RU2638423C1 - Submersible impeller pump unit of compression type - Google Patents
Submersible impeller pump unit of compression type Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638423C1 RU2638423C1 RU2016148000A RU2016148000A RU2638423C1 RU 2638423 C1 RU2638423 C1 RU 2638423C1 RU 2016148000 A RU2016148000 A RU 2016148000A RU 2016148000 A RU2016148000 A RU 2016148000A RU 2638423 C1 RU2638423 C1 RU 2638423C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- vanes
- pump
- vane
- manganese
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/02—Selection of particular materials
- F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
- F04D29/041—Axial thrust balancing
- F04D29/0413—Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
- F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/628—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0436—Iron
- F05C2201/0439—Cast iron
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к многоступенчатым погружным насосам для откачки пластовой жидкости из скважин.The invention relates to petroleum engineering, in particular to multistage submersible pumps for pumping formation fluid from wells.
Уровень техникиState of the art
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.A pump installation is known according to US Pat. No. 5,885,058 (
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.Also known installation with a section of the upstream device for processing a gas-liquid mixture, RU 136503 U1 from 05.25.2012. The section includes a housing, a shaft, impellers, guides, bearings, etc. Impellers, bearings and bushings mounted on the shaft form a substantially continuous pipe around the shaft. The disadvantage is that the installed stages cannot reliably work in wells with small and medium flow rates due to the high axial force acting on each impeller.
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.The closest analogue is an electric submersible pump RU 2476726 C2 from 05.16.2008 for use in a well, comprising: a motor section; pump section; a protective section located between the motor section and the pump section, and a rotating shaft passing through the motor, protective and pump sections; wherein the motor, protective and pump sections comprise each of a plurality of functional components and bushings mounted on the shaft to form a substantially continuous pipe around the shaft; at the same time, fittings are provided at the top and bottom of the shaft to hold the components and bushings forming the pipe in a compressed state. The disadvantage is that the multitude of functional components and bushings mounted on the shaft with the formation of a substantially continuous pipe around the shaft of the protective and motor sections reduces the reliability of the installation, since this significantly increases the dimensional chain from the axial support of the upper stage of the pump to the axial support, which with this design should be installed in the lower part of the engine. In addition, the disadvantage is that the installed stages cannot reliably work in wells with small and medium flow rates due to the high axial force acting on each impeller.
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.For the sake of clarity, the descriptions of this application make a reservation that there are batch type pumps or batch type pumps, that is, pumps in which several impellers and guide vanes (from 3 or more pairs) are assembled into packages (subassemblies). Typically, in an actual product, an average of about ten pairs of impellers and guide vanes are used.
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).Compression type pumps are understood to be pumps with a compression type of assembly, that is, those pumps in which, due to the exact adjustment of the height of the impeller hubs, they are in contact with each other (such a “comb” of wheels is fixed on the shaft).
Под насосами пакетно-компрессионного типа понимаются насосы, объединяющие черты обоих типов сборок: компрессионной и пакетной.Packet-compression type pumps are understood as pumps that combine the features of both types of assemblies: compression and batch.
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.In a batch pump, the entire wheel force is perceived by the separate axial bearing of each section (for each package). In a batch-compression pump, the power of the wheels is transferred to the hydraulic protection support, which avoids the use of additional bearings and reduces or eliminates wear of parts.
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.The technical task of the invention is the creation of the design of an electric submersible pump, which reduces to an optimal value the axial force acting on the impellers and, therefore, on the axial support of the pump rotor.
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.Technical results include increasing the reliability of work in wells with low and medium flow rates, ensuring the optimal plant life in terms of corrosion resistance and wear resistance, optimization of the mechanical and physicochemical properties of the steps.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
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.The technical problem is solved, and the technical results are ensured by the fact that the installation of a submersible vane pump of the compression type includes an electric motor, a tread with an axial shaft support, at least one pump section, which includes: a shaft, a housing, a base, a head, an assembly of a package of stages , each stage contains a guide apparatus and an impeller, the impellers contain a drive and cover discs between which the blades are located, and the hub, guide vanes are fixed relative to the housing, the shafts are in operation, the pine sections are supported by each other, characterized in that centrifugal steps are installed in the pump, the impellers and guide vanes are made in the form of cast-iron structures, the lower section shaft rests on the shaft in the tread, in which the axial support is made in the form of hydrodynamic bearing, while the number of impeller blades is five, and the number of vanes of the guide vane is three, each impeller vane and each vanes of the guide vane have an angle of entry into the from 3 ° to 20 °, the height of the impeller blades lies in the range of 4.5-5.5 mm, and the height of the vanes of the guide vane is in the range of 4.0-5.0 mm, each vane of the guide vane has a coverage angle in the range from 120 ° to 180 °, the height of the blade rim does not exceed the minimum distance between the driving and covering disks of the impeller, and the radius of rounding is from 0.2 to 0.8 of this value.
В частном случае выполнения электродвигатель может быть выполнен как вентильный электродвигатель.In the particular case of execution of the electric motor can be performed as a valve electric motor.
В частном случае выполнения рабочие колеса на валу сжаты специальной гайкой по ступицам.In the particular case of execution, the impellers on the shaft are compressed with a special nut on the hubs.
В частном случае выполнения двигатель установки находится (установлен) внутри кожуха.In the particular case of execution, the installation motor is (installed) inside the casing.
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.%:In addition, in the particular case of the invention, cast iron, in addition to iron and impurities, contains, in particular, carbon, silicon, manganese, chromium, cerium, phosphorus, boron and sulfur, with the following content of these elements, wt.%:
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.%:In addition, in the particular case of the invention, cast iron, in addition to iron and impurities, contains, in particular, carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, phosphorus, sulfur, aluminum and magnesium in the following contents of these elements, wt.%:
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.%:In addition, in the particular case of the invention, cast iron, in addition to iron and impurities, contains, in particular, carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, phosphorus and sulfur with the following content of these elements, wt.%:
Вышеуказанный состав чугуна позволяет оптимизировать механические и физико-химические свойства ступеней.The above composition of cast iron allows you to optimize the mechanical and physico-chemical properties of the steps.
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.In addition, in the particular case of the invention, the shafts of the pump sections are provided with splines, an axial threaded hole at the end, an adjusting bolt, a spline coupling, locks in the form of radial protrusions mating with splines of the coupling mounted on the shaft are made on the bolt.
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.If the shafts of the pump sections are equipped with splines, an axial threaded hole at the end, an adjusting bolt, a splined coupling, the bolts have latches in the form of radial protrusions that mate with the splines of the coupling mounted on the shaft, this allows for more accurate joining of the shafts during assembly, which is necessary for reliable operation of the compression pump.
Краткое описание графических материалов, поясняющих сущность изобретения:A brief description of the graphic materials explaining the invention:
фиг. 1 - секция погружного насоса в разрезе;FIG. 1 - section of a submersible pump in a section;
фиг. 2 - ступени погружного насоса в разрезе;FIG. 2 - sectional stages of a submersible pump;
фиг. 3.1, 3.2., 3.3. - варианты выполнения лопаточного венца;FIG. 3.1, 3.2., 3.3. - embodiments of the scapula;
фиг. 4 - вид «А» лопаток лопаточного венца;FIG. 4 - view "A" of the blades of the scapular crown;
фиг. 5 - вариант выполнения регулировочного болта; соединение валов с шлицевой муфтой (в разрезе);FIG. 5 is an embodiment of an adjustment bolt; connection of shafts with a spline coupling (in section);
фиг. 6 - рабочее колесо;FIG. 6 - impeller;
фиг. 7 - направляющий аппарат.FIG. 7 - guiding apparatus.
Пути реализации изобретенияWays to implement the invention
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).Installation of a submersible vane pump of compression type, including: a valve motor (not shown), a protector with an axial shaft support (not shown), at least one
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.Installation works as follows. When the
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.When the
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.For accurate joining of the
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148000A RU2638423C1 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Submersible impeller pump unit of compression type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148000A RU2638423C1 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Submersible impeller pump unit of compression type |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638423C1 true RU2638423C1 (en) | 2017-12-13 |
Family
ID=60718850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148000A RU2638423C1 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Submersible impeller pump unit of compression type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638423C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5033937A (en) * | 1987-06-22 | 1991-07-23 | Oil Dynamics, Inc. | Centrifugal pump with modular bearing support for pumping fluids containing abrasive particles |
| US5885058A (en) * | 1995-12-28 | 1999-03-23 | Institute Francais Du Petrole | Multiphase fluid pumping or compression device with blades of tandem design |
| RU2355915C2 (en) * | 2003-10-01 | 2009-05-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Multi-stage pump and method of manufacture |
| RU2371613C1 (en) * | 2008-04-29 | 2009-10-27 | Ольга Иосифовна Логинова | Modular centrifugal pump |
| RU2476726C2 (en) * | 2008-05-16 | 2013-02-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Electrically drive borehole pump with compression tube |
-
2016
- 2016-12-07 RU RU2016148000A patent/RU2638423C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5033937A (en) * | 1987-06-22 | 1991-07-23 | Oil Dynamics, Inc. | Centrifugal pump with modular bearing support for pumping fluids containing abrasive particles |
| US5885058A (en) * | 1995-12-28 | 1999-03-23 | Institute Francais Du Petrole | Multiphase fluid pumping or compression device with blades of tandem design |
| RU2355915C2 (en) * | 2003-10-01 | 2009-05-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Multi-stage pump and method of manufacture |
| RU2371613C1 (en) * | 2008-04-29 | 2009-10-27 | Ольга Иосифовна Логинова | Modular centrifugal pump |
| RU2476726C2 (en) * | 2008-05-16 | 2013-02-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Electrically drive borehole pump with compression tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9334865B2 (en) | Self-aligning and vibration damping bearings in a submersible well pump | |
| US8439642B2 (en) | Pump and pump impeller | |
| US8801360B2 (en) | Centrifugal pump with thrust balance holes in diffuser | |
| EP3161252B1 (en) | Thrust washer and diffuser for use in a downhole electrical submersible pump | |
| CN105626540B (en) | Sectional multi-stage centrifugal pump | |
| CN101975168A (en) | Horizontal axial-suction sectional multistage high-pressure centrifugal pump | |
| US9453511B2 (en) | Pump system | |
| CN106438457A (en) | Half-opened impeller and low-flow super high-lift multiple-stage centrifugal pump with same | |
| US20150071799A1 (en) | Self-Aligning and Vibration Damping Bearings in a Submersible Well Pump | |
| US10731651B2 (en) | Apertures spaced around impeller bottom shroud of centrifugal pump | |
| EP3913227B1 (en) | Multiphase pump | |
| RU2638423C1 (en) | Submersible impeller pump unit of compression type | |
| RU2620626C1 (en) | Unit of compression type submersible impeller pump | |
| RU2622680C1 (en) | Installation of the submersible dipper pump of the packet compression type and the method of its assembly | |
| CN200975360Y (en) | Vertical type multi-stage pump with intermediate bearing | |
| CN205401146U (en) | Festival segmentation multistage centrifugal pump | |
| CN103334864A (en) | Turbine motor with hydraulic braking level stator and rotor components | |
| CN105370587A (en) | Compound molecular pump capable of reducing traction-level gap backflow | |
| RU2376500C2 (en) | Impeller of submerged centrifugal pump stage | |
| RU212053U1 (en) | Installation with a submersible centrifugal pump to maintain reservoir pressure | |
| CN206246409U (en) | The centrifugal multistage pump multiple centrifugal pump of half-opened impeller and the low discharge ultrahigh pump lift using the impeller | |
| CN206299497U (en) | The impeller pump housing of oil pump, oil pump assy and fuel oil pump assembly | |
| RU2810186C1 (en) | Method of operation of submersible multi-stage centrifugal pump with polymer impellers and design for its implementation | |
| RU215043U1 (en) | CENTRIFUGAL PUMP IMPELLER | |
| CN103380302B (en) | Oil pump |