам через торцевое уплотнение. При каждом запуске масло нагревают до максимально допустимой для материала гидрозащиты температуры, а при остановке охлаждают до температуры пластовой жидкости. Об отказоустойчивости судят по количеству жидкости, вытекшей из гидрозащиты и попавшей в нее извне. Изобретение направлено на сокращение времени испытаний и объективное прогнозирование безотказности работы гидрозащиты во время эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для тестирования как серийных, так и опытных гидрозащит погружных электродвигателей.

Отказоустойчивость гидрозащит обычно определяется в ходе эксплуатационных испытаний на надежность [см., например, Пятов И.С., Аристов Б.В. Поршневая гидрозащита ПЭД - опыт применения в битумных скважинах // «Нефтегазовая Вертикаль», 2013, №13-14. С. 66-68].

Недостатками такого способа являются продолжительность и высокая стоимость испытаний. Кроме того, результаты могут быть неточными вследствие неконтролируемых условий скважинной эксплуатации, для получения достоверных результатов необходимо проведение множества скважинных испытаний.

Известны способы стендовых испытаний гидрозащит, включающиеся проверку герметичности неподвижных торцевых уплотнений и измерение вибрации и момента при вращении вала гидрозащиты. Однако утечки через уплотнения в этих способах не измеряются [Камелин А. Автоматизированная система управления стендом тестирования гидрозащиты погружного электродвигателя // Современные технологии автоматизации, 2005, №2. С. 58-61].

Наиболее близким к заявляемому является способ стендовых испытаний гидрозащит погружных электродвигателей, включающий заполнение испытываемой гидрозащиты маслом и проверку на герметичность торцевых уплотнений с помощью датчика, определяющего падения давления в полости гидрозащиты [Св-во на полезную модель №30982 РФ, G01M 10/00, F15B 19/00, опубл. 04.12.2002].

Недостатком этого способа является то, что в ходе испытаний проверяется работоспособность гидрозащиты только на начальный момент времени и не оценивается безотказной ее работы во время эксплуатации, к тому же способ характеризуется достаточной длительностью.

Технический результат предлагаемого способа заключается в сокращении времени испытаний и объективном прогнозировании безотказности работы гидрозащиты во время эксплуатации за счет проверки ее способности сохранять внутри объем масла.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе сравнительных стендовых испытаний гидрозащит погружных электродвигателей на отказоустойчивость, включающем заполнение испытываемой гидрозащиты маслом и проверку ее торцевых уплотнений на герметичность при обтекании охлаждающей пластовой жидкостью, согласно изобретению испытания проводят в нестационарных условиях, заключающихся в повторяющихся запусках и остановках гидрозащит, вызывающих максимальные колебания температуры и давления масла, приводящие к его утечкам через торцевое уплотнение, при каждом запуске масло нагревают до максимально допустимой для материала гидрозащиты температуры, а при остановке охлаждают до температуры пластовой жидкости, при этом об отказоустойчивости судят по количеству жидкости, вытекшей из гидрозащиты и попавшей в нее извне.

Для контроля обоснованности выбора материалов узлов гидрозащиты в местах возможных локальных перегревов масла внутри гидрозащиты размещают термопары для измерения температуры.

Кроме того, при испытаниях используют взаимонерастворимые охлаждающую жидкость и масло, чтобы достоверно определить количество жидкости, попавшей в гидрозащиту извне и вытекшего из нее наружу масла.

При каждом запуске масло в гидрозащите нагревается за счет тепловых потерь в погружном электродвигателе (ПЭД) и тепловых потерь внутри гидрозащиты: в подшипниках и торцевых уплотнениях. Температура охлаждающей жидкости, обтекающей ПЭД и гидрозащиту, соответствует температуре пластовой жидкости.

Образующуюся внутри гидрозащиты механическую смесь масла и охлаждающей жидкости периодически сливают из гидрозащиты и отстаивают, после чего измеряют количество охлаждающей жидкости, попавшей внутрь гидрозащиты, и количество масла, оставшегося в гидрозащите. По результатам испытаний строят зависимость объема масла и охлаждающей жидкости внутри гидрозащиты от числа циклов запуск-остановка. При попадании внутрь гидрозащиты охлаждающей жидкости, достаточной для снижения диэлектрической прочности масла ниже критического уровня (задается требованиями к маслу), считается, что наступило состояние отказа, так как возможен электрический пробой электродвигателя. Вытекание из гидрозащиты объема масла, равного компенсирующему объему гидрозащиты, также считается наступлением отказа вследствие потери гидрозащитой компенсирующей способности.

На фиг. 1 представлен стенд для проведения испытаний по заявляемому способу, на фиг. 2 - общий вид испытываемой гидрозащиты.

Стенд для проведения испытаний (фиг. 1) содержит обсадную колонну 1, в которую монтируется ПЭД 2 и гидрозащита 3. К выходному валу гидрозащиты стыкуется узел 4, предназначенный для создания радиальной и осевой нагрузок. В качестве такого узла может использоваться, например, центробежный насос. Испытываемая гидрозащита 3 (фиг. 2) имеет размещенную во внутренней полости диафрагму 5. С одной стороны гидрозащиты расположено торцевое уплотнение 6, а с другой - осевой подшипник 7, воспринимающий нагрузку от узла 4.

Способ реализуется следующим образом.

После запуска ПЭД 2 охлаждающую жидкость, нагретую до температуры пластовой жидкости, подают в обсадную колонну 1, где она, обтекая ПЭД 2 и гидрозащиту 3, на которую от узла 4 подается радиальная и осевая нагрузки, нагревается. Нагретая жидкость выходит из обсадной колонны 1 и попадает в охладитель (не показан), где остывает до исходной температуры пластовой жидкости, после чего идет снова в обсадную колонну. В ходе испытаний режим работы ПЭД 2 подбирают таким образом, чтобы масло внутри него нагревалось до максимально допустимой температуры, которую выдерживают материалы гидрозащиты, а гидрозащиту 3 с помощью узла 4 нагружают максимальной осевой силой, что увеличивает давление и вызывает дополнительное тепловыделение в области осевого подшипника 7, поэтому температура внутри гидрозащиты 3 становится выше, чем в ПЭД 2. Создание экстремальных условий (максимально возможных при эксплуатации давления и температуры) внутри гидрозащиты 3, приводящих к утечке из нее масла и замещению последнего охлаждающей жидкостью, обтекающей ПЭД и гидрозащиту, существенно сокращает время проведения испытаний. После установления заданной температуры внутри ПЭД 2 его выключают и нагрузка с гидрозащиты 3 снимается. Периодически через определенное число запусков-остановок из гидрозащиты 3 и ПЭД 2 сливается механическая смесь масла и охлаждающей жидкости, отстаивается и измеряется количество масла и охлаждающей жидкости.

Для контроля температурного режима внутри гидрозащиты и обоснованности выбора материалов гидрозащиты в места возможного локального перегрева (торцевое уплотнение 6, осевой подшипник 7, диафрагма 5) устанавливаются термопары. По полученным показаниям температуры может быть скорректирован выбор материалов для изготовления отдельных узлов гидрозащиты.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет проводить ускоренные сравнительные испытания гидрозащит на отказоустойчивость. Критериями отказа служат:

- вытекание из гидрозащиты объема масла, равного компенсирующему объему гидрозащиты,

- попадание внутрь гидрозащиты охлаждающей жидкости в объеме, достаточном для снижения диэлектрической прочности масла ниже критического уровня (задается требованиями к маслу),

- механические повреждения узлов гидрозащиты (торцевых уплотнений, диафрагмы, подшипников).

При наступлении любого из вышеперечисленных условий испытание прекращается и фиксируется число циклов запусков-остановок гидрозащиты до этого момента. Это число определяет ресурс гидрозащиты при циклической эксплуатации в скважине.

1. Способ сравнительных стендовых испытаний гидрозащит погружных электродвигателей на отказоустойчивость, включающий заполнение испытываемой гидрозащиты маслом и проверку ее торцевых уплотнений на герметичность при обтекании охлаждающей пластовой жидкостью, отличающийся тем, что испытания проводят в нестационарных условиях, заключающихся в повторяющихся запусках и остановках гидрозащит, вызывающих максимальные колебания температуры и давления масла, приводящие к утечкам через торцевое уплотнение, при каждом запуске масло нагревают до максимально допустимой для материала гидрозащиты температуры, а при остановке охлаждают до температуры пластовой жидкости, при этом об отказоустойчивости судят по количеству жидкости, вытекшей из гидрозащиты и попавшей в нее извне.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в местах возможных локальных перегревов масла внутри гидрозащиты размещают термопары для контроля температуры.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют взаимонерастворимые охлаждающую жидкость и масло.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способам и устройствам, используемым для расчета пропускной способности проектируемых гидравлических трактов транспортных и дозирующих систем в химической, нефтехимической, авиационной, текстильной, лакокрасочной и других отраслях промышленности, в частности узлов транспортирования клеевых составов в сборочных производствах с клеевыми соединениями.

Изобретение относится к области судостроения, более конкретно к экспериментальной гидромеханике корабля. Предложен опытовый бассейн для испытаний моделей судов и морских инженерных сооружений преимущественно во льдах, включающий холодильную камеру с системой охлаждения и каналом, заполненным соленой водой, на поверхности которой образовано ледяное поле с торосами, а также установку сжатия подводной части торосов, содержащую размещенные по обоим бортам канала друг против друга погруженные в воду вертикально расположенные упорные плиты, оснащенные упругой мембраной, установленной на верхнем торце плиты, и гидропривод с подвижными штоками, соединенными с упорными плитами для их горизонтального перемещения.

Изобретение относится к области судостроения и касается проведения экспериментальных исследований на моделях ледоколов и судов ледового плавания в ледовых опытовых бассейнах.

Изобретение относится к способу испытаний гидроэлектрической турбины, позволяющему выполнять испытания турбины до ее окончательной установки на дне моря путем моделирования прохождения приливно-отливных течений воды через турбину.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к техническим средствам экспериментальной гидромеханики судна, в частности к устройствам для гидродинамических испытаний масштабных моделей надводных судов на открытом водоеме методом буксировки.

Изобретение относится к гидравлическим испытательным стендам и может быть использовано для проведения испытаний на циклическую долговечность при отрицательных температурах гидравлических и пневматических емкостей.

Изобретение относится к области судостроения и касается способа моделирования работы двухступенчатого лопастного движителя за корпусом судна в ходе самоходных испытаний в опытовом бассейне.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к устройствам, предназначенным для исследования аэродинамических характеристик летательных аппаратов (ЛА).

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано для опытного определения динамических характеристик пусковых устройств подводных аппаратов.

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, касается методов и оборудования для проведения модельных испытаний в ледовом опытовом бассейне.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к экспериментальной гидравлике, и может быть использовано в стендах для гидравлических исследований и испытаний измерительных приборов.

Изобретение относится к стендам испытательной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении стендов для испытания агрегатов летательных аппаратов.

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к насосным станциям гидравлических стендов для испытаний гидроустройств. Насосная станция включает в себя бак, насос, на выходе которого установлен переливной клапан, и теплообменник, установленный в сливной гидролинии переливного клапана.

Изобретение относится к способам для определения изменения параметра клапана для управления клапаном. Технический результат заключается в повышении точности диагностики клапанов в онлайн режимах.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при стендовых испытаниях трансмиссий машин, в частности гидрообъемных передач поворота. В стенде для испытания трансмиссий машин, содержащем раму, два электродвигателя с частотным регулированием - нагружающий и тормозящий, муфты, приводные валы и систему управления в цилиндрической полости приводного вала, жестко соединенного с полумуфтой вала электродвигателя, установлен с возможностью перемещения в осевом направлении поршень со штоком.

Стенд предназначен для испытаний цилиндров. Стенд содержит установленные на раме подвижную каретку в продольных направляющих, испытываемый цилиндр, шток которого соединен с кареткой, элементы фиксации гильзы и штока цилиндра и нагружающее устройство, устройство для измерения силы, установленное с возможностью взаимодействия с упомянутым штоком, размещенным в каретке, переходник, установленный в роликовой опоре соосно штоку, и дополнительное нагружающее устройство, связанное с гильзой, установленной шарнирно на кронштейне, закрепленном на раме, тормоз, выполненный в виде двух балок, одни концы которых через оси соединены с рамой в конце хода каретки, другие концы выполнены подпружиненными под углом к раме пружинами, фрикционные накладки, закрепленные как на балках, так и на раме, амортизатор, ограничивающий ход каретки, и элементы фиксации штока цилиндра, выполненные в виде П-образного рычага, через две оси шарнирно связанного с рамой, двух размещенных на раме втулок с двумя взаимодействующими с кареткой ползунами, выполненными с возможностью взаимодействия с осями рычага с горизонтальными пазами, при этом нагружающие устройства выполнены в виде отдельных плит.

Изобретение относится к способам технической диагностики и предназначено для определения технического состояния и остаточного ресурса рукавов высокого давления.

Стенд предназначен для испытания угловых редукторов вертолета. Стенд содержит масляную систему, состоящую из двух частей, герметически разделенные между собой, но связанные масляно-масляным теплообменником (21), расположенным в первой части.

Стенд предназначен для динамических экспериментальных исследований навесных погрузочных манипуляторов. Стенд содержит неподвижную раму, гидроцилиндр, дополнительно включает стрелу, шарнирно установленную на поворотной колонне, закрепленной на раме, и поддерживаемую гидроцилиндром, управляющим стрелой посредством рукояти, и опорный каток, имитирующий задний мост трактора, аутригеры, связанные с опорной поверхностью посредством упругодемпфирующей связи для имитации податливости грунта, и регулируемый противовес, позволяющий имитировать различные трактора с разным расположением центра масс относительно подвески трактора.

Способ может быть использован в испытательной технике. Испытания гидроцилиндров проводят под нагрузкой нагрузочного гидроцилиндра с наложением случайных по величине и длительности отклонений на номинальные значения гидравлического сопротивления гидроагрегата в сливной магистрали нагрузочного гидроцилиндра.
Наверх