RU2163693C1 - Submersible centrifugal multistage pump - Google Patents

Abstract

FIELD: hydraulic mechanical engineering. SUBSTANCE: pump is used for liquid pumping over, in particular, for petroleum production from well. Pump has a body which accommodates shaft with working impellers which rests on radial and axial bearings. Pump shaft consists of several at least two sections thrusting into each other with their ends in succession. Sections are connected to one another by means of spline couplings. Shaft is arranged in single body and axial bearing is mounted on lower section of shaft only. The invention allows creation of high-pressure pump of single-body design without intermediate flange joints which reduces time required for mounting and dismantling. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению, а более конкретно - к конструкции многоступенчатого центробежного насоса для перекачивания жидкости, в частности для добычи нефти из скважины. The invention relates to hydraulic engineering, and more specifically to the design of a multi-stage centrifugal pump for pumping liquids, in particular for oil production from a well.

Ввиду требуемых больших напоров (до 200 - 250 кгс/см) насосы для добычи нефти выполняются, как правило, многосекционными, последовательно соединяются 2 - 3 секции, длина каждой из которых достигает 5 м. Объясняется это технологическими сложностями изготовления валов длиной более 5-6 м и установки длинного ротора в корпус насоса. In view of the high pressures required (up to 200 - 250 kgf / cm), oil production pumps are usually multi-sectional, 2 to 3 sections are connected in series, each of which reaches 5 m in length. This is explained by the technological difficulties in manufacturing shafts longer than 5-6 m and the installation of a long rotor in the pump housing.

Известен погружной центробежный высоконапорный электронасос, содержащий секции насоса, соединенные последовательно при помощи фланцев [1]. Known submersible centrifugal high-pressure electric pump containing sections of the pump connected in series using flanges [1].

Недостаток такой конструкции заключается в следующем. The disadvantage of this design is as follows.

При спусках погружных насосов в искривленные и наклонно направленные скважины болты или шпильки, соединяющие фланцы, подвергаются значительным растягивающим нагрузкам, в результате чего возникают деформации, которые приводят к ослаблению прочноплотного соединения фланцев. При работе погружного насоса возникают вибрации, в связи с чем болты обрываются или развинчиваются и оборудование подает на забой скважины. When lowering submersible pumps into curved and deviated wells, bolts or studs connecting the flanges are subjected to significant tensile loads, resulting in deformations that lead to weakening of the tight joint of the flanges. During the operation of the submersible pump, vibrations occur, in connection with which the bolts break off or unscrew and the equipment delivers to the bottom of the well.

Ликвидация такой аварии связана со значительными материальными затратами, простоями скважины и потерями нефти. Кроме того, недостатком фланцевого соединения является продолжительность монтажа из-за большого количества свинчиваемых болтов. The liquidation of such an accident is associated with significant material costs, downtime and oil losses. In addition, the disadvantage of the flange connection is the installation time due to the large number of screwed bolts.

Известен погружной центробежный насос, содержащий секции насоса, соединенные последовательно при помощи фланцев. При этом уплотнительный элемент фланцевого соединения расположен в торцевой плоскости, а на каждом центрирующем буртике выполнены по меньшей мере две лыски [2]. Known submersible centrifugal pump containing pump sections connected in series with flanges. In this case, the sealing element of the flange connection is located in the end plane, and at least two flats are made on each centering collar [2].

Недостаток такого устройства заключается в том, что оно лишь обеспечивает сигнал о падении подачи насоса при растяжении болтов, ослаблении затяжки и появлении во фланцевом соединении зазора, но не предотвращает сам дефект. The disadvantage of this device is that it only provides a signal about a drop in the pump supply when the bolts are stretched, the tightening is loosened and a gap appears in the flange connection, but it does not prevent the defect itself.

Известен погружной многоступенчатый насос, секции которого соединены хомутами, которые выполнены из неравных частей цилиндра. В большей части имеется паз, в котором размещен кабель с возможностью фиксации [3]. Known submersible multistage pump, sections of which are connected by clamps, which are made of unequal parts of the cylinder. For the most part, there is a groove in which the cable is placed with the possibility of fixation [3].

Недостаток этого устройства состоит в том, что полухомуты скреплены болтовыми соединениями, которые в процессе работы насоса и возникающей вибрации ослабляются. Это может привести к их разрушению и падению погружной установки в скважину. The disadvantage of this device is that the half-clamps are fastened with bolted joints, which are weakened during the operation of the pump and the resulting vibration. This can lead to their destruction and the fall of the submersible installation into the well.

Известен погружной центробежный многоступенчатый насос, содержащий корпус, в котором установлен вал с рабочими колесами, опирающийся на радиальные и осевой подшипники [4] . Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким аналогом к заявленному изобретению и принято за прототип. Known submersible centrifugal multistage pump, comprising a housing in which a shaft with impellers is mounted, supported by radial and axial bearings [4]. This device in its technical essence is the closest analogue to the claimed invention and is taken as a prototype.

Недостаток известной конструкции заключается в том, что для создания больших напоров необходимо соединять несколько секций насосов в один агрегат. При этом корпуса секций соединяются посредством фланцев с болтами, что требует значительной затраты времени при монтаже и является ненадежным при работе в кривых скважинах и наличии вибрации. A disadvantage of the known design is that in order to create large heads it is necessary to connect several sections of the pumps into one unit. In this case, the sections are connected by means of flanges with bolts, which requires a significant investment in installation time and is unreliable when working in crooked wells and in the presence of vibration.

Условия эксплуатации насосов для добычи нефти требуют свести к минимуму количество стыков в погружном агрегате и сборочных операциях на скважине. The operating conditions of the pumps for oil production require minimizing the number of joints in the submersible unit and assembly operations at the well.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности погружного насоса и сокращение продолжительности его монтажа на устье скважины. The aim of the present invention is to increase the reliability of a submersible pump and reduce the duration of its installation at the wellhead.

Поставленная цель достигается тем, что вал насоса состоит из нескольких секций (по меньшей мере из двух), последовательно упирающихся торцами одна в другую и соединеннных между собой шлицевыми муфтами, и размещен в едином корпусе, а осевой подшипник установлен только на нижней секции вала. This goal is achieved in that the pump shaft consists of several sections (at least two), successively abutting one end to the other and interconnected by splined couplings, and placed in a single housing, and the axial bearing mounted only on the lower section of the shaft.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором насос показан в разрезе. The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, in which the pump is shown in section.

Насос состоит из единого корпуса 1, в котором размещен вал, состоящий из верхней секции 2 и нижней секции 3 (секций может быть и больше). На валах установлены рабочие колеса 4, а в корпусе - направляющие аппараты 5. The pump consists of a single housing 1, in which a shaft is placed, consisting of an upper section 2 and a lower section 3 (there may be more sections). Impellers 4 are installed on the shafts, and guide vanes 5 in the housing.

Секции вала соединены шлицевой муфтой 6. Нижний торец секции 2 вала упирается в верхний торец секции 3 вала. The shaft sections are connected by a spline coupling 6. The lower end of the shaft section 2 abuts against the upper end of the shaft section 3.

Каждая секция опирается на радиальные подшипники 7. Each section is supported by radial bearings 7.

На нижней секции 3 вала установлен осевой подшипник, состоящий из пяты 8 и подпятника 9. Наверху корпуса 1 ввинчена ловильная головка 10, а внизу - входное основание 11 с сеткой. An axial bearing is installed on the lower section 3 of the shaft, consisting of a heel 8 and a thrust bearing 9. At the top of the housing 1, a fishing head 10 is screwed in, and at the bottom is an input base 11 with a mesh.

Возникающее при работе насоса осевое усилие на верхнюю секцию вала передается на нижнюю секцию благодаря их непосредственному контакту торцами. Суммарное осевое усилие на верхнюю и нижнюю секции вала воспринимается через осевую пяту 8 подпятником 9. The axial force arising during the operation of the pump is transmitted to the upper section of the shaft to the lower section due to their direct contact with the ends. The total axial force on the upper and lower sections of the shaft is perceived through the axial heel 8 of the thrust bearing 9.

Предложенная конструкция позволяет создать высоконапорный насос в однокорпусном исполнении без промежуточных фланцевых стыков, что повышает надежность работы погружной насосной установки и сокращает время монтажа и демонтажа. Кроме того, благодаря тому, что осевой подшипник установлен только на нижней секции вала, сокращается количество деталей насоса в сравнении с многосекционными насосами, что упрощает и удешевляет его изготовление. The proposed design allows you to create a high-pressure pump in a single-housing design without intermediate flange joints, which increases the reliability of the submersible pump installation and reduces the time of installation and dismantling. In addition, due to the fact that the axial bearing is installed only on the lower section of the shaft, the number of pump parts is reduced in comparison with multi-section pumps, which simplifies and reduces the cost of its manufacture.

Источники информации
1. Беззубов А. В., Щекалин Ю.В., "Насосы для добычи нефти", М.: Недра, 1986 г. с. 42-49.Sources of information
1. Bezzubov A.V., Schekalin Yu.V., "Pumps for oil production", M .: Nedra, 1986 p. 42-49.

2. Пат. РФ N 2088809 с 1, кл. 6 F 04 D 13/10, 1997г. 2. Pat. RF N 2088809 s 1, class 6 F 04 D 13/10, 1997

3. Пат. РФ N 2030642 с 1, кл. 6 F 04 D 13/10, 1992г. 3. Pat. RF N 2030642 s 1, class 6 F 04 D 13/10, 1992

4. Казак А.С., Росин И.И., Чичеров Л.Г. "Погружные бесштанговые насосы для добычи нефти", М.: Недра, 1973, с. 37, Рис. 7а. 4. Kazak A.S., Rosin I.I., Chicherov L.G. "Submersible rodless pumps for oil production", M .: Nedra, 1973, p. 37, Fig. 7a.

Claims (1)

Погружной центробежный многоступенчатый насос, содержащий корпус, в котором установлен вал с рабочими колесами, опирающийся на радиальные и осевой подшипники, отличающийся тем, что вал насоса состоит из нескольких секций (по меньшей мере из двух), последовательно упирающихся торцами одна в другую и соединенных между собой шлицевыми муфтами, и размещен в едином корпусе, а осевой подшипник установлен только на нижней секции вала. A submersible centrifugal multistage pump, comprising a housing in which a shaft with impellers is mounted, supported by radial and axial bearings, characterized in that the pump shaft consists of several sections (at least two), successively abutting one end to the other and connected between spline couplings, and placed in a single housing, and the axial bearing is installed only on the lower section of the shaft.