JP2021028479A - 原油採掘ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】より安定的に運用することが可能な原油採掘ポンプを提供する。【解決手段】原油採掘ポンプは、上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなす生産管と、生産管内で軸線方向に延びるポンプロータと、生産管とポンプロータとの間でポンプロータを囲うポンプステータと、を備え、ポンプロータは、軸線方向に接続された複数のポンプシャフトと、ポンプシャフトとともに回転することで上方に原油を汲み上げるインペラと、ポンプシャフトから径方向外側に張り出すスラストカラーと、を有し、ポンプステータは、筒状のステータ本体と、ステータ本体の内周面から径方向内側に張り出すとともにスラストカラーを下方から周方向に摺動可能に支持するスラストパッドと、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、原油採掘ポンプに関する。

油井から原油をくみ上げるための装置として、これまでＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ Ｐｕｍｐ：人工採油電動ポンプ）と呼ばれるポンプが広く用いられてきた。下記特許文献１に示されるように、ポンプは、回転軸回りに回転する回転軸と、この回転軸に一体に設けられた複数のインペラと、回転軸及びインペラを外周側から覆うケーシングと、を備えている。このポンプは、井戸（油田）に挿入された配管内に配置され、電動機によって回転軸を回転させることで、地下の石油を上方にくみ上げる。

ここで、近年、メンテナンス性の向上や装置のコンパクト化等を目的として、電動機としてキャンドモータを用いたポンプが提唱されている。この種のポンプは、油井に挿入される生産管と、当該生産管の内部に配置されたモータロータと、生産管の内周側に一体に設けられたモータステータと、モータロータの上方に一体に設けられたポンプロータと、このポンプロータを外周側から覆うとともに、原油が流通する流路を形成するポンプステータと、生産管に対してポンプロータを回転可能に支持するスラスト軸受と、を備えている。モータステータはコイルを有し、これに対向するモータロータの外周面には磁石が設けられている。コイルに通電することでモータロータ、及びポンプロータは電磁力によって回転する。これにより、ポンプの下端から原油が吸い上げられる。

特表２０１８−５０８７０１号公報

ところで、上記のようなポンプでは、スラスト軸受がやむを得ず原油に曝された状態となる。原油にはスラリーが混入していることから、スラスト軸受にスラリーが流れ込むと摺接部の磨耗が亢進してしまう。その結果、ポンプの安定的な運用に支障を来たす虞がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より安定的に運用することが可能な原油採掘ポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る原油採掘ポンプは、上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなす生産管と、該生産管内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、前記生産管と前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、を備え、前記ポンプロータは、前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に原油を汲み上げるインペラと、各前記ポンプシャフトにそれぞれ設けられて、径方向外側に張り出すスラストカラーと、を有し、前記ポンプステータは、前記軸線に沿って延びる筒状をなすステータ本体と、該ステータ本体の内周面から前記軸線の径方向内側に張り出すとともに前記スラストカラーを下方から周方向に摺動可能に支持するスラストパッドと、を有する。

本開示によれば、より安定的に運用することが可能な原油採掘ポンプを提供することができる。

本開示の実施形態に係る原油採掘ポンプの構成を示す縦断面図である。 本開示の実施形態に係るポンプシャフトの接続部分の構成を示す図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 本開示の実施形態に係るスラスト軸受の構成を示す図である。 本開示の実施形態に係るインペラの構成を示す図である。

以下、本開示の実施形態に係る原油採掘ポンプについて、図１から図５を参照して説明する。本実施形態に係る原油採掘ポンプ１００は、油井から原油をくみ上げるための装置である。図１及び図２に示すように、この原油採掘ポンプ１００は、ポンプ本体Ｐと、モータＭと、掘削管９と、下端スラスト軸受部Ｂｄと、中間スラスト軸受部Ｂｓと、を備えている。ポンプ本体Ｐは、モータＭから供給された動力によって駆動する。掘削管９は、これらポンプ本体Ｐ、モータＭ、下端スラスト軸受部Ｂｄ、及び中間スラスト軸受部Ｂｓを外周側から覆うとともに、上下方向に延びる軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。

ポンプ本体Ｐは、生産管本体１Ａと、ポンプロータ２１と、ポンプステータ３と、を有している。生産管本体１Ａは、掘削管９と同軸をなすとともに、掘削管９の内周側に配置される筒状の部材である。ポンプロータ２１は、軸線Ｏ方向に接続された複数のポンプシャフト２１Ｓと、ポンプシャフト２１Ｓ同士を接続するカップリングスリーブ３０（図２参照）と、これらポンプシャフト２１Ｓに固定された複数のインペラ５と、を有している。

図２に示すように、上下方向（軸線Ｏ方向）に隣り合う一対のポンプシャフト２１Ｓは、互いに間隔Ｇをあけて対向している。それぞれの軸端には、筒状の嵌合部材４１が嵌め込まれている。これら嵌合部材４１は、外周側からカップリングスリーブ３０によって覆われている。カップリングスリーブ３０は、嵌合部材４１同士をスプライン嵌合により接続するスプラインカップリングであり、その内周面（スリーブ内周面３０ｉ）には、軸線Ｏ方向に延びる複数のキー溝が周方向に間隔をあけて形成されている。嵌合部材４１の外周面には、このキー溝に係合する線状の突起が複数形成されている。これにより、隣り合う一対のポンプシャフト２１Ｓ同士は、一体となって軸線Ｏ回りに回転することが可能とされている。また、嵌合部材４１とカップリングスリーブ３０との間の隙間は、上方からカバー部材４０によって覆われている。

図１に示すように、ポンプステータ３は、インペラ５を外周側から覆うステータ本体３Ｈと、ステータ延長部３Ｅと、を有する。ステータ本体３Ｈは、下方から上方に向かうに従って拡径と縮径を繰り返すことでインペラ５を収容するとともに、原油が流通するためのステータ流路Ｆｓを画成する。インペラ５、及びポンプステータ３の構成については後述する。ステータ延長部３Ｅは、ステータ本体３Ｈの下方に一体に設けられるとともに、軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。このステータ延長部３Ｅの下端には、後述する下端スラストパッド７ｄが取り付けられている。

図１に示すように、モータＭは、生産管先端部１Ｂと、モータロータ２２と、コイルＣと、磁性部材２２Ｍと、を有している。生産管先端部１Ｂは、上述の生産管本体１Ａの下方に一体に設けられた筒状をなしている。生産管本体１Ａと、生産管先端部１Ｂは、全体として生産管１を形成する。生産管先端部１Ｂの内周面には、周方向に配列された複数のコイルＣが設けられている。このコイルＣは、外部から供給された電流によって電磁力を発生させる。モータロータ２２は、これらコイルＣの内周側に配置され、軸線Ｏに沿って延びる円柱状をなしている。モータロータ２２は、上述のポンプロータ２１をなす複数のポンプシャフト２１Ｓのうち、最も下方に位置するポンプシャフト２１Ｓに対して下端スプラインカップリング３０ｄを介して接続されている。これら複数のポンプシャフト２１Ｓ、及びモータロータ２２は、全体としてロータ２を形成している。モータロータ２２の外周面には、磁性部材２２Ｍとしての永久磁石が設けられている。コイルＣに通電することで発生した磁界と磁性部材２２Ｍの磁界との間で生じる電磁力によって、ロータ２に回転力が与えられる。

なお、生産管先端部１Ｂは、掘削管９の内周面から径方向内側に向かって張り出す円環状の支持部４によって下方から支持されている。支持部４の内周側の開口は、原油を取り込むための開口部Ｈとされている。モータロータ２２の下端は、この開口部Ｈ中に挿通されている。モータロータ２２の内部には、上記の開口部Ｈに加えて原油を吸込むための吸込流路Ｆｉが形成されている。この吸込流路Ｆｉは、ポンプステータ３の内周側に形成されているステータ流路Ｆｓに連通している。

さらに、モータロータ２２の外周面であって、上記磁性部材２２Ｍの上方には、径方向外側に向かって張り出すとともに、軸線Ｏを中心とする円環状の下端スラストカラー６ｄが設けられている。この下端スラストカラー６ｄは、ポンプステータ３（ステータ延長部３Ｅ）の内周面に設けられた下端スラストパッド７ｄによって上方、及び下方から支持されている。これら下端スラストカラー６ｄ、及び下端スラストパッド７ｄは、下端スラスト軸受部Ｂｄを形成している。この下端スラスト軸受部Ｂｄ、及び後述する中間スラスト軸受部Ｂｓによって、ポンプステータ３に対してロータ２（ポンプロータ２１、及びモータロータ２２）が軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。

次に、図２及び図３を参照して、ポンプシャフト２１Ｓの接続部分の構成、及び中間スラスト軸受部Ｂｓの構成について説明する。図２に示すように、隣り合う一対のポンプシャフト２１Ｓの軸端は、上下方向に広がる間隔Ｇを介して対向するとともに、その外周側から嵌合部材４１を介してカップリングスリーブ３０によって覆われている。カップリングスリーブ３０には、この間隔Ｇと、外周側のステータ流路Ｆｓとを連通する貫通孔８０が形成されている。より詳細には図３に示すように、カップリングスリーブ３０には、周方向に貫通孔８０が形成されている。貫通孔８０は、径方向内側の端部（出口８０ｂ）から径方向外側の端部（入口８０ａ）に向かうに従って、ロータ２の回転方向Ｒの後方側に延びている。さらに、入口８０ａには、原油中に含まれるスラリーを捕捉するための捕捉部８１が設けられている。捕捉部８１としては、金属製のメッシュが好適に用いられる。この捕捉部８１は、スラリーの通過を規制する一方で、スラリーを除く原油の液相成分は通過させることが可能とされている。

さらに、図２に示すように、カップリングスリーブ３０の下方には、中間スラスト軸受部Ｂｓが設けられている。中間スラスト軸受部Ｂｓは、ポンプシャフト２１Ｓごとに１つずつ設けられている。中間スラスト軸受部Ｂｓは、ポンプシャフト２１Ｓの外周面（シャフト外周面２１ｏ）に設けられた中間スラストカラー６（スラストカラー）と、ポンプステータ３に固定されている中間スラストパッド７（スラストパッド）と、を有している。

中間スラストカラー６は、シャフト外周面２１ｏから径方向外側に突出するとともに、軸線Ｏを中心とする円環状をなすスラストカラー本体６Ｈと、このスラストカラー本体６Ｈの外周側の端面に設けられた第二凸部６１と、を有している。第二凸部６１は、スラストカラー本体６Ｈの外周面から径方向外側に向かって張り出すことで、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。第二凸部６１の軸線Ｏ方向における寸法は、スラストカラー本体６Ｈの軸線Ｏ方向における寸法よりも小さい。

中間スラストパッド７は、ポンプステータ３（ステータ本体３Ｈ）の上方の端部に固定されている。中間スラストパッド７の上側を向く面は、スラストカラー本体６Ｈに摺動する摺動面Ｓｃとされている。ポンプステータ３には、この摺動面Ｓｃを外周側から覆うようにして上方に向かって突出する第一凸部３１が設けられている（図２又は図４参照）。つまり、軸線Ｏ方向における第一凸部３１の寸法は、軸線Ｏ方向における中間スラストパッド７の寸法よりも大きく設定されている。さらに、この第一凸部３１の上端は、上述の第二凸部６１に下方から対向している。第一凸部３１の第二凸部６１との間には、軸線Ｏ方向にわずかな隙間が形成されている。さらに、第一凸部３１とスラストカラー本体６Ｈとの間には、径方向に広がるわずかな隙間が形成されている。

続いて、図５を参照してインペラ５の構成について説明する。インペラ５は、ディスク５１と、ブレード５２と、シュラウドカバー５３と、を有している。ディスク５１は、ポンプシャフト２１Ｓの外周面に固定されるとともに、軸線Ｏを中心とする円盤状をなしている。ディスク５１における下方を向く面は、ディスク主面５１Ｍとされている。ディスク主面５１Ｍは、下方から上方に向かうに従って、径方向内側から外側に向かうように湾曲している。

ディスク主面５１Ｍには、周方向に間隔をあけて配列された複数のブレード５２が設けられている。詳しくは図示しないが、各ブレード５２は、径方向内側から外側に向かうに従って、ロータ２の回転方向前方側に向かって湾曲している。また、ブレード５２の翼高さ（ディスク主面５１Ｍからの立ち上がり寸法）は、下方から上方に向かうに従って次第に小さくなっている。

ディスク５１における上方を向く面（ディスク背面５１Ｂ）は、下方から上方に向かうに従って、径方向内側から外側に向かって平面状に延びている。ディスク背面５１Ｂには、径方向外側から内側に向かって順に、旋回翼Ｗｓと、区画部９０とが設けられている。旋回翼Ｗｓは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。各旋回翼Ｗｓは、径方向に延びる板状をなしている。区画部９０は、これら旋回翼Ｗｓの径方向内側で、ディスク背面５１Ｂから上方に向かって突出している。区画部９０は、軸線Ｏを中心とする円筒状をなしている。区画部９０よりも径方向内側には空間が形成されている。さらに、ディスク５１には、ディスク主面５１Ｍからディスク背面５１Ｂに向かって軸線Ｏ方向に当該ディスク５１を貫通するバランスホールＢｈが形成されている。

シュラウドカバー５３は、上記複数のブレード５２を下方から覆う漏斗状をなしている。シュラウドカバー５３は、下方から上方に向かうに従って、径方向内側から外側に向かうように湾曲している。

以上のように構成されたインペラ５は、外周側からステータ本体３Ｈによって覆われている。ステータ本体３Ｈの内周面のうち、シュラウドカバー５３に対向する面は対向面Ｐ１とされている。対向面Ｐ１における下部には、シュラウドカバー５３の下端を軸線Ｏ方向及び径方向から覆う第一段差部Ｄ１が形成されている。シュラウドカバー５３における当該第一段差部Ｄ１と対向する部分は、第一シール部Ｓ１とされている。さらに、対向面Ｐ１における第一段差部Ｄ１よりも上方の部分には、邪魔板Ｂが設けられている。邪魔板Ｂは、対向面Ｐ１から径方向内側に突出するとともに、径方向に延びる板状をなしている。邪魔板Ｂは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

ステータ本体３Ｈの内周面のうち、対向面Ｐ１の上方に隣接する領域は、接続面Ｐ２とされている。接続面Ｐ２は、径方向外側に向かって曲面状に凹んでいる。さらに、この接続面Ｐ２の上方に隣接する領域は、下流面Ｐ３とされている。下流面Ｐ３は、下方から上方に向かうに従って、径方向外側から内側に向かって延びている。この下流面Ｐ３には、複数のベーンＶ、及び当該ベーンＶの内周側に固定されたステータシュラウド３Ｓが設けられている。各ベーンＶは、下流面Ｐ３から径方向内側に突出する板状をなしている。ベーンＶは、周方向に間隔をあけて複数配列されている。

ステータシュラウド３Ｓは、上述のディスク背面５１Ｂに対して上方から対向している。ステータシュラウド３Ｓの下方を向く面（ステータシュラウド下面３Ｂ）には、径方向外側から内側に向かって順に、突出部Ｐｔ、第二段差部Ｄ２が設けられている。突出部Ｐｔは、ディスク５１の径方向外側の端縁を径方向外側から隙間を介して覆うように、下方に向かって張り出している。第二段差部Ｄ２は、ディスク背面５１Ｂに設けられた区画部９０を径方向外側から覆っている。つまり、ステータシュラウド下面３Ｂにおける第二段差部Ｄ２よりも径方向内側の部分は、径方向外側の部分よりも上方に向かって後退している。この第二段差部Ｄ２との区画部９０とによって、第二シール部Ｓ２が形成されている。

ここで、シュラウドカバー５３における第一シール部Ｓ１よりも径方向外側の領域は第一領域Ａ１とされている。ディスク背面５１Ｂにおける第二シール部Ｓ２よりも径方向外側の領域は第二領域Ａ２とされている。軸線Ｏ方向から見た場合、第一領域Ａ１の面積（投影面積）は、第二領域Ａ２の面積（投影面積）よりも大きくなるように、各部の寸法が設定されている。

（作用効果）
次に、上記の原油採掘ポンプ１００の動作について説明する。原油採掘ポンプ１００を稼動させるに当たっては、まず上述のモータＭに電力を供給することによって、ロータ２を回転させる。ロータ２が回転すると、掘削管９の下端に形成された開口部Ｈから油井内の原油がポンプ本体Ｐによって上方に吸い上げられる。また、この時、原油はモータロータ２２内に形成された吸込流路Ｆｉによっても吸い上げられる。

ここで、上記の原油採掘ポンプ１００では、スラスト軸受（下端スラスト軸受部Ｂｄ、中間スラスト軸受部Ｂｓ）がステータ流路Ｆｓ中に露出しているため、当該流路内を流通する原油に曝された状態となる。原油にはスラリーが混入していることから、スラスト軸受にスラリーが流れ込むと摺動面Ｓｃの磨耗が亢進してしまう。その結果、原油採掘ポンプ１００の安定的な運用に支障を来たす虞がある。そこで、本実施形態では上述のような構成を採っている。

上記構成によれば、複数のポンプシャフト２１Ｓを接続することでポンプロータ２１が形成され、各ポンプシャフト２１Ｓにはスラストカラー６が設けられている。さらに、ポンプステータ３には各スラストカラー６を下方から支持する複数のスラストパッド７が設けられている。したがって、例えばスラストカラー６、及びスラストパッド７をロータ２に１つずつのみ設けた構成に比べて、各スラストカラー６、及びスラストパッド７に加わる荷重が分散され、中間スラスト軸受部Ｂｓの１つ当たりの荷重を小さく抑えることができる。これにより、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を低減することができる。

上記構成によれば、第一凸部３１によって、スラストカラー６とスラストパッド７との摺動面Ｓｃが外周側から覆われている。さらに、この第一凸部３１は、上方から対向する第二凸部６１によって覆われている。したがって、ポンプステータ３の内周側を流れる原油に対して、摺動面Ｓｃが直接的に曝されにくくなる。その結果、原油に含まれるスラリーが摺動面Ｓｃに流れ込む可能性が低減され、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を抑えることができる。

上記構成によれば、下方（上流側）に位置するシュラウドカバー５３における第一シール部Ｓ１よりも径方向外側の第一領域Ａ１の軸線Ｏ方向視の面積が、上方（下流側）に位置するディスク背面５１Ｂにおける第二シール部Ｓ２よりも径方向外側の第二領域Ａ２の面積よりも大きい。これにより、インペラ５には、下方から上方へ向かう荷重が加わる。したがって、各スラストカラー６、及び各スラストパッド７が担うべきスラスト荷重（上方から下方へ向かう荷重）を小さく抑えることができる。その結果、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を抑えることができる。

上記構成によれば、対向面Ｐ１に邪魔板Ｂが設けられていることにより、当該対向面Ｐ１に沿って流れる流体の流速が下がる。これにより、シュラウドカバー５３側（つまり、上流側）における当該流体の静圧は上がる。さらに、ディスク背面５１Ｂに旋回翼Ｗｓが設けられていることにより、当該ディスク背面５１Ｂに沿って流れる流体の流速が上がる。これにより、ディスク背面５１Ｂ側（つまり、下流側）における当該流体の静圧は下がる。その結果、インペラ５には、上流側から下流側（つまり、下方から上方）に向かう力が加わる。したがって、各スラストカラー６、及び各スラストパッド７が担うべきスラスト荷重（上方から下方へ向かう荷重）を小さく抑えることができる。その結果、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を抑えることができる。

上記構成によれば、隣り合うポンプシャフト２１Ｓ同士の間に間隔Ｇが形成されている。この間隔Ｇに貫通孔８０を通じて原油の一部の成分が流れ込むことにより、中間圧を確保することができる。一方で、原油に含まれるスラリーは、捕捉部８１によって捕捉されるため、上記の間隔Ｇには流入しない。つまり、この間隔Ｇを通じてカップリングスリーブ３０とポンプシャフト２１Ｓ（嵌合部材４１）との間にスラリーが流入することを回避することができる。その結果、カップリングスリーブ３０とポンプシャフト２１Ｓ（嵌合部材４１）との間で磨耗が生じる可能性を低減することができる。

上記構成によれば、嵌合部材４１とカップリングスリーブ３０との間の隙間が、上方からカバー部材４０によって覆われている。したがって、当該隙間にスラリーが流入する可能性を低減することができる。その結果、カップリングスリーブ３０と嵌合部材４１との間で磨耗が生じる可能性を低減することができる。

上記構成によれば、貫通孔８０が、径方向内側から外側に向かうに従って、ポンプシャフト２１Ｓの回転方向Ｒの後方側（つまり、回転方向Ｒとは反対側）に向かって延びている。したがって、ポンプシャフト２１Ｓの回転に伴って貫通孔８０内にスラリーが流入してしまう可能性を低減することができる。その結果、カップリングスリーブ３０とポンプシャフト２１Ｓ（嵌合部材４１）との間で磨耗が生じる可能性を低減することができる。

以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態で説明した下端スラストパッド軸受部Ｂｄ、及び中間スラスト軸受部Ｂｓとして具体的には、平行平面軸受、傾斜平面軸受、テーパランド軸受、ステップ軸受、ポケット軸受、スパイラル溝軸受、及びへリングボーン溝軸受から設計や仕様に応じて適宜選択したものを用いることが可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載の原油採掘ポンプは、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る原油採掘ポンプ１００は、上下方向に延びる軸線Ｏに沿う筒状をなす生産管１と、該生産管１内で前記軸線Ｏ方向に延びるポンプロータ２１と、前記生産管１と前記ポンプロータ２１との間で該ポンプロータ２１を囲うポンプステータ３と、を備え、前記ポンプロータ２１は、前記軸線Ｏ方向に順次接続された複数のポンプシャフト２１Ｓと、これらポンプシャフト２１Ｓにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフト２１Ｓとともに回転することで上方に原油を汲み上げるインペラ５と、各前記ポンプシャフト２１Ｓにそれぞれ設けられて、径方向外側に張り出すスラストカラー６と、を有し、前記ポンプステータ３は、前記軸線Ｏに沿って延びる筒状をなすステータ本体３Ｈと、該ステータ本体３Ｈの内周面から前記軸線Ｏの径方向内側に張り出すとともに前記スラストカラー６を下方から周方向に摺動可能に支持するスラストパッド７と、を有する。

上記構成によれば、複数のポンプシャフト２１Ｓを接続することでポンプロータ２１が形成され、各ポンプシャフト２１Ｓにはスラストカラー６が設けられている。さらに、ポンプステータ３には各スラストカラー６を下方から支持する複数のスラストパッド７が設けられている。したがって、例えばスラストカラー６、及びスラストパッド７を１つずつ設けた構成に比べて、各スラストカラー６、及びスラストパッド７に加わる荷重を小さく抑えることができる。これにより、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を低減することができる。

（２）第２の態様に係る原油採掘ポンプ１００では、前記ポンプステータ３は、前記スラストカラー６と前記スラストパッド７との摺動面Ｓｃを外周側から覆うように上方に向かって突出する第一凸部３１を有し、前記スラストカラー６は、前記径方向外側に突出して、前記第一凸部３１の上端が下方から対向する第二凸部６１を有する。

上記構成によれば、第一凸部３１によって、スラストカラー６とスラストパッド７との摺動面Ｓｃが外周側から覆われている。さらに、この第一凸部３１は、上方から対向する第二凸部６１によって覆われている。したがって、ポンプステータ３の内周側を流れる原油に対して、摺動面Ｓｃが直接的に曝されにくくなる。その結果、原油に含まれるスラリーが摺動面Ｓｃに流れ込む可能性が低減され、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を抑えることができる。

（３）第３の態様に係る原油採掘ポンプ１００では、前記インペラ５は、前記ポンプシャフト２１Ｓに固定された円盤状をなすディスク５１と、該ディスク５１の下方を向く面に、周方向に間隔をあけて設けられたブレード５２と、該ブレード５２を下方から覆うシュラウドカバー５３と、を有し、前記シュラウドカバー５３の外周面に、前記ポンプステータ３との間にクリアランスを形成する第一シール部Ｓ１が形成され、前記ディスク５１における上方を向くディスク背面５１Ｂに、前記ポンプステータ３との間にクリアランスを形成する第二シール部Ｓ２が形成され、前記シュラウドカバー５３における前記第一シール部Ｓ１よりも径方向外側の第一領域Ａ１の軸線Ｏ方向視の面積が、前記ディスク背面５１Ｂにおける前記第二シール部Ｓ２よりも径方向外側の第二領域Ａ２の軸線Ｏ方向視の面積よりも大きい。

上記構成によれば、下方（上流側）に位置するシュラウドカバー５３における第一シール部Ｓ１よりも径方向外側の第一領域Ａ１の軸線Ｏ方向視の面積が、上方（下流側）に位置するディスク背面５１Ｂにおける第二シール部Ｓ２よりも径方向外側の第二領域Ａ２の面積よりも大きい。これにより、インペラ５には、下方から上方へ向かう荷重が加わる。したがって、各スラストカラー６、及び各スラストパッド７が担うべきスラスト荷重（上方から下方へ向かう荷重）を小さく抑えることができる。その結果、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を抑えることができる。

（４）第４の態様に係る原油採掘ポンプ１００では、前記ポンプステータ３は、該ポンプステータ３における前記シュラウドカバー５３の外周面に対向する部分である対向面Ｐ１に周方向に間隔をあけて設けられて、それぞれ径方向に延びる複数の邪魔板Ｂを有し、前記インペラ５は、前記ディスク背面５１Ｂに周方向に間隔をあけて設けられてそれぞれ径方向に延びる旋回翼Ｗｓを有する。

上記構成によれば、対向面Ｐ１に邪魔板Ｂが設けられていることにより、当該対向面Ｐ１に沿って流れる流体の流速が下がる。これにより、シュラウドカバー５３側（つまり、上流側）における当該流体の静圧は上がる。さらに、ディスク背面５１Ｂに旋回翼Ｗｓが設けられていることにより、当該ディスク背面５１Ｂに沿って流れる流体の流速が上がる。これにより、ディスク背面５１Ｂ側（つまり、下流側）における当該流体の静圧は下がる。その結果、インペラ５には、上流側から下流側（つまり、下方から上方）に向かう力が加わる。したがって、各スラストカラー６、及び各スラストパッド７が担うべきスラスト荷重（上方から下方へ向かう荷重）を小さく抑えることができる。その結果、スラストカラー６、及びスラストパッド７の磨耗を抑えることができる。

（５）第５の態様に係る原油採掘ポンプ１００では、上下方向に隣り合う一対の前記ポンプシャフト２１Ｓは、互いの上端及び下端が間隔をあけて配置されており、これら一対の前記ポンプシャフト２１Ｓを外周側から覆うように接続するカップリングスリーブ３０を有し、該カップリングスリーブ３０に該カップリングスリーブ３０を径方向に貫通して前記一対のポンプシャフト２１Ｓの間隔Ｇに開口する貫通孔８０が形成されており、前記貫通孔８０の一部に前記原油中のスラリーを捕捉する捕捉部８１を有する。

上記構成によれば、隣り合うポンプシャフト２１Ｓ同士の間に間隔Ｇが形成されている。この間隔Ｇに貫通孔８０を通じて原油の一部の成分が流れ込むことにより、中間圧を確保することができる。一方で、原油に含まれるスラリーは、捕捉部８１によって捕捉されるため、上記の間隔Ｇには流入しない。つまり、この間隔Ｇを通じてカップリングスリーブ３０とポンプシャフト２１Ｓ（嵌合部材４１）との間にスラリーが流入することを回避することができる。その結果、カップリングスリーブ３０とポンプシャフト２１Ｓ（嵌合部材４１）との間で磨耗が生じる可能性を低減することができる。

（６）第６の態様に係る原油採掘ポンプ１００は、一対の前記ポンプシャフト２１Ｓにそれぞれ嵌合された嵌合部材４１をさらに備え、前記カップリングスリーブ３０は、一対の前記嵌合部材４１のそれぞれにスプライン嵌合されることで前記一対のポンプシャフト２１Ｓを接続しており、前記嵌合部材４１及び前記カップリングスリーブ３０の上端に、これらの間の隙間を覆うカバー部材４０をさらに備える。

上記構成によれば、嵌合部材４１とカップリングスリーブ３０との間の隙間が、上方からカバー部材４０によって覆われており、オイルシール等のシール（不図示）によって漏れが防止されている。したがって、当該隙間にスラリーが流入する可能性を低減することができる。その結果、カップリングスリーブ３０と嵌合部材４１との間で磨耗が生じる可能性を低減することができる。

（７）第７の態様に係る原油採掘ポンプ１００では、前記貫通孔８０は、径方向内側から外側に向かうに従って、前記ポンプシャフト２１Ｓの回転方向Ｒ後方側に延びている。

上記構成によれば、貫通孔８０が、径方向内側から外側に向かうに従って、ポンプシャフト２１Ｓの回転方向Ｒの後方側（つまり、回転方向Ｒとは反対側）に向かって延びている。したがって、ポンプシャフト２１Ｓの回転に伴って貫通孔８０内にスラリーが流入してしまう可能性を低減することができる。その結果、カップリングスリーブ３０とポンプシャフト２１Ｓ（嵌合部材４１）との間で磨耗が生じる可能性を低減することができる。

１００ 原油採掘ポンプ
１ 生産管
１Ａ 生産管本体
１Ｂ 生産管先端部
２ ロータ
２１ ポンプロータ
２１Ｓ ポンプシャフト
２１ｏ シャフト外周面
２２ モータロータ
２２Ｍ 磁性部材
３ ポンプステータ
３Ｂ ステータシュラウド下面
３Ｅ ステータ延長部
３Ｈ ステータ本体
３Ｓステータシュラウド
３０ カップリングスリーブ
３０ｄ 下端スプラインカップリング
３０ｉ スリーブ内周面
３１ 第一凸部
４ 支持部
４０ カバー部材
４１ 嵌合部材
５ インペラ
５１ ディスク
５１Ｂ ディスク背面
５１Ｍ ディスク主面
５２ ブレード
５３ シュラウドカバー
６ スラストカラー
６１ 第二凸部
６ｄ 下端スラストカラー
６Ｈ スラストカラー本体
７ スラストパッド
７ｄ 下端スラストパッド
８０ 貫通孔
８０ａ 入口
８０ｂ 出口
８１ 捕捉部
９ 掘削管
９０ 区画部
Ｂ 邪魔板
Ｂｄ 下端スラスト軸受部
Ｂｓ 中間スラスト軸受部
Ｂｈ バランスホール
Ｃ コイル
Ｄ１ 第一段差部
Ｄ２ 第二段差部
Ｆｉ 吸込流路
Ｆｓ ステータ流路
Ｈ 開口部
Ｍ モータ
Ｏ 軸線
Ｐ１ 対向面
Ｐ２ 接続面
Ｐ３ 下流面
Ｐｔ 突出部
Ｓ１ 第一シール部
Ｓ２ 第二シール部
Ｖ ベーン
Ｗｓ 旋回翼

Claims (7)

1. 上下方向に延びる軸線に沿う筒状をなす生産管と、
   該生産管内で前記軸線方向に延びるポンプロータと、
   前記生産管と前記ポンプロータとの間で該ポンプロータを囲うポンプステータと、
   を備え、
   前記ポンプロータは、
   前記軸線方向に順次接続された複数のポンプシャフトと、
   これらポンプシャフトにそれぞれ複数段が設けられて、前記ポンプシャフトとともに回転することで上方に原油を汲み上げるインペラと、
   各前記ポンプシャフトにそれぞれ設けられて、径方向外側に張り出すスラストカラーと、
   を有し、
   前記ポンプステータは、
   前記軸線に沿って延びる筒状をなすステータ本体と、
   該ステータ本体の内周面から前記軸線の径方向内側に張り出すとともに前記スラストカラーを下方から周方向に摺動可能に支持するスラストパッドと、
   を有する原油採掘ポンプ。
2. 前記ポンプステータは、
   前記スラストカラーと前記スラストパッドとの摺動面を外周側から覆うように上方に向かって突出する第一凸部を有し、
   前記スラストカラーは
   前記径方向外側に突出して、前記第一凸部の上端が下方から対向する第二凸部を有する請求項１に記載の原油採掘ポンプ。
3. 前記インペラは、
   前記ポンプシャフトに固定された円盤状をなすディスクと、
   該ディスクの下方を向く面に、周方向に間隔をあけて設けられたブレードと、
   該ブレードを下方から覆うシュラウドカバーと、
   を有し、
   前記シュラウドカバーの外周面に、前記ポンプステータとの間にクリアランスを形成する第一シール部が形成され、
   前記ディスクにおける上方を向くディスク背面に、前記ポンプステータとの間にクリアランスを形成する第二シール部が形成され、
   前記シュラウドカバーにおける前記第一シール部よりも径方向外側の第一領域の軸線方向視の面積が、前記ディスク背面における前記第二シール部よりも径方向外側の第二領域の軸線方向視の面積よりも大きい請求項１又は２に記載の原油採掘ポンプ。
4. 前記ポンプステータは、
   該ポンプステータにおける前記シュラウドの外周面に対向する部分である対向面に周方向に間隔をあけて設けられて、それぞれ径方向に延びる複数の邪魔板を有し、
   前記インペラは、
   前記ディスク背面に周方向に間隔をあけて設けられてそれぞれ径方向に延びる旋回翼を有する請求項３記載の原油採掘ポンプ。
5. 上下方向に隣り合う一対の前記ポンプシャフトは、互いの上端及び下端が間隔をあけて配置されており、
   これら一対の前記ポンプシャフトを外周側から覆うように接続するカップリングスリーブを有し、
   該カップリングスリーブに該カップリングスリーブを径方向に貫通して前記一対のポンプシャフトの隙間に開口する貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔の一部に前記原油中のスラリーを捕捉する捕捉部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の原油採掘ポンプ。
6. 一対の前記ポンプシャフトにそれぞれ嵌合された嵌合部材をさらに備え、
   前記カップリングスリーブは、一対の前記嵌合部材のそれぞれにスプライン嵌合されることで前記一対のポンプシャフトを接続しており、
   前記嵌合部材及び前記カップリングスリーブの上端に、これらの間の隙間を覆うカバー部材をさらに備える請求項５に記載の原油採掘ポンプ。
7. 前記貫通孔は、径方向内側から外側に向かうに従って、前記ポンプシャフトの回転方向後方側に延びている請求項５又は６に記載の原油採掘ポンプ。

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