CN110094358B - 一种气泡破碎式混输电潜泵叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种气泡破碎式混输电潜泵叶轮，这种气泡破碎式混输电潜泵叶轮包括前盖板、轴套、后盖板、叶片，叶片为分段式叶片，气泡破碎射流断口在分段式叶片的展向断开形成气泡破碎射流开缝，气泡破碎射流开缝前面为前段叶片，气泡破碎射流开缝后面为后段叶片，气泡破碎射流开缝的形状为前段叶片尾缘与后段叶片前缘之间的缝隙；后盖板上有多组气体破碎射流孔组，每组气体破碎射流孔由多个圆形孔组成，位于前段叶片处的气体破碎射流孔组为前段射流孔组，位于后段叶片处的气体破碎射流孔组为后段射流孔组。本发明能够在含气率达到70%的条件下，避免气锁，正常举升气液混合产液。

Description

一种气泡破碎式混输电潜泵叶轮

技术领域：

本发明涉及的是一种用于潜油电泵采油系统中输送高含气率的两相流产液的离心式叶轮，具体涉及的是一种气泡破碎式混输电潜泵叶轮。

背景技术：

随着经济的发展，人们对石油的需求日益增加，石油工业在整个国民经济中的地位日益重要。伴随着石油开采进入中后期，地层能量逐渐消耗，开采方式由最初的利用地层能量把原油举升到地面转变为人工举升式。人工举升已经成为油田开采的主要方式。常用的人工举升方式分为：有杆泵采油和无杆泵采油。有杆泵采油分为游梁式抽油机采油和螺杆泵采油等，无杆泵采油分为电潜泵采油、水力活塞泵采油和水力射流泵采油等。电潜泵采油是主要的机械采油方式之一，以排量范围宽，操作简单，管理方便，对井斜不敏感等优点被广泛应用在国内外各大油田上，在世界范围内电潜泵在油田的应用率高达15%-20%。

潜油泵在油井中工作时是完全浸在井液中的。油井中往往含有不同种类的游离气体，游离气体对潜油泵的工作特性会产生严重影响，当达到一定量时则发生气锁，气体干扰严重影响电潜泵的正常工作，使电机负载急剧变化或卸载。离心式潜油电泵适合低于10%含气率的产液，混流式潜油电泵适合低于30%含气率的产液。通常通过在电潜泵进口处安装油气分离器来避免该问题，同时需要加设与输油管线等长的伴生气管线。

为此，石油行业需要一种能够不用气锚，就能举升高含气产液的混输叶轮，从而简化电潜泵结构，提高效率，降低生产成本。

发明内容：

本发明的目的是提供一种气泡破碎式混输电潜泵叶轮，这种气泡破碎式混输电潜泵叶轮用于解决现有的潜油电泵对高含气油液举升时容易发生气锁的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种气泡破碎式混输电潜泵叶轮包括前盖板、轴套、后盖板、叶片，叶片为分段式叶片，气泡破碎射流断口在分段式叶片的展向断开形成气泡破碎射流开缝，气泡破碎射流开缝前面为前段叶片，气泡破碎射流开缝后面为后段叶片，气泡破碎射流开缝的形状为前段叶片尾缘与后段叶片前缘之间的缝隙；后盖板上有多组气体破碎射流孔组，每组气体破碎射流孔由多个圆形孔组成，位于前段叶片处的气体破碎射流孔组为前段射流孔组，位于后段叶片处的气体破碎射流孔组为后段射流孔组。

上述方案中气泡破碎射流断口位于分段式叶片的弦向距离的1/3-1/2之间，开口宽度2-5mm，开口高度与叶片展向高度相同，开口是倾斜的，与流动下游方向一致。

上述方案中前段射流孔组靠近前段叶片根部3-5mm处，后段射流孔组靠近后段叶片根部3-5mm处，圆形孔数目依据叶轮直径和含气率来决定，圆形孔孔径由泵内压力大小和含气率大小来决定。

上述方案中分段式叶片的型线为贝塞尔曲线，叶片厚度沿型线方向均匀分布，前段叶片、后段叶片均是弯扭型叶片，能够有效提高叶轮的泵送效率。

上述方案中每组气体破碎射流孔组有3-5个圆形孔。

上述方案中气泡破碎式混输电潜泵叶轮多级串联使用，或与常规潜油电泵叶轮混合串联使用，按气泡破碎情况选择新型混输叶轮级数目及位置。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明是一种离心式叶片，叶片在接近中部位置处开缝、后盖板上在含气高的位置开了多组孔的用于潜油电泵的叶轮，主要解决现有的潜油电泵对高含气油液举升时容易发生气锁的问题。

2、本潜油电泵叶轮沿弦向位置开缝，使得压力侧高压流体沿缝隙射流，以击碎在叶片吸力侧形成的气包，将大气泡破碎成小气泡后，形成均匀的两相流，提高离心泵的抗气锁能力。同时在后盖板上开孔，开孔位置是气包容易形成的位置，作用也是将大气泡破碎成小气泡，形成均匀两相流，提高离心泵的混输能力。后盖板开孔还有平衡轴向力作用，以及将后盖板附面层的低能流体吹进流道内的主流，提高两相流流动的流畅性，并减小流动损失。

3、本发明能够在含气率达到70%的条件下，避免气锁，正常举升气液混合产液。

4、本发明用于气液混输的、带有气体破碎功能的后盖板射流孔和分段叶片开缝射流孔的电潜泵叶轮，实现无分离器的气液混输，能够简化整个电潜泵采油系统的结构组成，并能充分利用气体自身能量，提高抽汲效率及减少生产成本。

四、附图说明：

图1为本发明的立体结构图；

图2为本发明的俯视图；

图3为电潜泵工作段剖面视图；

图4为气泡打碎孔工作原理图。

图中，1前盖板，2轴套，3后盖板，4前段叶片，5后段叶片，6前段射流孔组，7后段射流孔组，8气泡破碎射流开缝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1、图2所示，这种气泡破碎式混输电潜泵叶轮包括前盖板1、轴套2、后盖板3、叶片，叶片为分段式叶片，分段式叶片中开设有气泡破碎射流开缝8，所述气泡破碎射流断口在分段式叶片的展向断开，形状为前段叶片尾缘与后段叶片前缘之间的缝隙；气泡破碎射流开缝8前面为前段叶片4，气泡破碎射流开缝8后面为后段叶片5。气泡破碎射流断口位于分段式叶片的弦向距离的1/3-1/2之间，开口宽度2-5mm，开口高度与叶片展向高度相同，开口是倾斜的，与流动下游方向一致。

后盖板3上有多组气体破碎射流孔组，每组气体破碎射流孔由多个圆形孔组成，位于前段叶片4处的气体破碎射流孔组为前段射流孔组6，位于后段叶片5处的气体破碎射流孔组为后段射流孔组7。

前段射流孔组6靠近前段叶片根部3-5mm处，后段射流孔组7靠近后段叶片根部3-5mm处，孔数目依据叶轮直径和含气率等因素来决定。射流孔径由泵内压力大小和含气率大小等因素来决定。每组气体破碎射流孔组可以设计为3-5个圆形孔。

分段式叶片的型线为贝塞尔曲线，叶片厚度沿型线方向均匀分布，前段叶片4、后段叶片5均是弯扭型叶片，能够有效提高叶轮的泵送效率。

本发明在应用过程中可以减免气锚的安装使用，可以单独多级串联使用，也可以与常规潜油电泵叶轮混合串联使用，按气泡破碎情况选择新型混输叶轮级数目及位置。

本发明的叶轮设计为弯扭叶片，在气相聚集区断开，依据压力差产生射流破坏气体聚集。在后盖板3上开多组射流气体破碎孔，参阅图3、图4，气体破碎射流孔组将大气泡打碎为小气泡，使得气体能够随着液相流出，不会形成气堵。

Claims (2)

1.一种气泡破碎式混输电潜泵叶轮，其特征在于：这种气泡破碎式混输电潜泵叶轮包括前盖板（1）、轴套（2）、后盖板（3）、叶片，叶片为分段式叶片，气泡破碎射流断口在分段式叶片的展向断开形成气泡破碎射流开缝（8），气泡破碎射流开缝（8）前面为前段叶片（4），气泡破碎射流开缝（8）后面为后段叶片（5），气泡破碎射流开缝（8）的形状为前段叶片尾缘与后段叶片前缘之间的缝隙；后盖板（3）上有多组气体破碎射流孔组，每组气体破碎射流孔由多个圆形孔组成，位于前段叶片（4）处的气体破碎射流孔组为前段射流孔组（6），位于后段叶片（5）处的气体破碎射流孔组为后段射流孔组（7）；所述的气泡破碎射流断口位于分段式叶片的弦向距离的1/2处，开口宽度2-5mm，开口高度与叶片展向高度相同，开口是倾斜的，与流动下游方向一致；所述的前段射流孔组（6）靠近前段叶片根部3-5mm处，后段射流孔组（7）靠近后段叶片根部3-5mm处，圆形孔数目依据叶轮直径和含气率来决定，圆形孔孔径由泵内压力大小和含气率大小来决定；所述的分段式叶片的型线为贝塞尔曲线，叶片厚度沿型线方向均匀分布，前段叶片（4）、后段叶片（5）均是弯扭型叶片；所述的每组气体破碎射流孔组有3-5个圆形孔；这种气泡破碎式混输电潜泵叶轮能够在含气率达到70%的条件下，避免气锁，正常举升气液混合产液。

2.根据权利要求1所述的气泡破碎式混输电潜泵叶轮，其特征在于：所述的气泡破碎式混输电潜泵叶轮多级串联使用，或与常规潜油电泵叶轮混合串联使用，按气泡破碎情况选择气泡破碎式混输电潜泵叶轮轮级数目及位置。

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