RU202692U1

RU202692U1 - SUBMERSIBLE SUBMERSIBLE BOREHOLE CENTRIFUGAL PUMP WITH COMPRESSION DIAGRAM ASSEMBLY

Info

Publication number: RU202692U1
Application number: RU2020132701U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Вадимович Баталов; Вадим Юрьевич Баталов; Валентин Мустафьевич Девликанов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Инвестиционная Инициатива"
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2021-03-03

Abstract

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к многоступенчатым центробежным насосам с компрессионной схемой сборки. Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит вертикальный цилиндрический корпус, на торцах которого установлены ловильная головка и входной модуль с отверстиями для забора скважинной жидкости, набор ступеней, состоящих из рабочих колес и направляющих аппаратов, собранных на валу, установленном по оси корпуса. Насос снабжен расположенным внутри входного модуля узлом гидростатической опоры. В состав него входит упорный диск, жестко закрепленный на корпусе входного модуля, расположенный под ним диск осевой опоры, жестко закрепленный на валу. Гидростатическая опора содержит также нагнетательную камеру, сформированную ниже диска осевой опоры, при этом вышеуказанный насос имеет нагнетательный канал, выполненный с возможностью подачи части скважинной жидкости в нагнетательную камеру. Нагнетательный канал выполнен в виде внутреннего осевого канала вала с по меньшей мере одним входным отверстием, выполненным выше набора ступеней и с по меньшей мере одним выходным отверстием, выходящим во внутреннюю полость нагнетательной камеры.Технический результат полезной модели - увеличение ресурса работы насоса. 1 ил.The utility model relates to petroleum engineering, namely to multistage centrifugal pumps with a compression assembly scheme. The submersible multistage centrifugal pump contains a vertical cylindrical casing, at the ends of which a fishing head and an inlet module with holes for intake of well fluid are installed, a set of stages consisting of impellers and guide vanes assembled on a shaft mounted along the axis of the casing. The pump is equipped with a hydrostatic support unit located inside the inlet module. It includes a thrust disk rigidly fixed to the input module housing, an axial support disk located under it, rigidly fixed to the shaft. The hydrostatic bearing also includes a pressure chamber formed below the axial support disk, wherein the above pump has an injection channel configured to supply a portion of the well fluid to the injection chamber. The delivery channel is made in the form of an internal axial shaft channel with at least one inlet made above the set of stages and with at least one outlet opening into the inner cavity of the delivery chamber. The technical result of the utility model is an increase in the service life of the pump. 1 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, а именно к многоступенчатым центробежным насосам с компрессионной схемой сборки, в частности, к скважинным высокооборотным насосам (преимущественно с вентильным приводом) с нижней осевой опорой, располагаемой в гидрозащите двигателя (ниже входного модуля насосной сборки).The utility model relates to petroleum engineering, namely to multistage centrifugal pumps with a compression assembly scheme, in particular, to borehole high-speed pumps (mainly with a valve drive) with a lower axial support located in the hydraulic protection of the engine (below the inlet module of the pump assembly).

Уровень техники.State of the art.

Рабочие опорные элементы вышеуказанных насосов (как радиальные, так и осевые подшипники) обычно подвержены сильному перегреву из-за высокого контактного трения и испытывают большие механические нагрузки. Такие воздействия - одна из основных причин их быстрого изнашивания и разрушения и, соответственно, снижения рабочего ресурса насосной установки, особенно для высокооборотных насосов. Для предотвращения вышеуказанных нежелательных эффектов используют различные конструктивные решения повышающие надежность работы опорных элементов насоса.The working bearing elements of the above pumps (both radial and axial bearings) are usually subject to severe overheating due to high contact friction and are subject to high mechanical stress. Such effects are one of the main reasons for their rapid wear and tear and, accordingly, a decrease in the working life of the pumping unit, especially for high-speed pumps. To prevent the above undesirable effects, various design solutions are used to increase the reliability of the pump support elements.

Известен (Патент Великобритании GB2377972A, опубликован 29.01.2003) погружной скважинный центробежный насос, содержащий конструктивное решение для обеспечения смазки и стабилизации работы опор вала насоса. Насос состоит из вала с осевым сквозным каналом, радиальных подшипников окружающих вал, набора ступеней насоса. Сквозной осевой канал вала имеет входное отверстие для жидкости, выполненное на нижнем торце вала и выходные отверстия на боковой поверхности вала, обеспечивающие выход жидкости непосредственно в зазор между внутренней поверхностью внешнего кольцевого элемента радиального подшипника и вала. Набор ступеней (с рабочими колесами и направляющими аппаратами) используется для повышения давления жидкости для обеспечения ее прохода через сквозной осевой канал вала к радиальным подшипникам (см. фиг. 2 к патенту GB 2377972 А). Наличие жидкости обеспечивает необходимый смазочный режим для продления ресурса опорных радиальных подшипников. Однако в сквозной осевой канал вала могут проникать твердые механические частицы, которые попадают в вышеуказанный зазор и могут повредить радиальный подшипник. Более того, такое конструктивное техническое решение для продления ресурса подшипников насоса не может быть использовано для осевых (нерадиальных) опор погружного скважинного центробежного насоса.Known (UK Patent GB2377972A, published 01/29/2003) submersible borehole centrifugal pump containing a constructive solution to provide lubrication and stabilize the operation of the pump shaft supports. The pump consists of a shaft with an axial through channel, radial bearings surrounding the shaft, a set of pump stages. The through axial channel of the shaft has an inlet for a liquid made on the lower end of the shaft and outlet holes on the side surface of the shaft, which provide a liquid outlet directly into the gap between the inner surface of the outer annular element of the radial bearing and the shaft. A set of stages (with impellers and guide vanes) is used to increase the pressure of the fluid to ensure its passage through the through axial channel of the shaft to the radial bearings (see Fig. 2 to patent GB 2377972 A). The presence of fluid provides the necessary lubrication regime to extend the service life of radial thrust bearings. However, solid mechanical particles can penetrate into the through axial bore of the shaft, which enter the above clearance and can damage the radial bearing. Moreover, such a constructive technical solution for extending the service life of the pump bearings cannot be used for axial (non-radial) bearings of a submersible borehole centrifugal pump.

Ближайшим аналогом полезной модели является (патент RU 2726977, опубликован 17.07.2020) погружной многоступенчатый скважинный центробежный насос с компрессионной схемой сборки и с цилиндрическим корпусом. Он имеет вал, ловильную головку, входной модуль с камерой с отверстиями для забора скважинной жидкости. Набор ступеней насоса расположен между ловильной головкой и камерой с отверстиями для забора скважинной жидкости и содержит рабочие колеса и направляющие аппараты, собранные на валу и установленные по оси цилиндрического корпуса. Насос снабжен гидростатической опорой вала расположенной ниже камеры с отверстиями для забора скважинной жидкости. Такая гидростатическая опора может выполнять роль разгрузочной опоры для основной - нижней осевой опоры для насосов с нижней осевой опорой, располагаемой в гидрозащите двигателя (ниже входного модуля насосной сборки). Гидростатическая опора содержит упорный диск, жестко закрепленный в корпусе входного модуля, а также жестко закрепленный на валу диск осевой опоры, расположенный ниже упорного диска. Диск осевой опоры выполнен с возможностью его сопряжения через торцевые упоры (на сопрягаемых поверхностях) с упорным диском при вертикальном перемещении диска осевой опоры. Гидростатическая опора также содержит нагнетательную камеру, сформированную ниже диска осевой опоры. Каналы в стенке ловильной головки и в стенке нагнетательной камеры входного модуля соединены нагнетательным каналом в виде отдельного трубопровода, проходящего по внешней цилиндрической поверхности насоса (см. Фиг. 1 к патенту РФ RU 2726977). Нагнетательный канал выполняется с возможностью подачи части скважинной жидкости высокого давления в нагнетательную камеру. Такое техническое решение имеет ряд конструктивных недостатков, не позволяющих значительно увеличить ресурс насоса за счет увеличения срока службы осевых опор. В частности, наружное конструктивное выполнение нагнетательного канала увеличивает вероятность его повреждения при эксплуатации и установке в скважину, увеличивает массу насоса, усложняет конструкцию насоса и его сборку. Кроме того, в таком конструктивном исполнении увеличивается вероятность проникновения твердых частиц примесей скважинной жидкости из камеры ловильной головки по трубопроводу в нагнетательную камеру и соответственно ведет к выходу из строя гидростатической опоры при ее засорении и росту нежелательных контактных давлений в трибосопряжениях контактной опоры через относительной короткий временной период. Раскрытие сущности полезной модели Задачей настоящего изобретения является разработка конструктивного решения, повышающего надежность насоса (в особенности, высокооборотных насосов с оборотами вала больше 3000 об/мин) при одновременном упрощении конструкции насоса и снижении его массогабаритных показателей. Необходимо обеспечивать увеличение рабочего ресурса погружного многоступенчатого скважинного центробежного насоса с компрессионной схемой сборки насоса (в частности для насосов с нижней осевой опорой, располагаемой в секции гидрозащиты двигателя и дополнительной гидростатической разгрузочной осевой опорой) преимущественно за счет повышения надежности опор, например, увеличения рабочего ресурса гидростатической разгрузочной опоры.The closest analogue of the utility model is (patent RU 2726977, published on July 17, 2020) a submersible multistage borehole centrifugal pump with a compression assembly scheme and a cylindrical casing. It has a shaft, a fishing head, an inlet module with a chamber with holes for taking well fluid. The set of pump stages is located between the fishing head and the chamber with holes for intake of well fluid and contains impellers and guide vanes assembled on a shaft and mounted along the axis of the cylindrical body. The pump is equipped with a hydrostatic shaft support located below the chamber with holes for intake of well fluid. Such a hydrostatic support can act as an unloading support for the main - lower axial support for pumps with a lower axial support located in the hydraulic protection of the motor (below the inlet module of the pump assembly). The hydrostatic support contains a thrust disk, rigidly fixed in the housing of the input module, as well as an axial support disk rigidly fixed to the shaft, located below the thrust disk. The axial support disk is made with the possibility of mating it through the end stops (on the mating surfaces) with the thrust disk during vertical movement of the axial support disk. The hydrostatic bearing also includes a pressure chamber formed below the axial bearing disc. The channels in the wall of the fishing head and in the wall of the injection chamber of the inlet module are connected by an injection channel in the form of a separate pipeline running along the outer cylindrical surface of the pump (see Fig. 1 to RF patent RU 2726977). The injection channel is configured to supply a portion of the high pressure well fluid to the injection chamber. This technical solution has a number of design drawbacks that do not allow to significantly increase the pump resource by increasing the service life of the axial supports. In particular, the external design of the injection channel increases the likelihood of its damage during operation and installation in a well, increases the mass of the pump, complicates the design of the pump and its assembly. In addition, in such a design, the probability of penetration of solid particles of impurities of the borehole fluid from the chamber of the fishing head through the pipeline into the injection chamber increases and, accordingly, leads to failure of the hydrostatic support when it becomes clogged and an increase in undesirable contact pressures in the tribo-couplings of the contact support after a relatively short time period ... Disclosure of the essence of the utility model The objective of the present invention is to develop a constructive solution that increases the reliability of the pump (in particular, high-speed pumps with shaft revolutions of more than 3000 rpm) while simplifying the design of the pump and reducing its weight and dimensions. It is necessary to ensure an increase in the working life of a submersible multistage borehole centrifugal pump with a compression pump assembly scheme (in particular, for pumps with a lower axial support located in the engine hydraulic protection section and an additional hydrostatic unloading axial support) mainly by increasing the reliability of the supports, for example, increasing the working life of the hydrostatic unloading support.

Технический результат полезной модели - повышение ресурса насоса обеспечивается длительным и устойчивым снижением контактного давления в трибосопряженных зонах осевых опорных элементов скольжения погружного многоступенчатого центробежного насоса при эксплуатации насоса путем эффективной (длительной по времени и по величине) разгрузки вращающегося вала от осевых нагрузок при перепадах давления на входе в насос и выходе пластовой жидкости из него. При этом осевые нагрузки концентрируются на валу насоса. Длительное и устойчивое снижение контактного давления в трибосопряженных опорах, связано в частности с тем, что в конструкции гидростатической опоры снижена вероятность повреждения ее рабочих элементов (нагнетательных канала и камеры опоры). Дополнительным преимуществом указанной насоса является его повышенная производительность за счет возможности повышения грузоподъемности его осевой опоры.The technical result of the utility model is an increase in the pump resource is ensured by a long and stable decrease in the contact pressure in the tribo-conjugated zones of the axial support elements of the sliding submersible multistage centrifugal pump during pump operation by efficient (long-term and magnitude) unloading of the rotating shaft from axial loads with pressure drops at the inlet into the pump and the formation fluid outlet from it. In this case, the axial loads are concentrated on the pump shaft. Long-term and stable decrease in contact pressure in tribo-coupled supports, in particular, is due to the fact that the structure of the hydrostatic support reduces the likelihood of damage to its working elements (discharge channel and support chamber). An additional advantage of this pump is its increased performance due to the possibility of increasing the lifting capacity of its axial support.

Для достижения заявленных технических результатов разработан погружной многоступенчатый скважинный центробежный насос с компрессионной схемой сборки и с цилиндрическим корпусом, содержащий вал, ловильную головку, входной модуль с камерой с отверстиями для забора скважинной жидкости, набор ступеней расположенный между ловильной головкой и камерой с отверстиями для забора скважинной жидкости и содержащий рабочие колеса и направляющие аппараты, собранные на валу и установленные по оси цилиндрического корпуса. Насос снабжен гидростатической опорой расположенной ниже камеры с отверстиями для забора скважинной жидкости. Гидростатическая опора содержит упорный диск, жестко закрепленный в корпусе входного модуля, а также жестко закрепленный на валу диск осевой опоры, расположенный ниже упорного диска. Диск осевой опоры выполнен с возможностью его сопряжения с упорным диском при вертикальном перемещении диска осевой опоры, при этом гидростатическая опора содержит нагнетательную камеру, сформированную ниже диска осевой опоры. Насос имеет нагнетательный канал, выполненный с возможностью подачи части скважинной жидкости в нагнетательную камеру. Нагнетательный канал выполнен как внутренний осевой канал вала с по меньшей мере одним входным отверстием, выполненным выше набора ступеней и с по меньшей мере одним выходным отверстием, выходящим во внутреннею полость нагнетательной камеры. Эти отверстия выполнены в виде радиальных каналов расположенных на боковой поверхности вала, при этом верхние и нижние торцевые концы вала выполнены глухими.To achieve the stated technical results, a submersible multistage borehole centrifugal pump with a compression assembly scheme and with a cylindrical casing has been developed, containing a shaft, a fishing head, an inlet module with a chamber with holes for sampling well fluid, a set of stages located between the fishing head and a chamber with holes for sampling wellbore liquid and containing impellers and guide vanes, assembled on the shaft and installed along the axis of the cylindrical body. The pump is equipped with a hydrostatic support located below the chamber with holes for intake of well fluid. The hydrostatic support contains a thrust disk, rigidly fixed in the housing of the input module, as well as an axial support disk rigidly fixed to the shaft, located below the thrust disk. The axial support disk is configured to mate with the thrust disk during vertical movement of the axial support disk, while the hydrostatic support contains a discharge chamber formed below the axial support disk. The pump has an injection channel configured to supply part of the well fluid to the injection chamber. The delivery channel is designed as an inner axial shaft channel with at least one inlet opening above the set of steps and with at least one outlet opening into the inner cavity of the delivery chamber. These holes are made in the form of radial channels located on the lateral surface of the shaft, while the upper and lower end ends of the shaft are made blind.

Входные и выходные отверстия внутреннего осевого канала могут иметь диаметры от 1.5 до 3.5 мм, внутренний осевой канала вала с диаметром от 5 до 8 мм, а диаметр вала D не менее 12 мм и не более 30 мм.The inlet and outlet openings of the inner axial channel can have diameters from 1.5 to 3.5 mm, the inner axial channel of the shaft with a diameter of 5 to 8 mm, and the diameter of the shaft D is not less than 12 mm and not more than 30 mm.

Диск осевой опоры может быть выполнен в виде втулки, имеющую нижнюю часть с углублением, формирующим верхнюю часть нагнетательной камеры, при этом по меньшей мере одно вышеуказанное выходное отверстие выходит в полость верхней части нагнетательной камеры. Углубление может иметь имеет кольцевую форму с глубиной не менее 0.2 D и внешним диаметром не менее 1.5D, при этом диаметр вала D не менее 18 мм и не более 30 мм. В нижней части нагнетательной камеры может быть выполнено уплотнение лабиринтно-винтового типа с ротором расположенным на валу насоса. Диаметр диска осевой опоры может быть не менее чем на 10% больше диаметра ротора уплотнения лабиринтно-винтового типа.The axial support disk can be made in the form of a sleeve having a lower part with a recess forming the upper part of the pressure chamber, while at least one of the above-mentioned outlet opens into the cavity of the upper part of the pressure chamber. The recess may have an annular shape with a depth of at least 0.2 D and an outer diameter of at least 1.5D, while the shaft diameter D is not less than 18 mm and not more than 30 mm. In the lower part of the discharge chamber, a labyrinth-screw type seal with a rotor located on the pump shaft can be made. The diameter of the axial support disc can be at least 10% larger than the rotor diameter of the labyrinth-screw type seal.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На Фиг. 1 показан погружной многоступенчатый скважинный центробежный насос с компрессионной схемой сборки (секция двигателя (вентильного привода) с гидрозащитой с нижней осевой опорой не показана).FIG. 1 shows a submersible multistage borehole centrifugal pump with a compression assembly scheme (the section of the motor (valve drive) with hydraulic protection with a lower axial support is not shown).

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Погружной многоступенчатый скважинный центробежный насос с компрессионной схемой сборки имеет цилиндрический корпус 14. Ловильная головка 1 расположена в верхней (торцевой) части цилиндрического корпуса 14. Входной модуль 18 расположен в нижней (торцевой) части цилиндрического корпуса 14 и содержит камеру с отверстиями для забора скважинной жидкости 27. Набор ступеней размещен между ловильной головкой 1 и камерой с отверстиями для забора скважинной жидкости 27. В составе набора ступеней - рабочие колеса 13 и направляющие аппараты 12, собранные на валу 2 и установленные по оси цилиндрического корпуса 14.A submersible multistage borehole centrifugal pump with a compression assembly scheme has a cylindrical body 14. The fishing head 1 is located in the upper (end) part of the cylindrical body 14. The input module 18 is located in the lower (end) part of the cylindrical body 14 and contains a chamber with holes for intake of well fluid 27. A set of stages is located between the fishing head 1 and a chamber with holes for sampling well fluid 27. The set of stages includes impellers 13 and guide vanes 12, assembled on shaft 2 and installed along the axis of the cylindrical body 14.

Насос снабжен гидростатической опорой внутри входного модуля 18 и расположенной ниже камеры с отверстиями для забора скважинной жидкости 27 входного модуля 18. Гидростатическая опора содержит жестко закрепленный упорный диск с торцевыми упорами 28 в нижней части корпуса входного модуля 18. В состав гидростатической опоры входит и жестко закрепленный на валу диск осевой опоры в виде упорной втулки 17 с торцевыми упорами 29, расположенный ниже упорного диска. Гидростатическая опора, расположенная внутри конструктивного элемента 19 (составной части входного модуля 18) содержит также нагнетательную камеру 26, расположенную ниже упорного диска. Расположенное ниже диска осевой опоры 17 лабиринтно-винтовое уплотнение с втулками 22 (вала 2) обеспечивает герметичность в нижней части нагнетательной камеры. Упорной втулки (в виде диска) 17 имеет нижнюю часть с дискообразным углублением (или кольцевым), формирующим верхнюю часть внутренней полости нагнетательной камеры 26. Углубление в рабочем состоянии насоса (собранном состоянии) имеет кольцевую форму (которой может быть сформирована соответствующей цилиндрической поверхностью вала и стенками углубления). Глубина его не менее 0.2 D, а диаметр углубления не менее 1.5D при диаметре вала D не менее 18 мм и не более 30 мм. Наличие такого исполнения нагнетательной камеры с углублением и заданными размерами обеспечивает повышение ресурса работы камеры гидростатической опоры и обеспечивает сокращение общей длины насоса.The pump is equipped with a hydrostatic support inside the inlet module 18 and a chamber with holes for intake of well fluid 27 of the inlet module 18 located below. The hydrostatic support contains a rigidly fixed thrust disk with end stops 28 in the lower part of the housing of the inlet module 18. The hydrostatic support also includes a rigidly fixed on the shaft, an axial support disk in the form of a thrust sleeve 17 with end stops 29, located below the thrust disk. The hydrostatic support located inside the structural element 19 (part of the inlet module 18) also contains a pressure chamber 26 located below the thrust disk. Located below the disc of the axial support 17, a labyrinth-screw seal with bushings 22 (shaft 2) ensures tightness in the lower part of the discharge chamber. The thrust sleeve (in the form of a disk) 17 has a lower part with a disk-shaped recess (or annular) forming the upper part of the inner cavity of the pressure chamber 26. The recess in the operating state of the pump (assembled state) has an annular shape (which can be formed by the corresponding cylindrical surface of the shaft and walls of the recess). Its depth is not less than 0.2 D, and the diameter of the recess is not less than 1.5D with a shaft diameter D of not less than 18 mm and not more than 30 mm. The presence of such an execution of the discharge chamber with a depression and given dimensions provides an increase in the service life of the chamber of the hydrostatic support and provides a reduction in the total length of the pump.

Вал имеет нагнетательный канал для подачи части скважинной жидкости в нагнетательную камеру выполненный в виде внутреннего осевого канала 25 (диаметром dl), при этом внутренний осевой канал вала содержит входные отверстия 24 выше набора ступеней и выходные отверстия 23, выходящие во внутреннею полость нагнетательной камеры. Отверстия 23, 24 (могут быть с одинаковыми диаметрами d3, либо с различными диаметрами) выполнены в виде радиальных каналов и расположены на цилиндрической боковой поверхности вала. Выполнение каналов радиальными на боковой поверхности вала необходимо для обеспечения функционирования гидростатической опоры, а именно для предотвращения ее засорения различными твердыми частицами или примесями, которые есть практически в любой скважинной жидкости (нефти) поступающих во входной модуль насоса. Радиальные каналы играют роль отбойников, предотвращающих за счет центробежных сил попадание тяжелых частиц примесей в нагнетательную камеру. Особенно эффективно такое решение при высокой плотности твердых примесей в скважинной жидкости.The shaft has an injection channel for supplying a part of the well fluid to the injection chamber made in the form of an inner axial channel 25 (diameter dl), while the inner axial channel of the shaft contains inlet openings 24 above the set of stages and outlet openings 23 opening into the inner cavity of the injection chamber. Holes 23, 24 (can be of the same diameters d3, or with different diameters) are made in the form of radial channels and are located on the cylindrical lateral surface of the shaft. The execution of the channels radial on the lateral surface of the shaft is necessary to ensure the functioning of the hydrostatic support, namely to prevent its clogging with various solid particles or impurities that are present in almost any well fluid (oil) entering the pump inlet module. The radial channels play the role of bumpers that prevent heavy particles of impurities from entering the pressure chamber due to centrifugal forces. This solution is especially effective when the density of solid impurities in the well fluid is high.

Верхние и нижние торцевые концы вала 2 выполнены глухими для обеспечения эффективной работы нагнетательного канала. Выполнение диаметров входных и выходных отверстий 23,24 от 1.5 до 3.5 мм, диаметра канала 25 от 5 до 8 мм, диаметра вала D не более 30 мм также способствует продлению срока службы нагнетательной камеры - эффективному режиму работы нагнетательной камеры в сочетании с сохранением прочностных свойств вала.The upper and lower end ends of the shaft 2 are made blind to ensure efficient operation of the discharge channel. The execution of the diameters of the inlet and outlet openings 23.24 from 1.5 to 3.5 mm, the diameter of the channel 25 from 5 to 8 mm, the diameter of the shaft D not exceeding 30 mm also contributes to the extension of the service life of the injection chamber - an effective mode of operation of the injection chamber in combination with the preservation of strength properties shaft.

Жесткое закрепление диска осевой опоры 17 достигается за счет применения сухарей 21 в нижней части вала (сухари - вспомогательные фиксирующие детали в соответствующих сопряженных узлах, предохраняющих их от относительного смещения). Конструкция, обеспечивающая удержание вала в нужном положении, в частности, отсутствие нежелательных смещений вала (в частности биений) содержит также сухари 4 в верхней части вала 2, втулки упорные 3, 5 и втулки подшипников 6, втулки дистанционные 7, 16, кольцевой элемент 8, винт 9, гайки 10, упор 11. Для уплотнения насоса используются, например, кольца 15,20.Rigid fastening of the disk of the axial support 17 is achieved through the use of crackers 21 in the lower part of the shaft (crackers are auxiliary fixing parts in the corresponding mating units that protect them from relative displacement). The design that ensures the holding of the shaft in the desired position, in particular, the absence of unwanted shaft displacements (in particular, beats) also contains crackers 4 in the upper part of the shaft 2, thrust bushings 3, 5 and bearing bushings 6, spacer bushings 7, 16, ring element 8 , screw 9, nuts 10, stop 11. To seal the pump, for example, rings 15,20 are used.

Выполнение диаметра диска осевой опоры не менее чем на 10% больше диаметра ротора уплотнения лабиринтно-винтового типа также содействует повышению эксплуатационных характеристик нагнетательной камеры и повышает качество ее герметизации и способствует повышению надежности и ресурса работы гидростатической опоры и насоса в целом. Пример осуществления полезной моделиMaking the diameter of the disc of the axial support at least 10% larger than the diameter of the rotor of the labyrinth-screw type seal also contributes to an increase in the operational characteristics of the pressure chamber and improves the quality of its sealing and contributes to an increase in the reliability and service life of the hydrostatic support and the pump as a whole. An example of a utility model

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 2 поток пластовой жидкости всасывается через отверстия 27 входного модуля 18 в камеру входного модуля 18 и поступает на вход первого рабочего колеса набора ступеней. Постепенно при движении потока происходит увеличение давления потока от ступени к ступени достигая максимальной величины в камере ловильной головки 1 в соответствии с режимом работы насоса и со статическим давлением столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб. При этом на валу 2 насоса возникает направленная против течения жидкости осевая сила, величина которой определяется перепадом давления на торцах вала и суммарной силой осевых сил в рабочих ступенях насоса. Противодействие суммарной осевой силе на вал насоса обеспечивается за счет передачи высокого давления из камеры ловильной головки 1 через каналы 23, 24, 25, в нагнетательную камеру 26.The device works as follows. When the shaft 2 rotates, the formation fluid flow is sucked through the holes 27 of the input module 18 into the chamber of the input module 18 and enters the input of the first impeller of the set of stages. Gradually, when the flow moves, the flow pressure increases from stage to stage, reaching a maximum value in the chamber of the fishing head 1 in accordance with the operating mode of the pump and with the static pressure of the liquid column in the tubing string. In this case, an axial force directed against the flow of the liquid arises on the pump shaft 2, the magnitude of which is determined by the pressure drop at the ends of the shaft and the total force of axial forces in the pump working stages. Counteraction to the total axial force on the pump shaft is ensured by transferring high pressure from the chamber of the fishing head 1 through channels 23, 24, 25 to the pressure chamber 26.

Герметичность и противодавление в камере 26 которой может обеспечивается, в частности, уплотнением лабиринтно-винтового уплотнения (включающего статор и ротор). При этом подшипник с втулкой 22 является ротором лабиринтно-винтового уплотнения. Такое уплотнение содержит ротор и статор (неподвижно закрепленный элемент), выполненные с многозаходной винтовой нарезкой одинакового сечения (не показана), причем на роторе нарезка имеет обратное направление. За счет этого протекающая по канавкам неподвижной гильзы (сформированной статором и ротором) скважинная жидкость встречает на своем пути бегущий ей навстречу вращающийся винт, захватывается им и отгоняется обратно в уплотняемую полость. При высоких оборотах (превышающих больше 3000 об/мин) использование именно лабиринтно-винтового уплотнения обеспечивает высокую степень герметизации и требуемый ресурс работы гидростатической опоры.The tightness and back pressure in the chamber 26 of which can be ensured, in particular, by sealing the labyrinth-screw seal (including the stator and the rotor). In this case, the bearing with the sleeve 22 is the rotor of the labyrinth-screw seal. Such a seal contains a rotor and a stator (a fixed element), made with multi-threaded screw threads of the same cross section (not shown), and on the rotor the thread has the opposite direction. Due to this, the well fluid flowing along the grooves of the stationary sleeve (formed by the stator and the rotor) encounters a rotating screw running towards it, is captured by it and driven back into the cavity to be sealed. At high speeds (exceeding more than 3000 rpm), the use of a labyrinth-screw seal provides a high degree of sealing and the required service life of the hydrostatic support.

Возникающее от подведенного в нагнетательную камеру высокого давления, гидростатическое осевое усилие на нижний торец диска осевой опоры 17, направленное по вектору течения пластовой жидкости компенсирует суммарную осевую силу на вал и ступени насоса, направленную против течения жидкости. Ограничением от всплытия служат соответствующие сопряженные торцовыми упоры расположенные соответственно на упорном диске с торцевыми упорами 28 и на диске осевой опоры 17 с торцевыми упорами 29.Arising from the high pressure supplied to the injection chamber, the hydrostatic axial force on the lower end of the disk of the axial support 17, directed along the flow vector of the formation fluid, compensates for the total axial force on the shaft and pump stages directed against the fluid flow. The limitation from floating are the corresponding mating end stops located, respectively, on the thrust disk with end stops 28 and on the disk of the axial support 17 with end stops 29.

Ограничение по движению вала вниз обеспечивается нижней осевой опорой в модуле гидрозащиты электродвигателя (на Фиг. 1 не показано), расположенного ниже соответственно входного модуля 18 (и гидростатической опоры). Усилие на нижнюю осевую опору передается через вал, который может выполнен составным из нескольких частей. При этом обеспечивается постоянное автоматическое равновесие указанных ранее сил, так как они обе зависят от режима работы насоса, характеризующегося частотой вращения вала и расходом потока пластовой жидкости.The limitation on the downward movement of the shaft is provided by the lower axial support in the hydraulic protection module of the electric motor (not shown in Fig. 1), located below the input module 18, respectively (and the hydrostatic support). The force on the lower axial support is transmitted through the shaft, which can be made up of several parts. In this case, a constant automatic balance of the previously indicated forces is ensured, since they both depend on the operating mode of the pump, characterized by the shaft rotation frequency and the flow rate of the formation fluid.

В результате работы гидростатической опоры обеспечивается длительное и устойчивое снижение контактного давления в трибосопряженных зонах осевых опорных элементов скольжения погружного многоступенчатого центробежного насоса, путем разгрузки вращающегося вала от осевых нагрузок при перепадах давления на входе в насос и выходе пластовой жидкости из него. Таким образом, длительный ресурс работы гидростатической опоры обеспечивает соответственно длительный срок эффективной работы (с пониженным контактным давлением) трибосопряжений нижней осевой опоры (гидрозащиты) и соответственно повышение ресурса работы насоса в целом.As a result of the operation of the hydrostatic support, a long and stable decrease in the contact pressure in the tribo-coupled zones of the axial support elements of sliding of the submersible multistage centrifugal pump is ensured by unloading the rotating shaft from axial loads at pressure drops at the pump inlet and at the reservoir fluid outlet from it. Thus, the long service life of the hydrostatic support provides a correspondingly long period of effective operation (with reduced contact pressure) of the tribological couplings of the lower axial support (hydraulic protection) and, accordingly, an increase in the service life of the pump as a whole.

Указанный насос может производиться промышленным способом.The specified pump can be manufactured industrially.

Claims

1. Submersible multistage borehole centrifugal pump with a compression assembly scheme and a cylindrical casing, containing a shaft, a fishing head, an inlet module with a chamber with holes for intake of well fluid, a set of stages located between the fishing head and a chamber with holes for intake of well fluid and containing impellers and guide vanes assembled on the shaft and mounted along the axis of the cylindrical housing, while the pump is equipped with a hydrostatic support located below the chamber with holes for intake of well fluid, while the hydrostatic support contains a thrust disk rigidly fixed in the housing of the input module, as well as axial support disk rigidly fixed to the shaft, located below the thrust disk, while the axial support disk is configured to mate with the thrust disk during vertical movement of the axial support disk, while the hydrostatic support contains a discharge chamber formed below the axial support disk s, while the above pump has an injection channel configured to supply a part of the well fluid into the injection chamber, characterized in that the injection channel is made in the form of an internal axial shaft channel with an inlet above the set of stages and with an outlet extending into the inner cavity of the discharge chamber, the above-mentioned holes are made in the form of radial channels located on the lateral surface of the shaft, while the upper and lower end ends of the shaft are made blind.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet openings of the inner axial channel have diameters from 1.5 to 3.5 mm, the inner axial channel of the shaft has a diameter from 5 to 8 mm, and the diameter of the shaft D is not less than 12 mm and no more than 30 mm.

3. The pump according to claim 1, characterized in that a labyrinth-screw type seal with a rotor located on the pump shaft is made in the lower part of the discharge chamber.

4. The pump according to claim 3, characterized in that the diameter of the axial support disk is at least 10% greater than the diameter of the rotor of the labyrinth-screw type seal.