JP7294942B2 - oil drilling pump - Google Patents
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Description
本開示は、原油採掘ポンプに関する。 The present disclosure relates to crude oil drilling pumps.
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。
A pump called ESP (Electrical Submersible Pump) has been widely used as a device for pumping up crude oil from an oil well. As shown in
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。 In recent years, a pump using a canned motor as an electric motor has been proposed for the purpose of improving maintainability and making the apparatus compact. This type of pump includes a production pipe inserted into an oil well, a motor rotor arranged inside the production pipe, a motor stator integrally provided on the inner peripheral side of the production pipe, and a motor stator integrally provided above the motor rotor. a pump rotor covered by the pump rotor, a pump stator that covers the pump rotor from the outer peripheral side and forms a flow path through which the crude oil flows, and a thrust bearing that rotatably supports the pump rotor with respect to the production pipe. . The motor stator has a coil, and a magnet is provided on the outer peripheral surface of the motor rotor facing the coil. By energizing the coil, the motor rotor and the pump rotor are rotated by electromagnetic force. This causes crude oil to be sucked up from the lower end of the pump.
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。 By the way, in the pump as described above, the thrust bearing is unavoidably exposed to crude oil. Since slurry is mixed in crude oil, if the slurry flows into the thrust bearing, the wear of the sliding contact parts will be accelerated. As a result, the stable operation of the pump may be hindered.
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。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a crude oil drilling pump that can be operated more stably.
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。 In order to solve the above problems, a crude oil drilling pump according to the present disclosure includes a production pipe having a tubular shape along an axis extending in the vertical direction, a pump rotor extending in the production pipe in the axial direction, the production pipe and the a pump stator enclosing the pump rotor between itself and the pump rotor, the pump rotor comprising a plurality of pump shafts sequentially connected in the axial direction, and a plurality of stages provided on each of the pump shafts; It has an impeller that rotates with the pump shaft to pump crude oil upward, and a thrust collar that is provided on each of the pump shafts and protrudes radially outward, and the pump stator extends along the axis. It has a cylindrical stator body, and a thrust pad that protrudes radially inward of the axis from the inner peripheral surface of the stator body and supports the thrust collar slidably from below in the circumferential direction.
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。 According to the present disclosure, it is possible to provide a crude oil drilling pump that can be operated more stably.
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。
Hereinafter, a crude oil drilling pump according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. A crude
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。
The pump main body P has a production pipe
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。
As shown in FIG. 2, a pair of
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
As shown in FIG. 1, the motor M has a
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。
The leading
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。
Further, on the outer peripheral surface of the
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。
Next, the configuration of the connecting portion of the
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。
Furthermore, as shown in FIG. 2, an intermediate thrust bearing portion Bs is provided below the
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。
The
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。
The
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。
Next, the configuration of the
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。
A plurality of
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。
The upward facing surface (disk back
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。
The
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。
The
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。
Of the inner peripheral surface of the stator
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。
The
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。
Here, the area of the
(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。
(Effect)
Next, the operation of the crude
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。
Here, in the crude
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。
According to the above configuration, the
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。
According to the above configuration, the first
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。
According to the above configuration, the area of the first region A1 radially outside the first seal portion S1 in the
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。
According to the above configuration, since the baffle plate B is provided on the facing surface P1, the flow velocity of the fluid flowing along the facing surface P1 decreases. This increases the static pressure of the fluid on the
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。
According to the above configuration, the gap G is formed between the
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。
According to the above configuration, the gap between the
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。
According to the above configuration, the through
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。
As described above, the embodiments of the present disclosure have been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and design changes and the like are included within the scope of the present disclosure.
For example, the lower end thrust pad bearing portion Bd and the intermediate thrust bearing portion Bs described in the above embodiments specifically include parallel plane bearings, inclined plane bearings, tapered land bearings, step bearings, pocket bearings, spiral groove bearings, and It is possible to use a herringbone groove bearing that is appropriately selected according to the design and specifications.
<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。
<Appendix>
For example, the crude oil drilling pump described in each embodiment is understood as follows.
(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。
(1) A crude
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。
According to the above configuration, the
(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。
(2) In the crude
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。
According to the above configuration, the first
(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。
(3) In the crude
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。
According to the above configuration, the area of the first region A1 radially outside the first seal portion S1 in the
(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。
(4) In the crude
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。
According to the above configuration, since the baffle plate B is provided on the facing surface P1, the flow velocity of the fluid flowing along the facing surface P1 decreases. This increases the static pressure of the fluid on the
(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。
(5) In the crude
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。
According to the above configuration, the gap G is formed between the
(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。
(6) The crude
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。
According to the above configuration, the gap between the
(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。
(7) In the crude
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。
According to the above configuration, the through
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
100 Crude
Claims (7)
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。 a cylindrical production pipe along an axis extending in the vertical direction;
a pump rotor extending axially within the production tube;
a pump stator enclosing the pump rotor between the production tube and the pump rotor;
with
The pump rotor is
a plurality of pump shafts sequentially connected in the axial direction;
an impeller that is provided with a plurality of stages on each of these pump shafts and pumps up the crude oil by rotating together with the pump shaft;
a thrust collar provided on each of the pump shafts and projecting radially outward;
has
The pump stator is
a cylindrical stator body extending along the axis;
a thrust pad projecting from the inner peripheral surface of the stator main body radially inward of the axis and supporting the thrust collar slidably in the circumferential direction from below;
oil drilling pump with
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。 The pump stator is
a first convex portion protruding upward so as to cover the sliding surface between the thrust collar and the thrust pad from the outer peripheral side;
2. The crude oil drilling pump according to claim 1, wherein the thrust collar has a second projection projecting radially outward and facing the upper end of the first projection from below.
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。 The impeller is
a disc-shaped disc fixed to the pump shaft;
blades circumferentially spaced on the downwardly facing surface of the disc;
a shroud cover that covers the blade from below;
has
A first seal portion forming a clearance between the shroud cover and the pump stator is formed on the outer peripheral surface of the shroud cover,
A second sealing portion forming a clearance between the pump stator and the pump stator is formed on the rear surface of the disk facing upward,
The area of a first region radially outward of the first seal portion in the shroud cover when viewed in the axial direction is the area of a second region radially outward of the second seal portion of the disc rear surface when viewed in the axial direction. 3. A crude oil drilling pump according to claim 1 or 2, which is greater than.
該ポンプステータにおける前記シュラウドカバー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。 The pump stator is
a plurality of radially extending baffle plates provided at intervals in the circumferential direction on a facing surface of the pump stator, which is a portion facing the outer peripheral surface of the shroud cover ;
The impeller is
4. A crude oil drilling pump according to claim 3, further comprising radially extending swirler vanes circumferentially spaced on the back surface of said disk.
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。 The pair of pump shafts that are vertically adjacent to each other are arranged with an upper end and a lower end spaced apart from each other,
having a coupling sleeve that connects the pair of pump shafts so as to cover them from the outer peripheral side;
a through hole is formed in the coupling sleeve so as to penetrate the coupling sleeve in a radial direction and open to a gap between the pair of pump shafts;
5. The crude oil drilling pump according to any one of claims 1 to 4, wherein a part of said through-hole has a capture portion for capturing slurry in said crude oil.
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。 further comprising fitting members respectively fitted to the pair of pump shafts,
The coupling sleeve is spline-fitted to each of the pair of fitting members to connect the pair of pump shafts,
6. The crude oil drilling pump according to claim 5, further comprising a cover member on upper ends of said fitting member and said coupling sleeve to cover a gap therebetween.
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