潜油电泵保护器的作用

一、保护器的作用保护器的主要功能是密封潜油电机，防止井液进入电机。保护器能使电机内部压力和吸入口处压力保持平衡，同时当电机运行时，电机内的润滑油因温度升高而膨胀，保护器内有足够的空间储存因膨胀而溢出的油。反之，当润滑油的温度下降而收缩时，保护器内的油又可返回补充给电机。保护器的上端与分离器（吸入口）相连，且轴端相接，以使泵轴的重量、液压负载以及叶轮的轴向力全部或部分地传到保护器的止推轴承上。保护器的下端与电机相连，并允许电机轴由于升温而伸长。综上所述，保护器的作用基本上有五个：（1）提供电机油膨胀体积。电机和保护器注满了电机油，用于润滑轴承和冷却电机。在机组安装、运行和起井过程中，电机油将膨胀或收缩，电机油体积的变化要由保护器来补偿。（2）压力平衡。保护器用于平衡电机内部与井筒之间的压力，消除轴密封周围的压力不平衡。（3）隔离井液。保护器起到防止井液进入电机的作用。（4）承受轴向力。保护器承担来自泵的向下的轴向力，以避免电机止推系统承担该轴向力。当泵在非正常工作时，保护器的上止推系统用于防止泵的向上的轴向力增加。（5）传递扭矩。保护器传递从电机轴到泵轴的扭矩。包括传递壳体的反向扭矩。二、保护器的种类目前国内外使用的保护器，从其原理来看，使用比较普遍的有两种：沉淀式保护器和胶囊式保护器。一、保护器的结构及原理潜油电泵保护器的作用决定了保护器的基本结构是以隔离电机油和井液为主要目的，使电机不仅在油井中运行能够有足够的电机油来提供润滑，而且在停机变冷时，保护器能够为电机补充不足的电机油，防止井液进入电机。隔离的手段有用胶囊隔离、根据两种液体的相对密度不同隔离和用重油隔离。保护器的基本结构可分为：沉淀式保护器、胶囊式保护器、联通式保护器。根据地质条件和要求不同，保护器的结构也可以自由组合为：沉淀与胶囊结合、双沉淀、双胶囊等组合式保护器。保护器的原理是根据不同液体的密度不同、性质不同，在混合时不相互溶解、分层沉淀，密度大的液体沉淀于下层。电机油的密度低于井液的密度，机组下井后井液进入保护器与电机油混合腔的上部。当保护器呼吸时，保护器内的电机油通过保护器护轴管上部的呼吸孔与电机相通，为电机提供补充或容纳，经过长时间的运转，机组反复启动停机，腔体内的电机油全部替换为井液，井液就会通过该腔体进入下一腔，则该腔体的就完全失效，第二腔开始起作用，直到保护器所有的腔体内的电机油全都替换为井液，保护器就失去作用，井液就能够直接进入电机，最终导致电机烧毁。保护器中起密封作用的主要部件是机械密封，第一级接卸密封运转在井液中，对保护器的轴向起密封作用，机械密封在起密封作用的同时本身也有一定的泄漏，但是泄漏量很小，在计算保护器呼吸量时可以忽略不计。二、沉淀式保护器沉淀式保护器主要由机械密封、沉淀室、沉淀管、轴及止推轴承组成。其上下为两个沉淀腔，底部设有止推轴承。顶部胀缩管与井液相连通，底部沉淀管与电机内腔相连通。两节护轴管的顶部跟别安装一个单端面机械密封和防沙帽，防止井液从护轴管直接进入电机。在下井作业时，注入沉淀式保护器腔体全部是电机油。将保护器与电机连接后，打开所有的排气孔，使用手摇齿轮泵从电机头部注油阀注入电机油，自下往上，当排气孔有电机油均匀流出且无气泡时停止注油，更换铅垫，将丝堵安装好。沉淀式保护器是根据井液、电机油两种液体的密度不同，利用沉淀的方法，将进入保护器的井液和电机油分开的，保证井液不能从联通系统进入电机。机组下入井底后，随着温度的升高，保护器呼出部分电机油，同时井液进入上部胀缩管和上腔体底部。启动电机使机组工作，达到最高温度后，电机油不再彭航，此时保护器电机油呼出量达到最大值。当电机停止运行后，电机温度降至井底环境温度，电机油体积收缩，井液从顶部胀缩管进入保护器上腔底部，补充电机油收缩的体积。机组重复工作时，保护器将补充的井液从顶部胀缩管呼出。保护器在工作时，密封不断产生漏失，井液从顶部胀缩管不断进入沉淀腔底部进行补充，当进入上沉淀腔的井液淹没顶部沉淀管时，井液就进入了下级沉淀腔，上级沉淀腔就失效了。下级沉淀腔重复上级沉淀腔的工作，当下级沉淀腔失效时，井液就会进入电机，这时保护器就完全失效了。三、胶囊式保护器胶囊式保护器是近些年发张起来的一种新型保护器，有单胶囊式和双胶囊式两种。大庆油田应用的绝大多数是单胶囊式保护器。这种保护器上部为胶囊、下部为沉淀式结构。它具有以下优点：(1)用胶囊来隔离井液与电机油，是采用直接隔离的方法，只要胶囊不破损，井液就不能进入电机。具有沉淀式保护器的优点，机械密封分散安装，改善了机械密封的散热条件。(2)利用胶囊实现电机油的热膨胀呼吸作用，可以减少电机油的漏失。胶囊式保护器主要由胶囊、单流阀、机械密封及沉淀腔等组成，上部胶囊的外部与井液相连通，内腔通过护轴管的呼吸孔与下部沉淀腔相连通。下部沉淀腔工作与沉淀式保护器工作原理一样。工作原理：当机组下入井底后，由于温度升高，使电机油膨胀，有部分电机油进入收缩的胶囊。电机启动后，电机温度升高，又有部分电机油进入收缩的胶囊，达到温度最高值时，电机油不再膨胀，保护器的胶囊完全容纳了由常温到井底温度，再到电机工作温度时膨胀的电机油。胶囊内腔体排液设有单流阀，因为：（1）使用单流阀会使胶囊所受压力增加，同时也会使第一道机械密封所受的压力不超过许可值。（2）即使单流阀为闭合状态，但当电机油膨胀，压力达到设定值把单流阀顶开时，液体可以流向胶囊内，使电机油含水，降低介电强度，同时也会使介电材料发生水解。当机组停机后，温度降至井底温度，电机油体积收缩，胶囊收缩，井液从上接头的连通孔进入胶囊与保护器壳体的环形空间。胶囊式保护器的机械密封的两面压力是平衡的，泄漏的主向是离心方向。首级机械密封泄漏量到一定体积，胶囊无法再收缩时，泄漏主向发生改变，从首级机械密封进入胶囊内井液两增大，从首级机械密封进入的井液进入下至第一级沉淀腔，按沉淀式保护器原理进行工作，下至第二级沉淀腔失效，整个保护器就失效了。这种保护器在大庆油田应用效果好。四连通式保护器1、结构主要由机械密封、内外腔体和轴承等零部件组成。2、工作原理1、给保护器内腔注润滑油、外腔注隔离液。隔离液为相对密度1.8~2.2的重油，将井液与润滑油隔离开来。保护器内的机械密封可密封轴，使井液不能进入电机。2、电机中的润滑油通过保护器连通孔与井液连通，在重油作用下使电机内压力稍高于井筒与电机环形空间压力，并能及时调整平衡。3、电机下井运行时，温度不断升高，电机保护器内的润滑油和隔离液受热膨胀，一部分重油进入井筒。4、电机停止运行后，温度降低，润滑油和隔离液收缩，井液由连通孔进入保护器，积存于隔离液上方。此即保护器吸入过程，保护器内的机械密封，在内外压力基本平衡的状态下工作。