Погружной центробежный насос для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы

Авторы патента:

БАССЕТ Лонни (US)

F04D13/08 - для работы в погруженном состоянии

Владельцы патента RU 2554387:

Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. (US)

Группа изобретений относится к погружным центробежным насосам. Погружной центробежный насос содержит корпус (140), имеющий вход, расположенный в целом напротив выхода насоса. По меньшей мере частично в корпусе (140) насоса проходит вал (150), приводимый в движение погружным двигателем. К валу (150) прикреплено центробежное рабочее колесо (155), имеющее отверстие для входа текучей среды. В соответствии с указанным центробежным колесом (155) расположен диффузор (160), образующий совместно с этим центробежным колесом (155) ступень насоса. Шнек (165) соединен с валом (150) и размещен внутри компрессорной трубы (170), которая расположена в корпусе (140) насоса (120). Группа изобретений направлена на повышение эффективности перекачки среды с твердыми частицами и газом путем уменьшения риска закупорки насоса твердыми частицами при низких скоростях потока перекачиваемой среды и уменьшения образования газовых пробок. 3 н. и 15 з. п. ф-лы, 5 ил.

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к погружным центробежным насосам и, в частности к узлам для перекачивания текучих сред и способам перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы.

Для нагнетания текучих сред на поверхность часто применяют подземные насосы. Например, в нижней части скважины могут устанавливать электрический погружной насос ЭПН (ESP, от англ. electric submersible pump). При перекачивании через скважину текучей среды, содержащей твердые частицы (такие как угольная мелочь или частицы твердых отложений), попадающие в эту среду, например, из угольных месторождений или из источников других жидких энергоносителей, возникает ряд проблем, которые часто становятся причиной преждевременного выхода погружного насоса из строя.

Одна из проблем состоит в том, что в протекающем через насос потоке содержатся крупные частицы угля или другого вещества, повреждающие этот насос. Другая проблема заключается в повышенном износе насоса (например, при перекачивании водоугольной суспензии) вследствие низкой скорости потока текучей среды, обуславливаемой низким входным давлением или высокими массовыми концентрациями твердых частиц в суспензии. Малые объемы и пониженные скорости текучей среды становятся причиной локальных перепадов давления, приводящих к осаждению и накапливанию твердых частиц в областях пониженного давления ступени насоса. Эта проблема усугубляется тем, что накопление твердых частиц в зачастую извилистых трубопроводах типовых насосов в конечном итоге может привести к блокированию потока протекающей через них текучей среды.

Еще одной проблемой является образование паровых пробок, которое происходит при уменьшении интенсивности потока воды на фоне значительного количества присутствующего газа. В скважинах с высоким объемным содержанием газа также могут использовать сепараторы газа, предназначенные для отделения газа от добываемых текучих сред. Газ могут отделять в механическом или статическом сепараторе и отводить в кольцевое пространство.

Остальная добываемая текучая среда может поступать в ЭПН (ESP), нагнетающий ее на поверхность через насосно-компрессорную трубу. В газодобывающих скважинах ЭПН (ESP) может применяться для откачивания воды из ствола скважины с целью поддержания потока нетрадиционного газа, который может содержать, например, метан. В этом случае в насосно-компрессорную трубу нагнетается вода, а метан перемещается вверх по кольцевому пространству между насосно-компрессорной трубой и стенками ствола скважины. При этом насосом перекачивается некоторое количество метана, увлеченного водой. В «загазованных» скважинах через насос может проходить значительное количество метана. Этот процесс может сопровождаться образованием газовых пробок, что, в свою очередь, может привести к необходимости дорогостоящего ремонта оборудования и стать причиной продолжительного простоя скважины.

Краткое описание изобретения

Один аспект настоящего изобретения состоит в том, что предложен погружной центробежный насос. Указанный погружной центробежный насос содержит корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса. По меньшей мере частично в корпусе насоса проходит вал, приводимый в движение погружным двигателем. К указанному валу прикреплено центробежное рабочее колесо, имеющее отверстие для входа текучей среды. В соответствии с указанным центробежным колесом расположен диффузор, образующий совместно с этими центробежными колесами ступень насоса. С указанным валом соединен шнек.

Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что предложен насосный узел, предназначенный для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы. Указанный насосный узел содержит корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса. По меньшей мере частично в указанном корпусе насоса проходит вал, приводимый в движение погружным двигателем. С указанным валом соединен многоступенчатый насосно-компрессорный блок. С указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком соединен шнек, обеспечивающий создание вихревого эффекта в текучей среде.

Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что предложен способ перекачивания текучих сред. Указанный способ содержит применение насосной системы, имеющей насосный узел и двигатель, предназначенный для приведения в движение указанного насосного узла. Указанный насосный узел содержит корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса; вал, по меньшей мере, частично проходящий в указанном корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем; многоступенчатый насосно-компрессорный блок, соединенный с указанным валом; и шнековый узел, соединенный с указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком. Указанная насосная система расположена в скважине. К указанному двигателю подводится питание для приведения в действие указанного насосного узла. В указанный насосный узел может поступать текучая среда. Указанный шнековый узел по меньшей мере частично обеспечивает создание вихревого эффекта в указанной текучей среде.

Таким образом, настоящим изобретением, в соответствии с конкретными вариантами его осуществления, предложен погружной центробежный насос, в частности, предназначенный для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, из скважины, пробуренной в формации, являющейся источником жидких сред, и позволяющий предотвратить блокирование потока протекающей через него текучей среды при низких скоростях этого потока. Предложенный центробежный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, характеризуется увеличением общей эффективности перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы путем поддержания стабильного потока текучей среды при любых условиях. Кроме того, предложенный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, может характеризоваться увеличением эффективности забора перекачиваемой текучей среды в условиях присутствия газа, ввиду того что в нижней части этого насоса имеется не ограниченная стенками область, что исключает образование извилистой траектории перемещения текучей среды и газа. Применение конкретных вариантов осуществления изобретения может уменьшить риск образования газовых или паровых пробок в центробежном насосе путем увеличения скорости потока в нижней части насоса. Кроме того, в конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения может формироваться вихревой поток на верхней, нагнетательной, части насоса или рядом с ней, с учетом того, что именно эта часть насоса особенно подвержена закупорке вследствие оседания твердых частиц добываемой жидкости в периоды простоя насоса.

Признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны специалисту. Специалистом в настоящее изобретение может быть внесено множество изменений без отклонения от сути настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Для полного понимания сути и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения приведено его подробное описание, сопровождаемое чертежами, в которых сходные элементы имеют сходные позиционные обозначения.

На фиг.1 показан частичный разрез одного примера насосной системы, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 показан частичный разрез насоса, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 показан частичный вид сбоку насоса, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4A показан частичный разрез одного примера компрессорной насосной системы, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4B показан частичный разрез одного примера поплавковой насосной системы, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Настоящее изобретение раскрыто со ссылками на примеры вариантов его осуществления, однако данные ссылки не накладывают каких-либо ограничений на настоящее изобретение и никоим образом не ограничивают его суть и объем. Предмет раскрытого в данном документе изобретения может быть значительно изменен или модифицирован специалистом в соответствующей области техники, извлекающим пользу из настоящего изобретения, с заменой на эквиваленты по форме и функции. Показанные и описанные варианты осуществления настоящего изобретения приведены только для примера и никоим образом не ограничивают суть и объем настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Ниже приведено подробное описание примеров вариантов осуществления настоящего изобретения. Для большей ясности в данном документе описаны не все особенности фактического осуществления настоящего изобретения. Безусловно, специалисту будет понятно, что при проектировании любого из вариантов осуществления настоящего изобретения должно приниматься множество решений, специфических для каждого конкретного варианта осуществления настоящего изобретения с учетом конкретных целей разработки, например соответствия системным и экономическим ограничениям, которые могут варьироваться для различных вариантов осуществления изобретения. При этом понятно, что программа такого рода проектно-конструкторских работ может быть сложной и длительной, но, тем не менее, для специалиста, извлекающего пользу из настоящего изобретения, она будет представлять собой тривиальную инженерную задачу. Кроме того, нижеприведенные варианты осуществления изобретения никоим образом не подразумевают какого-либо ограничения объема настоящего изобретения.

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть направлены на создание погружного насоса, специально разрабатываемого для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, с целью извлечения этой текучей среды из скважины, предназначенной для добычи жидкости как единственного источника энергии или жидкости как сопутствующего продукта для извлечения энергии в какой-то другой форме. Конкретные варианты осуществления изобретения могут содержать конфигурацию погружного центробежного насоса, в которой имеется электрический двигатель для управления движением вала, оборудованного центробежными рабочими колесами, распределенными по его длине, причем каждое рабочее колесо граничит с диффузором и расположено неподвижно относительно стенки насоса, и совокупность этих элементов образует многоступенчатый насос. Конкретные варианты осуществления изобретения могут быть полезными для нефтяной промышленности или для промышленного или муниципального водного хозяйства, однако наиболее актуально применение данных вариантов осуществления изобретения для перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы, из скважин, пробуренных с целью добычи текучей среды на объектах энергетической промышленности и отрасли водоснабжения, а также в условиях присутствия или отсутствия растворенного в этой среде газа.

Конкретные варианты осуществления изобретения могут содержать один или несколько шнековых узлов, расположенных в одной или нескольких частях общего корпуса - верхней, средней и нижней - и составляющих односекционный насосный узел. В конкретных вариантах осуществления каждая секция может соединяться с другими секциями с целью увеличения динамической подъемной силы центробежного насоса для удовлетворения требований по объему и динамическому напору потока каждой отдельно взятой скважины. Шнековый узел в силу своей конструкции может создавать ограниченный в пространстве компактный вихревой поток текучей среды, удерживающий твердые частицы в этой текучей среде во взвешенном состоянии и увеличивающий скорость потока текучей среды в направлении центрального отверстия нижнего диффузора. Компактный вихревой поток или «вихревой эффект» может предотвращать накапливание твердых частиц на нижних ступенях или «закупорку» нижних ступеней и, в конечном итоге, может уменьшать абразивный износ.

На фиг.1 показан частичный разрез одного примера насосной системы 100, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Насосная система 100 может располагаться в обсаженном или необсаженном (в соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения) стволе 105 скважины, проходящем через формацию 110. Насосная система 100 может содержать центробежный насос 120, соединенный с входной частью 125, уплотнительной частью 130 и двигательной частью 135. В общем случае насосная система 100 может подвешиваться к насосно-компрессорной трубе 115 известным способом, при котором погружной электрический кабель проходит к двигателю двигательной части 135 от источника питания на поверхности (не показан). Насос 120 может иметь один или несколько входов рядом с входной частью 125. Выход насоса 120 может располагаться и соединяться с принимающим устройством таким образом, чтобы поток перекачиваемой текучей среды поступал в это принимающее устройство рядом с верхним концом насоса 120 и направлялся к поверхности или в обсадную трубу с другим погружным насосом.

На фиг.2 показан частичный разрез насоса 120, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Насос 120 может иметь корпус 140 и центральный вал 150, приводимый в движение двигателем двигательной части 135. Корпус 140 насоса может иметь в общем цилиндрическую форму с диаметром, подходящим для спуска насоса 120 в ствол скважины и извлечения насоса 120 из ствола скважины. Вал 150 может представлять собой ведущий вал, проходящий в основном, частично или полностью по длине насоса 120 и вращающийся под действием крутящего момента, передаваемого от погружного двигателя, располагающегося над насосом 120 или под ним. Вал 150 может приводить в движение многоступенчатый насосно-компрессорный блок 145. Ступени многоступенчатого насосно-компрессорного блока 145 могут быть распределены по длине вала 150. Каждая ступень может содержать центробежное рабочее колесо 155 и диффузор 160.

Каждое рабочее колесо 155 может соединяться с валом 150 и вращаться совместно с ним. Каждое рабочее колесо 155 может иметь один или несколько входов для текучей среды, которые могут представлять собой располагающиеся рядом с валом 150 осевые отверстия, а также может иметь одну или несколько изогнутых лопаток, образующих проточные каналы для текучей среды, ускоряющих перемещение текучей среды при вращении вала 150 и направляющих текучую среду к диффузору 160 или к другой части насоса 120. В конкретных вариантах осуществления изобретения одно или несколько рабочих колес 155 могут иметь центральные стыковочные втулки для скользящего соединения с валом 150 и фиксации на валу 150 для совместного вращения с валом 150. Кроме того, каждая стыковочная втулка может иметь продолговатую форму (не показано) для соединения с ближайшим диффузором 160. В конкретных вариантах осуществления изобретения одно или несколько рабочих колес 155 могут физически никак не соединяться с диффузорами 160.

На фиг.3 показан частичный вид сбоку насоса 120, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления изобретения, приведенном на фиг.3, одно или несколько рабочих колес 155 могут располагаться в стенке 161 одного или нескольких диффузоров 160. Каждый из диффузоров 160 может быть неподвижным относительно вала 150 и может, например соединяться с корпусом 140 или опираться на другую часть насоса 120. Например, диффузор 160 может быть прижат к внутренней поверхности корпуса 140, так что он неподвижен относительно рабочих колес 155. Диффузор 160 может иметь центральный канал, диаметр которого позволяет осуществлять восходящее перемещение текучей среды через кольцевое пространство между указанным центральным каналом и валом 150 на вход рабочего колеса. В конкретных вариантах осуществления изобретения диффузор 160 может способствовать радиальному выравниванию вала. Каждый диффузор 160 может содержать один или несколько входов, через которые от ближайшего рабочего колеса 150 может поступать текучая среда. Возможно наличие одной или нескольких цилиндрических поверхностей и радиальных лопаток диффузора 160, направляющих поток текучей среды на следующую ступень или часть насоса 120.

Многоступенчатый насосно-компрессорный блок 145 может содержать любое количество подходящих ступеней, обуславливаемое конструктивными требованиями и требованиями к эксплуатационным характеристикам. Например, ступени могут быть сгруппированы друг над другом для обеспечения необходимой подъемной силы для каждой скважины. Конкретные варианты осуществления изобретения могут содержать несколько насосно-компрессорных блоков. В данном документе описываются конкретные варианты конфигураций рабочих колес и диффузоров, однако эти варианты никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут использоваться любые подходящие конфигурации рабочих колес и диффузоров.

С валом 150 любым способом может быть соединен шнек 165, чтобы вращаться совместно с валом 150. Например, к одному из возможных способов соединения шнека 165 с валом 150 относится (но не ограничивается таковым) следующий: шнек 165 может быть сцеплен непосредственно с валом 150 и зафиксирован на нем при помощи запорных колец, устанавливаемых сверху и снизу шнека 165 для жесткого прикрепления шнека 165 к валу 150. Шнек 165 может располагаться под нижним диффузором 160 непосредственно над входными отверстиями входной части 125. На чертеже приведен один вариант исполнения шнека 165, однако этот вариант никоим образом не ограничивает объем настоящего изобретения - следует понимать, что в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения шаг и длина шнека могут варьироваться в зависимости от состояния скважины и условий эксплуатации.

Как показано на фиг.2, шнек 165 может располагаться в компрессорной трубе 170, которая может проходить по длине корпуса 140 и образовывать кольцевое пространство для потока текучей среды. Компрессорная труба 170 может способствовать направлению потока текучей среды от входа насоса в центральное отверстие первого рабочего колеса или диффузора. Компрессорная труба 170 может быть соединена с одним или несколькими многоступенчатыми насосно-компрессорными блоками 145 и корпусом 140. В конкретных вариантах осуществления изобретения компрессорная труба 170 может удерживаться неподвижно между основанием насоса 120 и нижним диффузором 160, при этом всякое движение исключено. Во избежание преждевременного износа компрессорная труба 170 может быть выполнена из материала, обладающего значительным сопротивлением абразивному износу. В конкретных вариантах осуществления изобретения шнековая система может быть установлена в насосе, как показано на чертеже. В других же вариантах осуществления изобретения шнековая система может представлять собой отдельное устройство, привинчиваемое к насосу или закрепляемое на насосе болтовым соединением.

В процессе работы шнек 165 в компрессорной трубе 170 может создавать ограниченный в пространстве компактный вихревой поток текучей среды, удерживающий твердые частицы в этой текучей среде во взвешенном состоянии и увеличивающий скорость потока текучей среды в направлении центрального отверстия нижнего диффузора 160. Компактный вихревой поток или «вихревой эффект», формируемый шнеком 165, может предотвращать накапливание твердых частиц на нижних ступенях многоступенчатого насосно-компрессорного блока 145, «закупорку» нижних ступеней этого блока, ограничение потока на нижних ступенях этого блока и образование иного рода препятствий, приводящих к замедлению потока, на нижних ступенях этого блока.

В конечном итоге, по сравнению с применением типовых насосов, использование предложенной конструкции насоса может уменьшить абразивный износ насоса 120 при перекачивании текучей среды, содержащей твердые частицы. Кроме того, траектория движения потока текучей среды, проходящего через ступени типовых насосов, может быть очень извилистой, вследствие чего при уменьшении скорости потока происходит оседание твердых частиц, при этом интенсивное накопление в насосе твердых частиц приводит к образованию нисходящего спиралевидного потока, в результате чего многоступенчатые блоки типовых насосов теряют способность перекачивать текучую среду. Данный недостаток может быть устранен при использовании предложенного насоса, соответствующего конкретным вариантам осуществления изобретения. Кроме того, насос 120 может характеризоваться увеличением эффективности забора перекачиваемой текучей среды в условиях присутствия газа, ввиду того что в нижней части этого насоса имеется не ограниченная стенками область, что исключает образование извилистой траектории перемещения текучей среды и газа. Кроме того, шнек 165 также может способствовать дополнительному увеличению подъемной силы и напора снизу насоса 120.

На фиг.2 показано, что шнековый узел расположен в нижней части насоса 120, однако настоящее изобретение не ограничивается такой конфигурацией. Один или несколько шнековых узлов могут располагаться в общем корпусе насоса в одной или нескольких его частях - верхней, нижней и средней, - которые вместе составляют односекционный насосный узел. Например, несколько шнековых узлов могут соединяться последовательно для передачи текучих сред с большим содержанием твердых частиц. В конкретных вариантах осуществления изобретения каждая насосная или шнековая секция может соединяться с другими секциями с целью увеличения динамической подъемной силы центробежного насоса для удовлетворения требований по объему и динамическому напору потока каждого отдельно взятого варианта применения.

В конкретных вариантах осуществления изобретения шнек 165 с компрессорной трубой 170 или без этой трубы может располагаться в верхней части насоса 120 для создания вихревого эффекта на нагнетательной части насоса 120 или рядом с ней. Этот вихревой эффект может быть особенно полезен для воздействия на ранее накопившиеся твердые частицы добываемой текучей среды, осевшие, например, при простое насоса 120. После повторного пуска насоса 120 создаваемый вихревой эффект может поднять твердые частицы, осевшие на верхних ступенях многоступенчатого насосно-компрессорного блока 145, путем их «взбалтывания» и повторного переведения во взвешенное состояние, в результате чего под действием давления и движущей силы в насосе эти частицы могут снова подняться в трубчатую колонну и продолжить перемещение вместе с текучей средой.

Типовые насосы, напротив, подвержены закупорке из-за оседания твердых частиц, содержащихся в добываемой жидкости, при простое насоса. Твердые частицы могут оседать на нескольких верхних ступенях (на рабочем колесе и диффузоре) и частично или полностью блокировать лопатки этих ступеней. В результате такой блокировки уменьшается количество передаваемой текучей среды и уменьшается скорость потока текучей среды.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения шнековый узел может быть исполнен в виде компрессорной конструкции или в виде поплавковой конструкции. На фиг.4А показан частичный разрез одного примера компрессорной насосной системы 400А, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на чертеже, компрессорная насосная система 400А может содержать компрессорный насос 420А, уплотнительную часть 430 и двигательную часть 435. Рабочие колеса 455А могут быть зафиксированы на валу 450А или прикреплены к валу 450А без возможности перемещения вверх и вниз независимо от текущего расхода потока насоса 420А. Один или несколько шнеков 465 могут быть соединены с валом 450А над рабочими колесами 455А и/или под ними. Ввиду того, что рабочие колеса 455А прикреплены к валу 450А, компрессорная насосная система 400А имеет оптимальный объем свободного пространства в блоках ступеней, в результате чего траектория перемещения твердых частиц становится менее извилистой независимо от объема добываемой текучей среды.

В конкретных вариантах осуществления изобретения шнековый узел может опираться на подшипниковую опору, выполненную из карбида вольфрама. Например, на фиг.4А показан уплотнительный упорный подшипник 475 двигателя, дополняющий упорный подшипник 480 двигателя. Уплотнительный упорный подшипник 475 двигателя может выдерживать осевое усилие, передаваемое шнековым узлом, и может содержать карбид вольфрама. Карбид вольфрама является веществом, устойчивым к абразивному износу, и по твердости значительно превосходит угольную пыль и песок. Он также может использоваться в подшипниковом узле 485, группе втулок и гильз, установленной для радиальной опоры под шнеком 465 или над ним.

На фиг.4В показан частичный разрез одного примера поплавковой насосной системы 400В, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на чертеже, поплавковая насосная система 400В может содержать поплавковый насос 420В, а также элементы, аналогичные элементам, содержащимся в компрессорной насосной системе 400А. В поплавковом насосе 420В рабочие колеса 455В могут скользить вверх и вниз по валу 450B в зависимости от количества добываемой текучей среды. При добыче малого количества текучей среды рабочее колесо 455В может перемещаться вниз, надвигаясь на соответствующий диффузор 460В. При добыче большого количества текучей среды рабочее колесо 455В под действием направленного вверх осевого усилия может перемещаться вверх к соответствующему вышерасположенному диффузору 460В.

Таким образом, настоящим изобретением, в соответствии с конкретными вариантами его осуществления, предложен погружной центробежный насос, в частности, предназначенный для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, из скважины, пробуренной в формации, являющейся источником жидких сред, и позволяющий предотвратить закупорку насоса при низких скоростях потока текучей среды. Предложенный центробежный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, характеризуется увеличением общей эффективности перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы, путем поддержания стабильного потока текучей среды при любых условиях. Кроме того, предложенный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, может характеризоваться увеличением эффективности забора перекачиваемой текучей среды в условиях присутствия газа, ввиду того что вокруг шнека в нижней части этого насоса имеется не ограниченная стенками область, что исключает образование извилистой траектории перемещения текучей среды и газа. Шнек открыт от низа до верха, вследствие чего поток текучей среды не ограничивается, как в случае перемещения текучей среды по извилистым траекториям между рабочими колесами и диффузорами. Применение конкретных вариантов осуществления изобретения может уменьшить риск образования газовых или паровых пробок в центробежном насосе путем увеличения скорости потока в нижней части насоса. Кроме того, в конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения может формироваться вихревой поток на верхней, нагнетательной, части насоса или рядом с ней, с учетом того, что именно эта часть насоса особенно подвержена закупорке вследствие оседания твердых частиц добываемой жидкости в периоды простоя насоса.

Варианты осуществления настоящего изобретения показаны на чертежах в определенной ориентации, однако специалисту должно быть понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения подходят для применения при различных ориентациях. Таким образом, специалист должен понимать, что на чертежах, относящихся к приведенным для примера вариантам осуществления изобретения, в которых использованы слова, выражающие направление в пространстве, например «над», «под», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз» и т.п., направлению «вверх» соответствует направление в верхнюю часть чертежа, а направлению «вниз» соответствует направление в нижнюю часть чертежа.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает достижение вышеупомянутых целей и имеет вышеупомянутые и присущие ему преимущества. Варианты осуществления раскрытого изобретения приведены только для примера, при этом настоящее изобретение может быть изменено и применено на практике различными, но эквивалентными способами, понятными специалисту, извлекающему пользу из настоящего изобретения. Кроме того, на элементы приведенных в данном документе конструкций не накладываются никакие иные ограничения, кроме ограничений, указанных в нижеприведенной формуле изобретения. Таким образом, очевидно, что конкретные приведенные для примера варианты раскрытого изобретения могут быть преобразованы или изменены, причем все такие модификации не отклоняются от объема и сути настоящего изобретения. Термины, использованные в формуле изобретения, имеют свои обычные основные значения, если заявителем прямо и ясно не указано иное.

1. Погружной центробежный насос, содержащий:
корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса;
вал, по меньшей мере, частично проходящий в корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем;
центробежное рабочее колесо, прикрепляющееся к указанному валу и имеющее отверстие для входа текучей среды;
диффузор, расположенный соответственно указанному центробежному колесу и образующий совместно с этим центробежным колесом ступень насоса;
шнек, соединенный с указанным валом и размещенный внутри компрессорной трубы, которая расположена в корпусе насоса.

2. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек расположен между указанным диффузором и указанным входом насоса.

3. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек расположен между указанным диффузором и указанным выходом насоса.

4. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек расположен в трубе, образующей кольцевое пространство для потока текучей среды.

5. Погружной центробежный насос по п.2, отличающийся тем, что указанный шнек предназначен для создания вихревого потока в текучей среде между указанным диффузором и указанным входом насоса.

6. Погружной центробежный насос по п.2, отличающийся тем, что указанный шнек предназначен для ускорения потока текучей среды в направлении указанного диффузора.

7. Погружной центробежный насос по п.3, отличающийся тем, что указанный шнек предназначен для взбалтывания осевших твердых частиц в текучей среде между указанным диффузором и указанным выходом насоса.

8. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек имеет компрессорную конструкцию или поплавковую конструкцию.

9. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек опирается на подшипник, выполненный из карбида вольфрама.

10. Насосный узел для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, причем данный насосный узел содержит:
корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса;
вал, по меньшей мере, частично проходящий в корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем;
многоступенчатый насосно-компрессорный блок, соединенный с указанным валом;
ишнековый узел, соединенный с указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком, размещенный внутри компрессорной трубы, которая расположена в корпусе насоса, и предназначенный для создания вихревого эффекта в текучей среде.

11. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел расположен между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным входом насоса.

12. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел содержит компрессорную трубу.

13. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел расположен между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным выходом насоса.

14. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел имеет компрессорную конструкцию или поплавковую конструкцию.

15. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел содержит подшипник, выполненный из карбида вольфрама.

16. Способ перекачивания текучих сред, содержащий шаги:
применение насосной системы, имеющей:
насосный узел, содержащий:
корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса;
вал, по меньшей мере частично проходящий в указанном корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем;
многоступенчатый насосно-компрессорный блок, соединенный с указанным валом; и
шнековый узел, соединенный с указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и размещенный внутри компрессорной трубы, которая расположена в корпусе насоса; и
двигатель, предназначенный для приведения в движение указанного насосного узла;
помещение указанной насосной системы в скважину;
подведение питания к указанному двигателю для приведения в действие указанного насосного узла;
обеспечение поступления в указанный насосный узел текучей среды; и
создание вихревого эффекта в указанной текучей среде по меньшей мере частично при помощи указанного шнекового узла.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что указанный вихревой поток создают в текучей среде между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным входом насоса.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что указанный вихревой поток создают в текучей среде между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным выходом насоса.

Изобретение относится к компрессорной технике. Компрессорный блок для выполнения технологических операций над рабочей текучей средой содержит компрессор (3), расположенный внутри корпуса (7) и предназначенный для сжатия рабочей текучей среды, причем входное отверстие (71) для рабочей текучей среды указанного корпуса (7) проточно соединено со сборной камерой (19).

Двигатель, содержащий герметичный уплотнительный узел (варианты), и установка, содержащая двигатель // 2540955

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в двигателях, например, для нефтегазовой промышленности. Техническим результатом является уменьшение общих потерь в электрической машине.

Погружной насос // 2534193

Изобретение касается насоса для откачки сточных вод с частицами твердых веществ. Насос имеет расположенное в корпусе насоса рабочее колесо (8).

Садовый насос с устройством для хранения труб // 2528546

Изобретение относится к садовому насосу, в частности насосу для резервуаров с дождевой водой. Насос снабжен жестким на изгиб, составленным из нескольких отрезков трубы выходным трубопроводом.

Двигатель электрического погружного насоса (варианты) // 2521820

Группа изобретений относится к двигателям погружных насосов. Двигатель 10 погружного насоса содержит вал 18, металлическую втулку и роторную секцию 20, соединенные с валом 18 для совместного с ним вращения.

Электрическая машина, в частности, погружной электродвигатель с защищенным статором // 2512876

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в погружном электродвигателе с защищенным статором. Техническим результатом является повышение прочности и коэффициента полезного действия.

Устройство для определения технического состояния подшипниковых узлов погружных электродвигателей // 2510655

Устройство относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению износа подшипниковых узлов погружных электродвигателей, и может быть использовано в народном хозяйстве для бесперебойного водоснабжения.

Способ производства химического вертикального электронасосного агрегата и электронасосный агрегат, выполненный этим способом (варианты) // 2509925

Изобретение относится к насосостроению. Способ производства включает изготовление сборного корпуса насоса из соединяемых с опорной плитой корпуса ходовой части с подшипниковыми опорами, корпуса подвески и корпуса проточной части, изготовление вала ротора насоса, рабочего колеса, корпуса переходника и силового узла.

Конструктивно-технологический модельный ряд химических вертикальных насосов (варианты) // 2509920

Изобретение относится к насосостроению, а именно к химическим вертикальным центробежным насосам. Каждый репрезентативный насос из конструктивно-технологического модельного ряда содержит однотипную конструктивную систему.

Химический вертикальный электронасосный агрегат с рабочим колесом закрытого типа и способ перекачивания химически агрессивных жидкостей // 2509919

Изобретение относится к насосостроению, а именно к химическим вертикальным центробежным электронасосным агрегатам. Агрегат включает привод - электродвигатель, переходник с силовой муфтой и центробежный полупогружной насос.

Перегородка для погружной машины // 2584381

Группа изобретений относится к перегородке для непроницаемого по текучей среды уплотнения между отсеком двигателя и соединительным отсеком погружной машины. Перегородка (8) содержит разделительную стенку (10), имеющую гнездо, и, по меньшей мере, один соединительный узел (12), размещенный в упомянутом гнезде, при этом соединительный узел (12) является доступным с первой стороны перегородки и со второй стороны перегородки. Согласно настоящему изобретению перегородка содержит уплотнительный элемент, размещенный, по меньшей мере, в части зоны контакта между гнездом разделительной стенки (10) и соединительным узлом (12), удерживающее средство (21) выполнено с возможностью удерживания соединительного узла (12) в упомянутом гнезде, причем соединительный узел (12) содержит первый пружинный зажим, выполненный с возможностью зацепления с упомянутой первой стороны, и второй пружинный зажим, выполненный с возможностью зацепления с упомянутой второй стороны. Настоящее изобретение также относится к погружной машине, содержащей такую перегородку. Группа изобретений направлена на создание перегородки, гарантирующей непроницаемое по текучей среде уплотнение и удобной для подсоединения электропроводов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Насосное устройство // 2597382

Группа изобретений относится к насосному устройству (2), устанавливаемому коаксиально в трубе (3), и насосной системе (1), содержащей насосное устройство (2). Насосное устройство (2) включает осевой или радиально-осевой насос, содержащий направляющую трубку (7), расположенную вокруг участка рабочего колеса насосного устройства (2). В установленном положении между верхним концом (16) направляющей трубки (7) на выпускном участке (8) насосного устройства (2) и колонной трубой (3) образован зазор (11). Направляющая трубка (7) имеет упругий участок (12) на своем выпускном конце. Упругий участок (12) выполнен с возможностью изгибания в радиальном наружном направлении к колонной трубе (3), чтобы, по меньшей мере, частично, в частном случае полностью, закрыть зазор (11) в процессе работы насосного устройства (2). Изобретения направлены на повышение эффективности работы насосного устройства (2) путем исключения возникновения турбулентности на выпускном участке (8). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Погружной электродвигатель // 2599053

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для создания привода погружного электронасоса для подъема жидкости из нефтедобывающей скважины. Технический результат заключается в обеспечении охлаждения косинусного конденсатора и повышении надежности токоввода. Погружной электродвигатель включает корпус, статор, ротор, узел токоввода и модуль с косинусным конденсатором. Электрический разъем косинусного конденсатора размещен в нижней части модуля. Изолированный силовой проводник размещен в пазах статора и соединен с электрическим разъемом косинусного конденсатора и узлом токоввода погружного электродвигателя. Внутреннее пространство косинусного конденсатора изолировано от масла, а внутреннее пространство погружного электродвигателя, заполненное маслом, сообщено с пространством вокруг модуля. В погружном электродвигателе в качестве модуля может быть использована гильза основания погружного электродвигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Теплообменник погружного маслозаполненного двигателя // 2599262

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в нефтяном машиностроении и в погружных маслозаполненных электродвигателях, служащих приводом электроцентробежных насосов. Технический результат состоит в повышении технологичности изготовления и эффективности работы и катодной защиты погружного оборудования. Теплообменник содержит верхний ниппель с центральным и концентрично расположенными каналами и нижний ниппель. Ниппели герметично соединены трубой с радиальными отверстиями в нижней части. Между ниппелями герметично установлен кожух, выполненный сборным из верхней и нижней гильз с радиальными отверстиями для заливки в них герметизирующего состава. Теплообменный кожух охватывает трубу и имеет равноудаленные друг от друга ответвления в радиальном направлении, не выходящие за радиус верхнего и нижнего ниппелей, обеспечивающие максимальную площадь поверхности. Гильзы и теплообменный кожух соединены между собой герметизирующим составом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Теплообменник погружного маслозаполненного двигателя // 2599580

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях. Технический результат - улучшение теплообмена, уменьшение риска заклинивания вала электродвигателя из-за продуктов механического износа. Теплообменник содержит основание, верхний и нижний ниппели, маслонасос, фильтрующий элемент. В верхнем ниппеле выполнены вертикальный и горизонтальный каналы. В нижнем ниппеле выполнен вертикальный канал. Маслонасос установлен между верхним и нижним ниппелями и соединен через муфту с полым валом погружного маслозаполненного электродвигателя. Между верхним и нижним ниппелями дополнительно установлена трубка, соединяющая канал нижнего ниппеля с полым валом электродвигателя посредством горизонтального канала верхнего ниппеля. Между нижним ниппелем и основанием установлена центральная труба, и концентрично ей установлен теплообменный кожух. Вход маслонасоса соединен с маслозаполненной полостью электродвигателя посредством вертикального канала, выполненного в верхнем ниппеле. Выход маслонасоса соединен с верхней частью центральной трубы, в нижней части которой выполнены по меньшей мере два отверстия с установленным поверх них фильтрующим элементом. 1 ил.

Усилитель давления для подводных работ // 2608662

Подводная турбомашина включает электрический двигатель и компрессор или насос, приводимый от электрического двигателя, вход и выход текучей среды. Турбомашина включает корпус, общий для электрического двигателя или статора и компрессора, насоса или ротора; магнитную передачу внутри корпуса для оперативного соединения двигателя или статора и компрессора, насоса или ротора; по меньшей мере один вал с подшипниками в виде одного вала для двигателя и одного вала для насоса или компрессора или только один вал для ротора и насоса или компрессора и перегородку внутри корпуса, расположенную так, чтобы герметично отделять отсек двигателя или статора от отсека компрессора, насоса или ротора. Наружное колесо магнитной передачи соединено с валом двигателя или является статором, а внутреннее колесо магнитной передачи соединено с валом компрессора или насоса или является ротором, или наоборот. Каждый вал подвешен посредством радиальных подшипников и по меньшей мере одного упорного подшипника. Турбомашина также содержит систему балансировки давления, включающую в себя два регулирующих клапана, управляемых на основе замера разницы давлений между указанными отсеками. Изобретение направлено на повышение надежности турбомашины за счет повышения защиты герметичной перегородки. 15 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам // 2613794

Изобретение относится к транспортировке углеводородного и другого сырья по проложенным по морскому дну трубопроводам большой протяженности. Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам включает охранный кожух, электродвигатель, компрессор, магнитные подшипники, отсек, в котором расположены система управления электродвигателем, система управления магнитными подшипниками, преобразователь частоты и силовые элементы магнитных подшипников. Охранный кожух состоит из основной части кожуха и крышек кожуха, в основной части кожуха заложена обмотка статора электродвигателя, в крышки кожуха интегрированы статические части магнитных подшипников и статические части сухих газодинамических уплотнений, в ротор агрегата интегрирована короткозамкнутая обмотка, компрессор агрегата, вращающие части магнитных подшипников, и газодинамических уплотнений, вал компрессора, на котором размещены рабочие лопатки, закреплен в специальных кольцах с удерживающими входными лопатками, основная часть кожуха и крышки кожуха соединены посредством болтовых соединений. Изобретение направлено на повышение надежности агрегата. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Нагнетательный соединитель, предназначенный, в частности, для погружных насосов // 2618747

Группа изобретений может быть использована в системах отвода сточных вод из жилых помещений посредством насосов, погруженных в накопительные резервуары. Нагнетательный соединитель (10), в особенности для погружных насосов, содержит коленчатый канал (11), выполненный как одно целое, изогнутый в форме перевернутой буквы U, и предназначенный для вертикального размещения, проточный клапан (13), который должен присоединяться после канала (11), и средства (14) быстрого соединения канала (11) с гидравлической системой. Соединитель предназначен для соединения погружного насоса с гидравлической системой в верхней части резервуара и входит в состав накопительного устройства для сточных вод, включающий также резервуар с погружным насосом. Изобретения направлены на облегчение операций по техническому обслуживанию системы и уменьшение издержек производства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для защиты косинусного конденсатора погружного электродвигателя с повышенным коэффициентом мощности от внешнего внутрипластового давления // 2634923

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при создании погружных электродвигателей с повышенным коэффициентом мощности, имеющих в конструкции косинусный конденсатор, который подвергается давлению, передаваемому от скважинной жидкости. Конденсатор находится в основании, жестко соединенном с погружным двигателем. Технический результат состоит в повышении надежности защиты конденсатора, а следовательно, и повышении надежности погружного электродвигателя. Погружной электродвигатель состоит из статора, ротора, узла токоввода, системы гидрозащиты и присоединенного к нему устройства для защиты конденсатора от давления. Конденсатор находится внутри этого устройства. Устройство полностью герметично и защищает конденсатор от сдавливания. Подключение конденсатора происходит гибкими проводами или кабелями, проходящими через гермовводы, обеспечивающие герметизацию кабельных вводов. 1 ил.

Винтовой насос // 2642681

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям винтовых насосов, предназначенных для перекачивания различных жидкостей. Винтовой насос состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого соосно с ним расположен вал, снабженный объемной винтовой нарезкой. Вал закреплен на первой опоре, а через вторую опору связан с двигателем. Нарезка выполнена внешней, однозаходной, многовитковой с заданным шагом. Нарезка имеет со стороны первой опоры заданное количество объемных витков, соединенных посредством кольцевых проточек, имеющих диаметр, меньший диаметра вала на заданную величину, с равным количеством цилиндрических объемных полостей, выполненных с заданным шагом в пространствах между витками нарезки. Полости сообщаются со сквозными отверстиями, выполненными в заданном количестве в корпусе, для прохода жидкости извне, дальнейшего ее перемещения и нагнетания через частично срезанный последний виток в камеру выхода перекачиваемой жидкости. Камера выхода образована между торцом вала и его второй опорой. Изобретение направлено на увеличение производительности насоса за счет повышения эффективности перекачки жидкости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.