JP2020197148A - pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプに関する。 The present invention relates to a pump.
原油を地下から汲み上げる際には、原油採掘ポンプが用いられている。原油採掘ポンプは、天然ガス(気体)と原油(液体)とが混合されたものを地下から地上に汲み上げる。 Crude oil mining pumps are used to pump crude oil from underground. Crude oil mining pumps pump a mixture of natural gas (gas) and crude oil (liquid) from underground to above ground.
原油採掘ポンプを構成するポンプ本体としては、遠心羽根車を備えたインペラが用いられている。このため、原油採掘ポンプ内における原油に対する天然ガスの比率が一定以上の数値を超えると、ポンプ本体の揚程が完全に失われるガスロックという現象が発生してしまう。 An impeller equipped with a centrifugal impeller is used as the pump body that constitutes the crude oil mining pump. Therefore, if the ratio of natural gas to crude oil in the crude oil mining pump exceeds a certain value, a phenomenon called gas lock occurs in which the lift of the pump body is completely lost.
特許文献1には、ポンプモータで使用される電流値を測定するセンサを地下の深い位置に配置し、測定した電流値と予め設定した閾値とを比較することで、ガスロックの発生を検知するとともに、原油採掘ポンプへの流量を所定期間減少させる技術が開示されている。
In
なお、ガスロックが発生する前の段階において、ポンプ本体に大きな気泡(天然ガス)が流入するとポンプ本体の揚程が低下するため、原油の生産性が低下してしまう。 If large bubbles (natural gas) flow into the pump body before the gas lock occurs, the lift of the pump body decreases, so that the productivity of crude oil decreases.
特許文献1に開示された技術は、ガスロックが発生する前の段階において、ポンプ本体に大きな気泡(天然ガス)が流入することを抑制する技術ではない。このため、特許文献1に開示された技術では、ポンプ本体の揚程の低下を抑制して、原油の生産性の低下を抑制することが困難であった。
The technique disclosed in
そこで、本発明は、原油の生産性の低下を抑制することの可能なポンプを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pump capable of suppressing a decrease in crude oil productivity.
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るポンプによれば、地下の原油を地上に汲み上げる複数のポンプ本体からなるポンプ本体群、鉛直方向に延びるとともに、前記複数のポンプ本体が前記鉛直方向に間隔をあけて配置されたポンプ軸、一端が前記ポンプ軸の一端と接続され、前記ポンプ軸と同じ方向に延びるモータ軸、前記モータ軸の外周に設けられた磁気部品、及び前記複数のポンプ本体及び前記ポンプ軸を収容する筒状とされ、前記ポンプ軸と同じ方向に延び、前記ポンプ軸との間に前記原油が流れる流路を区画するポンプステータを有するインナーエレメントと、前記鉛直方向に延びた筒状とされ、内側に前記インナーエレメントを収容するとともに、前記インナーエレメントを支持する生産管と、前記生産管に配置され、前記磁気部品とともに電動モータを構成するモータステータと、前記流路を区画する前記ポンプ軸の外周面及び前記ポンプステータの内周面のうち、少なくとも一方の周面の周方向に間隔をあけて配置され、かつ径方向に突出する複数のミキシング部を有するミキシング機構と、を備える。 In order to solve the above problems, according to the pump according to one aspect of the present invention, a pump body group composed of a plurality of pump bodies for pumping underground crude oil to the ground extends in the vertical direction, and the plurality of pump bodies extend vertically. Pump shafts arranged at intervals in the direction, a motor shaft having one end connected to one end of the pump shaft and extending in the same direction as the pump shaft, magnetic parts provided on the outer periphery of the motor shaft, and a plurality of the pump shafts. An inner element having a cylindrical shape accommodating the pump body and the pump shaft, extending in the same direction as the pump shaft, and having a pump stator for partitioning a flow path through which the crude oil flows between the pump shaft and the pump shaft, and the vertical direction. A production pipe that accommodates the inner element and supports the inner element, a motor stator that is arranged in the production pipe and constitutes an electric motor together with the magnetic component, and the flow. Mixing having a plurality of mixing portions arranged at intervals in the circumferential direction of at least one of the outer peripheral surface of the pump shaft and the inner peripheral surface of the pump stator that partition the path and protruding in the radial direction. It is equipped with a mechanism.
本発明によれば、原油が流れる流路を区画するポンプ軸の外周面及びポンプステータの内周面のうち、少なくとも一方の周面の周方向に間隔をあけて配置され、かつ径方向に突出する複数のミキシング部を有するミキシング機構を備えることで、原油に含まれる天然ガスの気泡と複数のミキシング部とを衝突させて大きな気泡を細かくして、ポンプ本体内に大きな気泡が流入することを抑制可能となる。
これにより、ポンプ本体の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制することができる。
According to the present invention, of the outer peripheral surface of the pump shaft and the inner peripheral surface of the pump stator that partition the flow path through which crude oil flows, at least one of the peripheral surfaces is arranged at intervals in the circumferential direction and protrudes in the radial direction. By providing a mixing mechanism having a plurality of mixing parts, the bubbles of natural gas contained in crude oil collide with the plurality of mixing parts to make large bubbles finer, and the large bubbles flow into the pump body. It can be suppressed.
As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the pump body, so that a decrease in the productivity of crude oil can be suppressed.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記ミキシング機構は、前記ポンプ本体群の前段に配置されていてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the mixing mechanism may be arranged in front of the pump body group.
このように、ポンプ本体群の前段にミキシング機構を配置させることで、ポンプ本体群に流入する前段において、大きな気泡を細かくすることができる。 By arranging the mixing mechanism in the front stage of the pump body group in this way, large bubbles can be made finer in the front stage that flows into the pump body group.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記ミキシング機構は、前記ポンプ本体群の途中に配置されていてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the mixing mechanism may be arranged in the middle of the pump main body group.
このように、ポンプ本体群の途中にミキシング機構を配置させることで、ポンプ本体を通過することで、気泡が大きく成長した際、再度、気泡を細かくすることができる。 By arranging the mixing mechanism in the middle of the pump body group in this way, when the air bubbles grow large by passing through the pump body, the air bubbles can be made fine again.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記ミキシング部の形状は、一方向に延びる棒状または板状、或いは羽根形状であってもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the shape of the mixing portion may be a rod shape, a plate shape, or a blade shape extending in one direction.
ミキシング部の形状としては、一方向に延びる棒状または板状、或いは羽根形状を用いることができる。 As the shape of the mixing portion, a rod shape or a plate shape extending in one direction, or a blade shape can be used.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記ポンプ本体は、前記ポンプ軸の外周面に固定されて、円環形状とされたハブ、及び前記ハブの一面に立設して配置された複数のブレードを有するインペラであり、前記ブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有してもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the pump main body is fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft and is arranged upright on a ring-shaped hub and one surface of the hub. It is an impeller having a plurality of blades, and may have a first protruding portion protruding from the negative pressure surface of the blades.
このように、気泡が集まりやすいブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有することで、原油に含まれる大きな気泡を第1の突起部に衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制できる。 In this way, by having the first protrusion protruding from the negative pressure surface of the blade where bubbles easily collect, it is possible to collide large bubbles contained in crude oil with the first protrusion to make fine bubbles. Become. As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the pump body, so that a decrease in the productivity of crude oil can be suppressed.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記ポンプ本体は、前記ポンプ軸の外周面に固定されて、円環形状とされたハブ、前記ハブの一面に立設して配置された複数のブレード、及び前記複数のブレードを覆う円環形状とされたシュラウドを有するインペラであり、前記ブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有してもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the pump main body is fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft and has a ring-shaped hub, and a plurality of pumps erected on one surface of the hub. The impeller has an annular shroud that covers the blades and the plurality of blades, and may have a first protrusion that protrudes from the negative pressure surface of the blades.
このように、気泡が集まりやすいブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有することで、原油に含まれる大きな気泡を第1の突起部に衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制できる。 In this way, by having the first protrusion protruding from the negative pressure surface of the blade where bubbles easily collect, it is possible to collide large bubbles contained in crude oil with the first protrusion to make fine bubbles. Become. As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the pump body, so that a decrease in the productivity of crude oil can be suppressed.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記第1の突起部は、前記ブレードの負圧面のうち、前記原油が流入する入口側に配置させてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the first protrusion may be arranged on the negative pressure surface of the blade on the inlet side where the crude oil flows.
このように、気泡が集まりやすいブレードの負圧面のうち、原油が流入する入口側に第1の突起部を配置させることで、ポンプ本体の流路の入口において、大きな気泡と第1の突起部とを衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体の揚程の低下をさらに抑制することができる。 In this way, by arranging the first protrusion on the inlet side where crude oil flows out of the negative pressure surface of the blade where bubbles tend to collect, large bubbles and the first protrusion are formed at the inlet of the flow path of the pump body. It is possible to make fine bubbles by colliding with. As a result, it is possible to further suppress a decrease in the lift of the pump body.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記第1の突起部の形状は、前記原油の流れに沿う流線形状とされていてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the shape of the first protrusion may be a streamlined shape along the flow of the crude oil.
このように、第1の突起部の形状を原油の流れに沿う流線形状とすることで、第1の突起部によりポンプ本体内を流れる原油の流れが乱されることを抑制できる。 By making the shape of the first protrusions streamlined along the flow of crude oil in this way, it is possible to prevent the flow of crude oil flowing in the pump body from being disturbed by the first protrusions.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記シュラウドの内面から前記ハブに向かう方向に突出する第2の突起部を有してもよい。 Further, the pump according to one aspect of the present invention may have a second protrusion protruding from the inner surface of the shroud toward the hub.
このように、シュラウドの内面からハブに向かう方向に突出する第2の突起部を有することで、原油に含まれる大きな気泡を第2の突起部に衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制できる。 In this way, by having the second protrusion protruding from the inner surface of the shroud toward the hub, it is possible to make large bubbles contained in crude oil collide with the second protrusion to make fine bubbles. Become. As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the pump body, so that a decrease in the productivity of crude oil can be suppressed.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記第2の突起部の形状は、前記原油の流れに沿う流線形状とされていてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the shape of the second protrusion may be a streamlined shape along the flow of the crude oil.
このように、第2の突起部の形状を原油の流れに沿う流線形状とすることで、第2の突起部によりポンプ本体内を流れる原油の流れが乱されることを抑制できる。 By making the shape of the second protrusions streamlined along the flow of crude oil in this way, it is possible to prevent the second protrusions from disturbing the flow of crude oil flowing in the pump body.
本発明の一態様に係るポンプによれば、地下の原油を地上に汲み上げる複数のポンプ本体からなるポンプ本体群、鉛直方向に延びるとともに、前記複数のポンプ本体が前記鉛直方向に間隔をあけて配置されたポンプ軸、一端が前記ポンプ軸の一端と接続され、前記ポンプ軸と同じ方向に延びるモータ軸、前記モータ軸の外周に設けられた磁気部品、及び前記複数のポンプ本体及び前記ポンプ軸を収容する筒状とされ、前記ポンプ軸と同じ方向に延び、前記ポンプ軸との間に前記原油が流れる流路を区画するポンプステータを有するインナーエレメントと、前記鉛直方向に延びた筒状とされ、内側に前記インナーエレメントを収容するとともに、前記インナーエレメントを支持する生産管と、前記生産管に配置され、前記磁気部品とともに電動モータを構成するモータステータと、を備え、前記ポンプ本体は、前記ポンプ軸の外周面に固定されて、円環形状とされたハブ、前記ハブの一面に立設して配置された複数のブレード、及び前記複数のブレードを覆う円環形状とされたシュラウドを有するインペラであり、前記ブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有する。 According to the pump according to one aspect of the present invention, a pump body group consisting of a plurality of pump bodies for pumping underground crude oil to the ground extends in the vertical direction, and the plurality of pump bodies are arranged at intervals in the vertical direction. A pump shaft, a motor shaft having one end connected to one end of the pump shaft and extending in the same direction as the pump shaft, magnetic parts provided on the outer periphery of the motor shaft, and the plurality of pump bodies and the pump shaft. It has a tubular shape for accommodating, an inner element having a pump stator extending in the same direction as the pump shaft and partitioning a flow path through which the crude oil flows between the pump shaft, and a tubular shape extending in the vertical direction. The pump body includes a production pipe that houses the inner element and supports the inner element, and a motor stator that is arranged in the production pipe and constitutes an electric motor together with the magnetic component. It has a hub fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft and having an annular shape, a plurality of blades erected on one surface of the hub, and a shroud having an annular shape covering the plurality of blades. It is an impeller and has a first protrusion protruding from the negative pressure surface of the blade.
本発明によれば、気泡が集まりやすいブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有することで、原油に含まれる大きな気泡を第1の突起部に衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制できる。 According to the present invention, by having a first protrusion protruding from the negative pressure surface of the blade where bubbles tend to collect, large bubbles contained in crude oil can collide with the first protrusion to form fine bubbles. It will be possible. As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the pump body, so that a decrease in the productivity of crude oil can be suppressed.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記第1の突起部は、前記ブレードの負圧面のうち、前記原油が流入する入口側に配置させてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the first protrusion may be arranged on the negative pressure surface of the blade on the inlet side where the crude oil flows.
このように、気泡が集まりやすいブレードの負圧面のうち、原油が流入する入口側に第1の突起部を配置させることで、ポンプ本体の流路の入口において、大きな気泡と第1の突起部とを衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体の揚程の低下をさらに抑制することができる。 In this way, by arranging the first protrusion on the inlet side where crude oil flows out of the negative pressure surface of the blade where bubbles tend to collect, large bubbles and the first protrusion are formed at the inlet of the flow path of the pump body. It is possible to make fine bubbles by colliding with. As a result, it is possible to further suppress a decrease in the lift of the pump body.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記第1の突起部の形状は、前記原油の流れに沿う流線形状とされていてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the shape of the first protrusion may be a streamlined shape along the flow of the crude oil.
このように、第1の突起部の形状を原油の流れに沿う流線形状とすることで、第1の突起部によりポンプ本体内を流れる原油の流れが乱されることを抑制できる。 By making the shape of the first protrusions streamlined along the flow of crude oil in this way, it is possible to prevent the flow of crude oil flowing in the pump body from being disturbed by the first protrusions.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記シュラウドの内面から前記ハブに向かう方向に突出する第2の突起部を有してもよい。 Further, the pump according to one aspect of the present invention may have a second protrusion protruding from the inner surface of the shroud toward the hub.
このように、シュラウドの内面からハブに向かう方向に突出する第2の突起部を有することで、原油に含まれる大きな気泡を第2の突起部に衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制できる。 In this way, by having the second protrusion protruding from the inner surface of the shroud toward the hub, it is possible to make large bubbles contained in crude oil collide with the second protrusion to make fine bubbles. Become. As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the pump body, so that a decrease in the productivity of crude oil can be suppressed.
また、上記本発明の一態様に係るポンプにおいて、前記第2の突起部の形状は、前記原油の流れに沿う流線形状とされていてもよい。 Further, in the pump according to one aspect of the present invention, the shape of the second protrusion may be a streamlined shape along the flow of the crude oil.
このように、第2の突起部の形状を原油の流れに沿う流線形状とすることで、第2の突起部によりポンプ本体内を流れる原油の流れが乱されることを抑制できる。 By making the shape of the second protrusions streamlined along the flow of crude oil in this way, it is possible to prevent the second protrusions from disturbing the flow of crude oil flowing in the pump body.
本発明によれば、原油の生産性の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the productivity of crude oil.
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments to which the present invention has been applied will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1〜図5を参照して、第1の実施形態に係るポンプ10について説明する。図1及び図2において、Z方向は鉛直方向を示している。図1において、O1は生産管21の中心軸(以下、「中心軸O1」という)を示している。図1及び図2において、O2はインナーエレメント26の中心軸(以下、「中心軸O2」という)を示している。
図1では、ポンプ10の構成要素ではない掘削管5も図示する。図3において、Rはハブ63の回転方向を示している。図3及び図4において、Cdはポンプ軸43の周方向(以下、「周方向Cd」という)を示している。
図1〜図5において、同一構成部分には、同一符号を付す。図1及び図2に示す矢印は、地下から汲み上げる原油が移動する方向を示している。
(First Embodiment)
The
FIG. 1 also illustrates an
In FIGS. 1 to 5, the same components are designated by the same reference numerals. The arrows shown in FIGS. 1 and 2 indicate the direction in which the crude oil pumped from the underground moves.
ポンプ10は、筒状とされた掘削管5の内側に収容されている。掘削管5は、Z方向に延びる筒状部6と、筒状部6の下端部の内周面から径方向内側に突出するリング状の支持部7と、を有する。
The
ポンプ10は、生産管21と、ラジアル軸受23と、モータステータ24と、インナーエレメント26と、を有する。
The
生産管21は、筒状とされており、Z方向に延びている。生産管21は、筒状部31と、支持部32と、モータステータ収容部33と、を有する。
The
筒状部31は、Z方向に延びており、生産管21の上部側を構成している。
支持部32は、リング状とされており、筒状部31とモータステータ収容部33との間に設けられている。支持部32は、筒状部31とモータステータ収容部33とを連結している。支持部32は、筒状部31及びモータステータ収容部33よりも径方向内側に突出するとともに、筒状部31よりも径方向外側に突出している。
支持部32のうち、筒状部31よりも内側に突出した部分は、ポンプステータ47の下端を支持する上面32aを有する。
The
The
The portion of the
モータステータ収容部33は、筒状とされており、Z方向に延びている。モータステータ収容部33は、生産管21の下部側を構成している。モータステータ収容部33の内側には、リング状の収容空間33Aが形成されている。モータステータ収容部33の下端は、支持部7の上面7aに支持されている。
The motor
ラジアル軸受23は、収容空間33Aの上端部及び下端部に配置されている。
モータステータ24は、収容空間33Aの外周を区画するモータステータ収容部33の内周面33aに固定されている。
The
The
インナーエレメント26は、モータ軸36と、磁気部品37と、スラストカラー41と、ポンプ軸43と、複数のポンプ本体45からなるポンプ本体群46と、ポンプステータ47と、ミキシング機構48,49と、を有する。
The
モータ軸36は、ポンプ軸43と同じ方向(Z方向)に延びており、流路形成軸部51と、第1の接続部52と、を有する。
流路形成軸部51は、Z方向に延びた軸部であり、その中心軸が中心軸O2と一致している。流路形成軸部51は、地上に汲み上げる原油に到達する下端面51a(モータ軸36の下端面36a)を有する。
The
The flow path forming
流路形成軸部51は、第1の流路51Aと、複数の第2の流路51Bと、を有する。
The flow path forming
第1の流路51Aは、Z方向に延びている。第1の流路51Aは、下端が下端面51aに到達しており、上端が第1の接続部52よりも下方に配置されている。第1の流路51Aは、下端面51aから原油を上方に導くための流路である。
The
複数の第2の流路51Bは、下端が第1の流路51Aの上端と接続されている。複数の第2の流路51Bは、斜め上方に向かう方向に延びており、上端が流路形成軸部51の外周面51bから露出されている。
複数の第2の流路51Bから導出された原油は、モータ軸36の上方に配置された複数のポンプ本体45により上方(地上)へと導かれる。
The lower end of the plurality of
The crude oil derived from the plurality of
第1の接続部52は、モータ軸36の上端(一端)を構成している。第1の接続部52は、着脱可能な状態でポンプ軸43の下端(一端)と連結されている。
The first connecting
磁気部品37は、流路形成軸部51の外周面51bに固定されている。磁気部品37は、流路形成軸部51の径方向においてモータステータ24と対向するように配置されている。磁気部品37及びモータステータ24は、電動モータ38を構成している。
The
スラストカラー41は、流路形成軸部51に固定されている。スラストカラー41は、径方向外側に突出するリング形状とされている。
The
ポンプ軸43は、その中心軸が中心軸O2と一致するように、流路形成軸部51の上方に配置されている。
ポンプ軸43は、ポンプ軸本体56と、第2の接続部57と、を有する。
ポンプ軸本体56は、Z方向に延びており、円柱形状とされている。ポンプ軸本体56の外径は、Z方向において一定とされている。
The
The
The pump shaft
第2の接続部57は、ポンプ軸本体56の下端に配置されている。第2の接続部57は、ポンプ軸本体56の下端と一体に形成されている。第2の接続部57は、ポンプ軸本体56の下端から下方に延びている。
第2の接続部57は、モータ軸36の上端を構成する第1の接続部52と連結されている。
The second connecting
The second connecting
複数のポンプ本体45は、複数のインペラ61であり、ポンプ軸本体56の外周面56aに設けられている。複数のインペラ61は、Z方向に間隔をあけて配置されている。これにより、ポンプ本体群46は、Z方向に延びている。
インペラ61は、円環形状とされたハブ63と、円環形状とされたシュラウド65(カバー)と、複数のブレード67と、を有する。
The plurality of pump
The
ハブ63は、円環形状とされており、貫通部63Aと、内面63aと、を有する。貫通部63Aには、内面63aが下側を向くようにポンプ軸本体56が挿入されている。ハブ63は、貫通部63Aにポンプ軸本体56が挿入された状態で、ポンプ軸本体56に固定されている。
The
シュラウド65は、円環形状とされたカバーであり、内面65aを有する。シュラウド65は、ポンプ軸本体56に挿入された状態で、ハブ63の下方に設けられている。シュラウド65は、内面65aと内面63aとが間隔をあけて向かい合うように配置されている。
The
複数のブレード67は、内面63a,65aと接続された状態で、ハブ63とシュラウド65との間に立設されている。複数のブレード67は、ハブ63の周方向に間隔をあけて配置されている。互いに隣り合うブレード67間は、原油(具体的には、天然ガスからなる気泡を含んだ原油)が通過する流路61Aとして機能する。
複数のブレード67は、流路61Aを区画する正圧面67a及び負圧面67bを有する。負圧面67bは、正圧面67aと比較して原油に含まれる気泡が集まりやすい面である。
The plurality of
The plurality of
上記構成とされた複数のインペラ61は、ポンプ軸本体56とともに回転することで、複数の第2の流路51Bから導出された原油を上方(地上)へと導く遠心ポンプとして機能する。
そして、地上に向かう原油は、インペラ61を通過することで、圧力が上昇する。このため、インペラ61の流路61Aを通過する度に、原油の圧力が上昇していく。
The plurality of
Then, the pressure of the crude oil heading to the ground rises as it passes through the
ポンプステータ47は、Z方向に延びる筒状の部材であり、生産管21の内側に収容されている。
ポンプステータ47は、荷重受け部71と、連結管73と、ポンプケーシング75と、を有する。
The
The
荷重受け部71は、ポンプステータ47の下部を構成している。荷重受け部71は、スラストカラー41のスラスト方向の力を受けるスラスト軸受部78を有する。
荷重受け部71の下端は、インナーエレメント26の自重により、支持部32の上面32aに当接されている。これにより、インナーエレメント26は、生産管21に支持されている。
The
The lower end of the
連結管73は、Z方向に延びる筒状の部材であり、モータ軸36を収容している。連結管73とモータ軸36との間には、複数のポンプ本体45のうち、一番下に配置されたポンプ本体45に原油を導くための筒状の流路が形成されている。
連結管73は、荷重受け部71の上端と接続されており、上端がポンプケーシング75の下端と接続されている。これにより、連結管73は、ポンプケーシング75と荷重受け部71とを連結している。
The connecting
The connecting
ポンプケーシング75は、ポンプケーシング本体81と、嵌合部82と、ベーン83と、隔壁部85と、を有する。
The
ポンプケーシング本体81は、筒状の部材であり、連結管73上に設けられている。ポンプケーシング本体81は、ポンプ軸本体56のうち、複数のポンプ本体45が設けられた領域、及び複数のポンプ本体45の周囲を囲んでいる。
ポンプケーシング本体81の内側には、ポンプ本体45を収容させるための空間81Aが複数形成されている。複数の空間81Aは、Z方向に間隔をあけて配置されている。
The pump casing
A plurality of
ポンプケーシング本体81は、生産管21の内側に収容されている。ポンプケーシング本体81の外周面81aと生産管21の内周面21aとの間には、円筒形状とされた隙間88が形成されている。
ポンプケーシング本体81の内周面81bとポンプ軸本体56の外周面56aとの間には、天然ガスからなる気泡を含んだ原油が流れる流路86が形成されている。
The pump casing
A
嵌合部82は、ポンプケーシング本体81の上端に設けられている。嵌合部82は、ポンプケーシング本体81の径方向外側に突出したリング状の部材である。嵌合部82は、生産管21の内側に嵌合されている。
The
ベーン83は、ポンプケーシング本体81の内周面のうち、各空間81Aの上部を区画する面に設けられている。ベーン83は、周方向に間隔をあけて複数配置されている。
The
隔壁部85は、ポンプ軸本体56を囲む環状の部材であり、各空間81Aに配置された複数のベーン83の内側に設けられている。隔壁部85は、ハブ63の上側に配置されている。隔壁部85は、複数のベーン83により支持されている。
The
隔壁部85の下部の形状は、ハブ63の上部の形状に対応している。隔壁部85とポンプ軸本体56及びハブ63との間には、隙間が形成されている。
ポンプケーシング本体81の内周面、隔壁部85、及び互いに隣り合うベーン83とで区画された空間は、ポンプ本体45を経由した原油が流れる流路として機能する。
The shape of the lower part of the
The space partitioned by the inner peripheral surface of the pump casing
ミキシング機構48は、流路86を区画するポンプ軸本体56の外周面56aのうち、ポンプ本体群46の前段に位置する面に設けられている。
ミキシング機構48は、ポンプ軸本体56の外周面56aから径方向外側に突出する複数(第1の実施形態の場合、一例として、8つ)のミキシング部91を有する。
The
The
複数のミキシング部91は、ポンプ軸本体56の周方向Cdに間隔をあけて設けられている。複数のミキシング部91は、中心軸O2を中心として径方向外側に直線状に延びている。複数のミキシング部91は、中心軸O2を中心として放射状に配置されている。
複数のミキシング部91は、例えば、円柱状の棒を用いることが可能である(図5参照)。
The plurality of mixing
For the plurality of mixing
上記構成とされたミキシング機構48は、ポンプ軸本体56が回転した際、ポンプ軸本体56とともに回転する。
ミキシング機構48は、ポンプ本体群46の前段に位置する流路86を流れる原油に含まれる大きな気泡(天然ガスからなる気泡)に複数のミキシング部91を衝突させることで、大きな気泡を細かくする。
When the pump shaft
The
このような構成とされたミキシング機構48を備えることで、ポンプ本体群46の前段において、原油に含まれる大きな気泡を細かくして、ポンプ本体群46に大きな気泡が流入することを抑制することが可能となる。
これにより、ポンプ本体45の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制できる。
By providing the
As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the
ミキシング機構49は、ポンプ本体群46の途中(第1の実施形態の場合、一例として、ポンプ本体群46の中間)に位置するポンプ軸本体56の外周面56aに設けられていること以外は、ミキシング機構48と同様に構成されている。
The
上記構成とされたミキシング機構49は、ポンプ軸本体56が回転した際、ポンプ軸本体56とともに回転する。
ミキシング機構49は、ミキシング機構49の前段に配置されたポンプ本体45を通過することで、原油に含まれる気泡が大きく成長した際、大きな気泡に複数のミキシング部91を衝突させることで、気泡を細かくする。
When the pump shaft
The
このような構成とされたミキシング機構49を備えることで、ミキシング機構49の後段に配置されたポンプ本体45に大きな気泡が流入することを抑制可能となる。
これにより、ポンプ本体群46の前段にミキシング機構48のみを設けた場合と比較して、ポンプ本体45の揚程の低下をさらに抑制することができる。
By providing the
As a result, it is possible to further suppress a decrease in the lift of the
第1の実施形態のポンプ10によれば、原油が流れる流路86を区画するポンプ軸本体56の外周面56aに間隔をあけて配置され、かつ径方向外側に突出する複数のミキシング部91を有するミキシング機構48,49を備えることで、原油に含まれる天然ガスの気泡と複数のミキシング部91とを衝突させて大きな気泡を細かくして、ポンプ本体45内に大きな気泡が流入することを抑制可能となる。
これにより、ポンプ本体45内に大きな気泡が流入する場合と比較して、ポンプ本体45の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制することができる。
According to the
As a result, it is possible to suppress a decrease in the lift of the
なお、第1の実施形態では、ミキシング機構49を設ける位置の一例として、ポンプ本体群46の中間位置を例に挙げて説明したが、ミキシング機構49を設ける位置は、ポンプ本体群46の途中であればよく、図1及び図2に示す位置に限定されない。
また、ミキシング部91の数は、2つ以上であればよく、図4に示す数に限定されない。
In the first embodiment, the intermediate position of the
Further, the number of mixing
ここで、図6を参照して、他のミキシング部94について説明する。
第1の実施形態では、一例として、棒状のミキシング部91を用いた場合を例に挙げて説明したが、例えば、板状のミキシング部94を用いてもよい。この場合も棒状のミキシング部91を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
Here, another mixing
In the first embodiment, the case where the rod-shaped
次に、図7を参照して、他のミキシング機構95について説明する。
ミキシング機構95は、羽根形状とされた複数のミキシング部97を有すること以外は、ミキシング機構48と同様に構成されている。
このような構成とされたミキシング機構95は、先に説明したミキシング機構48と同様な効果を得ることができる。
Next, another
The
The
(第2の実施形態)
図8〜図10を参照して、第2の実施形態に係るポンプ100について説明する。図8において、図1に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図9において、図2及び図8に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図10において、図8及び図9に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
(Second Embodiment)
The
第2の実施形態に係るポンプ100は、第1の実施形態のポンプ10を構成するミキシング機構48,49に替えて、ミキシング機構101,102を有すること以外は、ポンプ10と同様に構成されている。
The
ミキシング機構101は、流路86を区画するポンプケーシング本体81(回転しない静止体)の内周面81bのうち、ポンプ本体群46の前段に位置する面に設けられている。
ミキシング機構101は、ポンプケーシング本体81の周方向Cdに間隔をあけて配置された複数のミキシング部91を有する。
複数のミキシング部91は、ポンプケーシング本体81の内周面81bから径方向内側に突出している。複数のミキシング部91は、流路86を流れる大きな気泡と衝突することで、大きな気泡を細分化させる。
The
The
The plurality of mixing
このような構成とされたミキシング機構101を有することで、第1の実施形態で説明したミキシング機構48と同様な効果を得ることができる。
By having the
ミキシング機構102は、ポンプ本体群46の途中(第2の実施形態の場合、一例として、ポンプ本体群46の中間)に位置するポンプケーシング本体81(回転しない静止体)の内周面81bに設けられている。
ミキシング機構102は、ポンプケーシング本体81の周方向Cdに間隔をあけて配置された複数のミキシング部91を有する。複数のミキシング部91は、ポンプケーシング本体81の内周面81bから径方向内側に突出している。複数のミキシング部91は、流路86を流れる大きな気泡と衝突することで、大きな気泡を細分化させる。
The
The
このような構成とされたミキシング機構102を有することで、第1の実施形態で説明したミキシング機構49と同様な効果を得ることができる。
By having the
第2の実施形態に係るポンプ100によれば、ポンプケーシング本体81(回転しない静止体)の内周面81bに設けられたミキシング機構101,102を備えることで、第1の実施形態のポンプ10と同様な効果を得ることができる。
According to the
(第3の実施形態)
図11を参照して、第3の実施形態に係るポンプ110について説明する。図11において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
(Third Embodiment)
The
第3の実施形態に係るポンプ110は、第1の実施形態のポンプ10の構成に、さらに第2の実施形態で説明したミキシング機構101,102を有すること以外は、ポンプ10と同様に構成されている。
ミキシング機構101は、Z方向においてミキシング機構48と重ならない位置に設けられている。ミキシング機構102は、Z方向においてミキシング機構49と重ならない位置に設けられている。
The
The
第3の実施形態に係るポンプ110によれば、ミキシング機構48,49,101,102を備えることで、大きな気泡を細分化する機能が高まるため、原油の生産性の低下をさらに抑制することができる。
According to the
(第4の実施形態)
図12及び図13を参照して、第4の実施形態に係るポンプ120について説明する。図12において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図13において、図3及び図12に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
(Fourth Embodiment)
The
ポンプ120は、各ポンプ本体45を構成するブレード67の負圧面67b(気泡が集まりやすい面)から突出する第1の突起部121を有すること以外は、ポンプ10と同様に構成されている。
第1の突起部121は、ブレード67の負圧面67bのうち、原油が流入する入口側に配置されている。
The
The
第1の突起部121の形状は、例えば、原油の流れに沿う流線形状としてもよい。
このように、第1の突起部121の形状を原油の流れに沿う流線形状とすることで、第1の突起部121によりポンプ本体45内を流れる原油の流れが乱されることを抑制できる。
The shape of the
By making the shape of the
第4の実施形態に係るポンプ120によれば、気泡が集まりやすいブレード67の負圧面67bから突出する第1の突起部121を有することで、原油に含まれる大きな気泡を第1の突起部121に衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体45の揚程の低下を抑制することが可能となるので、原油の生産性の低下を抑制できる。
According to the
また、ブレード67の負圧面67bのうち、原油が流入する入口側に第1の突起部121を配置させることで、ポンプ本体45の流路61Aの入口において、大きな気泡と第1の突起部121とを衝突させて、細かい気泡にすることが可能となるので、ポンプ本体45の揚程の低下をさらに抑制することができる。
Further, by arranging the
なお、第4の実施形態では、全てのポンプ本体45に第1の突起部121を設けた場合を例に挙げて説明したが、複数のポンプ本体45のうち、一部のポンプ本体45のみに第1の突起部121を設けてよい。
また、ブレード67の負圧面67bに設ける第1の突起部121の位置及び数は、適宜設定することが可能である。
In the fourth embodiment, the case where the
Further, the position and number of the
(第5の実施形態)
図14を参照して、第5の実施形態に係るポンプ130について説明する。図14において、図12に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
(Fifth Embodiment)
The
ポンプ130は、各ポンプ本体45を構成するシュラウド65の内面65aからハブ63に向かう方向に突出する第2の突起部131を有すること以外は、ポンプ120と同様に構成されている。第2の突起部131は、流路61Aに沿って複数配置されている。
The
第5の実施形態に係るポンプ130によれば、シュラウド65の内面65aからハブ63に向かう方向に突出する第2の突起部131を有することで、原油に含まれる大きな気泡を第2の突起部131に衝突させて、細かい気泡にすることが可能となる。これにより、ポンプ本体45の揚程の低下を抑制することが可能となるため、原油の生産性の低下を抑制できる。
According to the
また、第2の突起部131の形状は、例えば、原油の流れに沿う流線形状としてもよい。
このように、第2の突起部131の形状を原油の流れに沿う流線形状とすることで、第2の突起部131によりポンプ本体内を流れる原油の流れが乱されることを抑制できる。
Further, the shape of the
In this way, by making the shape of the second protrusion 131 a streamlined shape along the flow of crude oil, it is possible to prevent the
なお、第5の実施形態では、全てのポンプ本体45に第2の突起部131を設けた場合を例に挙げて説明したが、複数のポンプ本体45のうち、一部のポンプ本体45のみに第2の突起部131を設けてよい。
また、シュラウド65の内面65aに設ける第2の突起部131の位置及び数は、適宜設定することができる。
さらに、第5の実施形態では、第1及び第2の突起部121,131を設けた場合を例に挙げて説明したが、第2の突起部131のみを設けてもよい。
In the fifth embodiment, the case where the
Further, the position and number of the
Further, in the fifth embodiment, the case where the first and
(第6の実施形態)
図15を参照して、第6の実施形態に係るポンプ140について説明する。図15において、図2及び図12に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
(Sixth Embodiment)
The
ポンプ140は、第1の実施形態のポンプ10に、第4の実施形態で説明した第1の突起部121を設けたこと以外は、ポンプ10と同様に構成されている。
The
第6の実施形態に係るポンプ140によれば、ミキシング機構48,49及び第1の突起部121を有することで、ポンプ本体45の揚程の低下をさらに抑制することが可能となるため、原油の生産性の低下をさらに抑制できる。
According to the
なお、第6の実施形態のポンプ140に、第2の実施形態で説明したミキシング機構101,102や第5の実施形態で説明した第2の突起部131を設けてもよい。
The
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various aspects of the present invention are described within the scope of the claims. It can be transformed and changed.
例えば、第1乃至第6の実施形態では、シュラウド65を備えたインペラ61を例に挙げて説明したが、シュラウド65を備えていないオープンタイプのインペラ(オープン羽根車)にも適用可能である。
For example, in the first to sixth embodiments, the
なお、第1乃至第6の実施形態で説明したミキシング機構48,49,101,102、第1の突起部121、及び第2の突起部131を適宜組み合わせて用いてもよい。
The mixing
5…掘削管
6,31…筒状部
7,32…支持部
7a,32a…上面
10,100,110,120,130,140…ポンプ
21…生産管
21a,33a,81b…内周面
23…ラジアル軸受
24…モータステータ
26…インナーエレメント
31…筒状部
33…モータステータ収容部
33A…収容空間
36…モータ軸
36a,51a…下端面
37…磁気部品
38…電動モータ
41…スラストカラー
43…ポンプ軸
45…ポンプ本体
46…ポンプ本体群
47…ポンプステータ
48,49,95,101,102…ミキシング機構
51…流路形成軸部
51A…第1の流路
51b,56a,81a…外周面
51B…第2の流路
52…第1の接続部
56…ポンプ軸本体
57…第2の接続部
61…インペラ
61A,86…流路
63…ハブ
63a,65a…内面
63A…貫通部
65…シュラウド
67…ブレード
67a…正圧面
67b…負圧面
71…荷重受け部
73…連結管
75…ポンプケーシング
78…スラスト軸受部
81…ポンプケーシング本体
81A…空間
82…嵌合部
83…ベーン
85…隔壁部
88…隙間
91,94,97…ミキシング部
121…第1の突起部
131…第2の突起部
A1,A2…領域
O1,O2…中心軸
Cd…周方向
5 ...
Claims (15)
前記鉛直方向に延びた筒状とされ、内側に前記インナーエレメントを収容するとともに、前記インナーエレメントを支持する生産管と、
前記生産管に配置され、前記磁気部品とともに電動モータを構成するモータステータと、
前記流路を区画する前記ポンプ軸の外周面及び前記ポンプステータの内周面のうち、少なくとも一方の周面の周方向に間隔をあけて配置され、かつ径方向に突出する複数のミキシング部を有するミキシング機構と、
を備えるポンプ。 A group of pump bodies consisting of a plurality of pump bodies that pump underground crude oil to the ground, a pump shaft that extends in the vertical direction, the plurality of pump bodies are arranged at intervals in the vertical direction, and one end is one end of the pump shaft. A motor shaft that is connected to the pump shaft and extends in the same direction as the pump shaft, a magnetic component provided on the outer periphery of the motor shaft, and a tubular shape that accommodates the plurality of pump bodies and the pump shaft, and is the same as the pump shaft. An inner element having a pump stator extending in the direction and partitioning a flow path through which the crude oil flows between the pump shaft and the pump shaft.
A production pipe having a tubular shape extending in the vertical direction, accommodating the inner element inside, and supporting the inner element.
A motor stator arranged in the production pipe and forming an electric motor together with the magnetic component,
A plurality of mixing portions that are arranged at intervals in the circumferential direction of at least one of the outer peripheral surface of the pump shaft and the inner peripheral surface of the pump stator that partition the flow path and project in the radial direction. With the mixing mechanism
A pump equipped with.
前記ブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有する請求項1から4のうち、いずれか一項記載のポンプ。 The pump body is an impeller having a hub fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft and having an annular shape, and a plurality of blades erected and arranged on one surface of the hub.
The pump according to any one of claims 1 to 4, which has a first protrusion protruding from the negative pressure surface of the blade.
前記ブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有する請求項1から4のうち、いずれか一項記載のポンプ。 The pump body is fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft and has an annular shape, a plurality of blades erected on one surface of the hub, and an annular shape covering the plurality of blades. It is an impeller with a shroud
The pump according to any one of claims 1 to 4, which has a first protrusion protruding from the negative pressure surface of the blade.
前記鉛直方向に延びた筒状とされ、内側に前記インナーエレメントを収容するとともに、前記インナーエレメントを支持する生産管と、
前記生産管に配置され、前記磁気部品とともに電動モータを構成するモータステータと、
を備え、
前記ポンプ本体は、前記ポンプ軸の外周面に固定されて、円環形状とされたハブ、前記ハブの一面に立設して配置された複数のブレード、及び前記複数のブレードを覆う円環形状とされたシュラウドを有するインペラであり、
前記ブレードの負圧面から突出する第1の突起部を有するポンプ。 A group of pump bodies consisting of a plurality of pump bodies that pump underground crude oil to the ground, a pump shaft that extends in the vertical direction, the plurality of pump bodies are arranged at intervals in the vertical direction, and one end is one end of the pump shaft. A motor shaft that is connected to the pump shaft and extends in the same direction as the pump shaft, a magnetic component provided on the outer periphery of the motor shaft, and a tubular shape that accommodates the plurality of pump bodies and the pump shaft, and is the same as the pump shaft. An inner element having a pump stator extending in the direction and partitioning a flow path through which the crude oil flows between the pump shaft and the pump shaft.
A production pipe having a tubular shape extending in the vertical direction, accommodating the inner element inside, and supporting the inner element.
A motor stator arranged in the production pipe and forming an electric motor together with the magnetic component,
With
The pump body is fixed to the outer peripheral surface of the pump shaft and has an annular shape, a plurality of blades erected on one surface of the hub, and an annular shape covering the plurality of blades. It is an impeller with a shroud
A pump having a first protrusion protruding from the negative pressure surface of the blade.
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