[go: up one dir, main page]

WO2016036280A1 - Устройство и способ тепловой защиты погружного электродвигателя - Google Patents

Устройство и способ тепловой защиты погружного электродвигателя Download PDF

Info

Publication number
WO2016036280A1
WO2016036280A1 PCT/RU2015/000549 RU2015000549W WO2016036280A1 WO 2016036280 A1 WO2016036280 A1 WO 2016036280A1 RU 2015000549 W RU2015000549 W RU 2015000549W WO 2016036280 A1 WO2016036280 A1 WO 2016036280A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric
supports
electric cable
pump
cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2015/000549
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Адиб Ахметнабиевич ГАРЕЕВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2014135894/06A external-priority patent/RU2575542C1/ru
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EA201700093A priority Critical patent/EA201700093A1/ru
Publication of WO2016036280A1 publication Critical patent/WO2016036280A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating

Definitions

  • the invention relates to the oil industry and can be used for oil production through the installation of electric centrifugal pumps from deep and superdeep wells with a depth of up to 3 thousand meters vertically and high gas content (up to 250 - 500 m 3 / m 3 ).
  • an electric centrifugal pump for deep and ultra-deep wells (with a depth of up to 3 thousand meters vertically) and a high gas content in the borehole fluid (up to 250 - 500 m 3 / m 3 ) is located in the production casing of an oil well and consists of interfaced to each other a submersible electric motor, hydraulic protection, with receiving holes, a pump, a tubing string and an electric cable that provides electric current to a submersible electric motor through a current lead (or through a plug - the connection point ayuschego cable to the windings of the motor).
  • the productive formation begins to “work”, formation fluid begins to flow to the installation of the 5 electric centrifugal pump, and the temperature of the submersible electric motor drops to 50 - 65 ° ⁇ .
  • the associated gas has dozens of times lower thermal conductivity than the well fluid, in a pump surrounded by gas bubbles, which is in a “thermostat”, the amount of heat increases and the pump can be heated to temperatures of 300 ° C or more, as a result of contact heat exchange, the heat flux of the pump housing is transferred to the cable extension (part of the cable line adjacent to the pump housing).
  • the supply electric cable is made of heat-resistant material with an operating temperature of 230 ° C and equipped with lead armor to dissipate heat into the liquid layers surrounding the pump. This does not take into account the process of heat distribution through lead armor and copper conductors to the side
  • the operating temperature of the submersible motor is 130 ° C.
  • the maximum permissible temperature of the submersible motor is determined by the temperature of the solder melting - not more than 180 ° C.
  • the disadvantage of this installation is the ineffective cooling of the submersible motor, namely the current lead, ignoring the process of penetration of heat into the current lead, which is due to turbulence of the reservoir fluid in the area of the motor suspension with trickles of fluid from the pump “pump” that are injected through holes in the tube and having passed through pump overheating by 17-20 ° C relative to the initial temperature of the reservoir fluid.
  • the effect of turbulization cannot be significant, since heat transfer occurs from the motor housing to a liquid with an elevated temperature - a formation mixture
  • a disadvantage of the installation is also a reduced efficiency, since part of the pumped liquid that is returned from the pump discharge back to the motor suspension zone, which, due to constrained conditions in the space between the motor housing and the internal
  • the mixture supplied from the pump discharge does not reach the submersible motor.
  • Known borehole pumping unit including a pump, a drive motor having a housing, clamping elements used for its eccentric placement in the casing of the well.
  • a patch element of a material with high thermal conductivity of a solid cross section is fixed, the inner contour of which is made covering part of the perimeter of the motor casing, and the outer one is formed by a part of a circle with a radius equal to the inner radius of the casing of the well at the location electric motor [9.
  • the main disadvantage of this pump installation is low operational reliability due to the impossibility of efficient cooling of the motor current lead. This is because the design is not provides satisfactory thermal contact of the patch element with the casing, for example, due to contamination of their surfaces. The consequent presence of high thermal resistances in the contact zones worsens the heat removal from the engine to the string, which ultimately leads to the failure of the electric motor due to overheating and to a decrease in the life of the well installation as a whole. In this case, the process of the influence of high temperature on the motor current lead is simply ignored.
  • Known borehole pumping unit which contains a pump, a drive motor and a heat-conducting element that interacts with the electric motor to remove heat.
  • the installation is equipped with an oil-filled chamber, which is connected to the base of the electric motor and communicates with it through the central pipe installed in it and the radial clearance between the pipe and the chamber wall.
  • the heat-conducting element is made in the form of a set of heat pipes in the form of disks with an axial hole covering the inner contour of the oil-filled chamber.
  • the outer diameter of the oil-filled chamber is less than the diameter of the electric motor, and the outer diameter of the heat pipes does not exceed the diameter of the electric motor [RU 2298694 F04D13 / 10 F04D29 / 58, publ. 05/10/2007].
  • the submersible pump unit contains a pump, a gas separator and a drive motor located in the forced-flow casing with holes on the side surface.
  • the centrifugal gas separator is equipped with an additional screw unit after the separating unit (in the direction of the liquid), and the inlet part of the gas separation channel for removing the gas-liquid mixture is formed by a cavity with an additional screw unit.
  • the design of the casing is made with the possibility of providing a flow of fluid pumped from the annular space, through the side openings of the casing to the inlet openings of the gas separator [11. RU 2293217, F04D13 / 10 F04D29 / 58, publ. 02/10/2007].
  • the disadvantage of this unit is the low efficiency of the centrifugal gas separator and the low gas feed rate into the annulus 5 space, since it is known that the separation coefficient is not more than 15% [1. Gareev A.A. Calculation of gas separation coefficient at the pump intake. M. w. Oil industry, 2013. Ns 3, p. 82 - 85].
  • a significant drawback of this unit is the lack of thermal protection of the current lead and therefore this method of cooling the motor does not find practical application.
  • a submersible electric pump comprising a submersible electric motor driven by a pumped liquid, a pump assembly, a forced cooling casing (cooling capacity) with holes on its side and end surfaces, an electric motor
  • Known submersible electric centrifugal pump installation with submersible centrifugal electric pumps which to increase the overhaul period of the equipment by more efficient cooling of all heated parts of the submersible electric centrifugal pump installation with an upward flow of liquid contains an electric motor cooled by the pumped liquid, and a centrifugal pump with a receiving mesh and completely placed inside the casing with an annular gap.
  • the valve assembly, wire-frame filter and drive are sequentially attached to the casing from below.
  • the casing on top is attached to the tubing string.
  • the wire-frame filter is represented by a supporting rod, a tube frame and a filter shell, the tube frame having longitudinal slots, and a triangular thread is cut on its outer surface.
  • the filter shell is made of a triangular profile wire, between the turns of which there are slots expanding inside the structure.
  • the invention is aimed at increasing the overhaul period of equipment operation, more efficient cooling of all heated parts of a submersible electric centrifugal pump installation with an upward flow of liquid, which is subjected to preliminary cleaning before this [13. RU 2382237, F04D13 / 10 F04D29 / 58 F04D29 / 70, publ. 02/20/2010].
  • the casing fills with gas over time and ceases to work as a cooling pump unit due to the extremely low value of the coefficient of thermal conductivity of associated gas.
  • the disadvantage of this method is the need to create and use composite materials with desired properties and the subsequent formation of an insulating shell around the protected conductors.
  • the heating of copper conductors and heat-conducting polymer composites of the cable extension is heated, which increases the heat flux towards the current lead and leads to accelerated melting of solders on the current lead.
  • thermal cable protection is the need for additional technological operations to protect the cable from conductors with an insulating coating, as well as the use of additional material (for example, stainless or carbon steel, monel-metal, etc.) along the entire cable length.
  • additional material for example, stainless or carbon steel, monel-metal, etc.
  • a protector for protecting a power cable in a well from mechanical damage, comprising a housing made integrally with a cable channel and with a central channel the size of the outer diameter of the tubing for fixing the tread housing to the sleeve connection.
  • One end of the folding arcuate clamping brackets is made with a loop-shaped end rotatably on an axis that passes through the loop-shaped bracket. The second end is bolted to the body.
  • the tread case is stamped, equipped with two guide ribs, groove amplifiers and groove guards. It is also equipped with guide elements for cable entry and exit from the cable channel of the housing, with the help of which the necessary clearance b is established between the tubing, depending on the thickness of the cable used.
  • the folding arcuate clamping brackets are double-layered, and the ends of the brackets are attached to each other by a T-shaped connection from the inside and directed towards the tubing.
  • the fixing bolt is equipped with a protective cover.
  • the tread case is cast, equipped with four guide ribs and groove guards, as well as cable entry and exit guide elements from the cable channel of the housing [16. RU 2498041 E21 B17 / 10 publ. 11/10/2013].
  • the tread made of metal with good thermal conductivity only contributes to the penetration of the heat flux into the current lead and contributes to the fastest engine failure due to the melting of the solder on the windings
  • a protector for protecting a power cable in a well for protecting a power cable of a pump from mechanical damage during the descent-lifting of the suspension of tubing in vertical, directional and horizontal wells, which comprises a housing made integrally with the cable channel and the central channel with the size of the outer diameter of the tubing, folding arched clamping brackets, one end of which is made with a loop-shaped end with the possibility of rotation on an axis that passes dit bracket via a loop.
  • the tread case on both sides is equipped with grooves with closed contours. On the one hand, loops are fixed in the grooves, which, through the axis, are mated with loop-shaped staples.
  • Opposite locking grooves are made with bent petals of the body from the side of the tread axis and directed towards the cable channel.
  • the second ends of the arcuate clamping brackets have grooves and are made in a U-shape, which when assembled, the tread engages with the locking grooves and are fixed from possible separation by the bent petals of the housing.
  • the design is simplified, the assembly time, disassembly is reduced [17. RU 2432448 E21 B17 / 10 publ. 10.27.2011].
  • This method is used to protect against mechanical damage and does not eliminate the contact heat exchange of the cable extension and the heated pump housing.
  • a protector for protecting a power cable in a well characterized in that it comprises a housing with clamping clamps, which are pivotally connected to the housing on one side, a cable channel formed inside the housing, while the other side of the coupling clamps is connected to the housing by means of fasteners, and in the housing and / or holes are made in the tread collars.
  • a beveled protrusion is made on one of the outer sides of the coupling half, a fixing element is located in the cable channel, which is capable of pressing a power cable to it, the fixing element is a leaf spring, and the housing and half clamps are made of low carbon steel by casting [18. RU 94621 E21 B17 / 10 Publ. 05/27/2010].
  • This method does not guarantee deformation of the cable line during tripping and preventing contact heat exchange between the cable extension and the heated pump casing.
  • a device for protecting a power cable in a well comprising a housing in the form of a sleeve covering a coupling of tubing, on the outer surface of which grooves are made for laying a power cable, and fastening elements of the housing to the tubing coupling, characterized in that the housing of the device is composed of two parts (left and right half-shells), each of which has the form of brackets, with the formation of two stops in the body cavity, the distance between which in the assembly is equal to the length of the coupling, while on the outer surfaces of the left and right floor of the hulls, ribs are made, forming a single groove in the assembly with a depth exceeding the cable thickness, for laying the cable with a guaranteed gap and eliminating the possibility of relative rotational displacement of the half-shells on adjacent edges of the ribs, a hook is made in the form of an annular groove and an annular protrusion in the edges of the left and right half-shells and the opposite ends of the ribs are made with a
  • protectors for protecting a power electric cable in a well provide its protection only from mechanical damage, but do not protect it from overheating from the submersible pump housing.
  • the closest in technical essence and achieved technical result is a device developed earlier by the author that eliminates overheating of the power supply cable of the electric centrifugal pump (ESP) installation from the casing of the first section of the ESP pump, consisting of heat-insulating linings in the form of a parallelepiped of a certain thickness, depending on the sizes of the ESP having recesses of a cylindrical shape with opposite faces of the parallelepiped, one with a radius of at least the radius of the outer cylindrical surface ited ESP pump for a snug fit to the outer cylindrical surface of the pump ESP another in shape and size cross-sectional ESP power cable for laying supply cable ESP precluding its movement to a plane perpendicular to the length of the linings, and fastening belts intended for fastening the power cable of the ESP together with the pads to the outer cylindrical surface of the ESP pump [21. RU 91390 F04D29 / 58 publ. 02/10/2010 (prototype)].
  • ESP electric centr
  • the disadvantages of the prototype device is the ability to drop heat-insulating linings during operation of the device in the well, the possibility of contact of the cable line with the pump housing in the absence of heat-insulating linings when the cable is deformed, the need for a large number of heat-insulating linings and a large area of contact of the linings with the pump body, which ultimately leads to the transfer of heat through the copper cores of the cable to the submersible motor, causes the heating of the solder spots honey stator conductors and when the solder melting temperature is exceeded, a violation of the electrical conductivity in the electric motor and the failure of the entire installation
  • the objective and technical result of the invention is to prevent overheating of the electric cable and thermal protection of the submersible electric motor by preventing overheating of the electric cable of the submersible electric motor of the installation of the electric centrifugal pump from heat flow through the supply electric cable passing along the pump casing, which is heated when pumping highly carbonated liquids by the electric centrifugal pump , and ultimately as a result, an increase in the overhaul period of the operation of the electric centrifugal pump installation, an increase in the efficiency of the operation of the electric centrifugal pump installation and a reduction in the loss of oil production during its production from deep and superdeep wells.
  • the electric cable for the submersible motor of the installation of an electric centrifugal pump for an oil well comprising an electric centrifugal pump coupled to each other and a submersible motor with an electric cable adjacent to the pump housing, according to the invention comprises supports attached to it made with the ability to fix the position of the electric cable relative to the pump casing with a gap between the pump casing and the electric cable and with the possibility of circulating the borehole fluid in the gap between the pump casing and the electric cable.
  • the supports are made of a material with a low coefficient of thermal conductivity, for example, ceramic, plastic, composite material, porcelain or glass;
  • supports are attached to the electric cable by soldering, welding, screwing or gluing the supports to the sheath of the electric cable;
  • the supports are made located at the corners of at least one plate attached to the sheath of the electric cable and made in the form of bent corners of the plate;
  • the supports are attached to the electric cable by means of at least one bracket made with the possibility of fixing the bracket to an electric cable by compressing the edges of the bracket with plastic deformation or by connecting the edges of the bracket covering the electric cable;
  • the supports are attached to the electric cable by means of at least one bracket made of impact-resistant corrosion-resistant material, for example, stainless steel, stainless alloys, heat-resistant and impact-resistant plastics or composite materials;
  • the supports are made of impact-resistant, corrosion-resistant material with a low coefficient of thermal conductivity, for example, ceramic, plastic, composite material, porcelain or glass;
  • the supports are made in the form of bent parts of at least one bracket, made with the possibility of its attachment to the electric cable by pressing the edges of the bracket by plastic deformation or by connecting the edges of the bracket covering the electric cable or
  • the supports are made in the form of cut out and bent rectangular, rounded or acute-angled parts of at least one bracket with the formation of rectangular, rounded or pointed supports directed towards the pump casing with a small contact area of the supports with the pump casing.
  • the problem is solved and the technical result is also achieved by the fact that in the thermal protection device of a submersible electric motor of an electric centrifugal pump installation for an oil well, comprising an electric centrifugal pump coupled to each other and an electric submersible motor with an electric cable adjacent to the pump casing, according to the invention is made in the form located between the casing pump and electric cable supports, made with the possibility of fixing the position of the electric cable relative to pump housing with a gap between the pump casing and the electric cable and with the possibility of circulating well fluid in the gap between the pump casing and the electric cable.
  • the supports are made of a material with a low coefficient of thermal conductivity, for example, ceramic, plastic, composite material, porcelain or glass;
  • supports are attached to the electric cable by soldering, welding, screwing or gluing the supports to the sheath of the electric cable;
  • the supports are made located at the corners of at least one plate attached to the sheath of the electric cable and are made in the form of bent corners of the plate;
  • the supports are attached to the electric cable by means of at least 15 brackets made with the possibility of fastening the brackets to the electric cable by compressing the edges of the bracket with plastic deformation or by connecting the edges of the bracket covering the electric cable;
  • the supports are attached to the electric cable by means of at least one bracket made of impact-resistant, corrosion-resistant 20 material, for example, stainless steel, stainless alloys, heat-resistant and impact-resistant plastics or composite materials;
  • the supports are made in the form of bent parts of at least one bracket, made with the possibility of its attachment to the electric cable by pressing the edges of the bracket by plastic deformation or by connecting 25 the edges of the bracket covering the electric cable;
  • the supports are made of impact-resistant, corrosion-resistant material with a low coefficient of thermal conductivity, for example, ceramic, plastic, composite material, porcelain or glass or.
  • the supports attached to the electric cable are made in the form of cut out and bent rectangular, rounded or acute-angled parts of at least one bracket with the formation of supports of a rectangular, round or pointed shape, directed by the ends to the pump casing with a small contact area of the supports with the pump casing.
  • a thermal protection device for a submersible electric motor made in the form of supports located between the pump housing and the electric cable, which are capable of fixing the position of the electric cable relative to the pump housing with a gap between the pump housing and the electric cable and allowing borehole fluid to circulate in the gap between the pump housing and the electric cable.
  • the supports are made of material with a low coefficient of thermal conductivity
  • supports are attached to the electric cable by soldering, welding, screwing or gluing the supports to the sheath of the electric cable;
  • the supports are made located at the corners of at least one plate attached to the sheath 25 of the electric cable and are made in the form of bent corners of the plate;
  • the supports are attached to the electric cable by means of at least one bracket made to fasten the bracket to the electric cable by compressing the edges of the bracket with plastic deformation or by connecting the edges of the bracket covering the electrical cable;
  • the supports are attached to the electric cable by means of at least one bracket made of impact-resistant corrosion-resistant material, for example, stainless steel, stainless alloys, heat-resistant and impact-resistant plastics or composite materials;
  • the supports are made in the form of bent parts of at least one bracket, made with the possibility of its attachment to the electric cable by pressing the edges of the bracket by plastic deformation or by connecting the edges of the bracket covering the electric cable;
  • 5 supports are made of impact-resistant, corrosion-resistant material with a low coefficient of thermal conductivity, for example, of ceramics, plastic, composite material, porcelain or glass;
  • the supports are made in the form of cut out and bent rectangular, rounded or acute-angled parts of at least one bracket with the formation of rectangular, rounded or pointed supports, with their ends directed to the pump casing with a small contact area of the supports with the pump casing.
  • the means of thermal protection of the submersible motor are made in the form in the form located between the pump casing and
  • electric cable supports made with the possibility of fixing the position of the electric cable relative to the pump casing with a gap between the pump casing and the electric cable and allowing circulation of the borehole fluid in the gap between the pump casing and the electric cable.
  • an electric cable of the above construction is used, a thermal protection device of the submersible electric motor of the construction described above is used, or an electric centrifugal pump installation is used for an oil well of the construction described above.
  • FIG. 1 shows a General view of the installation of the electric centrifugal pump of an oil well, which shows a submersible motor 1 with current lead 10, hydraulic protection 2, centrifugal pump 3 with inlet openings 8, tubing string 4, electric cable 5, metal belts 6 for attaching the electric cable to the tubing 4 and the centrifugal pump, thermal protectors 7 with supports 9.
  • FIG. 2 shows a front view A of the electric cable 5 from the side of the centrifugal pump, which shows thermal protection in the form of brackets 7 attached to the electric cable 5 with supports 9.
  • FIG. 3 is a section A view showing an electric cable 5 with copper conductors 1 1 and thermal protection means attached to the electric cable 5 in the form of brackets 7 with supports 9.
  • FIG. 4 is a side view of a thermal protective device attached to an electric cable 5 in the form of a bracket 7 with supports 9.
  • FIG. 5 is a top view of a thermal protection means in the form of a bracket 7 with supports 9.
  • FIG. 6 is a side view of a thermal protective device in the form of a bracket 7 with supports 9.
  • FIG. 7 is a cross section of an electric cable 5 with copper conductors 1 1 and heat protection means attached to the electric cable 5 in the form of a plate with supports 9.
  • fixing the position of the electric cable relative to the pump casing with a gap between the pump casing and the electric cable allows the circulation of borehole fluid in the gap between the pump casing and the electric cable, which helps to cool the pump casing and electric cable with circulating unheated borehole fluid.
  • Fig. 1 Installation of an electric centrifugal pump (Fig. 1) consists of a submersible motor 1 with a current lead 10, to which a hydroprotection 2 is connected, and then a centrifugal pump 3 with receiving holes 8.
  • an electric centrifugal pump is connected to the string of tubing 4, through which the well fluid entering the pump through the inlet openings 8 is compressed under pressure to feed it to the earth's surface - to the collection point.
  • Installation of an electric centrifugal pump is powered by an electric current supplied to the submersible motor 1 by a supply electric cable 5.
  • the power cable 5 with metal belts 6 is attached to the tubing string 4, then to the pump casing and connected to the submersible motor through a sleeve connection - current lead 10, in which the copper cores of the power cable are soldered to the wires of the motor windings.
  • the centrifugal pump 3 heats up and heat from the pump housing, through contact heat transfer, is transferred to the supply electric cable 5 and through copper cores 1 1 of the supply electric cable 5 penetrates the current lead 10 of the submersible motor and disables it 5 as a result of melting of the solder in soldering copper conductors 1 1 electric cable 5 to the ends of the windings of a submersible motor.
  • the pump when pumping highly carbonated wellbore fluid, can be heated up to more than 300 ° ⁇
  • the power supply cable is usually made of heat-resistant material (with lead armor), with an operating temperature of up to 230 ° ⁇
  • the maximum permissible temperature of the submersible motor is equal to the solder melting temperature 180 ° C
  • the rated operating temperature of the submersible motor is 130 ° C.
  • the contact area of the supply cable 5 with the heated surface of the centrifugal pump 3 decreases many times, therefore, the heat flux decreases in the same direction as the cable line, and the circulation of the borehole fluid in the gap between the electric cable and the pump casing provides additional cooling.
  • FIG. 1-7 show possible options for the proposed thermal protection devices, possible structural options for connecting to the supply electric cable 5 brackets 7 with heat-insulating supports 9 or heat-insulating supports 9 and their design.
  • Each bracket 7 or directly an electric cable with a width sufficient to fix the position of the supply cable is provided with supports 9 made of heat-insulating material or with heat-insulating nozzles or gaskets at the ends of the supports 9 or with a small area of the ends of the supports.
  • the thermal protection of the electric cable and, accordingly, the submersible motor is achieved not only by a small contact area of the ends of the supports 9 with the surface of the pump casing 3, or by the use of heat-insulating material or heat-insulating nozzles or gaskets at the ends of the supports 9 in places of their contact with the pump casing 3, but also by providing the possibility of circulating well fluid in the gap between the electric cable 5 and the pump casing 3.
  • the distance between the supports 9 is chosen so that the deformation of the supply cable is prevented when the pump hits the internal walls of the production well during downs-ups and operation of the pump in the well.
  • the supports 9 fix the position of the supply cable 5 at a certain distance from the pump casing 3 with a gap, thereby effectively preventing the transfer of heat from the pump casing 3 to the supply electric cable 5 and allowing circulation of unheated well fluid in the gap between the electric cable 5 and the pump casing 3.
  • the supports 9 can be made of heat-insulating plastic, glass, porcelain, ceramics and attached to brackets or directly to electric cable in various known ways or can be made by stamping and bending certain parts of the brackets.
  • FIG. 4 - 7 illustrate possible manufacturing options for staples 7 with stamped stops.
  • the material for the brackets 7 can serve as a stainless steel metal tape, heat-resistant and impact-resistant grades of plastic or composite chemically inert materials, providing the possibility of finding the brackets in an aggressive environment.
  • the brackets 7 can be made by stamping a metal strip of stainless steel so that the stamped ends of the supports 9, touching the pump casing 3, have the smallest possible contact area with the pump casing 15 to slow down the contact heat exchange between the pump casing 3 and the power supply cable 5 (Fig. 4-7).
  • the brackets 7 perform the function of fastening the supports 9 made of heat-conducting material or containing nozzles or gaskets of heat-insulating material and serve to fasten the supports for a long time 20 and fix the position of the power supply cable at a certain distance from the pump housing, and also the brackets 7 keep the supports from mechanical damage during hoisting operations by evenly distributing the load among the supports.
  • Supports 9 serve to prevent contact heat transfer 25 of the surface of the pump 3 and the supply cable 5, can be attached to the brackets 7 by stamping, gluing or pasting into the holes on the surface of the brackets.
  • the supports 9 perform the function of fixing the position of the supply electric cable 5 at a certain distance from the pump casing 5 and to prevent deformation of the supply electric cable 5 during tripping in the well.
  • Supports 9 can be made of brackets, glass, porcelain, ceramics, plastics, composite corrosion-resistant, heat-insulating and durable materials.
  • various well-known and 5 traditional for the oil industry technologies, materials and design solutions commonly used in the oil industry can be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти посредством установок электроцентробежных насосов из глубоких и сверхглубоких скважинах. Для предотвращения перегрева токоввода погружного электродвигателя от теплового потока, идущего по питающему электрическому кабелю, проходящему вдоль корпуса насоса, увеличения межремонтного периода эксплуатации установки электроцентробежного насоса, повышения эффективности функционирования установки электроцентробежного насоса и сокращения потери добычи нефти при ее добыче из глубоких и сверхглубоких скважин установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащая сопряженные друг с другом электроцентробежный насос и погружной электродвигатель с прилегающим к корпусу насоса электрическим кабелем, содержит средство тепловой защиты погружного электродвигателя выполненное в виде в виде расположенных между корпусом насоса и электрическим кабелем опор, изготовленных с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с обеспечением возможности циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем и с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса.

Description

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Область техники
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти посредством установок электроцентробежных насосов из глубоких и сверхглубоких скважинах с глубиной до 3 тыс. метров по вертикали и большим газосодержанием (до 250 - 500 м3/м3).
Уровень техники
Установка электроцентробежного насоса для глубоких и сверхглубоких скважин (с глубиной до 3 тыс. метров по вертикали) и большим содержанием газа в скважинной жидкости (до 250 - 500 м3/м3) располагается в эксплуатационной колонне нефтяной скважины и состоит из сопряженных друг с другом погружного электродвигателя, гидрозащиты, с приемными отверстиями, насоса, колонны насосно-компрессорных труб и электрического кабеля, обеспечивающего питанием электротоком погружной электродвигатель через токоввод (или через штекер - место присоединения питающего кабеля с обмотками электродвигателя).
При запуске установки электроцентробежного насоса в работу вначале происходит снижение (падение) динамического уровня жидкости в скважине. При этом жидкость в приемные отверстия насоса поступает сверху. Движение жидкости возле погружного электродвигателя при запуске установки в работу отсутствует. В этот период, около 30 минут, происходит некоторое повышение температуры погружного электродвигателя, но из-за контактного теплообмена между корпусом погружного электродвигателя и эксплуатационной колонной нефтяной скважины температура погружного электродвигателя не повышается более 80 - 100 °С.
Далее начинает «работать» продуктивный пласт, к установке 5 электроцентробежного насоса начинает поступать пластовая жидкость и температура погружного электродвигателя снижается до 50 - 65 °С.
В процессе эксплуатации скважины пространство между приемными отверстиями насоса и динамическим уровнем постепенно замещается чистой нефтью [1 . Гареев А.А. Расчет коэффициента сепарации газа на приеме насоса, ю М. ж-л. Нефтяное хозяйство, 2013. NQ 3, стр. 82 - 85].
По мере снижения динамического уровня жидкости в скважине давление на приеме насоса падает и становится меньше давления насыщения растворенных в нефти попутных газов, что согласно законам подземной гидравлики приводит к выделению из нефти попутного газа [2. Мищенко ИТ. Скважинная добыча 15 нефти. Из-во «Нефть и Газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина. 2003. стр.424, 476].
При выделении из нефти попутного газа в установку электроцентробежного насоса начинает поступать газированная жидкость, КПД установки падает и насос начинает нагреваться [3. Гареев А.А. О значении температурного режима
20 в установках электроцентробежных насосов. М. ж-л ««Оборудование и технологии для нефтепромыслового комплекса», NQ 1 . 2009; 4. Гареев А.А О температурном режиме и явлении теплового удара в электроцентробежном насосе. «Нефтяное хозяйство», NQ 3, 201 1 , стр. 122 - 126; 5. Дроздов А.Н. Разработка, исследование и результаты промышленного использования
25 погружных насосно-эжекторных систем для добычи нефти. (Дис. докт. техн. наук - М, 1998); 6. Дроздов А Н. Влияние свободного газа на характеристику глубинных насосов. -Нефтяное хозяйство, 2003, NQ 1].
Из-за нагрева насоса происходит постоянный нагрев слоев нефти окружающий насос, что приводит к постоянному выделению на поверхности зо насоса газовых пузырей (из-за пропорциональной зависимости давления насыщения от температуры нефти).
Так как попутный газ имеет в десятки раз меньшую теплопроводность чем скважинная жидкость, то в окруженном газовыми пузырями насосе, находящемся как бы в «термостате», количество тепла увеличивается и насос может нагреваться до температур 300 °С и более, в результате контактного теплообмена поток тепла корпуса насоса передается в кабельный удлинитель (прилегающую к корпусу насоса часть кабельной линии).
Чрезмерный перегрев насоса приводит к разогреву примыкающего к 5 корпусу насоса питающего кабеля, затем по кабельной линии - к перегреву токоввода и выходу из строя погружного электродвигателя на месте токоввода.
[7. Гареев А.А. О температурном режиме и явлении «теплового удара» в электроцентробежном насосе. Нефтяное хозяйство. N°3. 2011 , стр. 122 - 126.].
Производители установок электроцентробежных насосов не учитывают ю распространение и проникновение потока тепла по жилам и свинцовой (металлической) броне питающего кабеля в погружной электродвигатель - данный процесс просто игнорируется [7. Гареев А.А. О температурном режиме и явлении «теплового удара» в электроцентробежном насосе. Нефтяное хозяйство. Ns3. 2011 , стр. 122 - 126.].
15 Для защиты от влияния потока тепла со стороны насоса питающий электрический кабель изготавливают из температуропрочного материала с рабочей температурой 230 °С и оснащают свинцовой броней для рассеивания тепла в окружающие насос слои жидкости. При этом не учитывается процесс распространения тепла по свинцовой броне и медным жилам в сторону
20 токоввода и не учитывается влияние высокой температуры на состояние токоввода.
Рабочая температура погружного электродвигателя 130 °С.
Максимальная допустимая температура погружного электродвигателя определяется температурой расплавления припоя - не более 180 °С.
25 При проникновении в токоввод потока тепла с температурой более 180 °С припаянные концы обмоток электродвигателя в токовводе распаиваются (разрушаются), наступает режим короткого замыкания и электродвигатель установки электроцентробежного насоса выходит из строя.
В связи с этим актуальна задача тепловой защиты токоввода погружного зо электродвигателя в установке электроцентробежного насоса для увеличения межремонтного периода её эксплуатации путем защиты погружного электродвигателя от потока тепла, идущего из корпуса насоса по электрическому кабелю. Известна насосная установка для подъема жидкости из скважины, содержащая насосно-компрессорные трубы, глубинный насос, погружной электродвигатель, на корпусе которого установлена трубка с отверстиями, при этом один конец трубки сообщен с «выкидом» насоса, а другой - заглушён [8. SU 5 688607, Е21 В 43/00, 1979].
Недостатком данной установки является малоэффективное охлаждение погружного электродвигателя, а именно токоввода, игнорирование процесса проникновения тепла в токоввод, которое осуществляется за счет турбулизации пластовой жидкости в зоне подвески электродвигателя струйками жидкости с ю «выкида» насоса, впрыскиваемыми через отверстия в трубке и имеющими после прохождения через насос перегрев на 17-20°С относительно начальной температуры пластовой жидкости. Вследствие этого эффект от турбулизации не может быть значительным, так как теплоотдача происходит от корпуса электродвигателя к жидкости с повышенной температурой - смеси пластовой
15 жидкости и перегретой жидкости с выкида насоса. Недостатком установки является также пониженный КПД, так как на охлаждение корпуса электродвигателя расходуется часть откачанной жидкости, возвращаемой с выкида насоса обратно в зону подвески электродвигателя, которая из-за стесненных условии в пространстве между корпусом двигателя и внутренней
20 стенки эксплуатационной колонны, подаваемая из «выкида» насоса смесь не достигает погружного электродвигателя.
Известна скважинная насосная установка, включающая насос, приводной двигатель, имеющий корпус, прижимные элементы, служащие для его эксцентричного размещения в обсадной колонне скважины. На корпусе
25 электродвигателя со стороны, противоположной расположению прижимных элементов, закреплен накладной элемент из материала с высокой теплопроводностью сплошного поперечного сечения, внутренний контур которого выполнен охватывающим часть периметра корпуса электродвигателя, а наружный образован частью окружности с радиусом, равным внутреннему зо радиусу обсадной колонны скважины в месте размещения электродвигателя [9.
SU 1710847, Е21 В 47/00, 1992].
Основным недостатком данной насосной установки является низкая эксплуатационная надежность из-за невозможности эффективного охлаждения токоввода электродвигателя. Это обусловлено тем, что конструкция не обеспечивает удовлетворительного теплового контакта накладного элемента с обсадной колонной, например, из-за загрязненности их поверхностей. Наличие вследствие этого высоких термических сопротивлений в контактных зонах ухудшает отвод тепла от двигателя к колонне, что, в конечном итоге, приводит к выходу электродвигателя из строя из-за перегрева и к снижению ресурса работы скважинной установки в целом. При этом процесс влияния высокой температуры на токоввод двигателя просто игнорируется.
Известна скважинная насосная установка, которая содержит насос, приводной электродвигатель и теплопроводящий элемент, взаимодействующий с электродвигателем, для отвода тепла. Для повышения надежности работы скважинной насосной установки за счет интенсификации охлаждения погружного электродвигателя установка снабжена маслозаполненной камерой, которая присоединена к основанию электродвигателя и сообщается с ним через установленную в ней центральную трубу и радиальный зазор между трубой и стенкой камеры. Теплопроводящий элемент выполнен в виде набора тепловых труб в форме дисков с аксиальным отверстием, охватывающим внутренним контуром маслонаполненной камеры. Наружный диаметр маслонаполненной камеры меньше диаметра электродвигателя, а наружный диаметр тепловых труб не превышает диаметра электродвигателя [RU 2298694 F04D13/10 F04D29/58, опубл. 10.05.2007].
Недостатками данной установки является сложность и громоздкость конструкции.
Известен погружной насосный агрегат с системой принудительного охлаждения приводного погружного маслонаполненного электродвигателя. Для повышения надежности работы насосного агрегата за счет эффективной работы системы охлаждения приводного двигателя принудительного охлаждения в момент вывода скважины на режим погружной насосный агрегат содержит насос, газосепаратор и приводной электродвигатель, размещенный в кожухе принудительного обтекания с отверстиями на боковой поверхности. Центробежный газосепаратор снабжен дополнительным шнековым узлом после сепарирующего узла (по ходу движения жидкости), причем входная часть газосепараторного канала для отвода газожидкостной смеси образована полостью с дополнительным шнековым узлом. Конструкция кожуха выполнена с возможностью обеспечения протока жидкости, откачиваемой из межтрубного пространства, через боковые отверстия кожуха к входным отверстиям газосепаратора [11. RU 2293217, F04D13/10 F04D29/58, опубл. 10.02.2007].
Недостатком данного агрегата является низкая эффективность центробежного газосепаратора и низкая скорости подачи газа в затрубное 5 пространство, так как известно, что коэффициент сепарации составляет не более 15% [1. Гареев А.А. Расчет коэффициента сепарации газа на приеме насоса. М. ж-л. Нефтяное хозяйство, 2013. Ns 3, стр. 82 - 85]. Существенным недостатком данного агрегата является отсутствие тепловой защиты токоввода и поэтому данный способ охлаждения двигателя не находит практического ю применения.
Известен погружной электронасос, содержащий охлаждаемый перекачиваемой жидкостью приводной погружной электродвигатель, насосный узел, кожух принудительного охлаждения (охладительная емкость) с отверстиями на его боковых и торцевых поверхностях, электродвигатель
15 размещенный внутри кожуха. При эксплуатации электронасоса откачиваемая жидкость через входные отверстия кожуха принудительного охлаждения поднимается к верхней части кожуха, омывает поверхность электродвигателя и охлаждает его. Одна из основных причин перегрева погружного электродвигателя и выхода его из строя в такой конструкции (при наличии
20 газосепаратора на входе насоса) крайне неэффективная работа системы охлаждения при выводе скважины на режим. Экспериментально показано, что при наличии на входе насоса модуля газосепаратора нарушается нормальный режим циркуляции скважинной жидкости в кожухе и нет притока откачиваемой жидкости во входные отверстия кожуха - насос «принимает сверху» [12. RU
25 2136970 С1 (АНК Башнефть), 10.09.1999] и движение жидкости возле двигателя отсутствует [1]. Данный способ совершенно игнорирует тепловое состояние токоввода и на практике не повлияет на межремонтный период установки электроцентробежного насоса.
Известна погружная электроцентробежная насосная установка с зо погружными центробежными электронасосами, которая для повышения межремонтного периода работы оборудования путем более эффективное охлаждение всех нагревающихся частей погружной электроцентробежной насосной установки восходящим потоком жидкости содержит электродвигатель, охлаждаемый перекачиваемой жидкостью, и центробежный насос с приемной сеткой и полностью размещен внутри кожуха с кольцевым зазором. К кожуху снизу последовательно прикреплены клапанный узел, каркасно-проволочный фильтр и накопитель. Кожух сверху прикреплен к колонне насосно- компрессорных труб. Каркасно-проволочный фильтр представлен несущим стержнем, трубным каркасом и оболочкой фильтра, причем трубный каркас имеет продольные щели, а на его наружной поверхности нарезана треугольная резьба. Оболочка фильтра выполнена из проволоки треугольного профиля, между витками которой имеются щели, расширяющиеся внутрь конструкции. Изобретение направлено на повышение межремонтного периода работы оборудования, более эффективное охлаждение всех нагревающихся частей погружной электроцентробежной насосной установки восходящим потоком жидкости, который подвергается перед этим предварительной очистке [13. RU 2382237, F04D13/10 F04D29/58 F04D29/70, опубл. 20.02.2010].
В данных скважинных насосных установках интенсифицируется процесс охлаждения погружного электродвигателя, но увеличивается сложность изготовления установки и её габаритные размеры, а также не предотвращается возможность перегрева электродвигателя в токовводе через медные жилы и свинцовую броню кабельного удлинителя.
Кроме этого кожух со временем заполняется газом и перестает работать как охлаждающий насос узел из-за крайне низкого значения коэффициента теплопроводности попутного газа.
Известен скважинный кабель с теплопроводящими полимерными композитами для передачи электричества в погружных насосах. Для защиты от перегрева кабеля вокруг проводников предлагается использовать многослойный изолятор с повышенной теплопроводностью, благодаря использованию слоёв из керамических материалов, которые обеспечивают улучшенное рассеяние тепла [14. US 8143523В2, Н01 ВЗ/44; Н01 В7/00 опубл. 27.05.2012].
Недостатком метода является необходимость создания и использования композитных материалов с заданными свойствами и последующее формирование изоляционной оболочки вокруг защищаемых проводников. Однако, из-за постоянного окружения как насоса, так и кабельного удлинителя слоем газа и в данном случае происходит разогрев медных жил и теплопроводящих полимерных композитов кабельного удлинителя, что увеличивает тепловой поток в сторону токоввода и приводит к ускоренному расплавлению припоев на токовводе.
Известен питающий кабель для высокотемпературных сред, в котором для обеспечения работы кабеля при высоких температурах предлагается использовать металлическую оболочку вокруг каждого проводника с изоляционным покрытием [15. US 81 13273В2, Е21В43/00; F04B17/03; Н01ВЗ/44; Н01В9/02 , опубл. 14.02.2012].
Недостатком данной тепловой защиты кабеля является необходимость дополнительных технологических операций для защиты кабеля из проводников с изоляционным покрытием, а также использование по всей длине кабеля дополнительного материала (например, нержавеющую или углеродистую сталь, монель-металл и др.). Однако при этом увеличивается скорость транспортировки тепла в токоввод электродвигателя и выход из строя электродвигателя из-за расплавления припоя на обмотках.
Известен протектор для защиты силового кабеля в скважине от механических повреждений, содержащий корпус, выполненный как одно целое с кабельным каналом и с центральным каналом с размером под наружный диаметр насосно-компрессорной трубы для фиксации корпуса протектора на муфтовом соединении. Один конец откидных дугообразных зажимных скоб выполнен с петлеобразным концом с возможностью вращения на оси, которая проходит через петлеобразную скобу. Второй конец крепится посредством болта к корпусу. Корпус протектора выполнен штамповкой, оснащен двумя направляющими ребрами, усилителями пазов и оградительными ребрами пазов. Также оснащен направляющими элементами входа и выхода кабеля из кабельного канала корпуса, с помощью которых устанавливается необходимый зазор b между насосно-компрессорной трубы в зависимости от толщины применяемого кабеля. Откидные дугообразные зажимные скобы выполнены двухслойными, а концы скоб крепятся друг к другу посредством Т-образного соединения с внутренней стороны и направлены в сторону насосно- компрессорной трубы. Крепежный болт оснащен защитным чехлом. Корпус протектора выполнен литьем, оснащен четырьмя направляющими ребрами и оградительными ребрами пазов, а также направляющими элементами входа и выхода кабеля из кабельного канала корпуса [16. RU 2498041 Е21 В17/10 Опубл. 10.11.2013]. При этом протектор выполненный из металла с хорошей теплопроводность только способствует проникновение потока тепла в токоввод и способствует быстрейшему отказу двигателя из-за расплавления припоя на обмотках
Известен протектор для защиты силового кабеля в скважине для защиты силового кабеля насоса от механических повреждений в процессе спуска- подъема подвески насосно-компрессорных труб в вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважинах, который содержит корпус, выполненный как одно целое с кабельным каналом и с центральным каналом с размером под наружный диаметр насосно-компрессорной трубы, откидные дугообразные зажимные скобы, один конец которых выполнен с петлеобразным концом с возможностью вращения на оси, которая проходит через петлеобразную скобу. Корпус протектора с двух сторон оснащен пазами с замкнутыми контурами. С одной стороны в пазах закреплены петли, которые посредством оси сопрягаются с петлеобразными скобами. Противоположные замковые пазы выполнены с отогнутыми лепестками корпуса со стороны оси протектора и направлены в сторону кабельного канала. Вторые концы дугообразных зажимных скоб имеют пазы и выполнены U-образной формы, которые в собранном виде протектора входят в зацепление с замковыми пазами и фиксируются от возможного разъединения отогнутыми лепестками корпуса. Упрощается конструкция, уменьшается время сборки, разборки [17. RU 2432448 Е21 В17/10 Опубл. 27.10.2011].
Данный способ применяется для защиты от механического повреждения и не устраняет контактный теплообмен кабельного удлинителя и корпуса разогретого насоса.
Известен протектор для защиты силового кабеля в скважине, характеризующийся тем, что содержит корпус с зажимными полухомутами, которые с одной стороны шарнирно соединены с корпусом, кабельный канал, образованный внутри корпуса, при этом другая сторона полухомутов соединена с корпусом посредством крепежных соединений, а в корпусе и/или в хомутах протектора выполнены отверстия. С одной из внешних сторон полухомута выполнен скошенный выступ, в кабельном канале расположен фиксирующий элемент, выполненный с возможностью прижима к нему силового кабеля, фиксирующий элемент представляет собой пластинчатую пружину, а корпус и полухомуты выполнены из низкоуглеродистой стали методом литья [18. RU 94621 Е21 В17/10 Опубл. 27.05.2010].
Данный способ не гарантирует деформирования кабельной линии при спуско-подъемных операциях и предотвращения контактного теплообмена между кабельным удлинителем и разогретым корпусом насоса.
Известно устройство защиты силового кабеля в скважине, содержащее корпус в виде втулки, охватывающей муфту насосно-компрессорных труб (НКТ), на наружной поверхности которого выполнены пазы для укладки силового кабеля, и элементы крепления корпуса к муфте НКТ, отличающееся тем, что корпус устройства составлен из двух частей (левого и правого полукорпусов), каждый из которых имеет вид скоб, с образованием в полости корпуса двух упоров, расстояние между которыми в сборке равно длине муфты, при этом на внешних поверхностях левого и правого полукорпусов выполнены ребра, образующие в сборке единый паз с глубиной, превышающей толщину кабеля, для укладки кабеля с гарантированным зазором и исключения возможности относительного вращательного смещения полукорпусов на смежных торцах ребер образован зацеп, выполненный в виде кольцевой проточки и кольцевого выступа в ребрах левого и правого полукорпусов, а противоположные торцы ребер выполнены со скосом [19. RU 62645 Е21 В17/10 Опубл. 27.04.2007].
Известные из уровня техники протекторы для защиты силового электрического кабеля в скважине обеспечивают его защиту только от механических повреждений, но не защищают его от перегрева от корпуса погружного насоса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является разработанное ранее автором устройство, исключающее перегрев питающего электрического кабеля установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) от корпуса первой секции насоса УЭЦН, состоящее из теплоизоляционных накладок в форме параллелепипеда определенной толщины, зависящей от типоразмеров УЭЦН, имеющих выемки цилиндрической формы с противоположных граней параллелепипеда, одну радиусом не менее радиуса наружной цилиндрической поверхности насоса УЭЦН для плотного прилегания к наружной цилиндрической поверхности насоса УЭЦН, другую в форме и размерах поперечного сечения питающего кабеля УЭЦН для укладки питающего кабеля УЭЦН, исключающего его перемещение в плоскости, перпендикулярной длине накладок, и крепежных поясов, предназначенных для крепления питающего кабеля УЭЦН вместе с накладками к наружной цилиндрической поверхности насоса УЭЦН [21. RU 91390 F04D29/58 Опубл. 10.02.2010 (прототип)].
5 Недостатками устройства-прототипа является возможность выпадения теплоизолирующих накладок при эксплуатации устройства в скважине, возможность соприкосновение кабельной линии с корпусом насоса в местах отсутствия теплоизолирующих накладок при деформации кабеля, необходимость наличия большого количества теплоизолирующих накладок и ю большая площадь соприкосновения накладок с корпусом насоса, что в конечном итоге приводит к передаче тепла по медным жилам кабеля в погружной электродвигатель, обуславливает разогрев мест припоя медных жил статора и при превышении температуры плавления припоя нарушение электропроводности в электродвигателе и выходу из строя всей установки
15 электроцентробежного насоса.
Общими недостатками известных из уровня техники устройств защиты силового электрического кабеля является игнорирование «выработки тепла» в насосах и особенностей распространения тепла в электрическом кабеле и в узлах установки электроцентробежного насоса, особенностей заполнения
20 скважинного пространства скважинной жидкостью от приема насоса до слоя чистой нефтью, зависимости газосодержания от давления на приеме насоса, зависимости давления насыщения скважинной жидкости газом от температуры, а также нетехнологичность монтажа и эксплуатации и самое главное - пренебрежение законами теплотехники и теплопередачи при образовании,
25 распространении и проникновении тепла по кабельной линии в токоввод погружного электродвигателя.
Задача и технический результат
Задачей и техническим результатом изобретения является предотвращение перегрева электрического кабеля и тепловая защита зо погружного электродвигателя путем предотвращения перегрева электрического кабеля погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса от теплового потока, идущего по питающему электрическому кабелю, проходящему вдоль корпуса насоса, который нагревается при перекачке электроцентробежным насосом сильно газированных жидкостей, и в конечном итоге увеличение межремонтного периода эксплуатации установки электроцентробежного насоса, повыение эффективность функционирования установки электроцентробежного насоса и сокращение потери добычи нефти при её добыче из глубоких и сверхглубоких скважин.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что электрический кабель для погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащей сопряженные друг с другом электроцентробежный насос и погружной электродвигатель с прилегающим к корпусу насоса электрическим кабелем, согласно изобретения содержит прикрепленные к нему опоры, выполненные с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с возможностью циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем.
При этом в различных возможных вариантах конструктивного исполнения электрического кабеля для погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины:
опоры выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла;
опоры с расположенной к корпусу насоса стороны покрыты теплоизоляционным или теплоотражающим материалом;
концы опор в местах их соприкосновения с корпусом насоса выполнены с возможностью соприкосновения малой площадью с корпусом насоса;
опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством припайки, приварки, прикручивания или приклеивания опор к оболочке электрического кабеля;
опоры выполнены расположенными по углам прикрепленной к оболочке электрического кабеля по крайней мере одной пластины и изготовленными в виде отогнутых углов пластины;
опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью крепления скобы к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы; опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной скобы, выполненной из ударопрочного коррозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали, нержавеющих сплавов, термостойких и ударопрочных пластмасс или композиционных материалов;
опоры выполнены из ударопрочного, коррозионностойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла;
опоры изготовлены в виде отогнутых частей по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью её прикрепления к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы или
опоры изготовлены в виде вырезанных и отогнутых прямоугольных, округлых или остроугольных частей по крайней мере одной скобы с образованием опор прямоугольной, округлой или остроконечной формы, направленных концами к корпусу насоса с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса.
Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что в устройстве тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащей сопряженные друг с другом электроцентробежный насос и погружной электродвигатель с прилегающим к корпусу насоса электрическим кабелем, согласно изобретения изготовлено в виде расположенных между корпусом насоса и электрическим кабелем опор, выполненных с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с обеспечением возможности циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем.
При этом в различных возможных вариантах конструктивного исполнения устройства тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины: опоры выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла;
опоры с расположенной к корпусу насоса стороны покрыты 5 теплоизоляционным или теплоотражающим материалом;
концы опор в местах их соприкосновения с корпусом насоса выполнены с возможностью соприкосновения малой площадью с корпусом насоса;
опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством припайки, приварки, прикручивания или приклеивания опор к оболочке электрического ю кабеля;
опоры выполнены расположенными по углам прикрепленной к оболочке электрического кабеля по крайней мере одной пластины и изготовлены в виде отогнутых углов пластины;
опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней 15 мере одной скобы, изготовленной с возможностью крепления скобы к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы; опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной скобы, выполненной из ударопрочного коррозионностойкого 20 материала, например, из нержавеющей стали, нержавеющих сплавов, термостойких и ударопрочных пластмасс или композиционных материалов;
опоры изготовлены в виде отогнутых частей по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью её прикрепления к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем 25 соединения охватывающих электрический кабель краев скобы;
опоры выполнены из ударопрочного, коррозионностойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла или .
прикрепленные к электрическому кабелю опоры изготовлены в виде зо вырезанных и отогнутых прямоугольных, округлых или остроугольных частей по крайней мере одной скобы с образованием опор прямоугольной, округлой или остроконечной формы, направленных концами к корпусу насоса с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса. Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащая сопряженные друг с другом электроцентробежный насос и погружной электродвигатель с прилегающим к корпусу насоса электрическим
5 кабелем, согласно изобретения содержит устройство тепловой защиты погружного электродвигателя изготовленное в виде расположенных между корпусом насоса и электрическим кабелем опор, выполненных с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с обеспечением ю возможности циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем.
При этом в различных возможных вариантах конструктивного исполнения установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины опоры выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности,
15 например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла;
опоры с расположенной к корпусу насоса стороны покрыты теплоизоляционным или теплоотражающим материалом;
концы опор в местах их соприкосновения с корпусом насоса выполнены с 20 возможностью соприкосновения малой площадью с корпусом насоса;
опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством припайки, приварки, прикручивания или приклеивания опор к оболочке электрического кабеля;
опоры выполнены расположенными по углам прикрепленной к оболочке 25 электрического кабеля по крайней мере одной пластины и изготовлены в виде отогнутых углов пластины;
опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью крепления скобы к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев зо скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы;
опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной скобы, выполненной из ударопрочного коррозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали, нержавеющих сплавов, термостойких и ударопрочных пластмасс или композиционных материалов; опоры изготовлены в виде отогнутых частей по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью её прикрепления к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы;
5 опоры выполнены из ударопрочного, коррозионностойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла;
опоры изготовлены в виде вырезанных и отогнутых прямоугольных, округлых или остроугольных частей по крайней мере одной скобы с ю образованием опор прямоугольной, округлой или остроконечной формы, направленных концами к корпусу насоса с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса.
Поставленная задача решается и технический результат достигается также тем, что для реализации способа тепловой защиты погружного
15 электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащей насос, погружной электродвигатель с питающим кабелем и средством тепловой защиты погружного электродвигателя, согласно изобретения средство тепловой защиты погружного электродвигателя выполняют в виде в виде расположенных между корпусом насоса и
20 электрическим кабелем опор, выполненных с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с обеспечением возможности циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем.
25 При этом используют электрический кабель описанной выше конструкции, используют устройство тепловой защиты погружного электродвигателя описанной выше конструкции или используют установку электроцентробежного насоса для нефтяной скважины описанной выше конструкции.
Краткое описание чертежей
зо В конструктивно предпочтительных, описанных в данной заявке, но не единственно обязательных вариантах показаны особенности конструктивного исполнения заявляемых устройств и способа.
На фиг. 1 представлен общий вид установки электроцентробежного насоса нефтяной скважины, на котором показаны погружной электродвигатель 1 с токовводом 10, гидрозащита 2, центробежный насос 3 с приемными отверстиями 8, колонна насосно-компрессорных труб 4, электрический кабель 5, металлические пояса 6 крепления электрического кабеля к насосно- компрессорным трубам 4 и центробежному насосу, средства тепловой защиты 7 с опорами 9.
На фиг. 2 показан вид А спереди на электрический кабель 5 со стороны центробежного насоса, на котором показаны средства тепловой защиты в виде прикрепленных к электрическому кабелю 5 скоб 7 с опорами 9.
На фиг. 3 - сечение вида А, где показано электрический кабель 5 с медными жилами 1 1 и прикреплённые к электрическому кабелю 5 средства тепловой защиты в виде скоб 7 с опорами 9.
На фиг. 4 - вид сбоку на прикреплённое к электрическому кабелю 5 средство тепловой защиты в виде скобы 7 с опорами 9.
На фиг. 5 - вид сверху на средство тепловой защиты в виде скобы 7 с опорами 9.
На фиг. 6 - вид сбоку на средство тепловой защиты в виде скобы 7 с опорами 9.
На фиг. 7 - сечение электрического кабеля 5 с медными жилами 1 1 и прикреплённые к электрическому кабелю 5 средства тепловой защиты в виде пластины с опорами 9.
Осуществление изобретения
При эксплуатации установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) в глубоких, сверхглубоких нефтяных скважинах - с глубиной до 3 тыс. метров по вертикали и большим газосодержанием (до 250 - 500 м3/м3) часто происходит перегрев насоса и прилегающего к насосу питающего электрического кабеля, что приводит к выходу УЭЦН из строя по причине недопустимого изменения электрического сопротивления системы «электрический кабель-двигатель».
Известно, что отказы установок электроцентробежного насоса по погружному электродвигателю составляют 22,1 % в причинах выхода установки электроцентробежного насоса из строя [20].
Применение предлагаемых устройств и способа тепловой защиты погружного электродвигателя в установке электроцентробежного насоса посредством скоб с теплоизолирующими опорами или прикрепленных к электрическому кабелю теплоизолирующих опор препятствует контактному теплообмену между корпусом насоса и электрическим кабелем предотвращая распространение тепла по медным жилам электрического кабеля в сторону погружного электродвигателя, чем обеспечивается тепловая защита погружного электродвигателя от перегрева.
Кроме этого фиксация положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем обеспечивает возможность циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем, что способствует охлаждению корпуса насоса и электрического кабеля циркулирующей ненагретой скважинной жидкостью.
Как показали натурные испытания предлагаемого изобретения этим уверенно решается поставленная задача и достигается требуемый технический результат - предотвращается перегрев погружного электродвигателя, а именно его токоввода, от теплового потока, идущего по питающему электрическому кабелю, проходящему вдоль корпуса насоса, который перегревается при перекачке электроцентробежным насосом сильно газированных жидкостей, что в конечном итоге позволяет увеличить межремонтный период эксплуатации установки электроцентробежного насоса, повысить эффективность функционирования установки электроцентробежного насоса и сократить потери добычи нефти при её добыче из глубоких и сверхглубоких скважин.
Установка электроцентробежного насоса (фиг. 1) состоит из погружного электродвигателя 1 с токовводом 10, к которому присоединена гидрозащита 2 и далее - центробежный насос 3 с приемными отверстиями 8.
Установка электроцентробежного насоса присоединяется к колонне насосно-компрессорных труб 4, по которым скважинная жидкость попадая в насос через приемные отверстия 8, сжимается под давлением для подачи на земную поверхность - в пункт сбора. Установка электроцентробежного насоса питается электрическим током, подводимым к погружному электродвигателю 1 питающим электрическим кабелем 5.
Питающий электрический кабель 5 металлическими поясами 6 крепится к колонне насосно-компрессорных труб 4, затем к корпусу насоса и соединяется с погружным электродвигателем через муфтовое соединение - токоввод 10, в котором медные жилы питающего кабеля припаиваются к проводам обмоток электродвигателя. В процессе эксплуатации центробежный насос 3 нагревается и тепло от корпуса насоса, путем контактного теплообмена, передается в питающий электрический кабель 5 и по медным жилам 1 1 питающего электрического кабеля 5 проникает в токоввод 10 погружного электродвигателя и выводит его 5 из строя в результате расплавления припоя в местах припайки медных жил 1 1 электрического кабеля 5 к концам обмоток погружного электродвигателя.
Это обусловлено тем, что насос при перекачке сильногазированной скважинной жидкости может разогреваться более 300 °С, питающий электрический кабель обычно изготавливают из температуропрочного ю материала (со свинцовой броней), с рабочей температурой до 230 °С, максимальная допустимая температура погружного электродвигателя равна температуре расплавления припоя 180 °С, а номинальная рабочая температура погружного электродвигателя 130 °С.
При повышении температуры погружного электродвигателя более 180 °С
15 припаянные к медным жилам 11 электрического кабеля 5 концы обмоток погружного электродвигателя в токовводе 10 распаиваются (разрушаются), наступает режим короткого замыкания и погружной электродвигатель установки электроцентробежного насоса выходит из строя.
Для обеспечения тепловой защиты токоввода погружного электродвигателя
20 от перегрева и сокращения количества отказов установки электроцентробежного насоса по причине выхода из строя обмоток электродвигателя, предлагается технически простыми, но эффективными предлагаемыми средствами тепловой защиты изменить механизм распространение тепла, вырабатываемого в центробежном насосе и обеспечить
25 охлаждение насоса и электрического кабеля циркулирующей ненагретой скважинной жидкостью и тем самым обеспечить тепловую защиту токоввода погружного электродвигателя и предотвратить его выход из строя в результате перегрева.
Для этого между прилегающим к корпусу центробежного насосу 3 участке зо питающего электрического кабеля 5 со стороны корпуса насоса предлагается устанавливать теплоизолированные опоры 9 (фиг. 1- 5), обеспечивающие фиксацию положения электрического кабеля 5 относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем, а также обеспечивающие возможность циркуляции ненагретой скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем.
Площадь соприкосновения питающего кабеля 5 с разогретой поверхностью центробежного насоса 3 при этом уменьшается во много раз, следовательно, во столько же раз снижается величина теплового потока в сторону кабельной линии, а циркуляция скважинной жидкости в зазоре между электрическим кабелем и корпусом насоса обеспечивает их дополнительное охлаждение.
На фиг. 1-7 показаны возможные варианты исполнения предлагаемых устройств тепловой защиты, возможные конструктивные варианты присоединения к питающему электрическому кабелю 5 скоб 7 с теплоизолирующими опорами 9 или теплоизолирующих опор 9 и их конструкции.
Каждую скобу 7 или непосредственно электрический кабель с достаточной для фиксации положения питающего кабеля шириной снабжают опорами 9 из теплоизоляционного материала или с теплоизоляционными насадками или прокладками на концах опор 9 или с малой площадью концов опор.
Тепловая защита электрического кабеля и, соответственно, погружного электродвигателя достигается не только незначительной площадью соприкосновения концов опор 9 с поверхностью корпуса насоса 3, или использованием теплоизоляционного материала или теплоизоляционных насадок или прокладок на концах опор 9 в местах их контакта с корпусом насоса 3, но и обеспечением возможности циркуляции скважинной жидкости в зазоре между электрическим кабелем 5 и корпусом насоса 3.
Расстояние между опорами 9 выбирают так, чтобы предотвращалась деформация питающего кабеля при ударах насоса о внутренние стенки эксплуатационной скважины при спусках-подъемах и эксплуатации насоса в скважине.
Опоры 9 фиксируют положение питающего кабеля 5 на определенном расстоянии от корпуса насоса 3 с зазором, эффективно предотвращая тем самым передачу тепла от корпуса насоса 3 в питающий электрический кабель 5 и обеспечивая циркуляцию ненагретой скважинной жидкости в зазоре между электрическим кабелем 5 и корпусом насоса 3.
Опоры 9 могут быть выполнены из теплоизолирующей пластмассы, стекла, фарфора, керамики и прикреплены к скобам или непосредственно к электрическому кабелю различными известными способами или могут изготавливаться путем штампования и отгиба определенных частей скоб.
На фиг. 4 - 7 показаны возможные варианты изготовления скоб 7 со отштампованными упорами.
5 Концы опор целесообразно выполнять с маленькой площадью соприкосновения с корпусом насоса, для сокращения контактного теплообмена между корпусом насоса 3 и питающим электрическим кабелем 5.
Материалом для скоб 7 может служить металлическая лента из нержавеющей стали, термостойкие и ударопрочные сорта пластмассовых или ю композиционных химически инертных материалов, обеспечивающих возможность нахождение скоб в агрессивной среде.
Скобы 7 могут быть изготовлены путем штамповки металлической ленты нержавеющей стали так, чтобы отштампованные концы опор 9, касающиеся корпуса насоса 3, имели как можно меньшую площадь соприкосновения с 15 корпусом насоса для замедления контактного теплообмена между корпусом насоса 3 и питающим электрическим кабелем 5 (фиг. 4-7).
Скобы 7 выполняют функцию крепления опор 9, выполненных из теплонепроводящего материала или содержащих насадки или прокладки из теплоизоллирующего материала и служат для крепления опор длительное 20 время и фиксации положения питающего электрического кабеля на определенном расстоянии от корпуса насоса, а также скобы 7 сохраняют от механических повреждений опоры во время спуско-подъемных операции путем равномерного распределения нагрузки по опорам.
Опоры 9 служат для предотвращения контактного теплообмена 25 поверхности насоса 3 и питающего кабеля 5, могут быть прикреплены к скобам 7 путем отштамповки, приклеивания или вставления в отверстия на поверхности скоб.
Опоры 9 выполняют функцию фиксации положения питающего электрического кабеля 5 на определенном расстоянии от корпуса насоса 5 и зо предотвращения деформации питающего электрического кабеля 5 при спуско- подъемных операциях в скважине.
Опоры 9 могут быть изготовлены из материала скоб, стекла, фарфора, керамики, пластмассы, композиционных коррозионностойких, теплоизолирующих и прочных материалов. В качестве возможных конструктивных вариантов исполнения отдельных элементов электрического кабеля с тепловой защитой, устройства тепловой защиты и установки электроцентробежного насоса с тепловой защитой погружного электродвигателя могут быть использованы различные известные и 5 традиционные для нефтедобывающей отрасли технологии, материалы и конструктивные решения, обычно применяемые в нефтяной промышленности.
Детальное изложение конструктивных особенностей заявляемых устройств и способа тепловой защиты показывает причинно-следственную связь между существенными признаками и техническим результатом и ю показывает уверенное решение поставленной задачи и достижения требуемого технического результата, а именно реализация настоящего изобретения позволяет обеспечить тепловую защиту погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, предотвратить перегрев погружного электродвигателя от теплового потока, идущего по питающему
15 кабелю, проходящего вдоль корпуса насоса, который греется при перекачке сильно газированных жидкостей, и увеличить межремонтный период эксплуатации установки электроцентробежного насоса для добычи нефти путем , что в конечном итоге позволяет устранять потери добычи нефти и ошибки управляющего персонала.
20 Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость
25 изобретения, уверенное решение поставленных изобретательских задач и достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
зо Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом. Кроме этого анализ совокупности существенных признаков изобретения и достигаемого при их использовании единого технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между объектами изобретения, что позволяет объединить изобретения в одной заявке, то есть обеспечить требования критерия единства изобретения.

Claims

Электрический кабель, устройство тепловой защиты погружного s электродвигателя, установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины с тепловой защитой погружного электродвигателя и способ тепловой защиты погружного электродвигателя установки
электроцентробежного насоса
(формула изобретения)
10 1. Электрический кабель для погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащей сопряженные друг с другом электроцентробежный насос и погружной электродвигатель с прилегающим к корпусу насоса электрическим кабелем со средством фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса 15 насоса отличающийся тем, что электрический кабель содержит прикрепленные к нему опоры, выполненные с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с возможностью циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем, причем 20 концы опор в местах их соприкосновения с корпусом насоса выполнены с возможностью соприкосновения малой площадью с корпусом насоса.
2. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что опоры выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или
25 стекла.
3. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что опоры с расположенной к корпусу насоса стороны покрыты теплоизоляционным или теплоотражающим материалом.
4. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что опоры зо прикреплены к электрическому кабелю посредством припайки, приварки, прикручивания или приклеивания опор к оболочке электрического кабеля.
5. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что опоры выполнены расположенными по углам прикрепленной к оболочке электрического кабеля по крайней мере одной пластины и изготовленными в виде отогнутых углов пластины.
6. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной
5 скобы, изготовленной с возможностью крепления скобы к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы.
7. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной ю скобы, выполненной из ударопрочного коррозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали, нержавеющих сплавов, термостойких и ударопрочных пластмасс или композиционных материалов.
8. Электрический кабель по любому из п. 8 или п. 9, отличающийся тем, что опоры выполнены из ударопрочного, коррозионностойкого материала с низким
15 коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла.
8. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что опоры изготовлены в виде отогнутых частей по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью её прикрепления к электрическому кабелю
20 путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы.
9. Электрический кабель по п. 1 , отличающийся тем, что прикрепленные к электрическому кабелю опоры изготовлены в виде вырезанных и отогнутых прямоугольных, округлых или остроугольных частей по крайней мере одной
25 скобы с образованием опор прямоугольной, округлой или остроконечной формы, направленных концами к корпусу насоса с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса.
10. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя установки зо электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащей сопряженные друг с другом электроцентробежный насос и погружной электродвигатель с прилегающим к корпусу насоса электрическим кабелем, отличающееся тем, что изготовлено в виде расположенных между корпусом насоса и электрическим кабелем опор, выполненных с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с обеспечением возможности циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем, а концы опор в местах их соприкосновения с 5 корпусом насоса выполнены с возможностью соприкосновения малой площадью с корпусом насоса.
1 1. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 10, отличающееся тем, что опоры- выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, ю композиционного материала, фарфора или стекла.
12. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 10, отличающееся тем, что опоры с расположенной к корпусу насоса стороны покрыты теплоизоляционным или теплоотражающим материалом.
13. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 10, 15 отличающееся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством припайки, приварки, прикручивания или приклеивания опор к оболочке электрического кабеля.
14. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 1 1 , отличающееся тем, что опоры выполнены расположенными по углам
20 прикрепленной к оболочке электрического кабеля по крайней мере одной пластины и изготовлены в виде отогнутых углов пластины.
15. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 10. отличающееся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью
25 крепления скобы к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы.
16. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 10, отличающееся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю зо посредством по крайней мере одной скобы, выполненной из ударопрочного коррозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали, нержавеющих сплавов, термостойких и ударопрочных пластмасс или композиционных материалов.
17. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 10, отличающееся тем, что опоры изготовлены в виде отогнутых частей по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью её прикрепления к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев
5 скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы.
18. Устройство тепловой защиты по любому из п. 16 или п. 17, отличающееся тем, что опоры выполнены из ударопрочного, коррозионностойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или
10 стекла.
19. Устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по 10, отличающееся тем, что прикрепленные к электрическому кабелю опоры изготовлены в виде вырезанных и отогнутых прямоугольных, округлых или остроугольных частей по крайней мере одной скобы с образованием опор
15 прямоугольной, округлой или остроконечной формы, направленных концами к корпусу насоса с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса.
20. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащая сопряженные друг с другом электроцентробежный насос и
20 погружной электродвигатель с прилегающим к корпусу насоса электрическим кабелем, отличающаяся тем, что содержит устройство тепловой защиты погружного электродвигателя изготовленное в виде расположенных между корпусом насоса и электрическим кабелем опор, выполненных с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с
25 зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с возможностью циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем, причем концы опор в местах их соприкосновения с корпусом насоса выполнены с возможностью соприкосновения малой площадью с корпусом насоса..
зо
21. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по
20, отличающаяся тем, что опоры выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла.
22. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по 20, отличающаяся тем, что опоры с расположенной к корпусу насоса стороны покрыты теплоизоляционным или теплоотражающим материалом.
23. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по 5 20, отличающаяся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством припайки, приварки, прикручивания или приклеивания опор к оболочке электрического кабеля.
24. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по 20, отличающаяся тем, что опоры выполнены расположенными по углам ю прикрепленной к оболочке электрического кабеля по крайней мере одной пластины и изготовлены в виде отогнутых углов пластины.
25. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по 20, отличающаяся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю посредством по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью
15 крепления скобы к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы.
26. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по 20, отличающаяся тем, что опоры прикреплены к электрическому кабелю
20 посредством по крайней мере одной скобы, выполненной из ударопрочного коррозионностойкого материала, например, из нержавеющей стали, нержавеющих сплавов, термостойких и ударопрочных пластмасс или композиционных материалов.
27. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по 25 20, отличающаяся тем, что опоры изготовлены в виде отогнутых частей по крайней мере одной скобы, изготовленной с возможностью её прикрепления к электрическому кабелю путем прижатия пластической деформацией краев скобы или путем соединения охватывающих электрический кабель краев скобы.
28. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по зо любому из п. 26 или п. 27, отличающаяся тем, что опоры выполнены из ударопрочного, коррозионностойкого материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из керамики, пластмассы, композиционного материала, фарфора или стекла.
29. Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по 20, отличающаяся тем, что прикрепленные к электрическому кабелю опоры изготовлены в виде вырезанных и отогнутых прямоугольных, округлых или остроугольных частей по крайней мере одной скобы с образованием опор прямоугольной, округлой или остроконечной формы, направленных концами к корпусу насоса с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса.
30. Способ тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины, содержащей насос, погружной электродвигатель с питающим кабелем и средство тепловой защиты погружного электродвигателя, отличающийся тем, что средство тепловой защиты погружного электродвигателя выполняют в виде в виде расположенных между корпусом насоса и электрическим кабелем опор, выполненных с возможностью фиксации положения электрического кабеля относительно корпуса насоса с зазором между корпусом насоса и электрическим кабелем и с обеспечением возможности циркуляции скважинной жидкости в зазоре между корпусом насоса и электрическим кабелем с малой площадью соприкосновения опор с корпусом насоса.
31. Способ тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по п. 35, отличающийся тем, что используют электрический кабель по любому из п. п. с 1 по 9.
32. Способ тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по п. 35, отличающийся тем, что используют устройство тепловой защиты погружного электродвигателя по любому из п. п. с 10 по 19.
33. Способ тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по п. 35, отличающийся тем, что используют установку электроцентробежного насоса для нефтяной скважины по любому из п. п. с 20 по 29
PCT/RU2015/000549 2014-09-04 2015-09-01 Устройство и способ тепловой защиты погружного электродвигателя Ceased WO2016036280A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201700093A EA201700093A1 (ru) 2014-09-04 2015-09-01 Устройство и способ тепловой защиты погружного электродвигателя

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014135894 2014-09-04
RU2014135894/06A RU2575542C1 (ru) 2014-09-04 Электрический кабель, устройство тепловой защиты погружного электродвигателя, установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины с тепловой защитой погружного электродвигателя и способ тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016036280A1 true WO2016036280A1 (ru) 2016-03-10

Family

ID=55440181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000549 Ceased WO2016036280A1 (ru) 2014-09-04 2015-09-01 Устройство и способ тепловой защиты погружного электродвигателя

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA201700093A1 (ru)
WO (1) WO2016036280A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022551594A (ja) * 2019-10-01 2022-12-12 ベイカー ヒューズ オイルフィールド オペレーションズ エルエルシー 水中井戸ポンプ用のモータリード線スタンドオフ要素
CN119244479A (zh) * 2024-10-31 2025-01-03 扬州市油田金达实业有限公司 一种工业泵泵体防护装置及其使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU91390U1 (ru) * 2009-03-30 2010-02-10 Адиб Ахметнабиевич Гареев Устройство, исключающее перегрев питающего кабеля установки электроцентробежного насоса (уэцн) от корпуса насоса уэцн
RU2417301C1 (ru) * 2010-03-01 2011-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтемаш Проект" Узел крепления протектолайзера (варианты) к элементам насосной установки и протектолайзер накладной универсальный (варианты) для крепления кабеля-удлинителя на насосных секциях
US8113273B2 (en) * 2008-12-11 2012-02-14 Schlumberger Technology Corporation Power cable for high temperature environments

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8113273B2 (en) * 2008-12-11 2012-02-14 Schlumberger Technology Corporation Power cable for high temperature environments
RU91390U1 (ru) * 2009-03-30 2010-02-10 Адиб Ахметнабиевич Гареев Устройство, исключающее перегрев питающего кабеля установки электроцентробежного насоса (уэцн) от корпуса насоса уэцн
RU2417301C1 (ru) * 2010-03-01 2011-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтемаш Проект" Узел крепления протектолайзера (варианты) к элементам насосной установки и протектолайзер накладной универсальный (варианты) для крепления кабеля-удлинителя на насосных секциях

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Politekhnicheskii slovar. GI. red. A.IU.Ishlinskii.", SOVETSKAYA ENTSIKLOPEDIYA, 1989, Moscow, pages 330, 525 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022551594A (ja) * 2019-10-01 2022-12-12 ベイカー ヒューズ オイルフィールド オペレーションズ エルエルシー 水中井戸ポンプ用のモータリード線スタンドオフ要素
JP7333475B2 (ja) 2019-10-01 2023-08-24 ベイカー ヒューズ オイルフィールド オペレーションズ エルエルシー 水中井戸ポンプ用のモータリード線スタンドオフ要素
US11739758B2 (en) * 2019-10-01 2023-08-29 Baker Hughes Oilfield Operations, Llc Motor lead standoff elements for submersible well pump
CN119244479A (zh) * 2024-10-31 2025-01-03 扬州市油田金达实业有限公司 一种工业泵泵体防护装置及其使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
EA201700093A1 (ru) 2017-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2751152C (en) Electric submersible pump, tubing and method for borehole production
CA2911955C (en) Electric submersible pump inverted shroud assembly
US8696334B2 (en) Submersible pumping system with heat transfer mechanism
CA2876901C (en) Motor shroud for an electric submersible pump
RU2686971C2 (ru) Оптимизированное охлаждение электродвигателя при насосно-компрессорной добыче
RU2010116816A (ru) Обмотка погружного электродвигателя, инкапсулированная в термоусадочную трубку
CA2745801C (en) Improved submersible pump motor cooling through external oil circulation
US7581593B2 (en) Apparatus for treating fluid streams
RU2569139C2 (ru) Электрическая насосная система и способ перекачки текучей среды из подземной скважины с использованием данной системы
RU2613542C2 (ru) Погружной насосный агрегат
WO2016036280A1 (ru) Устройство и способ тепловой защиты погружного электродвигателя
US9869164B2 (en) Inclined wellbore optimization for artificial lift applications
RU2575542C1 (ru) Электрический кабель, устройство тепловой защиты погружного электродвигателя, установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины с тепловой защитой погружного электродвигателя и способ тепловой защиты погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса
RU151347U1 (ru) Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины с тепловой защитой погружного электродвигателя (варианты)
US10132143B2 (en) System and method for powering and deploying an electric submersible pump
WO2015023636A1 (en) Electric submersible pump with fluid coupling
US10024296B2 (en) Electric machine including a stator defining a flow channel
US20090053075A1 (en) Enhanced cooling for downhole motors
RU152153U1 (ru) Установка электроцентробежного насоса для нефтяной скважины с тепловой защитой погружного электродвигателя (варианты)
RU152089U1 (ru) Электрический кабель для установки электроцентробежного насоса для нефтяной скважины (варианты)
US20120189466A1 (en) Well Deployed Heat Fin For ESP Motor
US10989025B2 (en) Prevention of gas accumulation above ESP intake
US20110052418A1 (en) System and method for a water cooling pump
RU2849541C1 (ru) Устройство подогрева добываемой жидкости
PT2024576E (pt) Sistema de bombagem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15837509

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201700093

Country of ref document: EA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205N DATED 23/08/2017)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15837509

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1