CN101403387A - 螺旋轴流式多相泵增压单元 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田开发工程中机械采油工艺技术领域，涉及一种新型的螺旋轴流式多相泵增压单元。其特征在于：增压单元具有柱形轮毂、锥形轮缘的结构，嵌套其内的安装有3～5片包角240°～300°的螺旋叶片的叶轮和由8～12片包角8°～26°的固定导流叶片的导轮构成。在叶轮和导轮上下端面上设有环形嵌槽，其间安装有摩擦环，该结构降低了泵的轴向载荷，延长了使用寿命，结构简单，能够适应高含气率的油气井井下混抽工况，可以广泛应用于石油开采井下混抽工艺中。

Description

螺旋轴流式多相泵增压单元

技术领域

本发明涉及一种井下油气开采装置，特别涉及一种高含气油藏井下多相混和物开采的核心装置。

背景技术

随着油田开发进入中后期，高含气油藏在油藏总量中占有的比例越来越大，这对常规的机械采油方式的工作稳定性和系统效率有极大的影响。目前高含气油藏的生产主要通过油气分离器与电潜离心泵的配套装置。但研究表明，电潜离心泵即使在泵入口加装油气分离器的情况下，当气体体积含量达到20％左右时，也会出现严重的汽蚀现象和排量中断情况。在进口含气率较低的情况下，电潜泵即使能够工作，其效率也将大大降低。这种开采装置既不能保证开采工作的正常进行又造成能源的巨大浪费。而现有的螺旋轴流式混抽泵采用锥形轮毂、柱形轮缘的结构，由于设计缺陷使得进出口压力作用面积较大、导致轴向力过大、轴承寿命低、泵无法长期运转，所以这种螺旋轴流式混抽泵不能成功用于现场。

发明内容

本发明提供的是一种新型的螺旋轴流式多相泵增压单元，它由叶轮和导轮组成，叶轮、导轮都具有柱形轮毂、锥形轮缘的结构。叶轮轮毂上安装有3～5片包角为240°～300°的螺旋叶片；导轮轮毂装有8～12片包角为8°～26°的固定导流叶片。叶轮、导轮之间装有摩擦环。

本发明的螺旋轴流式多相泵增压单元，减小了进出口压力作用面积，降低了泵的轴向载荷，在相同工况下本发明比现有螺旋轴流泵轴向载荷要降低30％左右。它可以有效地克服或避免上述现有技术中存在的问题，它结构简单可以多级串联，能与现有的混输泵较好的兼容配套，可借用除增压单元外其余各部分电潜离心泵或现有井下轴流泵的装置，比如保护器、潜油电机和电缆等等。本发明受含气率的影响较小，能有效地进行井下混抽。

附图说明

图1是一级螺旋轴流泵增压单元结构示意图。

图2是螺旋轴流泵叶轮剖面示意图。

附图3螺旋轴流泵导轮剖面图。

具体实施方式

本发明的螺旋轴流式多相泵增压单元具有柱形轮毂、锥形轮缘的结构，由叶轮3和导轮1构成。在叶轮和导轮上下端面上设有环形嵌槽，其间安装有小摩擦环2和大摩擦环4。各级叶轮串联，通过平键由泵轴带动旋转，对泵内流体向上做功增压；各级导轮串联，由泵头、泵座压紧固定，将此动能转换为压力能，同时利用导叶叶片的剪切作用破碎叶轮出口的大气团，在一定程度上调整多相流体流动状态，为下一增压单元的正常工作提供保证。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：

1、通过有效的结构设计减小了进出口压力作用面积，在相同工况下与现有锥形轮毂、柱形轮缘的增压单元相比轴向载荷要降低30％左右，从而延长轴承使用寿命，便于该技术的推广使用。

2、泵内气液流沿泵轴向运动，举升过程中产生的轴向力全部加载到叶轮、导轮和轴上，通过新结构设计和叶轮上的优化平衡孔将轴向力最小化，同时通过浮动结构将90％以上的轴向力加载到泵筒上，解决了泵下轴承的承载问题，因此正常工作无需专用润滑油路。

3、能够适应高含气率的油气井井下混抽工况，在泵入口含气率低于70％的工况下，可长期稳定运转，甚至还可短期在含气率100％工况下正常运转。

Claims (2)

1、一种螺旋轴流式多相泵增压单元，由叶轮和导轮组成，其特征是叶轮、导轮都具有柱形轮毂、锥形轮缘的结构，流道采用5°～15°锥形。其中叶轮轮毂安装有3～5片包角为240°～300°的螺旋叶片，导轮轮毂装有8～12片包角为8°～26°的固定导流叶片。

2、根据权利要求1所述的螺旋轴流式多相泵增压单元，其特征在于在叶轮和导轮上下端面上都设有环形嵌槽，其间安装有摩擦环。

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