Устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса

Устройство для гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтедобывающий области и может быть применено в установках для гидрозащиты погружных электроцентробежных насосов, используемых для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин.

Известно устройство (протектор) гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, раскрытое в описании к патенту на полезную модель RU 47587 U1, опубликованному 27.08.2005, МПК Н02К 5/12. Указанное устройство содержит корпус, торцовые уплотнения, по меньшей мере, одну камеру с размещенной в ней гибкой диафрагмой, закрепленной горловиной на опорах, клапан сброса давления, маслоподводящие и маслоотводящие отверстия в опорах, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено защитными гибкими демпфирующими элементами в виде полого цилиндра, установленного внутри диафрагмы с обеих ее торцов коаксиально с образованием свободного участка цилиндра, размещенного в рабочей зоне диафрагмы с зазором от ее внутренней поверхности, и опорного участка цилиндра, размещенного с примыканием к внутренней поверхности горловины диафрагмы в зоне ее крепежной опоры, причем образующие опорного и свободного участков каждого защитного элемента сопряжены между собой в зоне изгиба горловины диафрагмы с образованием сужения наружного диаметра опорного участка; внешний торец опорного участка защитного элемента снабжен стопорным буртом, примыкающим к внешнему торцу горловины диафрагмы; крепление диафрагмы с защитным элементом на крепежных опорах выполнено жестким посредством бандажных упругих колец с торцовыми буртами, а гибкая диафрагма, защитный элемент и бандажные кольца выполнены из эластичного, маслостойкого и химически стойкого материла.

Существенным недостатком описанного выше устройства является возможность разрыва гибкой диафрагмы при эксплуатации данного устройства и, как следствие, выхода устройства для гидрозащиты из строя. Если же указанную диафрагму с целью предотвращения разрыва сделать несколько более жесткой, то резко снижается эффективность работы устройства.

В качестве прототипа первого и входящего в его состав третьего объекта из группы предложенных технических решений может быть принят протектор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса и входящий в его состав подвижный механический модуль, разделяющий диэлектрическую и поступающую из затрубного пространства пластовую жидкости, раскрытый в описании к патенту US 6307290 В1, опубликованном 23.10.2001, МПК Н02К 5/132, F04D 13/08. Указанный протектор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса содержит вал, упорный и радиальный подшипники и, по меньшей мере, одну ступень, в состав которой входят цилиндрический корпус, коаксиально установленная внутри него окружающая вал трубка, первый и второй ниппели, по меньшей мере, одна демпфирующая втулка, торцевое уплотнение и кольцевой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом и трубкой, разделяя при этом данную кольцевую камеру на два участка, заполненные соответственно диэлектрической и поступающей из затрубного пространства пластовой жидкостями. Соответственно входящий в состав протектора подвижный механический модуль, разделяющий диэлектрическую и поступающую из затрубного пространства пластовую жидкости, представляет собой кольцевой поршень.

В указанном устройстве-прототипе отсутствует такой его «рабочий» элемент как гибкая диафрагма для выравнивания давления пластовой и диэлектрической жидкостей. В качестве «рабочего» элемента в протекторе гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса выступает расположенный в кольцевой камере между корпусом и трубкой кольцевой поршень, который имеет возможность возвратно-поступательного движения в пределах указанной кольцевой камеры. Поэтому в предложенной конструкции устройства для гидрозащиты исключается разрыв его «рабочего» элемента.

Однако в процессе эксплуатации подобного устройства на ограничивающих кольцевую камеру внутренней стенке цилиндрического корпуса и внешней стенке трубки образуются солеотложения (продукты реакции стенок кольцевой камеры и химически активной пластовой жидкости). И, как следствие, подобные образования могут существенно препятствовать движению кольцевого поршня в пределах соответствующего участка кольцевой камеры, вплоть до полного заклинивания поршня и соответственно выхода протектора из строя. Кроме того, указанные процессы вызывают повышенный износ внутренней поверхности корпуса и внешней поверхности трубки вследствие трения, возникающего между указанными поверхностями и кольцевым цилиндром, и, как следствие, снижение ресурса работоспособности протектора.

В качестве прототипа второго объекта из группы предложенных технических решений может быть принят компенсатор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, раскрытый в международном трансляторе «Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти», под научной редакцией В.Ю.Алекперова и В.Я.Кершенбаума, М.:«Центр «Наука и техника», 1999, стр.370, рис.4.16. Указанный компенсатор содержит цилиндрический корпус и закрепленное на нем основание, в котором выполнен канал для гидравлического сообщения внутренней полости цилиндрического корпуса с затрубным пространством, головку и длинную кольцеобразную диафрагму, беззазорно сопряженную с основанием и с головкой.

Однако в качестве недостатка описанного выше компенсатора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса так же как и в протекторе, раскрытом в RU 47587 U1, следует выделить возможность разрыва гибкой диафрагмы при эксплуатации данного устройства и, как следствие, выхода компенсатора из строя. Если же указанную диафрагму с целью предотвращения разрыва сделать несколько более жесткой, то резко снижается эффективность работы известного компенсатора.

Что касается четвертого объекта из группы предложенных технических решений, являющегося конструктивным узлом, входящим в состав компенсатора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, то он на данный момент, как таковой, не имеет аналогов, поскольку подвижный механический модуль, разделяющий диэлектрическую и поступающую из затрубного пространства пластовую жидкости в компенсаторе гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, по сути, реализован впервые. Реализация указанного устройства возможна на практике по аналогии с реализацией известного из уровня техники подвижного механического модуля, разделяющего диэлектрическую и поступающую из затрубного пространства пластовую жидкости в протекторе гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса. По сути, оба указанных устройства реализуют соответственно в компенсаторе и протекторе гидрозащиты схожие функции.

Целью предложенного изобретения является предотвращение просачивания пластовой жидкости в камеру с диэлектрической жидкостью, а также предотвращение загрязнения и износа трущихся поверхностей камеры.

Для первого объекта из заявленной группы изобретений поставленная цель достигается тем, что в протекторе гидрозащиты электродвигателя, скважинного насоса, содержащем вал, упорный и радиальный подшипники и, по меньшей мере, одну ступень, в состав которой входят цилиндрический корпус, коаксиально установленная внутри него окружающая вал трубка, первый и второй ниппели, по меньшей мере, одна демпфирующая втулка, торцевое уплотнение, радиальный подшипник и один кольцевой поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом и трубкой, разделяя при этом кольцевую камеру на два участка, заполненные соответственно диэлектрической и поступающей из затрубного пространства пластовой жидкостями, в отличие от известных технических решений к торцу кольцевого поршня, контактирующему с пластовой жидкостью, прикреплены два выступающих за контуры поршня кольцевых элемента, прилегающие соответственно к внутренней поверхности корпуса и к внешней поверхности трубки, при этом пространство между защитными кольцевыми элементами и поверхностью тех элементов протектора, к которым они прилегают, заполнено защитной смазкой.

В предпочтительном варианте конструктивной реализации предложенного протектора в кольцевую камеру со стороны торца поршня, контактирующего с диэлектрической жидкостью, установлен, по меньшей мере, один дополнительный кольцевой поршень с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере, при этом пространство между кольцевым поршнем и дополнительным кольцевым поршнем заполнено разделительной средой. В качестве разделительной среды могут быть использованы или диэлектрическая жидкость с диэлектрической прочностью от 4 до 90 кВ/см или газ, выбранный из ряда: воздух, инертный газ, углеводородный газ, или смесь диэлектрической жидкости с газом, или защитная смазка.

Кроме того, кольцевой поршень и/или дополнительный кольцевой поршень может быть снабжен, по меньшей мере, одним уплотнителем в месте его контакта с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и, по меньшей мере, одним уплотнителем в месте его контакта с внешней поверхностью трубки. В некоторых случаях кольцевой поршень и/или дополнительный кольцевой поршень могут быть снабжены опорным центрирующим кольцом. Пространство между внешней поверхностью кольцевого поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, а также пространство между внешней поверхностью дополнительного кольцевого поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса заполняется защитной смазкой.

Для предотвращения возможности заклинивания кольцевого поршня и/или дополнительного кольцевого поршня в кольцевой камере они могут быть выполнены с бочкообразной формой внешней поверхности.

Защитные кольцевые элементы могут быть выполнены в нескольких вариантах: в виде трубок, выполненных с возможностью их деформирования, или гофрированными, или в виде жестких трубок.

В варианте выполнения защитных кольцевых элементов гофрированными внутри защитного кольцевого элемента, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, и снаружи защитного кольцевого элемента, прилегающего к внешней поверхности трубки, могут быть установлены механически контактирующие с ним пружинящие элементы, поджимающие защитные кольцевые элементы соответственно к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к наружной поверхности трубки.

В варианте выполнения защитных кольцевых элементов в виде жестких трубок в защитных кольцевых элементах на поверхностях, прилегающих соответственно к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к наружной поверхности трубки, выполнены впадины для размещения смазки, а снаружи защитного кольцевого элемента, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и внутри защитного кольцевого элемента, прилегающего к внешней поверхности трубки, установлены уплотнения.

В каждой из ступеней во втором ниппеле может быть выполнен канал, соединяющий участок кольцевой камеры, заполненный пластовой жидкостью, с затрубным пространством, при этом в данном канале может быть установлен фильтр.

Помимо всего прочего кольцевой поршень может быть снабжен, по меньшей мере, одним отверстием для заправки разделительной среды, в котором установлено запирающее устройство.

На валу между участком кольцевой камеры, заполненным диэлектрической жидкостью, и торцевым уплотнением может быть установлено насосное устройство.

Для второго объекта из заявленной группы изобретений поставленная цель достигается тем, что в компенсаторе гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, содержащем цилиндрический корпус и закрепленное на нем основание, в котором выполнен канал для гидравлического сообщения внутренней полости цилиндрического корпуса с затрубным пространством, в отличие от известных технических решений внутри цилиндрического корпуса установлен с возможностью совершать возвратно-поступательное движение поршень, разделяющий пространство внутри цилиндрического корпуса на две полости, заполненные соответственно диэлектрической и поступающей из затрубного пространства пластовой жидкостью, при этом к торцу поршня, контактирующему с пластовой жидкостью, прикреплен выступающий за контуры поршня защитный кольцевой элемент, прилегающий к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, при этом пространство между защитным кольцевым элементом и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса заполнено защитной смазкой.

В предпочтительном варианте конструктивной реализации предложенного компенсатора внутри цилиндрического корпуса со стороны поршня, контактирующей с диэлектрической жидкостью, установлен, по меньшей мере, один дополнительный поршень, при этом пространство между поршнем и дополнительным поршнем заполнено разделительной средой. В качестве разделительной среды могут быть использованы или диэлектрическая жидкость с диэлектрической прочностью от 4 до 90 кВ/см или газ, выбранный из ряда: воздух, инертный газ, углеводородный газ или смесь диэлектрической жидкости с газом, или защитная смазка.

Кроме того, поршень и/или дополнительный поршень может быть снабжен, по меньшей мере, одним уплотнителем в месте его контакта с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса. В некоторых случаях поршень и/или дополнительный поршень может быть снабжен опорным центрирующим кольцом. Пространство между внешней поверхностью поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, а также пространство между внешней поверхностью дополнительного поршня и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса заполняется защитной смазкой.

Для предотвращения возможности заклинивания поршня и/или дополнительного поршня в цилиндрическом корпусе они могут быть выполнены с бочкообразной формой внешней поверхности.

Защитный кольцевой элемент может быть выполнен в нескольких вариантах: в виде трубки, выполненной с возможностью ее деформирования, или гофрированным, или в виде жесткой трубки.

В варианте выполнения защитного кольцевого элемента гофрированным внутри защитного кольцевого элемента, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, могут быть установлены механически контактирующие с ним пружинящие элементы, поджимающие защитные кольцевые элементы соответственно к внутренней поверхности цилиндрического корпуса.

В варианте выполнения защитного кольцевого элемента в виде жесткой трубки в защитном кольцевом элементе на поверхности, прилегающей соответственно к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, выполнены впадины для размещения смазки, а снаружи защитного кольцевого элемента, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, установлены уплотнения.

Для очистки пластовой жидкости от механических частиц в канале основания, сообщающем внутреннюю полость цилиндрического корпуса с затрубным пространством, может быть установлен фильтр.

Помимо того поршень может быть снабжен, по меньшей мере, одним отверстием для заправки разделительной среды, в котором установлено запирающее устройство.

Для третьего объекта из заявленной группы изобретений поставленная цель достигается тем, что в подвижном механическом модуле, разделяющем диэлектрическую и поступающую из затрубного пространства пластовую жидкости в протекторе гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, содержащем кольцевой поршень, в отличие от известных технических решений к одному из торцов кольцевого поршня прикреплено два выступающих за контуры поршня защитных кольцевых элемента: один - с внутренним диаметром, примерно равным внутреннему диаметру кольцевого поршня, а второй - с внешним диаметром, примерно равным внешнему диаметру кольцевого поршня.

Защитные кольцевые элементы могут быть выполнены в нескольких вариантах: в виде трубок, выполненных с возможностью их деформирования, или гофрированными, или в виде жестких трубок.

В варианте выполнения защитных кольцевых элементов гофрированными внутри защитного кольцевого элемента с большим диаметром и снаружи защитного кольцевого элемента с меньшим диаметром могут быть установлены механически контактирующие с ним пружинящие элементы.

В варианте выполнения защитных кольцевых элементов в виде жестких трубок снаружи защитного кольцевого элемента с большим диаметром и внутри защитного кольцевого элемента с меньшим диаметром выполнены впадины для размещения смазки.

Для предотвращения возможности заклинивания кольцевого поршня в кольцевой камере он может быть выполнен с бочкообразной формой внешней поверхности.

Кроме того, желательно, чтобы кольцевой поршень был выполнен из коррозионно-стойкого металла или агрессивно-стойкого (т.е. устойчивого к воздействию химических агрессивных сред) и температуростойкого полимерного материала.

Для четвертого объекта из заявленной группы изобретений поставленная цель достигается тем, что подвижный механический модуль, разделяющий диэлектрическую и поступающую из затрубного пространства пластовую жидкости в компенсаторе гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, содержит поршень, к одному из торцов которого прикреплен выступающий за контуры поршня защитный кольцевой элемент с внешним диаметром примерно равным внешнему диаметру поршня.

Защитный кольцевой элемент может быть выполнен в нескольких вариантах: в виде трубки, выполненной с возможностью ее деформирования, или гофрированным, или в виде жесткой трубки.

В варианте выполнения защитного кольцевого элемента гофрированным внутри защитного кольцевого элемента может быть установлен, по меньшей мере, один механически контактирующий с ним пружинящий элемент.

В варианте выполнения защитного кольцевого элемента в виде жесткой трубки снаружи защитного кольцевого элемента выполнены впадины для размещения смазки.

Для предотвращения возможности заклинивания поршня в кольцевой камере он может быть выполнен с бочкообразной формой внешней поверхности.

Кроме того, желательно, чтобы поршень был выполнен из коррозионно-стойкого металла или агрессивостойкого и температуростойкого полимерного материала.

Заявленная группа технических решений пояснена следующими чертежами:

На фиг.1 приведена схема размещения узлов гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, реализованная с использованием компенсатора.

На фиг.2 приведена схема размещения узлов гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, реализованная без компенсатора.

На фиг.3 показан протектор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса в своей базовой комплектации (в своем продольном сечении).

На фиг.4 показан протектор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса с дополнительным кольцевым поршнем (в своем продольном сечении).

На фиг.5 показан участок протектора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, в котором кольцевой поршень снабжен опорным центрирующим кольцом, защитные кольцевые элементы выполнены гофрированными и снабжены пружинящими элементами, поджимающими данные защитные кольцевые элементы к цилиндрическому корпусу и трубке, запирающее устройство выполнено в виде пробки.

На фиг.6 показан участок протектора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, в котором кольцевой поршень снабжен несколькими уплотнителями в месте его контакта с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса и в месте его контакта с внешней поверхностью трубки, защитные кольцевые элементы выполнены в виде жесткой трубки и снабжены впадинами для помещения защитной смазки и уплотнением, запирающее устройство выполнено в виде клапана.

На фиг.7 показан компенсатор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса в своей базовой комплектации (в своем продольном сечении).

На фиг.8 показан компенсатор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса с дополнительным поршнем (в своем продольном сечении).

На фиг.9 показан участок компенсатора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, в котором защитный кольцевой элемент выполнен гофрированным и снабжен пружинящими элементами, поджимающими данный защитный кольцевой элемент к цилиндрическому корпусу.

На фиг.10 показан участок компенсатора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса, в котором поршень снабжен несколькими уплотнителями в месте его контакта с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, и защитный кольцевой элемент выполнен в виде жесткой трубки и снабжен впадинами для помещения защитной смазки и уплотнением.

На фиг.11 показан подвижный механический модуль протектора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса с гофрированными защитными концевыми элементами.

На фиг.12 показан подвижный механический модуль протектора гидрозащиты электродвигателя скваженного насоса, в котором защитные кольцевые элементы выполнены в виде жестких трубок и снабжены впадинами для помещения защитной смазки.

На фиг.13 показан подвижный механический модуль компенсатора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса с гофрированным защитным кольцевым элементом.

На фиг.14 показан подвижный механический модуль компенсатора гидрозащиты, в котором защитный кольцевой элемент выполнен в виде жесткой трубки и снабжен впадинами для помещения смазки.

На фиг.15 показан подвижный механический модуль протектора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса с бочкообразной формой внешней поверхности.

На фиг.16 показан подвижный механический модуль компенсатора гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса с бочкообразной формой внешней поверхности.

Эксплуатируемые в настоящее время устройства для гидравлической защиты электродвигателя скважинного насоса могут быть реализованы в двух вариантах.

Первый вариант: в качестве устройства для гидравлической защиты использованы протектор 1 и компенсатор 2, причем протектор 1 размещен между скважинным насосом 3 и его электродвигателем 4, а компенсатор 2 размещен непосредственно под электродвигателем 4. Соответствующая схема установки элементов гидрозащиты пояснена на фиг.1.

Второй вариант: в качестве устройства для гидравлической защиты использован один только протектор 1 (без компенсатора), причем протектор 1 размещен между скважинным насосом 3 и его электродвигателем 4. В последнее время в нефтедобывающей отрасли отдается предпочтение именно этой схеме установки основных элементов нефтедобывающего оборудования. Соответствующая схема установки элементов гидрозащиты пояснена на фиг.2.

Показанный на фиг.3-6 протектор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса в своей базовой комплектации содержит вал 5, который передает крутящий момент от вала электродвигателя к валу центробежного скважинного насоса (на фиг.3 не показаны), упорный и радиальный 6 подшипники и, по меньшей мере, одну ступень. Обычно число ступеней варьируется от 1 до 3 в зависимости от марки электродвигателя и от состава добываемой пластовой жидкости. В состав каждой такой ступени входят цилиндрический корпус 7, коаксиально установленная внутри него окружающая вал 5 трубка 8, первый и второй ниппели 9, 10, по меньшей мере, одна демпфирующая втулка 11, торцевое уплотнение 12 и кольцевой поршень 13. Указанный кольцевой поршень 13 установлен в кольцевой камере 14, образованной в пространстве между цилиндрическим корпусом 7 и трубкой 8, разделяя при этом данную кольцевую камеру на два участка 15 и 16, заполненные соответственно диэлектрической (15) и поступающей из затрубного пространства пластовой (16) жидкостью. Кольцевой поршень 13 реализован подвижным, т.е. он может совершать возвратно-поступательное движение в пределах упомянутой кольцевой камеры 14.

Поскольку основными требованиями, предъявляемыми к диэлектрической жидкости, заполняющей электродвигатель 4, являются ее высокое электрическое сопротивление и антифрикционные свойства, то в качестве подобной жидкости используется такая жидкость, как, например, масло МДПН или другое масло с диэлектрической прочностью не менее 4 кВ/см. Указанное масло к тому же надежно предотвращает износ трибосопряжений в электродвигателе 4.

Главной особенностью предложенного технического решения является то, что к торцу кольцевого поршня 13, контактирующему с пластовой жидкостью, прикреплены два выступающих за контуры кольцевого поршня защитных кольцевых элемента 17, 18. Первый из них 17 прилегает к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 7, а второй 18 - к внешней поверхности трубки 8. При этом пространство между защитными кольцевыми элементами 17, 18 и поверхностью тех элементов протектора, к которым они прилегают (т.е. соответствующей поверхностью цилиндрического корпуса 7 и трубки 8), заполняется защитной смазкой.

Поскольку в процессе эксплуатации предложенной модификации протектора гидрозащиты, в которой в качестве «рабочего элемента», реагирующего на давление поступающей из затрубного пространства пластовой жидкости, выступает заключенный в соответствующую кольцевую камеру 14 кольцевой поршень 13, необходимо обеспечить возможность его стабильного возвратно-поступательного движения в кольцевой камере 14. Для этого собственно и используются упомянутые выше защитные кольцевые элементы 17, 18, между которыми и поверхностями тех элементов протектора 1, к которым они прилегают, помещена защитная смазка. Перемещаясь вместе с кольцевым поршнем 13, защитные кольцевые элементы 17, 18 с помещенной в них защитной смазкой защищают внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса 7 и наружную поверхность трубки 8 от отложения солей и парафинов, предотвращая коррозию, и снижают трение между кольцевым поршнем 13 и указанными поверхностями элементов протектора 1 и фактически исключают возможность заклинивания кольцевого поршня 13 в кольцевой камере 14.

Для того чтобы повысить надежность разделения диэлектрической и пластовой жидкостей в кольцевой камере 14, в нее со стороны торца кольцевого поршня 13, контактирующего с диэлектрической жидкостью, установлен, по меньшей мере, один дополнительный кольцевой поршень 19 с возможностью возвратно-поступательного движения в кольцевой камере 14 заодно с кольцевым поршнем 13. При этом пространство между кольцевым поршнем 13 и дополнительным кольцевым поршнем 19 заполняют разделительной средой 20. В качестве разделительной среды 20 используется или диэлектрическая жидкость, например масло МДПН, или другое масло с диэлектрической прочностью от 4 до 90 кВ/см, или газ, выбранный из ряда: воздух, инертный газ, углеводородный газ или смесь диэлектрической жидкости с газом, или защитная смазка.

Для дополнительного снижения трения между подвижными (кольцевым поршнем 13 и дополнительным кольцевым поршнем 19) и неподвижными конструктивными элементами протектора (в частности, цилиндрическим корпусом 7) пространство между внешней поверхностью кольцевого поршня 13 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 7, а также пространство между внешней поверхностью дополнительного кольцевого поршня 19 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 7, как правило, заполняется защитной смазкой.

Для того чтобы исключить возможность утечки из одного участка кольцевой камеры 14 в другой участок, кольцевой поршень 13 и/или дополнительный кольцевой поршень 19 снабжается, по меньшей мере, одним уплотнителем 21 в месте его контакта с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 7 и, по меньшей мере, одним уплотнителем 21 в месте его контакта с внешней поверхностью трубки 8. С этой же целью кольцевой поршень 13 и/или дополнительный кольцевой поршень 19 также может быть снабжен опорным центрирующим кольцом 22.

Кольцевой поршень 13 и/или дополнительный кольцевой поршень 19 могут быть выполнены с бочкообразной формой 23 внешней поверхности, что позволяет уменьшить вероятность его заклинивания в кольцевой камере 14.

Защитные кольцевые элементы 17, 18 могут быть выполнены в нескольких вариантах: в виде трубок с возможностью их деформирования или гофрированными или в виде жестких трубок.

Защитные кольцевые элементы 17, 18, выполненные в виде трубок с возможностью их деформирования (фиг.3), изготавливаются или из эластомера или ткани, или полимерной пленки и могут при перемещении кольцевого поршня складываться и распрямляться в продольном направлении, при этом изменяется длина защитных кольцевых элементов.

В варианте исполнения защитных кольцевых элементов 17, 18 гофрированными (фиг.4, 5) гофр может быть выполненным или кольцевым или по винтовой линии, при этом защитные кольцевые элементы изготавливаются или из эластомера или ткани, или полимерной пленки, и так же, как и в первом варианте, защитные кольцевые элементы могут изменять длину при перемещении кольцевого поршня. В данном варианте исполнения для обеспечения более плотного поджатия защитных кольцевых элементов 17, 18 соответственно к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 7 и внешней поверхности трубки 8 внутри защитного кольцевого элемента 17, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 7, и снаружи защитного кольцевого элемента 18, прилегающего к внешней поверхности трубки 8, установлены контактирующие с ним пружинящие элементы 24, поджимающие защитные кольцевые элементы 17, 18 соответственно к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 7 и к наружной поверхности трубки 8. Пружинящие элементы 24 могут быть выполнены в виде пружины растяжения для поджатия защитного кольцевого элемента 17 к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 7 и в виде пружины сжатия для поджатия кольцевого элемента 18 к наружной поверхности трубки 8.

В варианте исполнения защитных кольцевых элементов 17, 18 в виде жестких трубок (фиг.6) они изготавливаются или из металла или пластмассы в виде цилиндрических или гофрированных трубок. Для обеспечения запаса защитной смазки на трущихся поверхностях в защитных кольцевых элементах на поверхностях, прилегающих соответственно к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и к наружной поверхности трубки, выполнены впадины 25 для помещения защитной смазки. Впадины могут быть выполнены или в виде кольцевых канавок или в виде канавок, выполненных по винтовой линии, или в виде лунок.

Для предотвращения вымывания защитной смазки снаружи защитного кольцевого элемента, прилегающего к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, и внутри защитного кольцевого элемента, прилегающего к внешней поверхности трубки, установлены уплотнения 26.

Для того чтобы пластовая жидкость могла попасть внутрь соответствующего участка кольцевой камеры 14, во втором ниппеле 10 может быть выполнен канал 27, соединяющий участок 16 кольцевой камеры 14, заполненный пластовой жидкостью, с затрубным пространством, при этом в данном канале установлен фильтр 28.

Для того чтобы была обеспечена возможность заправки пространства между кольцевым поршнем 13 и дополнительным кольцевым поршнем 19 разделительной средой 20, кольцевой поршень 13 может быть снабжен, по меньшей мере, одним отверстием 29, в котором установлено запирающее устройство 30. Это устройство может быть выполнено или в виде пробки (фиг.5) или в виде клапана (фиг.6)

Для долговечной работы торцового уплотнения необходимо, чтобы оно работало на чистой диэлектрической, а не на пластовой жидкости, которая может содержать механические включения. Для этого давление диэлектрической жидкости перед торцовым уплотнением должно превосходить давление пластовой жидкости.

Обеспечить необходимый для надежной работы торцового уплотнения перепад давлений позволит установка на валу 5 протектора 1 между участком 15 кольцевой камеры 14, заполненным диэлектрической жидкостью, и торцевым уплотнением 12 насосного устройства 31.

Насосное устройство 31 прокачивает диэлектрическую жидкость через канал 32 и фильтр 33 и таким образом производится очистка диэлектрической жидкости.

Показанный на фиг.7-10 компенсатор гидрозащиты электродвигателя скважинного насоса в своей базовой комплектации содержит цилиндрический корпус 34 и закрепленное на нем основание 35, в котором выполнен канал 36 для гидравлического сообщения внутренней полости цилиндрического корпуса 34 с затрубным пространством.

В отличие от своего прототипа внутри цилиндрического корпуса 34 установлен поршень 37, разделяющий пространство внутри цилиндрического корпуса 34 на две полости 38, 39, заполненные соответственно диэлектрической (38) и поступающей из затрубного пространства пластовой (39) жидкостью. Указанный поршень 37 выполнен с возможностью совершать возвратно-поступательное движение внутри цилиндрического корпуса 34.

Главной отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что к торцу поршня 37, контактирующему с пластовой жидкостью, прикреплен выступающий за контуры поршня 37 защитный кольцевой элемент 40, прилегающий к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 34. Пространство между защитным кольцевым элементом 40 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 34 должно быть заполнено защитной смазкой.

Так же как и в протекторе гидрозащиты в процессе эксплуатации предложенной модификации компенсатора в качестве «рабочего элемента», реагирующего на давление поступающей из затрубного пространства пластовой жидкости, выступает расположенный в цилиндрическом корпусе 34 поршень 37. Для обеспечения стабильного возвратно-поступательного движения поршня 37 в цилиндрическом корпусе 34 используется упомянутый выше защитный кольцевой элемент 40, между которым и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 34 заложена защитная смазка. Перемещаясь вместе с поршнем 37, защитный кольцевой элемент 40 с заложенной в него защитной смазкой защищает внутреннюю поверхность цилиндрического корпуса 34 от отложения солей и парафинов, предотвращая коррозию, и снижает трение между поршнем 37 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 34 и фактически исключает возможность заклинивания поршня 37 в цилиндрическом корпусе 34.

Для того чтобы повысить надежность разделения диэлектрической и пластовой жидкостей в цилиндрическом корпусе 34, в него со стороны торца поршня 37, контактирующего с диэлектрической жидкостью, установлен, по меньшей мере, один дополнительный поршень 41 с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрическом корпусе 34 заодно с поршнем 37. При этом пространство между поршнем 37 и дополнительным поршнем 41 заполняют разделительной средой 42. В качестве разделительной среды 42 используется или диэлектрическая жидкость с диэлектрической прочностью от 4 до 90 кВ/см (например, масло МДПН) или газ, выбранный из ряда: воздух, инертный газ, углеводородный газ или смесь диэлектрической жидкости с газом, или защитная смазка.

Для дополнительного снижения трения между подвижными (поршнем 37 и дополнительным поршнем 41) элементами протектора и цилиндрическим корпусом 34 пространство между внешней поверхностью поршня 37 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 34, как правило, заполняется защитной смазкой.

Для того чтобы исключить возможность утечки из одной полости цилиндрического корпуса 34 в другую полость, поршень 37 и/или дополнительный поршень 41 снабжается, по меньшей мере, одним уплотнителем 43 в месте его контакта с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 34. С этой же целью поршень 37 и/или дополнительный кольцевой поршень 41 также может быть снабжен опорным центрирующим кольцом 44.

Поршень 37 и/или дополнительный поршень 41 может быть выполнен с бочкообразной формой 45 внешней поверхности, что уменьшает вероятность его заклинивания в цилиндрическом корпусе 34.

Защитный кольцевой элемент 40 может быть выполнен в нескольких вариантах: в виде трубки с возможностью ее деформирования или гофрированным, или в виде жесткой трубки.

Защитный кольцевой элемент 40, выполненный в виде трубки с возможностью ее деформирования, (фиг.7) изготавливается или из эластомера или ткани, или полимерн