Вертикальный скважинный турбонасосный агрегат
Изобретение может быть использовано для подъема жидкости из скважин. Цель изобретения - повышение надежности уравновешивания осевых нагрузок на нестационарных режимах. В корпусе 2 на радиальных подшипниках (П) 3, 4, 5, 6 размещен вал (В) 7. На В 7 в верхней части корпуса 2 установлена турбина 8, в нижней - насос 9, имеющие общий выход для жидкости. В средней части корпус 2 между П 3, 4 имеет цилиндрическую расточку 10, в к-рой размещен с радиальным зазором разгрузочный барабан 12. Каждая торцовая стенка расточки 10 имеет кольцевой выступ и образует с ответной поверхностью барабана 12 и В 7 камеру (К). Верхняя К подсоединена к входу 21 турбины 8, ее выступ расположен на внешнем радиусе. Нижняя К подсоединена к выходу 22 насоса 9 и ее выступ размещен в зоне В 7. К подключена к сливному каналу. На входе насоса 9 установлен обтекатель, охватывающий нижний конец В 7. В В 7 выполнено осевое отверстие 25, посредством к-рого полость обтекателя сообщена с выходом 27 турбины 8. Канал выполнен в П 4 между В 7 и выступом. Верхняя К подключена к выходу насоса посредством канала. Верхняя К подключена к каналу через зазор и нижнюю К. При выполнении выступов в виде упорных П повышается надежность запуска и остановки. Страгивающий момент будет минимальным. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU „„1536064,51) 5 F 04 D 13 04. Е 21 В 43/00
I AlTEl(T83 И„-„-;:„"3инц БиБа1отЕкА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н Д BTOPCHGMV СВИДЕТЕПЬСТВУ б У 7 б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4212828/25-29 1 (22) 19.03.87 (46) 15.01.90. Бюл. № 2 (71) Особое конструкторское бюро по конструированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов (72) В. В. Родкин и В. К. Ларионов (53) 621.671 (088.8) (56) Гlатент США № 3847512, кл. 417 — 365, опублик. 1976. Патент США № 4227865, кл. 417 — -365, опубли к. 1980. 2 (54) ВЕРТИКАЛЬНЫЙ СКВАЖИНН1 1Г1 ТУР БОНАСОС Н Ь1 Й А Г Р Е ГAT (57) Изобретение и. б. использовано для подъема жидкости из скважи.-:. Цель изобретения — — повышение надежностн уравновешивания осевых Hà-рузок на нестапионарных режимах. В корку«с 2 на радиальных подшипниках (Г1) 3. 1, 5 и 6 размещен ва.i (В) 7. На В 7 в верхней части корпуса установлена турбина 8, в нижней — насос!), имеющие общий выход для жидко TH. В сред( « Сл (ь) Cb С> ОЪ « 1536064 iQ ней части корпус 2 между П 3 и 4 имеет цилиндрическую расточку 10, в к-рой размещен с радиальным зазором разгрузочный барабан 12. Каждая торцовая стенка расточки 10 имеет кольцевой выступ и образует с ответной поверхностью барабана 12 и В 7 камеру (К). Верхняя К подсоединена к входу 21 турбины 8, ее выступ расположен на внешнем радиусе. Нижняя К подсоединена к выходу 22 насоса 9 и ее выступ размещен в зоне В 7. К подключена к сливному каналу. На входе насоса 9 установлен Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано для подъема жидкости из скважин. Цель изобретения — повышение надежности уравновешивания осевых нагрузок на нестационарных режимах. На фиг. 1 представлен скважинный турбонасосный агрегат, продольный разрез; на фиг. 2 — средняя часть корпуса агрегата с разгрузочным барабаном; на фиг. 3 узел нижнего обтекателя (в увеличенном масштабе) . Вертикальный скважинный турбонасосный агрегат содержит корпус 2 и размещенный в нем на радиальных подшипниках 3 — 6 вал 7, установленные на валу 7 в верхней части корпуса 2 турбину 8, в нижней — насос 9, в средней части корпус 2 между радиальными подшипниками 3 и 4 имеет цилиндрическую расточку 10, в которой размещен с радиальным зазором 11 разгрузочный барабан 12. Каждая торцовая стенка 13 и 14 расточки 10 имеет кольцевой выступ 15 и 16 соответственно и образует с ответной поверхностью 17 и 18 разгрузочного барабана 12 и валом 7 камеру 19 и 20 соответственно. Верхняя камера 19 подсоединена к входу 21 турбины 8 и ее выступ 15 расположен на внешнем радиусе, а нижняя камера 20 подсоединена к выходу 22 насоса 9 и ее выступ !6 размещен в зоне вала 7. Каждая камера 19 и 20 подключена к сливному каналу 23, На входе насоса 9 установлен обтекатель 24, охватывающий нижний конец вала 7, в последнем выполнено осевое отверстие 25, посредством которого полость 26 обтекателя 24 сообщена с выходом 27 турбины 8. Сливной канал 23 выполнен в нижнем радиальном подшипнике 4 разгрузочного барабана 12 между валом 7 и кольцевым выступом 16 нижней камеры 20, последняя подсоединена к выходу насоса посредством упомянутого канала 23, причем верхняя камера 19 подключена к сливному каналу 23 через радиальный зазор 11 и нижнюю камеру 20. 55 обтекатель, охватывающий нижний конец В 7. В В 7 выполнено осевое отверстие 25, посредством к-рого полость обтекателя сообщена с выходом 27 турбины 8. Канал выполнен в П 4 между В 7 и выступом. Верхняя К подключена к выходу насоса посредством канала. Верхняя К подключена к каналу через зазор и нижнюю К. При выполнении выступов в виде упорных П повышается надежность запуска и остановки. Страгивающий момент будет минимальным. 3 ил. Агрегат 1 установлен в скважине 28 на колонне 29 подъемных труб, закрепленной в пакере 30 и образующей со скважиной межтрубное пространство 31. Кольцевые выступы 15 и 16 образуют с ответными поверхностями 17 и 18 барабана 12 торцовые дросселирующие зазоры 32 и 33 соответственно. Выступы 15 и 16 могут быть выполнены в виде упорных подшипников. В этом слу чае ответные поверхности 17 и 18 барабана 12 снабжаются кольцами 34 и 35 соответственно, а в самих выступах выполняются радиальные канавки 36 и 37. Для подвода силовой жидкости в расточку 10 служит подводящий канал 38. Турбонасосный агрегат работает следующим образом. Силовая жидкость нагнетается с поверхности. по колонне 29 подъемных труб в турбину 8, которая приводит во вращение насос 9, нагнетающий в свою очередь откачиваемую жидкость из скважины 28 на поверхность по межтрубному пространству 31. В это же пространство 31 поступает отработанная силовая жидкость с выхода 27 турбины 8. Часть силовой жидкости с входа 21 турбины 8 поступает по каналу 38 в верхнюю камеру 19, проходит через зазор 32 между кольцевым выступом 15 и ответной поверхностью 17 барабана 12, далее через радиальный зазор 11 — в нижнюю камеру 20 и, пройдя торцовый зазор ЗЗ между выступом l6 и торцовой поверхностью 18, отводится на выход 22 насоса 9. В перечисленных зазорах дросселируется давление силовой жидкости. Степень дросселирования и распределение давлений в камерах 19 и 20 зависит от соотношения величин зазоров 32 и 33. Изменение давления в пласте и скважине 28, а также напора, развиваемого насосом 9 при запуске, остановке, изменениях режима приводит к изменению осевого усилия, действующего на ротор агрегата 1 и вал 7.. Так, увеличение давления на выходе 22 насоса 9 приводит к переме1пению разгру1536064 Формула изобретения 6 б Я зочного барабана 12 вниз, уменьшению зазора 33 и росту давления в нижней камере 20. Это вызывает увеличение уравновешивающей силы и компенсацию осевого возросшего усилия. Аналогично рост давления на входе 21 турбины приводит к уменьшению осевого зазора 32 и увеличению зазора 33, что вызывает перераспределение давления в камерах 19 и 20, и обеспечивает возникновение дополнительного уравновешивающего усилия, направленного вниз и компенсирующего прирост осевого усилия. Осевое отверстие 25 в валу 7 позволяет уравнять давления на верхний и нижний торцы вала 7 при любых изменениях режима. В результате повышается надежность уравновешивания осевых нагрузок, так как обеспечивается их автоматическая компенсация независимо от соотношения абсолютных величин переменных давлений. Кроме того, указанное сообщение камер 19 и 26 при выполнении сливного канала в нижнем радиальном подшипнике 4 разгрузочного барабана 12 обеспечивает слив силовой жидкости на выход 22 насоса 9, а не на его вход, как в прототипе, что снижает объемные потери. При выполнении кольцевых выступов 14 и 15 в виде упорных подшипников повышается надежность запуска и остановки агрегата, при этом страгивающий момент при запуске будет минимален. Вертикальный скважинный турбонасосный агрегат, содержащий корпус и размещенный в нем на радиальных подшипниках вал, установленные на валу в верхней части корпуса турбину, в нижней — насос, имеющие общий выход для жидкости, причем в средней части корпус между радиальными подшипниками имеет цилиндрическую расточку, в которой размещен с радиальным зазором разгрузочный барабан, и каждая торцовая стенка расточки имеет кольцевой выступ и образует с ответной поверхностью разгрузочного барабана и валом камеру, при этом верхняя камера подсоединена к входу турбины и ее выступ расположен на внешнем радиусе, а нижняя— к выходу насоса и ее выступ размещен в зоне вала и каждая камера подключена к сливному каналу, отличающийся тем, что, 20 с це.ью повышения надежности уравнове- шивания осевых нагрузок на нестационарных режимах, на входе насоса установлен обтекатель, охватывающий нижний конец вала, в валу выполнено осевое отверстие, 25 посредством которого полость обтекателя сообщена с выходом турбины, сливной канал выполнен в нижнем радиальном подшипнике барабана между валом и кольцевым выступом нижней камеры, последняя подсоединена к выходу насоса посредством упомя30 нутого канала, причем верхняя камера подключена к сливному каналу через радиальный зазор и нижнюю камеру. 1536064 (.оставитель Г. Богомольный 1 еннктор М. I låòðîâ,1 Текре» Н. Верес Корректор T. Мал< н Заказ % Тирани 498 !долинское ВНИИ!1И Гос нарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ::(.г .Р 118085, Москва, jK — 85, Раушская наб., а. 4, 5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгароп, ул. Га арина. IИ!
