RU2133878C1

RU2133878C1 - Multi-stage submersible pump

Info

Publication number: RU2133878C1
Application number: RU97119549A
Authority: RU
Inventors: И.В. Выдрина; Г.А. Штенникова; Ю.Л. Семенов; Г.С. Трегубов; И.П. Трясцын; О.М. Перельман; П.Б. Куприн; М.Ю. Мельников; А.И. Рабинович; Г.Л. Дорогокупец; О.Е. Иванов; В.П. Макаров; С.Р. Вейнберг; Н.Н. Пекарников; Б.А. Дождиков; Г.Р. Мухамадеев; Д.Ю. Мельников; В.П. Кузнецов; С.М. Овсянников; В.Н. Маслов
Original assignee: Рабинович Александр Исаакович
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-07-27

Abstract

FIELD: pumping-out formation fluid. SUBSTANCE: pump has many stages connected in succession. Each stage is provided with impeller including drive and driven disks with blades arranged between them and guide apparatus with vanes. Mounted over periphery of driven disk of impeller on its lateral surface are three-sided cells open on outer side of disks; surface of inner wall of guide apparatus has lateral circular passage. Distance between surface of lateral circular passage on guide apparatus of one stage and upper edge of cells on impeller of other stage is at least 0.3 of depth of cells and length of cells in radial direction is no more than 0.3 of radius of driven disk. EFFECT: increased pressure head at low output; enhanced stability of working characteristics in case of gas bubbles in fluid being handled. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к многоступенчатым скважинным насосам для откачки пластовой жидкости. The invention relates to petroleum engineering, in particular to multistage well pumps for pumping formation fluid.

Известны вихревые насосы закрытого типа для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных частиц, состоящие из рабочего колеса, представляющего собой диск с ячейками на периферии, рабочего периферийно-бокового канала, всасывающего и напорного патрубка. Всасывающая и напорная полости рабочего канала разделены перемычкой по окружности колеса. (Спасский К.Н., Шаумян В. В. Новые насосы для малых подач и высоких напоров, -М.: Машиностроение, 1973. -122 с.). Known vortex pumps of the closed type for pumping liquids that do not contain abrasive particles, consisting of an impeller, which is a disk with cells on the periphery, a working peripheral-lateral channel, a suction and pressure pipe. The suction and pressure cavities of the working channel are separated by a jumper around the circumference of the wheel. (Spassky K.N., Shaumyan V.V. New pumps for small feeds and high heads, -M.: Mechanical Engineering, 1973. -122 p.).

Недостатком таких насосов является резкое уменьшение напора и КПД при увеличении торцевых и радиальных зазоров при перекачке жидкостей, содержащих абразивные частицы. The disadvantage of such pumps is a sharp decrease in pressure and efficiency with an increase in end and radial clearances when pumping liquids containing abrasive particles.

Известен комбинированный насос (патент Швейцарии N 544890, F 04 D 5/00, 1973 г. ), содержащий закрытое рабочее колесо и вихревые лопаточные венцы, размещенные на периферии диска, радиальные размеры которых превышают радиальный размер центробежного колеса, кольцевой отвод центробежного колеса и кольцевую камеру вихревого колеса с перемычкой. Known combination pump (Swiss patent N 544890, F 04 D 5/00, 1973), containing a closed impeller and vortex vanes located on the periphery of the disk, the radial dimensions of which exceed the radial size of the centrifugal wheel, the annular tap of the centrifugal wheel and the ring swirl wheel chamber with jumper.

Недостатком такого насоса является сложность конструкции и рабочих органов, особенно при изготовлении изделий в погружном, многоступенчатом варианте, а также резкое уменьшение напора и КПД при увеличении торцевых и радиальных зазоров в вихревой части конструкции при перекачке жидкости, содержащей абразивные частицы. The disadvantage of this pump is the complexity of the design and working bodies, especially in the manufacture of products in a submersible, multi-stage version, as well as a sharp decrease in pressure and efficiency with an increase in the end and radial clearances in the vortex part of the structure when pumping liquid containing abrasive particles.

Известен центробежный погружной многоступенчатый насос для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин. Ступени такого насоса содержат рабочее колесо закрытого типа и направляющий аппарат с профилированными лопатками. (Богданов Н. А. Погружные центробежные насосы для добычи нефти. -М.: Недра, 1968. -38-50 с.). Рабочее колесо ступени имеет специально спрофилированные лопатки между ведущими и ведомым дисками. Known centrifugal submersible multi-stage pump for pumping formation fluid from oil wells. The stages of such a pump comprise a closed impeller and a guiding apparatus with profiled blades. (Bogdanov N.A. Submersible centrifugal pumps for oil production. -M .: Nedra, 1968. -38-50 p.). The impeller of the stage has specially profiled blades between the leading and driven discs.

К недостаткам такой ступени относятся невысокое давление, создаваемое ступенью при малых расходах, и нестабильность давления и расхода при наличии в перекачиваемой жидкости газовых пузырей. The disadvantages of this stage include the low pressure created by the stage at low flow rates, and the instability of pressure and flow rate in the presence of gas bubbles in the pumped liquid.

Настоящее изобретение решает задачу создания погружного многоступенчатого насоса, обеспечивающего повышение напора при малых подачах, и повышение стабильности рабочих характеристик при наличии в перекачиваемой среде газовых пузырей. The present invention solves the problem of creating a submersible multi-stage pump, which provides an increase in pressure at low flows, and increase the stability of performance when there are gas bubbles in the pumped medium.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном многоступенчатом насосе, каждая ступень которого имеет рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопатками, и направляющий аппарат с профилированными лопатками, согласно изобретению на периферии ведомого диска рабочего колеса на его боковой поверхности установлены трехсторонние ячейки, открытые с внешней стороны диска, а на поверхности внутренней стенки направляющего аппарата выполнен боковой кольцевой канал. The specified technical result is achieved by the fact that in a submersible multistage pump, each stage of which has an impeller containing a driving and driven disks with blades placed between them, and a guiding device with profiled blades, according to the invention, are installed on the periphery of the driven disk of the impeller on its side surface tripartite cells open on the outside of the disk, and a lateral annular channel is made on the surface of the inner wall of the guide apparatus.

Предлагаемый насос отличается также тем, что расстояние между поверхностью бокового кольцевого канала на направляющем аппарате одной ступени и верхней кромкой ячеек на рабочем колесе другой ступени составляет не менее 0,3 от глубины ячеек. The proposed pump is also characterized in that the distance between the surface of the lateral annular channel on the guide apparatus of one stage and the upper edge of the cells on the impeller of the other stage is not less than 0.3 from the depth of the cells.

Другим отличием является то, что длины ячеек составляют не более 0,3 радиуса ведомого диска. Another difference is that the cell lengths are not more than 0.3 of the radius of the driven disk.

На чертеже представлен насос в разрезе. The drawing shows a pump in section.

Погружной многоступенчатый насос имеет множество последовательно размещенных ступеней, состоящих из установленных неподвижно в корпусе 1 направляющих аппаратов 2, и установленных с возможностью вращения на общем валу 3 рабочих колес 4. Рабочее колесо имеет ведущий 5 и ведомый 6 диски с размещенными между ними профилированными лопатками 7 и установленными на наружных поверхностях дисков прокладками 8 и 9. Направляющий аппарат имеет наружную крышку 10 с буртиком 11, боковую стенку 12, внутреннюю стенку 13 с буртиком 14 и профилированные лопатки 15. На наружной поверхности ведомого диска 6 рабочего колеса установлены трехсторонние ячейки 16, открытые с внешней стороны диска, а на поверхности наружной крышки внутренней стенки 13 направляющего аппарата выполнен боковой кольцевой канал 17. Лопаточные стороны ячеек могут быть выполнены с различным профилем и расположены радиально, наклонно вперед по вращению, отогнутыми назад, "углом назад" или "углом вперед". A multi-stage submersible pump has a plurality of sequentially arranged stages, consisting of guide vanes 2 mounted motionless in the housing 1, and mounted with the possibility of rotation on the common shaft 3 of the impellers 4. The impeller has a drive 5 and driven 6 disks with shaped blades 7 and located between them gaskets 8 and 9 mounted on the outer surfaces of the disks. The guide apparatus has an outer cover 10 with a shoulder 11, a side wall 12, an inner wall 13 with a shoulder 14, and profiled blades 15. On the outer surface of the driven disk 6 of the impeller there are three-sided cells 16 open on the outside of the disk, and on the surface of the outer cover of the inner wall 13 of the guide apparatus a lateral annular channel 17 is made. The blade sides of the cells can be made with a different profile and are arranged radially, obliquely forward by rotation, bent backward, “backward angle” or “forward angle”.

В собранном насосе расстояние между поверхностью бокового кольцевого канала 17 на направляющем аппарате одной ступени и верхней кромкой ячеек 16 на рабочем колесе другой (соседней) ступени составляет не менее 0,3 глубины ячеек. Длины ячеек в радиальном направлении составляют не более 0,3 радиуса ведомого диска. In the assembled pump, the distance between the surface of the lateral annular channel 17 on the guide device of one stage and the upper edge of the cells 16 on the impeller of another (adjacent) stage is at least 0.3 cell depths. The cell lengths in the radial direction are not more than 0.3 of the radius of the driven disk.

При работе насоса с малыми подачами рабочее колесо 4 одной ступени (последующей) прижимается прокладкой 9 к бурту 14 на внутренней стенке направляющего аппарата 2 другой ступени (предыдущей). Поток жидкости, проходя из одной ступени в другую, за счет наличия вихревой камеры, образованной ячейками 16 одной (последующей) ступени и боковым кольцевым каналом 17 другой (предыдущей) ступени, получает дополнительный подпор, который увеличивает давление, создаваемое профилированными лопатками 7. При этом происходит возрастание напора в левой части напорно-расходной характеристики насоса, ее наклон становится монотонно-падающим, КПД насоса не изменяется. Кроме того, происходит дополнительный процесс диспергирования, что повышает стабильность работы насоса в нефтеводогазовых средах. When the pump is running at low feeds, the impeller 4 of one stage (subsequent) is pressed by the gasket 9 to the shoulder 14 on the inner wall of the guide apparatus 2 of the other stage (previous). The fluid flow, passing from one stage to another, due to the presence of a vortex chamber formed by the cells 16 of one (subsequent) stage and the lateral annular channel 17 of the other (previous) stage, receives additional pressure, which increases the pressure created by the profiled blades 7. there is an increase in pressure on the left side of the pressure-discharge characteristic of the pump, its slope becomes monotonically falling, the efficiency of the pump does not change. In addition, there is an additional dispersion process, which increases the stability of the pump in oil and gas environments.

Claims

1. A submersible multistage pump, each stage of which has an impeller, containing a driving and driven disks with vanes located between them, and a guiding apparatus with vanes, characterized in that on the periphery of the driven wheel of the impeller there are three-sided cells open with the outer side of the disk, and on the surface of the inner wall of the guide apparatus a lateral annular channel is made.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the distance between the surface of the lateral annular channel on the guiding apparatus of one stage and the upper edge of the cells on the impeller of another stage is at least 0.3 from the depth of the cells.

3. The pump according to claim 1, characterized in that the cell lengths are not more than 0.3 of the radius of the driven disk.