Установка погружного лопастного насоса компрессионного типа

Изобретение относится к многоступенчатым погружным насосам для откачки пластовой жидкости из скважин. Установка погружного лопастного насоса компрессионного типа включает электродвигатель, протектор с осевой опорой вала и по меньшей мере одну насосную секцию. Секция включает в себя: вал, корпус, сборку пакета центробежных ступеней. Каждая ступень содержит выполненные в виде цельнолитых конструкций из чугуна направляющий аппарат и рабочее колесо с ведущим и покрывным дисками, между которыми размещены лопасти, и ступицей. Аппараты зафиксированы относительно корпуса. Валы секций в рабочем состоянии опираются друг на друга. Вал нижней секции опирается на вал в протекторе, у которого осевая опора изготовлена в виде гидродинамического подшипника. Количество лопастей колеса равно пяти, а количество лопаток направляющего аппарата – трем. Каждая лопасть и каждая лопатка имеют угол входа в интервале от 3° до 20°. Высота лопастей лежит в диапазоне 4,5-5,5 мм, а высота лопаток - в диапазоне 4,0-5,0 мм., Каждая лопатка имеет угол охвата в интервале от 120° до 180°. Высота лопаточного венца не превышает минимальное расстояние между ведущим и покрывным дисками колеса, а радиус скруглений составляет от 0,2 до 0,8 от этой величины. Изобретение направлено на повышение надежности работы в скважинах с малым и средним дебитом, обеспечение оптимального ресурса установки по коррозионной стойкости и износостойкости, оптимизацию механических и физико-химических свойств ступеней. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к многоступенчатым погружным насосам для откачки пластовой жидкости из скважин.

Уровень техники

Известна установка насоса по патенту US 5,885,058 (дата приоритета 28.12.1995, дата публикации 23.03.1999), включающая насосные секции, которые содержат множество функциональных компонентов и втулок, установленных на валу с образованием по существу непрерывной трубы вокруг вала; при этом предусмотрены фитинги наверху и внизу вала для удерживания в сжатом состоянии компонентов и втулок, образующих трубу. Недостатками данной установки является то, что установленные ступени не могут надежно работать в скважинах с малым и средним дебитом из-за высокой осевой силы, действующей на каждое рабочее колесо.

Также известна установка с секцией предвключенного устройства для обработки газожидкостной смеси, RU 136503 U1 от 25.05.2012. Секция включает корпус, вал, рабочие колеса, направляющие аппараты, подшипники и т.д. Установленные на валу рабочие колеса, подшипники и втулки образуют вокруг вала по существу непрерывную трубу. Недостатком является то, что установленные ступени не могут надежно работать в скважинах с малым и средним дебитом из-за высокой осевой силы, действующей на каждое рабочее колесо.

Наиболее близким аналогом является электрический погружной насос RU 2476726 С2 от 16.05.2008 для использования в скважине, содержащий: моторную секцию; насосную секцию; защитную секцию, расположенную между моторной секцией и насосной секцией, и вращающийся вал, проходящий через моторную, защитную и насосную секции; при этом моторная, защитная и насосная секции содержат каждая множество функциональных компонентов и втулок, установленных на валу с образованием по существу непрерывной трубы вокруг вала; при этом предусмотрены фитинги наверху и внизу вала для удерживания в сжатом состоянии компонентов и втулок, образующих трубу. Недостатком является то, что множество функциональных компонентов и втулок, установленных на валу с образованием по существу непрерывной трубы вокруг вала защитной и моторной секции, снижает надежность работы установки, так как это существенно увеличивает размерную цепочку от осевой опоры верхней ступени насоса до осевой опоры, которая при такой конструкции должна быть установлена в нижней части двигателя. Кроме этого недостатком являются то, что установленные ступени не могут надежно работать в скважинах с малым и средним дебитом из-за высокой осевой силы, действующей на каждое рабочее колесо.

Для целей ясности описания по данной заявке оговоримся, что существуют насосы пакетного типа или насосы с пакетным типом сборки, то есть насосы, в которых несколько рабочих колес и направляющих аппаратов (от 3-х и более пар) собираются в пакеты (подсборки). Обычно в реальном изделии применяется в среднем около десяти пар рабочих колес и направляющих аппаратов.

Под насосами компрессионного типа понимаются насосы с компрессионным типом сборки, то есть те насосы, в которых за счет точной подгонки высоты ступиц рабочих колес обеспечивается их соприкосновение друг с другом (такая «гребенка» колес фиксируется на валу).

Под насосами пакетно-компрессионного типа понимаются насосы, объединяющие черты обоих типов сборок: компрессионной и пакетной.

В пакетном насосе вся сила колес воспринимается отдельным осевым подшипником каждой секции (для каждого пакета). В пакетно-компрессионном насосе сила колес передается на опору гидрозащиты, что позволяет избежать использования дополнительных подшипников и снижает или устраняет износ деталей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции электрического погружного насоса, которая снижает до оптимального значения осевую силу, действующую на рабочие колеса и, следовательно, на осевую опору ротора насоса.

Техническими результатами являются повышение надежности работы в скважинах с малым и средним дебитом, обеспечение оптимального ресурса установки по коррозионной стойкости и износостойкости, оптимизация механических и физико-химических свойств ступеней.

Сущность изобретения

Техническая задача решается, а технические результаты обеспечиваются тем, что установка погружного лопастного насоса компрессионного типа, включает в себя электродвигатель, протектор с осевой опорой вала, по меньшей мере одну насосную секцию, которая включает: вал, корпус, основание, головку, сборку пакета ступеней, каждая ступень содержит направляющий аппарат и рабочее колесо, рабочие колеса содержат ведущий и покрывной диски, между которыми размещены лопасти, и ступицу, направляющие аппараты зафиксированы относительно корпуса, валы насосных секций в рабочем состоянии опираются друг на друга, отличающаяся тем, что в насосе установлены центробежные ступени, рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены в виде цельнолитых конструкций из чугуна, вал нижней секции опирается на вал в протекторе, у которого осевая опора изготовлена в виде гидродинамического подшипника, при этом количество лопастей рабочего колеса равно пяти, а количество лопаток направляющего аппарата - трем, каждая лопасть рабочего колеса и каждая лопатка направляющего аппарата имеют угол входа в интервале от 3° до 20°, высота лопастей рабочего колеса лежит в диапазоне 4,5-5,5 мм, а высота лопаток направляющего аппарата - в диапазоне 4,0-5,0 мм, каждая лопатка направляющего аппарата имеет угол охвата в интервале от 120° до 180°, высота лопаточного венца не превышает минимальное расстояние между ведущим и покрывным дисками рабочего колеса, а радиус скруглений составляет от 0,2 до 0,8 от этой величины.

В частном случае выполнения электродвигатель может быть выполнен как вентильный электродвигатель.

В частном случае выполнения рабочие колеса на валу сжаты специальной гайкой по ступицам.

В частном случае выполнения двигатель установки находится (установлен) внутри кожуха.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения чугун, помимо железа и примесей, содержит, в частности, углерод, кремний, марганец, хром, церий, фосфор, бор и серу, при следующем содержании указанных элементов, мас.%:

углерод 3,5-3,9
кремний 2,1-2,7
марганец 0,4-0,6
хром <0,12
сера 0,05-0,07
фосфор <0,3
церий <0,03
бор <0,01

Кроме того, в частном случае реализации изобретения чугун, помимо железа и примесей, содержит, в частности, углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор, серу, алюминий и магний при следующем содержании указанных элементов, мас.%:

углерод 2,7-3,1
кремний 1,2-1,9
марганец 0,85-1,5
хром 0,7-3,0
никель 15-17
медь 6,1-8
сера <0,03
фосфор <0,25
алюминий 0,01-0,3
магний 0,01-0,07

Кроме того, в частном случае реализации изобретения чугун, помимо железа и примесей, содержит, в частности, углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор и серу при следующем содержании указанных элементов, мас.%:

углерод 2,7-3,1
кремний 1,2-2,2
марганец 1,3-1,9
хром 2,0-2,9
никель 15,0-17,0
медь 5,0-8,0
сера <0,05
фосфор <0,25

Вышеуказанный состав чугуна позволяет оптимизировать механические и физико-химические свойства ступеней.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения валы насосных секций снабжены шлицами, осевым резьбовым отверстием на конце, регулировочным болтом, шлицевой муфтой, на болте выполнены фиксаторы в виде радиальных выступов, сопрягаемых со шлицами муфты, установленной на вал.

Если валы насосных секций снабжены шлицами, осевым резьбовым отверстием на конце, регулировочным болтом, шлицевой муфтой, на болте выполнены фиксаторы в виде радиальных выступов, сопрягаемых со шлицами муфты, установленной на вал, то это позволяет точнее стыковывать валы при сборке, что необходимо для надежной работы компрессионного насоса.

Краткое описание графических материалов, поясняющих сущность изобретения:

фиг. 1 - секция погружного насоса в разрезе;

фиг. 2 - ступени погружного насоса в разрезе;

фиг. 3.1, 3.2., 3.3. - варианты выполнения лопаточного венца;

фиг. 4 - вид «А» лопаток лопаточного венца;

фиг. 5 - вариант выполнения регулировочного болта; соединение валов с шлицевой муфтой (в разрезе);

фиг. 6 - рабочее колесо;

фиг. 7 - направляющий аппарат.

Пути реализации изобретения

Установка погружного лопастного насоса компрессионного типа, включающая: вентильный электродвигатель (не показан), протектор с осевой опорой вала (не показан), по крайней мере, одну насосную секцию 1, которая включает: вал 2, корпус 3, основание 4, головку 5, сборку пакета ступеней, каждая ступень содержит направляющий аппарат6 и рабочее колесо 7. Рабочие колеса на валу сжаты специальной гайкой 8, направляющие аппараты зафиксированы относительно корпуса. Каждое рабочее колесо содержит ведущий 9 и покрывной диски 10, между которыми размещены лопасти 11, и ступицу 12. Валы насосных секций 2 в рабочем состоянии опираются друг на друга. На ведущем диске рабочих колес выполнен лопаточный венец 13, между боковыми гранями каждой лопатки 131 лопаточного венца и ведущим диском выполнены скругления R; вал нижней секции опирается на вал в протекторе, у которого осевая опора изготовлена в виде гидродинамического подшипника (не показана).

Установка работает следующим образом. При вращении вала 2 погружного многоступенчатого центробежного насоса 1 крутящий момент через ступицы 12 передается на рабочие колеса 7. Пластовая жидкость входит в секцию через основание 4, закручивается в области, которая образована между основным 9, покрывным 10 дисками и лопастями 11. Последовательно жидкость проходит через рабочие колеса 7, направляющие аппараты 6, выходит через головку 5. При этом происходит повышение давления пластовой жидкости.

При вращении рабочего колеса 7 благодаря наличию лопаточного венца 13 на ведущем диске 9 жидкость в пазухе между этим диском и направляющим аппаратом 8 вращается с большей угловой скоростью, чем при отсутствии лопаточного венца. Возникает торообразный вихрь, благодаря которому происходит переход жидкости от рабочего колеса 7 к направляющему аппарату 6 в осевом направлении с меньшими гидравлическими потерями. При этом благодаря указанному выполнению лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата снижаются гидравлические потери и достигаются высокие показатели напора изделия.

Для точной стыковки валов 2 с шлицами 14 в каждом валу изготовлены осевые резьбовые отверстия 15, установлен регулировочный болт 16. На каждом болте выполнены фиксаторы 18 в виде радиальных выступов, сопрягаемых со шлицами муфты 17, установленной на вал.

1. Установка погружного лопастного насоса компрессионного типа, включающая в себя электродвигатель, протектор с осевой опорой вала, по меньшей мере одну насосную секцию, которая включает в себя вал, корпус, основание, головку, сборку пакета ступеней, каждая ступень содержит направляющий аппарат и рабочее колесо, рабочие колеса содержат ведущий и покрывной диски, между которыми размещены лопасти, и ступицу, направляющие аппараты зафиксированы относительно корпуса, валы насосных секций в рабочем состоянии опираются друг на друга, отличающаяся тем, что в насосе установлены центробежные ступени, рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены в виде цельнолитых конструкций из чугуна, вал нижней секции опирается на вал в протекторе, у которого осевая опора изготовлена в виде гидродинамического подшипника, при этом количество лопастей рабочего колеса равно пяти, а количество лопаток направляющего аппарата - трем, каждая лопасть рабочего колеса и каждая лопатка направляющего аппарата имеют угол входа в интервале от 3° до 20°, высота лопастей рабочего колеса лежит в диапазоне 4,5-5,5 мм, а высота лопаток направляющего аппарата - в диапазоне 4,0-5,0 мм, каждая лопатка направляющего аппарата имеет угол охвата в интервале от 120° до 180°, высота лопаточного венца не превышает минимальное расстояние между ведущим и покрывным дисками рабочего колеса, а радиус скруглений составляет от 0,2 до 0,8 от этой величины.

2. Установка по п. 1 формулы, отличающаяся тем, что рабочие колеса на валу сжаты специальной гайкой по ступицам.

3. Установка по п. 1 формулы, отличающаяся тем, что электродвигатель установлен внутри кожуха.

4. Установка по п. 1 формулы, отличающаяся тем, что электродвигатель является вентильным электродвигателем.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что чугун, помимо железа и примесей, содержит, в частности, углерод, кремний, марганец, хром, церий, фосфор, бор и серу при следующем содержании указанных элементов, мас.%:

углерод 3,5-3,9
кремний 2,1-2,7
марганец 0,4-0,6
хром <0,12
сера 0,05-0,07
фосфор <0,3
церий <0,03
бор <0,01

6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что чугун, помимо железа и примесей, содержит, в частности, углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор, алюминий, магний и серу при следующем содержании указанных элементов, мас.%:

углерод 2,7-3,1
кремний 1,2-1,9
марганец 0,85-1,5
хром 0,7-3,0
никель 15-17
медь 6,1-8
сера <0,03
фосфор <0,25
алюминий 0,01-0,3
магний 0,01-0,07

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что чугун, помимо железа и примесей, содержит, в частности, углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор и серу при следующем содержании указанных элементов, мас.%:

углерод 2,7-3,1
кремний 1,2-2,2
марганец 1,3-1,9
хром 2,0-2,9
никель 15,0-17,0
медь 5,0-8,0
сера <0,05
фосфор <0,25

8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что валы насосных секций снабжены шлицами, осевым резьбовым отверстием на конце, регулировочным болтом, шлицевой муфтой, причем на болте выполнены фиксаторы в виде радиальных выступов, сопрягаемых со шлицами муфты, установленной на вал.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается многоступенчатого центробежного насоса с основанием (2), головной частью (14) и стенкой (16), которая соединяет основание (2) с головной частью (14) и окружает по внешнему периметру ступени насоса.

Изобретение относится к центробежным насосам и может быть использовано для перекачки по магистральным трубопроводам нефти и других жидкостей. Насос содержит набор силовых элементов в виде ребер жесткости, связывающих корпус насоса с поверхностями лап опорного насоса.

Группа изобретений относится к нефтяному машиностроению, в частности к насосам для откачки пластовой жидкости из скважин. Установка содержит: двигатель, протектор с осевой опорой вала и по крайней мере одну насосную секцию.

Изобретение относится к насосостроению и касается сборки модульного скважинного насоса. Насос содержит насосные модули с соединительными деталями, снабженными муфтой и выполненными в виде вилки.

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано как электронасосный агрегат (ЭНА) в составе систем терморегулирования самолетов и космических аппаратов.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным насосным установкам, предназначенным для перекачивания жидкостей. Одноступенчатый центробежный насосный агрегат включает центробежный одноступенчатый насос двухстороннего входа, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя, корпус, состоящий из основания и крышки, входной и выходной патрубки, ротор с закрепленным на нем рабочим колесом, установленный в опорных подшипниках, и спиральный отвод.

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к погружным насосным агрегатам перевернутого типа, спускаемым в скважины малого диаметра. Погружной насосный агрегат, спускаемый на грузонесущем кабеле в дополнительную колонну внутри обсадной колонны, содержит маслонаполненный погружной электродвигатель, гидрозащиту, выкидной модуль, электроцентробежный насос, всасывающий канал, обратный клапан и уплотнитель между электроцентробежным насосом и дополнительной колонной.

Группа изобретений относится к добыче нефти из скважин с помощью электронасосов. Каждая секция (1) насоса имеет центральную ось и содержит по меньшей мере две ступени (7) насоса.

Узел вентилятора включает в себя корпус, вмещающий импеллер и электродвигатель, приводящий в действие импеллер для создания воздушного потока. Сопло установлено на корпус для выброса воздушного потока.

Группа изобретений относится к центробежным насосам. Рабочее колесо (2) для центробежного насоса, включающее в себя имеющий лопатки (8) первый закрывающий диск (4) и присоединенный посредством сварки к первому закрывающему диску (4) второй закрывающий диск (6).

Домовая насосная станция содержит водовпускной патрубок (12), водовыпускной патрубок (28), центробежный насос (3), электродвигатель (5), электрический/электронный блок управления и мембранный напорный резервуар (30).

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в осевых компрессорах. Изобретение от известных отличается тем, что в осевом компрессоре, состоящем из N ступеней, каждая из которых содержит корпус, направляющий аппарат, рабочее колесо, установленное на валу и состоящее из диска и лопаточного венца, при этом диски соседних ступеней попарно соединены и образуют кольцевую полость, согласно изобретению кольцевые полости М ступеней, начиная от последней ступени, где М<N, соединены каналами с проточной частью последней ступени, а в диске М-й ступени выполнены каналы, выходы которых расположены перед спинками лопаток, по всему ободу диска, в виде проточек под углом ϕ 1-5° относительно плоскости, проходящей вертикально оси компрессора.

Группа изобретений относится к рабочему колесу и центробежному насосу, использующему таковое. Рабочее колесо содержит по меньшей мере ступицу (52), продолжающуюся радиально наружу в виде диска (54), по меньшей мере одну рабочую лопатку (56), расположенную на передней поверхности ступицы (52) и диска (54), по меньшей мере одну заднюю лопатку (60) на задней поверхности диска (54) и по меньшей мере один уравновешивающий канал (58), продолжающийся через ступицу (52) и диск (54).

Изобретение относится к вентилятору, не имеющему лопастей в зоне выхода потока и предназначенному для систем эвакуации газопылевых выбросов из промышленных агрегатов.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подшипниковым узлам турбокомпрессоров. Подшипниковый узел турбокомпрессора включает корпус (1) подшипников (3) с маслоподводящими каналами (2), подшипники (3) с маслоподводящими отверстиями (4) и стопорные кольца (5).

Изобретение относится к насосной технике, а именно к рабочим колесам центробежного насоса для перекачки различных жидких сред. Рабочее колесо содержит основной диск (1) со ступицей (2), покрывной диск (3) и размещенные между ними семь лопастей, выполненных криволинейными загнутыми назад.

Изобретение относится к насосной технике, а именно к рабочим колесам центробежного насоса для перекачки различных жидких сред. Рабочее колесо содержит основной диск (1) со ступицей (2), покрывной диск (3) и размещенные между ними 7 лопастей, выполненные криволинейными загнутыми назад.

Изобретение относится к насосной технике. Рабочее колесо центробежного насоса содержит основной диск (1) со ступицей (2), покрывной диск (3) и размещенные между ними криволинейные загнутые назад лопасти (4).

Изобретение относится к насосной технике, а именно к рабочим колесам центробежного насоса для перекачки различных жидких сред. Рабочее колесо содержит основной диск (1) со ступицей (2), покрывной диск (3) и размещенные между ними 7 лопастей (4), выполненные криволинейными загнутыми назад.

Изобретение относится к насосной технике, а именно к рабочим колесам центробежного насоса для перекачки различных жидких сред. Рабочее колесо содержит основной диск (1) со ступицей (2), покрывной диск (3) и размещенные между ними 7 лопастей (4), выполненных криволинейными загнутыми назад.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных мультифазных насосах для откачки газожидкостной пластовой смеси. Ступень погружного мультифазного насоса содержит направляющий аппарат с верхним и нижним дисками, между которыми расположены лопатки, образуя каналы, рабочее колесо с основными лопастями, расположенными на верхней поверхности диска рабочего колеса, антифрикционную шайбу на нижней стороне диска и втулку, сопряженную через шпонку с валом.

Изобретение относится к многоступенчатым погружным насосам для откачки пластовой жидкости из скважин. Установка погружного лопастного насоса компрессионного типа включает электродвигатель, протектор с осевой опорой вала и по меньшей мере одну насосную секцию. Секция включает в себя: вал, корпус, сборку пакета центробежных ступеней. Каждая ступень содержит выполненные в виде цельнолитых конструкций из чугуна направляющий аппарат и рабочее колесо с ведущим и покрывным дисками, между которыми размещены лопасти, и ступицей. Аппараты зафиксированы относительно корпуса. Валы секций в рабочем состоянии опираются друг на друга. Вал нижней секции опирается на вал в протекторе, у которого осевая опора изготовлена в виде гидродинамического подшипника. Количество лопастей колеса равно пяти, а количество лопаток направляющего аппарата – трем. Каждая лопасть и каждая лопатка имеют угол входа в интервале от 3° до 20°. Высота лопастей лежит в диапазоне 4,5-5,5 мм, а высота лопаток - в диапазоне 4,0-5,0 мм., Каждая лопатка имеет угол охвата в интервале от 120° до 180°. Высота лопаточного венца не превышает минимальное расстояние между ведущим и покрывным дисками колеса, а радиус скруглений составляет от 0,2 до 0,8 от этой величины. Изобретение направлено на повышение надежности работы в скважинах с малым и средним дебитом, обеспечение оптимального ресурса установки по коррозионной стойкости и износостойкости, оптимизацию механических и физико-химических свойств ступеней. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх