RU53388U1 - DRIVE ELECTRIC DRIVE PUMP UNIT - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к скважинным насосным агрегатам для добычи нефти. Скважинный электроприводной насосный агрегат содержит установленные на колонне труб в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос, протектор, погружной электродвигатель и расположенный ниже него компенсатор объемного расширения масла, компенсатор объемного расширения выполнен в виде цилиндрического корпуса с соединительной головкой со стороны его верхнего торца и крышкой со стороны нижнего торца и расположенного внутри корпуса поршня, причем надпоршневая полость компенсатора через канал в соединительной головке сообщена с маслозаполненной полостью электродвигателя, а подпоршневая полость - через отверстие в крышке сообщена с окружающей насосный агрегат средой, протектор снабжен корпусом, верхним и нижним ниппелями с торцевыми уплотнениями, между которыми размещена торцевая опора, при этом торцевая опора содержит два установленные на валу роликовых радиально-упорных подшипника, закрепленных в корпусе между нижним и верхним торцевыми уплотнениями, посредством вала протектора вал электродвигателя кинематически связан с валом погружного насоса, а также верхней и нижней головками с фланцами для соединения соответственно с погружным насосом и электродвигателем, причем корпус протектора выполнен цилиндрическим и в последнем между нижней головкой и нижним ниппелем выполнена полость с размещенньм в ней на полом штоке, через который пропущен вал протектора, поршнем, при этом надпоршневая полость заполнена маслом и сообщена через отверстие в верхнем конце полого штока с маслозаполненной полостью электродвигателя и через обратный клапан с полостью между торцовыми уплотнениями, а подпоршневая полость через канал в нижней головке сообщена с окружающей насосный агрегат средой. В результате достигается повышение надежности работы скважинного электроприводного насосного агрегата.The utility model relates to the field of engineering, in particular to downhole pumping units for oil production. The downhole electric drive pump unit contains a submersible centrifugal pump, a protector, a submersible electric motor and an oil volume expansion compensator located below it, a volume expansion compensator made in the form of a cylindrical body with a connecting head from the side of its upper end and a cover with side of the lower end and the piston located inside the housing, and the over-piston cavity of the compensator through the channel in the connecting th The plug is in communication with the oil-filled cavity of the electric motor, and the piston cavity is connected through the hole in the cover with the medium surrounding the pump unit, the tread is equipped with a housing, upper and lower nipples with mechanical seals, between which the mechanical support is located, while the mechanical support contains two roller bearings angular contact bearings mounted in the housing between the lower and upper mechanical seals, by means of the tread shaft, the motor shaft is kinematically connected with the shaft of the submersible pump, as well as the upper and lower heads with flanges for connection respectively with a submersible pump and an electric motor, the tread body being cylindrical and in the latter between the lower head and lower nipple a cavity is made with a piston placed in it on the hollow shaft through which the tread shaft is passed by a piston while the supra-piston cavity is filled with oil and communicated through an opening in the upper end of the hollow rod with an oil-filled cavity of the motor and through a check valve with a cavity between the mechanical seals mi, and the piston cavity through the channel in the lower head is in communication with the environment surrounding the pumping unit. The result is an increase in the reliability of the borehole electric drive pump unit.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к скважинным насосным агрегатам для добычи нефти.The utility model relates to the field of engineering, in particular to downhole pumping units for oil production.

Известен скважинный электроприводной диафрагменный насос для добычи нефти(см. патент RU №2062906, кл. F 04 В 47/06, 27.06.1996 г.).Known borehole electric diaphragm pump for oil production (see patent RU No. 2062906, CL F 04 In 47/06, 06/27/1996).

Недостатком известной конструкции является низкий КПД, а также низкий ресурс плоской эластичной диафрагмы из-за высокой частоты ходов, низкая напорная характеристика насосного агрегата, невозможность добычи нефти с низким уровнем обводненности из-за малой пропускной способности всасывающих клапанов.A disadvantage of the known design is the low efficiency, as well as the low resource of a flat elastic diaphragm due to the high stroke frequency, low pressure characteristic of the pump unit, the impossibility of oil production with a low level of water cut due to the low capacity of the suction valves.

Наиболее близким техническим решением является скважинный электроприводной насосный агрегат, содержащий установленные на колонне труб в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос, протектор, погружной электродвигатель и расположенный ниже него компенсатор объемного расширения масла, (см. авторское свидетельство SU №436415, кл. Н 02 К 5/12, 15.07.1974).The closest technical solution is a borehole electric drive pump unit containing a submersible centrifugal pump, a tread, a submersible electric motor and an oil volume expansion compensator located below it, installed on the pipe string in the well (see copyright certificate SU No. 436415, class N 02 K 5/12, 07/15/1974).

Недостатком данной конструкции является то, что торцевая опора, выполненная в виде пяты с нижним и верхним подпятниками, а также опоры вала, выполненные в виде подшипников скольжения не обеспечивают требования по биению вала как радиального так и осевого. В результате торцевые уплотнения не обеспечивают герметичности и происходит разгерметизация протектора приводящая к утечке масла и выхода двигателя из строя.The disadvantage of this design is that the end support, made in the form of a heel with lower and upper thrust bearings, as well as the shaft supports made in the form of sliding bearings do not provide requirements for the runout of the shaft, both radial and axial. As a result, mechanical seals do not provide tightness and depressurization of the tread occurs leading to oil leakage and engine failure.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является исключение возможности разгерметизации заполненных маслом полостей протектора и компенсатора объемного расширения масла, снижения разогрева масла и потерь энергии на трение в опорах вала протектора.The problem the utility model is aimed at eliminating the possibility of depressurization of the tread cavities filled with oil and the expansion joint expansion joint, reduction of oil heating and friction energy losses in the bearings of the tread shaft.

Техническим результатом, который достигается в результате решения указанной выше задачи, является повышение надежности работы скважинного электроприводного насосного агрегата.The technical result, which is achieved as a result of solving the above problem, is to increase the reliability of the borehole electric drive pump unit.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинный электроприводной насосный агрегат содержит установленные на колонне труб в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос, протектор, погружной электродвигатель и расположенный ниже него компенсатор объемного расширения масла, компенсатор объемного расширения выполнен в виде The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the borehole electric drive pump unit comprises a submersible centrifugal pump, a tread, a submersible electric motor and an oil volume expansion compensator located below it, a volume expansion expansion compensator installed in the pipe string in the well in series

цилиндрического корпуса с соединительной головкой со стороны его верхнего торца и крышкой со стороны нижнего торца и расположенного внутри корпуса поршня, причем надпоршневая полость компенсатора через канал в соединительной головке сообщена с маслозаполненной полостью электродвигателя, а подпоршневая полость - через отверстие в крышке сообщена с окружающей насосный агрегат средой, протектор снабжен корпусом, верхним и нижним ниппелями с торцевыми уплотнениями, между которыми размещена торцевая опора, при этом торцевая опора содержит два установленные на валу роликовых радиально-упорных подшипника, закрепленных в корпусе между нижним и верхним торцевыми уплотнениями, посредством вала протектора вал электродвигателя кинематически связан с валом погружного насоса, а также верхней и нижней головками с фланцами для соединения соответственно с погружным насосом и электродвигателем, причем корпус протектора выполнен цилиндрическим и в последнем между нижней головкой и нижним ниппелем выполнена полость с размещенным в ней на полом штоке, через который пропущен вал протектора, поршнем, при этом надпоршневая полость заполнена маслом и сообщена через отверстие в верхнем конце полого штока с маслозаполненной полостью электродвигателя и через обратный клапан с полостью между торцовыми уплотнениями, а подпоршневая полость через канал в нижней головке сообщена с окружающей насосный агрегат средой.a cylindrical body with a connecting head on the side of its upper end and a cover on the side of the lower end and located inside the piston body, and the supra-piston cavity of the compensator through the channel in the connecting head communicates with the oil-filled cavity of the electric motor, and the piston cavity through the hole in the cover is in communication with the surrounding pump unit medium, the tread is equipped with a housing, upper and lower nipples with end seals, between which the end support is placed, while the end support contains two mounted angular contact roller bearings mounted on the shaft, fixed in the housing between the lower and upper mechanical seals, by means of the tread shaft, the motor shaft is kinematically connected to the shaft of the submersible pump, as well as the upper and lower heads with flanges for connecting, respectively, to the submersible pump and electric motor, moreover, the tread body is made cylindrical and in the latter between the lower head and the lower nipple there is a cavity with a hollow rod placed in it, through which the shaft passes of the outlet, with a piston, while the supra-piston cavity is filled with oil and communicated through an opening in the upper end of the hollow rod with an oil-filled cavity of the electric motor and through a non-return valve with a cavity between the mechanical seals, and the piston cavity through the channel in the lower head is in communication with the environment surrounding the pump unit.

На фиг.1 схематически представлен скважинный электроприводной насосный агрегат. На фиг.2 представлен продольный разрез протектора. На фиг.3 представлен продольный разрез компенсатора.Figure 1 schematically shows a borehole electric drive pump unit. Figure 2 presents a longitudinal section of the tread. Figure 3 presents a longitudinal section of the compensator.

Скважинный электроприводной насосный агрегат содержит установленные на колонне труб 1 в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос 2, протектор 3, погружной электродвигатель 4 и расположенный ниже него компенсатор 5 объемного расширения масла. Компенсатор 5 объемного расширения масла выполнен в виде цилиндрического корпуса 6 с соединительной головкой 7 со стороны его верхнего торца и крышкой 8 со стороны нижнего торца и расположенного внутри цилиндрического корпуса 6 поршня 9, причем надпоршневая полость 10 компенсатора 5 через канал 11 в соединительной головке 7 сообщена с маслозаполненной полостью электродвигателя 4, а подпоршневая полость 12 - через отверстие 13 в крышке 8 сообщена с окружающей насосный агрегат средой. Протектор 3 снабжен корпусом 14, верхним 15 и нижним 16 ниппелями, между которыми размещены два жестко установленные роликовые радиально-упорные подшипника 17, закрепленные на валу между верхним 19 и нижним 20 торцевыми уплотнениями, причем посредством вала 18 протектора 3 вал электродвигателя 4 кинематически связан с валом погружного центробежного насоса 2, а The borehole electric drive pump unit comprises a submersible centrifugal pump 2, a tread 3, a submersible motor 4 and a compensator 5 for oil volume expansion located below it, mounted on a pipe string 1 in a well sequentially from top to bottom. The compensator 5 for the volume expansion of oil is made in the form of a cylindrical body 6 with a connecting head 7 on the side of its upper end and a cover 8 on the side of the lower end and a piston 9 located inside the cylindrical body 6, and the over-piston cavity 10 of the compensator 5 is connected through the channel 11 in the connecting head 7 with an oil-filled cavity of the electric motor 4, and the piston cavity 12 through the hole 13 in the cover 8 is in communication with the environment surrounding the pump unit. The tread 3 is provided with a housing 14, an upper 15 and a lower 16 nipples, between which two rigidly mounted angular contact roller bearings 17 are mounted, mounted on a shaft between the upper 19 and lower 20 mechanical seals, and the shaft of the motor 4 is kinematically connected to the shaft 18 of the tread 3 shaft of a submersible centrifugal pump 2, and

также верхней 21 и нижней 22 головками с фланцами для соединения соответственно с погружньм центробежным насосом 2 и электродвигателем 4, причем корпус 14 протектора 3 выполнен цилиндрическим и в последнем между нижней головкой 22 и нижним ниппелем 16 выполнена полость с размещенным в ней коаксиально валу 18 поршнем 23, при этом надпоршневая полость заполнена маслом и сообщена через отверстие 24 в верхнем конце полого штока 25 с маслозаполненной полостью электродвигателя 4 и через обратный клапан 26 с полостью между торцовыми уплотнениями 19 и 20, а подпоршневая полость через канал 27 в нижней головке 22 сообщена с окружающей насосный агрегат средой. Вдоль насосного агрегата и колонны труб 1 пропущен электрический кабель 28 для подачи электрической энергии к электродвигателю 4.also the upper 21 and lower 22 heads with flanges for connecting respectively to a submersible centrifugal pump 2 and an electric motor 4, the tread 3 housing 14 being cylindrical and in the latter between the lower head 22 and the lower nipple 16 there is a cavity with a piston 23 placed therein coaxially to the shaft 18 wherein the above-piston cavity is filled with oil and communicated through an opening 24 in the upper end of the hollow rod 25 with an oil-filled cavity of the electric motor 4 and through a check valve 26 with a cavity between the mechanical seals 19 and 20, and the piston cavity through the channel 27 in the lower head 22 is in communication with the environment surrounding the pump unit. Along the pump unit and the pipe string 1, an electric cable 28 was passed to supply electric energy to the electric motor 4.

Скважинный электроприводной насосный агрегат работает следующим образом. Перед погружением насосного агрегата в скважину полость электродвигателя 4, надпоршневая полость протектора 3 и надпоршневая полость 10 компенсатора 5 заполняются очищенным маслом, соответствующим рабочему температурному режиму.Downhole electric pump unit operates as follows. Before immersing the pump unit in the well, the cavity of the electric motor 4, the supra-piston cavity of the tread 3 and the supra-piston cavity 10 of the compensator 5 are filled with purified oil corresponding to the operating temperature regime.

Поршень 9 компенсатора 5 установлен выше крышки 8 на расстоянии, соответствующем его перемещению при расширении общего объема масла при нагреве его до рабочей температуры. При спуске электродвигателя 4 в скважину запорный клапан в головке 7 компенсатора 5 открывается и полость протектора 3, а также полость 10 компенсатора 5 соединяются с полостью электродвигателя 4. В случае утечки масла через верхнее торцовое уплотнение 19 и при уменьшении его объема, вследствие охлаждения, поршни 9 и 23 перемещаются, соответственно, в цилиндрическом корпусе 6 и корпусе 14 вверх до выравнивания давления в масляном объеме с давлением со стороны среды. В процессе работы агрегата электродвигатель 4 приводит во вращение через вал 18 протектора 3 вал центробежного насоса 2 и последний откачивает из скважины и подает по колонне труб 1 на поверхность добываемую жидкую среду.The piston 9 of the compensator 5 is installed above the cover 8 at a distance corresponding to its movement when expanding the total volume of oil when it is heated to operating temperature. When the electric motor 4 is lowered into the well, the shutoff valve in the head 7 of the compensator 5 opens and the tread cavity 3, as well as the cavity 10 of the compensator 5 are connected to the cavity of the electric motor 4. In the event of oil leakage through the upper mechanical seal 19 and when its volume decreases due to cooling, the pistons 9 and 23 are moved, respectively, in the cylindrical housing 6 and the housing 14 up to equalize the pressure in the oil volume with the pressure from the medium. In the process of operation of the unit, the electric motor 4 drives the shaft of the centrifugal pump 2 through the shaft 18 of the tread 3 and the latter is pumped out of the well and feeds the produced liquid medium through the pipe string 1 to the surface.

Настоящая полезная модель может быть использована нефтедобывающей промышленности и других отраслях промышленности, где производят добычу жидких сред из скважин.This utility model can be used in the oil industry and other industries where liquid is produced from wells.

Claims (1)

Скважинный электроприводной насосный агрегат, содержащий установленные на колонне труб в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос, протектор, погружной электродвигатель и расположенный ниже него компенсатор объемного расширения масла, отличающийся тем, что компенсатор объемного расширения выполнен в виде цилиндрического корпуса с соединительной головкой со стороны его верхнего торца и крышкой со стороны нижнего торца и расположенного внутри корпуса поршня, причем надпоршневая полость компенсатора через канал в соединительной головке сообщена с маслозаполненной полостью электродвигателя, а подпоршневая полость - через отверстие в крышке сообщена с окружающей насосный агрегат средой, протектор снабжен корпусом, верхним и нижним ниппелями с торцевыми уплотнениями, между которыми размещена торцевая опора, при этом торцевая опора содержит два установленных на валу роликовых радиально-упорных подшипника, закрепленных в корпусе между нижним и верхним торцевыми уплотнениями, посредством вала протектора вал электродвигателя кинематически связан с валом погружного насоса, а также верхней и нижней головками с фланцами для соединения соответственно с погружным насосом и электродвигателем, причем корпус протектора выполнен цилиндрическим и в последнем между нижней головкой и нижним ниппелем выполнена полость с размещенным в ней на полом штоке, через который пропущен вал протектора, поршнем, при этом надпоршневая полость заполнена маслом и сообщена через отверстие в верхнем конце полого штока с маслозаполненной полостью электродвигателя и через обратный клапан с полостью между торцовыми уплотнениями, а подпоршневая полость через канал в нижней головке сообщена с окружающей насосный агрегат средой.

A downhole electric drive pump unit comprising a submersible centrifugal pump, a protector, a submersible motor and an oil expansion joint below it, installed on a pipe string in a well in series, characterized in that the volume expansion compensator is made in the form of a cylindrical body with a connecting head on its side the upper end and the cover on the side of the lower end and located inside the piston body, and the over-piston cavity of the compensator through to cash in the connecting head is in communication with the oil-filled cavity of the electric motor, and the piston cavity is in communication with the medium surrounding the pump unit through an opening in the cover, the tread is equipped with a housing, upper and lower nipples with mechanical seals, between which the mechanical support is located, while the mechanical support contains two mounted on the shaft of roller angular contact bearings mounted in the housing between the lower and upper mechanical seals, by means of the tread shaft, the motor shaft kinematically with it is connected with the shaft of the submersible pump, as well as the upper and lower heads with flanges for connecting, respectively, with the submersible pump and the electric motor, the tread housing being cylindrical and in the latter, a cavity is placed between the lower head and the lower nipple on the hollow stem through which it is passed the tread shaft, with a piston, while the over-piston cavity is filled with oil and communicated through an opening in the upper end of the hollow rod with an oil-filled cavity of the motor and through a non-return valve with a cavity dy mechanical seals and subpiston cavity through a channel in the lower head communicates with the surrounding medium pump unit.