Устройство электроцентробежного насоса

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к производству установок электроцентробежных насосов для нефтяных скважин. Насос содержит корпус, центробежные колеса (ЦК) на валу и направляющие аппараты. ЦК выполнены в виде внутренней перегородки в цилиндрической втулке. Со стороны выхода из ЦК стенки имеют кольцевой зазор относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки. Со стороны входа в ЦК на внутренней поверхности цилиндрической втулки выполнен по винтовой линии буртик, на котором установлен направляющий аппарат для подачи откачиваемой жидкости в виде шнекового звена, изготовленного из одного или двух тонкостенных дисков, имеющих внутреннее отверстие. На торцах цилиндрических втулок ЦК выполнены кольцевые канавки и установлены уплотнительные кольца, например, из полиуретана. Рабочие колеса выполняют открытыми с двух сторон, что позволяет обеспечить точность изготовления по эксцентриситету, по дисбалансу, по параллельности и биению торцевых плоскостей. Рабочие органы не засоряются абразивами, так как нет места накопления песка и крупнозернистого пропанта после гидроразрыва пластов. Уменьшается отложение солей на рабочих органах за счет прямоточного исполнения ротора. В результате повышается износостойкость насоса. 2 ил.

 

Изобретение относится к погружным электроцентробежным насосам для добычи нефти из скважин и может быть использовано при новом проектировании рентабельных износостойких насосов для малодебитных скважин взамен станков - качалок.

Известны устройства электроцентробежных насосов, содержащие набор ступеней, собранных в цилиндрическом корпусе, состоящие из рабочих колес и направляющих аппаратов, имеющих расточки в цапфах, служащие радиальными опорами для ротора насоса, (патент RU 2249129).

Недостатками известных насосов являются ограниченные функциональные возможности.

Известно устройство электроцентробежного насоса, содержащего корпус, центробежные колеса на валу и направляющие аппараты (патент RU 2250393).

Недостатками известного электроцентробежного насоса являются ограниченные функциональные возможности, ограниченная рентабельность из-за ускоренного абразивного износа радиальных подшипников.

Техническая задача состоит в том, чтобы обеспечить износостойкость насосных установок более длительное время в условиях повышенного содержания абразивных включений в откачиваемой жидкости.

Решение технической задачи достигается тем, что устройство электроцентробежного насоса содержит корпус, центробежные колеса на валу и направляющие аппараты, при этом новым является то, что устройство электроцентробежного насоса снабжено центробежными колесами в виде внутренней перегородки в цилиндрической втулке, со стороны выхода из центробежных колес стенки имеют кольцевой зазор относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, со стороны входа в центробежное колесо на внутренней поверхности цилиндрической втулки выполнен по винтовой линии буртик, на котором установлен направляющий аппарат для подачи откачиваемой жидкости в виде шнекового звена, изготовленного из одного или двух тонкостенных дисков, имеющих внутреннее отверстие, причем на торцах цилиндрических втулок центробежного колеса выполнены кольцевые канавки и установлены уплотнительные кольца, например, из полиуретана.

На фиг.1 изображено устройство электроцентробежного насоса - общий на входе в насос.

На фиг.2 условно изображен основной комплект элементов электроцентробежного насоса.

Электроцентробежный насос имеет вал 1, шпонку 2, центробежное колесо в виде внутренней перегородки в цилиндрической втулке 3, кольцевой зазор 4 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки и стенки 5 центробежного колеса, на внутренней поверхности цилиндрической втулки по винтовой линии выполнен буртик 6, направляющий аппарат 7 в виде шнекового звена, корпус 8, уплотнительное кольцо 9 в торцевых канавках цилиндрической втулки, решетку 10, осевые подшипники скольжения 11, обойму 12, гайку 13, втулку радиального подшипника 14 и разрезное стопорное кольцо 15.

Устройство электроцентробежного насоса выполнено следующим образом.

В кольцевую канавку вала 1 устанавливают разрезное стопорное кольцо 15, в шпоночную канавку - долевую шпонку 2. Бронзовую втулку 14 радиального подшипника 12 устанавливают до упора на разрезное стопорное кольцо 15, а на торец втулки - решетку 10. В кольцевую канавку решетки 10 устанавливают кольцо из полиуретана 9, которое своим бортиком взаимодействует с канавкой центробежного колеса 3 как уплотнение, а наружной поверхностью взаимодействует с корпусом 8 в качестве радиального подшипника. Направляющий аппарат 7 устанавливают центробежное колесо 3 и располагают кольцо из полиуретана 9. Центробежное колесо имеет боковую стенку 5. Последовательное расположение центробежных колес 3 и радиальных подшипников 9 в виде уплотнительных колец обеспечивает герметичный внутренний канал для прохода откачиваемой жидкости. Определенное расчетное количество элементов в наборе завершают решеткой 10. Затем в корпус с той и другой стороны на эти решетки устанавливают диски осевых подшипников 11. На обоймы 12 радиальных подшипников устанавливают гайки 13, которыми уплотняют весь пакет элементов. Вал 1 насоса и корпус 8 соединяют на входе с валом и корпусом погружного электродвигателя, а корпус 8 на выходе соединяют с насосно-компрессорными трубами (НКТ).

Предложенное устройство электроцентробежного насоса представляет собой неподвижный корпус 8, в котором с возможностью относительно вращения установлены центробежные колеса 3 с направляющими аппаратами 7 и радиальными подшипниками 9.

Работа электроцентробежного насоса заключается в следующем. Подшипники скольжения 11 на входе в насос препятствуют проникновению откачиваемой жидкости в зазор между внутренней поверхностью корпуса 8 и центробежными колесами 3. Подшипники скольжения на выходе из насоса также препятствуют проникновению откачиваемой абразивной жидкости в данный зазор. Давление откачиваемой жидкости в упомянутом зазоре уравновешивается за счет относительной разницы давления в скважине, давления на выходе из насоса, динамического сопротивления в подшипниках скольжения и сопротивления при перетоке собственно в зазоре. Исключение попадания в зазор абразивной жидкости обеспечивает износостойкость насоса, повышает рентабельность предложенного устройства.

Подача откачиваемой жидкости осуществляется по внутренней поверхности всего набора центробежных колес. Влияние абразива минимальное. Направляющие аппараты 7, выполненные в виде шнекового звена, в полном наборе предлагаемого устройства осуществляют подачу откачиваемой жидкости как функциональный шнековый насос с оптимальной производительностью и определенным давлением. Давление, создаваемое центробежными колесами, складывается с дополнительным давлением от направляющих аппаратов.

В сравнении с известным базовым объектом УЭЦН предложенное устройство имеет расширенные функциональные возможности за счет упрощения конструкции, упрощения сборки элементов насоса.

Центробежные колеса выполняют открытыми с двух сторон, что позволяет в зависимости от выбранного материала изготавливать мехообработкой, литьем, прессованием, штамповкой и использовать порошковую металлургию. Стенку центробежного колеса при этом приваривают контактной сваркой, припаивают или приклеивают.

Рабочие элементы под действием осевых нагрузок плотно прилегают друг к другу по торцевым плоскостям и представляют собой на валу жесткий ротор. Это обстоятельство значительно изменят амплитуду стоячих волн на валу, уменьшает вибрационные нагрузки на электродвигатель и на установку в целом. Упрощение конструкции рабочих элементов позволяет повысить рентабельность установки, сократить эксплуатационные расходы, улучшить ремонтопригодность, расширить функциональные возможности.

Предложенное устройство электроцентробежного насоса может быть использовано при проектировании рентабельных износостойких насосов для малодебитных нефтяных скважин взамен дорогостоящих станков-качалок.

Использование установки в производстве позволит получить технико-экономический эффект. Новое устройство электроцентробежного насоса найдет широкий спрос на рынке РФ и за рубежом.

Устройство электроцентробежного насоса, содержащее корпус, центробежные колеса на валу и направляющие аппараты, отличающееся тем, что устройство электроцентробежного насоса снабжено центробежными колесами в виде внутренней перегородки в цилиндрической втулке, со стороны выхода из центробежных колес стенки имеют кольцевой зазор относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, со стороны входа в центробежное колесо на внутренней поверхности цилиндрической втулки выполнен по винтовой линии буртик, на котором установлен направляющий аппарат для подачи откачиваемой жидкости в виде шнекового звена, изготовленного из одного или двух тонкостенных дисков, имеющих внутреннее отверстие, причем на торцах цилиндрических втулок центробежного колеса выполнены кольцевые канавки и установлены уплотнительные кольца, например, из полиуретана.