CN114962272A - 一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵 - Google Patents

Abstract

一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，包括泵体及驱动其运行的动力装置，泵体包括中空的筒体及位于其内部的轴承组件，筒体内部还设有抽头壳体衬套，将内部分为进水腔、出水腔和抽头压力腔，抽头壳体衬套内部叠加设有若干隔断装置，隔断装置之间形成若干独立的分流腔，隔断装置上还设有通孔，抽头壳体衬套外壁上设有开口，通过转动隔断装置并固定隔断装置位置，能够使隔断装置上的通孔密封或与抽头壳体衬套上对应的一个或多个开口连通，进而连通抽头压力腔和不同分流腔，获得不同的抽头压力，轴承组件包括贯穿筒体设置的转轴，其位于分流腔内的部分设有同等规格的若干叶轮，当调节抽头压力腔的压力时，不会对出水腔水压产生影响。

Description

一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵

技术领域

本发明涉及高压注水泵技术领域，具体为一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵。

背景技术

高压注水泵，尤其涉及海洋工程中海上浮动平台的高压注水泵，为海上油气资源开发的关键核心装备，浮动式海上平台油气资源开采通常采用连续化大生产，不仅要求高压注水泵具备优越的连续运转能力，更需要确保在各种海况下运行过程中的可靠性，以实现安全、高效生产。同时海上浮动平台因场地有限，需要将泵机组尽可能做到占地面积少、维修空间小、检修工作量少等特殊要求，以提高泵机组的利用率，以保证平台最优化的使用。

海上浮动平台高压注水泵目的是为了保持海上油田能量，保证油层压力，提高供液能力，降低原油递减率。随着海上油田开采的进展，海上油田区域不同，油藏的深度也有所不同，同时油藏的压力在开采中不断降低，为了采油生产的正常进行，必须维持油藏的压力，因此海上油气的开采以注水开采为主，用高压注水泵向海底地层灌注高压水，保持地层压力，用水驱油。为了维持地层压力，尤其是深层油藏和低渗透油藏的开发应依据采多少油就注多少水，以便更快、更多的开采出油气。由此可知，海上浮动平台高压注水泵需要在有限的平台空间上、恶劣的工况下满足以高压的形式将水注入不同压力、不同深度的油藏中，以实现更快、更多的开采出油气。

而目前海上浮动平台的高压注水泵，因平台场地有限，海上油气生产平台工艺流程复杂，设备繁多，大都布局在平台甲板上。过多的泵机组会占用平台很大空间，导致平台体积庞大、建造费用高等缺点；同时常规高压注水泵一般选用双壳体多级离心泵作为首选，考虑到油田开采进入中后期，需要在保证流量不变的情况下，深层油藏的采油注水压力不断提高。常规高压注水泵达到最大工作压力后，通过电机变频升高频率，也无法再进行出口压力的调节。因高压注水泵一般都安装在海洋平台或陆地平台上，位置偏僻、条件恶劣，更换更多级数叶轮的高压注水泵存在很多问题与不便，同时当有其他工位需要注水或者油藏稳压时，因设备固定、无法进行借用、抽调，存在在特殊情况下无法进行紧急处理与避险的问题。

同时，目前的高压注水泵均不能够进行分流作业，因为这势必会影响高压注水泵的工作压力，因此，一台驱动装置仅能够驱动带动一个水泵工作，同时要求水泵仅能够具有一个出水口，使用效果较为单一。

而且，目前的高压注水泵在适用性上也存在较大不足，只能适应常温、平稳的环境中，未考虑到海上平台一年四季气温的变化以及台风、暴雨等恶劣天气下的特殊工况，海上平台用泵需在横倾15°、横摇22.5°、纵倾5°、纵摇7.5°的状况下仍能正常工作；常规高压注水泵在海上平台上只与底座基础相连接，缺少定位及左右方向的限位，在温度急剧变化或横摇角度过大时，会发生位移，无法保证电机的轴心与泵轴心在同一轴线上，在运转期间发生偏离，导致口环等旋转部件摩擦，导致该产品轴承抱死、振动、严重影响到产品的使用寿命。因此，在海上浮动平台特殊工况下常规高压注水泵没有实用价值，近年来日益发展的海上浮动平台等项目建设中，海上平台高压注水泵的需求日益增加，因技术研发、技术设备的落后，严重制约了海洋工程的可持续性发展，研发能够适应一种海上浮动平台的分流可调式高压注水泵意义重大。

发明内容

为解决上述现有高压柱水泵存在的问题，本发明提供了一种在不影响原高压注水泵的工作压力下，可进行分流、压力可调式的海上浮动平台高压注水泵。

本发明技术方案如下：

一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，包括泵体及驱动其运行的动力装置，所述泵体包括中空的筒体及位于其内部的轴承组件，所述筒体两端外侧分别设有进水口和出水口，以连通外界和筒体内部，所述筒体内部还设有抽头壳体衬套，所述抽头壳体衬套设于筒体内的中部，其两端外圈与筒体内壁密封连接，且中部外圈与筒体内壁之间存在间隙以形成抽头压力腔，所述抽头壳体靠近进水口一侧为进水腔，靠近出水口一侧为出水腔，所述筒体上还设有抽头出口，以连通外界与抽头压力腔。

进一步的，所述抽头壳体衬套中部为轴向贯通的柱形中空结构，其内部沿其长度方向叠加设有若干隔断装置，所述隔断装置外圈与抽头壳体衬套内壁相接触，相邻两隔断装置的外圈相抵接，中部之间形成独立的分流腔，所述隔断装置上还设有通孔，所述抽头壳体衬套外壁上延其长度方向开有若干开口，且沿其长度方向，相邻开口的中心距与隔断装置的宽度尺寸配合，通过转动隔断装置并固定隔断装置位置，能够使隔断装置上的通孔密封或与抽头壳体衬套上对应的开口连通，进而连通抽头压力腔和不同分流腔。

进一步的，所述轴承组件包括位于筒体中部的转轴，所述转轴贯穿筒体及隔断装置中部设置，其位于分流腔内的部分设有叶轮，通过叶轮随转轴转动，能够将水由进水口吸入进水腔，并通过进水腔将水依次吸入各分流腔内，进而排出至出水腔，并从出水口排出，出水腔压力为各级的所有叶轮产生压力的总和，当需要分流时，通过旋转隔断装置，能够将不同通孔与抽头壳体衬套上的开口连通，以在抽头压力腔内形成不同级数的额外的压力及扬程。

如上所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，通过转动隔断装置，能够使所有通孔均处于密封状态或有且仅有一个分流腔与抽头压力腔连通，当所有通孔均处于密封状态时，此时出水腔压力为各分流腔的所有叶轮产生压力的总和，水流自靠近进水口一端的分流腔流入至靠近出水口一端的分流腔使，各分流腔压力逐级递增，当有且仅有一个分流腔与抽头压力腔连通时，抽头压力腔内具有对应的分流腔内的压力，方便人们根据需要调接抽头压力腔的压力值。

作为优选的，若干所述开口绕抽头壳体衬套周向螺旋分布，这样使在进行压力调节时，转动一个角度压力增加或减少一级，使抽头压力腔的压力调节工作更加方便可控。

如上所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，若干所述隔断装置通过连接装置连接为一个整体且能够整体转动，使调节工作能够更加方便的进行。

如上所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，所述隔断装置中部设有安装口，所述叶轮一端转动设于安装口内，一端位于分流腔内，通过转动能够在离心作用下将上一分流腔内的水，吸入叶轮所在的分流腔内，进而在该分流腔内产生新的分流压力。

作为优选的，相邻分流腔内的水仅能够通过叶轮传递，若干所述叶轮的规格均相同，此时，当前分流腔压力等于上一分流腔压力与当前分流腔内叶轮产生的水压之和，叶轮规格相同，保证了水流沿分流腔传递时，不同分流腔内的水压能够稳定递增，进而保证在进行抽头压力腔的压力调节时，抽头压力腔内的压力都由当前连通的分流腔提供，而不同分流腔与抽头压力腔连通时，均不会影响出水腔的总压力。

进一步的，所述分流腔内还设有过流导叶，其能够将分流腔中的水导流至下一级分流腔的入口处，保证相同转速下，叶轮能够具有较好的离心吸水能力，增加了叶轮产生的水压。

如上所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其还包括定位块和限位块，所述定位块和限位块位于筒体的外围同侧，其中所述定位块一端与筒体插接连接，另一端与筒体的安装平台连接；所述筒体与限位块安装位置沿转轴轴线方向开有卡槽，所述限位块上端位于卡槽内，下端与筒体的安装平台连接，保证海上平台与机泵组的同步，在摇摆的情况下不发生横倾、横摇的偏离，进而保证了装置的使用安全性和使用寿命。

进一步的，所述筒体靠近出水口一端设有与出水口连通的平衡腔，所述平衡腔还通过平衡管路与进水口连通，进而对出口腔的压力进行泄流调节。

本发明的有益效果在于：

(1)：本发明通过在筒体内设置抽头壳体衬套，将筒体内部隔断成进水腔、出水腔和抽头压力腔，当所有通孔均处于密封状态时，此时出水腔压力为各分流腔的所有叶轮产生压力的总和，当有且仅有一个分流腔与抽头压力腔连通时，抽头压力腔内具有对应的分流腔内的压力，方便人们根据需要调接抽头压力腔的压力值。

(2)：本发明通过设置抽头壳体衬套，当需要调整抽头分流泵压力腔时，可以将隔断装置旋转一个角度，此时抽头压力腔即可获得下一级叶轮的扬程及压力，同时因为各叶轮的规格相同，所以在调节抽头压力腔的压力时，又不会对出水腔水压产生影响。

(3)：本发明通过设计限位块与定位块，保证了海上平台与机泵组的同步，在摇摆的情况下不发生横倾、横摇的偏离，进而保证了高压注水泵使用的安全性和使用寿命。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为实施例中高压注水泵的结构示意图；

图2为实施例中抽头壳体衬套的结构示意图；

图3为实施例中抽头壳体衬套的主视图；

图4为实施例中转子部分的结构示意图；

图5为实施例中吸入函体的结构示意图；

图6为实施例中吸入函体的正剖视图；

图7为实施例中中段壳体的结构示意图；

图8为实施例中中段壳体的正剖视图；

图9为实施例中过流导叶的结构示意图；

图10为实施例中的过流导叶的侧视图；

图中各附图标记所代表的组件为：

1、第一轴承部件；2、转轴；3、密封部件；4、密封函体；5、压盖；6、定位块；7、筒体；8、中段壳体；81、通孔；82、螺栓穿孔；9、过流导叶；91、导流口；92、导流筋；10、叶轮；11、壳体口环；12、叶轮口环；13、卡环；14、抽头壳体衬套；141、延展边；142、开口；15、出口压盖；16、末级导叶；17、导向块；18、平衡鼓套；19、平衡管路；20、平衡鼓；21、泵盖；22、泵盖螺栓；23、第二轴承部件；24、限位块；25、穿缸螺栓；26、截止阀；27、平衡鼓卡环；28、平衡鼓卡环套；29、吸入函体；291、导流层；292、过流层；30、进水口；31、抽头出口；32、出水口。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

实施例

本实施例提供了一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，参见图1，包括泵体及驱动其运行的电机，所述泵体包括中空的筒体7及位于其内部的轴承组件，所述筒体7两端外侧分别设有进水口30和出水口32，以连通外界和筒体7内部，所述筒体7靠近出水口32一端通过泵盖螺栓22连接有泵盖21，且连接位置设有限位块24，用于增加泵盖21的连接强度，所述筒体7靠近进水口30一端通过双头螺栓连接有密封函体4，密封函体4的外侧通过双头螺柱还连接有密封部件3，使筒体7内部形成一封闭的密封腔。

作为本发明的主要技术构思，所述筒体7内部还设有抽头壳体衬套14，所述抽头壳体衬套14设于筒体7内的中部，结合图2和图3，所述抽头壳体衬套14包括圆柱形，其首端向外圈延伸设有延展边141，且通过延展边141与筒体7内壁连接，所述筒体7内部靠近抽头壳体衬套14尾端的位置向内侧凸起，且与抽头壳体衬套14尾端密封连接，所述抽头壳体衬套14中部外圈与筒体7内壁之间存在间隙以形成抽头压力腔，所述抽头壳体靠近进水口30一侧为进水腔，靠近出水口32一侧为出水腔，所述筒体7中部还设有抽头出口31，以连通外界与抽头压力腔，所述抽头出口31上还连接有截止阀26，使人们能够有选择的进行抽头分流工作。

进一步的，结合图4，所述轴承组件包括转子部分，所述转子部分包括若干隔断装置，所述抽头壳体衬套14中部为轴向贯通的柱形中空结构，所述隔断装置为中段壳体8，若干所述中段壳体8位于抽头壳体衬套14内部且沿抽头壳体衬套14长度方向叠加布置，结合图7和图8，所述中段壳体8包括圆盘状，其直径与抽头壳体衬套14内径相同，且所述中段壳体8的外圈朝向一侧延伸，若干所述中段壳体8的延伸部位指向高压注水泵的同侧，且通过延伸部位与相邻中段壳体8外圈抵接，使中段壳体8的中部之间形成若干个独立的分流腔，所述中段壳体8的延伸部位上还设有通孔81，所述抽头壳体衬套14外壁上延其长度方向开有若干开口142，且沿其长度方向，相邻开口142的中心距与中段壳体8的宽度尺寸配合，通过转动中段壳体8并固定中段壳体8位置，能够使中段壳体8上的通孔81密封或与抽头壳体衬套14上对应的开口142连通，进而连通抽头压力腔和不同分流腔。

进一步的，所述转子部分还包括位于筒体7中部的转轴2，所述转轴2贯穿筒体7中部设置，其位于分流腔内的部分设有叶轮10，通过叶轮10随转轴2转动，能够将水由进水口30吸入进水腔，并通过进水腔将水依次吸入各分流腔内，进而排出至出水腔，并从出水口32排出，出水腔压力为各级的所有叶轮10产生压力的总和，当需要分流时，通过旋转隔断装置，能够将不同通孔81与抽头壳体衬套14上的开口142连通，以在抽头压力腔内形成不同级数的额外的压力及扬程。

本实施例中，所述中段壳体8中部设有安装口，所述叶轮10吸水端转动设于安装口内，出水端位于分流腔内，通过转动能够在离心作用下将上一分流腔内的水，吸入叶轮10所在的分流腔内，进而在该分流腔内产生新的分流压力。

需要注意的是，所述中段壳体8的安装口内设有壳体口环11，所述叶轮10进水端的外圈设有叶轮口环12，所述叶轮口环12外圈和壳体口环11内圈密封接触，保证相邻分流腔内的水仅能够通过叶轮10传递，同时，若干所述叶轮10的规格均相同，此时，靠近进水腔一端的分流腔为第一分流腔，沿水流传递方向依次为第二分流腔、第三分流腔…第n分流腔，第n分流腔内的压力：Pn＝k+Pn-1，其中k为单个叶轮10旋转所产生的离心水压，当所有叶轮10规格相同时，k的取值相同，由此可知，水流沿分流腔传递时，不同分流腔内的水压能够稳定递增，进而保证在进行抽头压力腔的压力调节时，抽头压力腔内的压力都由当前连通的分流腔提供，而不同分流腔与抽头压力腔连通时，均不会影响出水腔的总压力。

本实施例中，通过转动隔断装置，能够使所有通孔81均处于密封状态或有且仅有一个分流腔与抽头压力腔连通，而由上述论述可知，当所有通孔81均处于密封状态时，此时出水腔压力为各分流腔的所有叶轮10产生压力的总和，水流自靠近进水口30一端的分流腔流入至靠近出水口32一端的分流腔使，各分流腔压力逐级递增，当有且仅有一个分流腔与抽头压力腔连通时，抽头压力腔内具有对应的分流腔内的压力，方便人们根据需要调接抽头压力腔的压力值，而不影响出水腔的出水压力。

作为优选的，所述中段壳体8的延伸部位上呈相对的设有两个通孔81，若干个中段壳体8上的通孔81分别位于两条直线上，所述开口142绕抽头壳体衬套14旋转对称设有两组，同组的所述开口142绕抽头壳体衬套14周向螺旋分布，且螺旋角度为180度，这样使在进行压力调节时，转动一个角度压力增加或减少一级，使抽头压力腔的压力调节工作更加方便可控。

进一步的，所述中段壳体8的延伸部位上，沿中段壳体8轴线方向设有螺栓穿孔82，且通过穿缸螺栓25连接为一个整体，在进行调解工作时，若干中段壳体8能够同步转动，使调节工作能够更加方便的进行。

本实施例中，所述分流腔内还设有过流导叶9，结合图9和图10，所述过流导叶9包括圆盘状，其外圈朝向进水口30一侧延伸且与中段壳体8抵接，过流导叶9中部与中段壳体8之间形成导流腔，所述分流腔延伸部位的外围设有导流口91，过流导叶9靠近出水口32一侧设有导流筋92，其能够将导流腔中的水导流至下一级分流腔的入口处，保证相同转速下，叶轮10能够具有较好的离心吸水能力，增加了叶轮10产生的水压，同时，各级叶轮10之间用卡环13进行限位，来保证每个叶轮10中心与过流导叶9中心对齐。

进一步的，所述筒体7靠近出水口32一端的外侧和靠近进水口30一端的外侧分别设有第二轴承部件23和第一轴承部件1，所述转轴2两端分别穿过两轴承部件设置，保证了转轴2在转动时的同轴度。

本实施例中，所述进水腔内还设有吸入函体29，结合图5和图6，所述吸入函体29包括中空柱形的外壁，所述外壁两端分别设有导流层291和过流层292，所述导流层291和过流层292均为圆盘状结构，所述外壁轴线与抽头壳体衬套14轴线共线，其中过流层292外圈与抽头壳体衬套14尾端密封抵接，导流层291外侧连接有压盖5，且通过压盖5与筒体7连接，所述过流层292和导流层291中部均设有通口，位于导流层291上的通口与转轴2之间密封转动连接，且导流层291上的通口向过流层292一侧倾斜，所述过流层292上的通口与叶轮10进口端相配合。

进一步的，所有所述中段壳体8连接为一个整体，该整体靠近出水腔一端还连接有出口压盖15，所述出口压盖15具有空腔，所述空腔内也设有叶轮10，所述空腔的外围设有若干出口，所述空腔内，位于叶轮10的外侧设有末级导叶16，所述末级导叶16除不具备导流筋92，其与均与过流导叶9结构相同，此处不做赘述。

本实施例中，所述转轴2通过平衡组件与泵盖21连接，所述平衡部件包括与转轴2连接的柱形平衡鼓20，所述平衡鼓20外圈套接有平衡鼓套18，所述平衡鼓20能够在转轴2作用下在平衡鼓套18内转动，所述平衡鼓20外端设有平衡鼓卡环27，所述密封函体4靠近平衡鼓20一端设有平衡鼓卡环27套，且通过平衡鼓卡环27套与平衡鼓20外端之间密封连接，所述平衡鼓20与平衡鼓套18之间具有间隙以形成平衡腔，所述平衡腔通过平衡管路19与进水口30连通，进而对出口腔的压力进行泄流调节。

进一步的，所述高压注水泵还包括定位块6和限位块24，所述定位块6和限位块24位于筒体7的外围同侧，其中所述定位块6一端与筒体7插接连接，另一端与筒体7的安装平台连接；所述筒体7与限位块24安装位置沿转轴2轴线方向开有卡槽，所述限位块24上端位于卡槽内，下端与筒体7的安装平台连接，保证海上平台与机泵组的同步，在摇摆的情况下不发生横倾、横摇的偏离，进而保证了装置的使用安全性和使用寿命。

Claims (9)

1.一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，包括泵体及驱动其运行的动力装置，所述泵体包括中空的筒体(7)及位于其内部的轴承组件，所述筒体(7)两端外侧分别设有进水口(30)和出水口(32)，以连通外界和筒体(7)内部，其特征在于，所述筒体(7)内部还设有抽头壳体衬套(14)，所述抽头壳体衬套(14)的两端外圈与筒体(7)内壁密封连接，且中部外圈与筒体(7)内壁之间存在间隙以形成抽头压力腔，所述筒体(7)上还设有抽头出口(31)，以连通外界与抽头压力腔；

所述抽头壳体衬套(14)中部为轴向贯通的柱形中空结构，其内部沿其长度方向叠加设有若干隔断装置，所述隔断装置外圈与抽头壳体衬套(14)内壁相接触，相邻两隔断装置的外圈相抵接，中部之间形成独立的分流腔，所述隔断装置上还设有通孔(81)，所述抽头壳体衬套(14)外壁上延其长度方向开有若干开口(142)，且沿其长度方向，相邻开口(141)的中心距与隔断装置的宽度尺寸配合，通过转动隔断装置并固定隔断装置位置，能够使隔断装置上的通孔(81)密封或与抽头壳体衬套(14)上对应的开口(142)连通，进而连通抽头压力腔和不同分流腔；

所述轴承组件包括位于筒体(7)中部的转轴(2)，所述转轴(2)贯穿筒体(7)及隔断装置中部设置，其位于分流腔内的部分设有叶轮(10)，所述叶轮(10)随转轴(2)转动以将进水口(30)的水依次吸入各分流腔内，进而从出水口(32)排出。

2.根据权利要求1所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，通过转动隔断装置，能够使所有通孔(81)均处于密封状态或有且仅有一个分流腔与抽头压力腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，若干所述开口(142)绕抽头壳体衬套(14)周向螺旋分布。

4.根据权利要求1或2所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，若干所述隔断装置通过连接装置连接为一个整体且能够整体转动。

5.根据权利要求1或2所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，所述隔断装置中部设有安装口，所述叶轮(10)一端转动设于安装口内，一端位于分流腔内，通过转动能够在离心作用下将上一分流腔内的水，吸入叶轮(10)所在的分流腔内。

6.根据权利要求5所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，相邻分流腔内的水仅能够通过叶轮(10)传递，若干所述叶轮(10)的规格均相同。

7.根据权利要求6所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，所述分流腔内还设有过流导叶(9)，其能够将分流腔中的水导流至下一级分流腔的入口处。

8.根据权利要求1或2所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，还包括定位块(6)和限位块(24)，所述定位块(6)和限位块(24)位于筒体(7)的外围同侧，其中所述定位块(6)一端与筒体(7)插接连接，另一端与筒体(7)的安装平台连接；所述筒体(7)与限位块(24)安装位置沿转轴(2)轴线方向开有卡槽，所述限位块(24)上端位于卡槽内，下端与筒体(7)的安装平台连接。

9.根据权利要求1或2所述的一种海上浮动平台分流可调式高压注水泵，其特征在于，所述筒体(7)靠近出水口(32)一端设有与出水口(32)连通的平衡腔，所述平衡腔还通过平衡管路(19)与进水口(30)连通。

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