RU206623U1

RU206623U1 - Guide vane of submersible multistage vane pump

Info

Publication number: RU206623U1
Application number: RU2021114697U
Authority: RU
Inventors: Валерий Анатольевич Костилевский; Сергей Алексеевич Кочкуров; Александр Владимирович Ивановский; Александр Владимирович Ткач; Владимир Николаевич Ивановский; Максим Александрович Цепилов; Юрий Иванович Колыгин
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-09-17

Abstract

Полезная модель относится к насосам и может быть применена в погружных многоступенчатых центробежных насосах для добычи флюида из скважин. Направляющий аппарат 1 погружного многоступенчатого лопастного насоса состоит из цилиндрического корпуса 2, с верхним диском 3 на выходе из направляющего аппарата и центральной втулкой 4. На выходе из направляющего аппарата 1, в верхнем диске 3 между цилиндрическим корпусом 2 и центральной втулкой 4 выполнено кольцевое отверстие 5, образующее выходную кольцевую камеру 6. На диске 3 в его нижней части, внутри цилиндрического корпуса 2 размещены открытые лопатки 7, формирующие проточные каналы 8 направляющего аппарата 1, при этом в верхнем диске 3 между лопатками 7 и цилиндрическим корпусом 2 выполнена кольцевая канавка 9, глубина которой соответствует высоте лопаток 5. Кольцевая канавка 9 образует входную кольцевую камеру 10 направляющего аппарата 1. Лопатки 7, формирующие проточные каналы 8 направляющего аппарата 1, входная 10 и выходная 6 кольцевые камеры обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса 11 и направляющего аппарата 1. Технический результат заключается в повышении надежности работы направляющего аппарата в условиях высокого содержания механических примесей в пластовой продукции. 3 ил.The utility model relates to pumps and can be applied in submersible multistage centrifugal pumps for producing fluid from wells. The guide vane 1 of a submersible multistage vane pump consists of a cylindrical body 2, with an upper disc 3 at the outlet of the guide vane and a central bushing 4. At the outlet of the guide vane 1, an annular hole 5 is made in the upper disc 3 between the cylindrical body 2 and the central bushing 4 forming the outlet annular chamber 6. On the disk 3 in its lower part, inside the cylindrical body 2, there are open blades 7, forming the flow channels 8 of the guide vane 1, while in the upper disk 3 between the blades 7 and the cylindrical body 2 there is an annular groove 9, the depth of which corresponds to the height of the blades 5. The annular groove 9 forms the inlet annular chamber 10 of the guide vanes 1. The vanes 7 forming the flow channels 8 of the guide vane 1, the inlet 10 and the outlet 6 annular chambers provide hydraulic connection of the flow parts of the impeller 11 and the guide vane 1. The technical result is in increasing the reliability of the guide vane in conditions of a high content of mechanical impurities in reservoir products. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к насосам и может быть применена в погружных многоступенчатых центробежных насосах для добычи флюида из скважин.The utility model relates to pumps and can be applied in submersible multistage centrifugal pumps for producing fluid from wells.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является направляющий аппарат, содержащий цилиндрический корпус с верхним диском на выходе из направляющего аппарата, лопатки, формирующие проточную часть направляющего аппарата, входную и выходную кольцевые камеры, и обеспечивающие гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса и направляющего аппарата (см. RU 180414 U1, опуб. 13.06.2018).The closest analogue to the claimed technical solution is a guide vane containing a cylindrical body with an upper disc at the outlet of the guide vane, blades forming the flow path of the guide vane, inlet and outlet annular chambers, and providing hydraulic connection of the flow paths of the impeller and the guide vane (see . RU 180414 U1, publ. 13.06.2018).

Недостатком известного технического решения является низкая надежность направляющего аппарата при перекачке пластовой жидкости, содержащей механические примеси, обусловленная засорением кольцевой камеры и закрытых проточных каналов направляющего аппарата.The disadvantage of the known technical solution is the low reliability of the guide vane when pumping formation fluid containing mechanical impurities, due to clogging of the annular chamber and closed flow channels of the guide vane.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности работы направляющего аппарата в условиях высокого содержания механических примесей в пластовой продукции.The technical result of the proposed utility model is to improve the reliability of the guide vane in conditions of a high content of mechanical impurities in reservoir products.

Технический результат достигается тем, что направляющий аппарат содержит цилиндрический корпус с верхним диском на выходе из направляющего аппарата, и лопатки, формирующие проточную часть направляющего аппарата, входную и выходную кольцевые камеры, при этом, согласно полезной модели, лопатки в направляющем аппарате со стороны входа выполнены открытыми, а входная кольцевая камера образована кольцевой канавкой, расположенной в верхнем диске между цилиндрическим корпусом и лопатками направляющего аппарата, при этом глубина кольцевой канавки равна высоте лопаток.The technical result is achieved by the fact that the guide vane comprises a cylindrical body with an upper disc at the outlet from the guide vane, and blades forming the flow path of the guide vane, inlet and outlet annular chambers, while, according to the utility model, the blades in the guide vane from the inlet side are made open, and the inlet annular chamber is formed by an annular groove located in the upper disk between the cylindrical body and the blades of the guide vanes, while the depth of the annular groove is equal to the height of the blades.

На фиг. 1 изображена сборка из двух направляющих аппаратов с рабочим колесом внутри верхнего аппарата в разрезе.FIG. 1 shows an assembly of two guide vanes with an impeller inside the upper device in section.

На фиг. 2 и фиг 3 вид сверху и снизу на направляющий аппарат в 3D формате.FIG. 2 and 3 are top and bottom views of the guide vane in 3D format.

Направляющий аппарат 1 погружного многоступенчатого лопастного насоса состоит из цилиндрического корпуса 2, с верхним диском 3 на выходе из направляющего аппарата и центральной втулкой 4. На выходе и направляющего аппарата 1, в верхнем диске 3 между цилиндрическим корпусом 2 и центральной втулкой 4 выполнено кольцевое отверстие 5, образующее выходную кольцевую камеру 6. На диске 3 в его нижней части, внутри цилиндрического корпуса 2 размещены открытые лопатки 7, формирующие проточные каналы 8 направляющего аппарата 1, при этом в верхнем диске 3 между лопатками 7 и цилиндрическим корпусом 2 выполнена кольцевая канавка 9, глубина которой соответствует высоте лопаток 5. Кольцевая канавка 9 образует входную кольцевую камеру 10 направляющего аппарата 1.The guide vane 1 of the submersible multistage vane pump consists of a cylindrical body 2, with an upper disc 3 at the outlet of the guide vane and a central bushing 4. At the outlet and guide vane 1, an annular hole 5 is made in the upper disc 3 between the cylindrical body 2 and the central bushing 4 forming the outlet annular chamber 6. On the disk 3 in its lower part, inside the cylindrical body 2, there are open blades 7, forming the flow channels 8 of the guide vane 1, while in the upper disk 3 between the blades 7 and the cylindrical body 2 there is an annular groove 9, the depth of which corresponds to the height of the blades 5. The annular groove 9 forms an inlet annular chamber 10 of the guide vanes 1.

Лопатки 7, формирующие проточные каналы 8 направляющего аппарата 1, входная 10 и выходная 6 кольцевые камеры обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса 11 и направляющего аппарата 1.The blades 7, forming the flow channels 8 of the guide vane 1, the inlet 10 and the outlet 6 annular chambers provide the hydraulic connection of the flow parts of the impeller 11 and the guide vane 1.

Направляющий аппарат многоступенчатого лопастного насоса работает следующим образом.The guide vane of a multistage vane pump works as follows.

При вращении рабочего колеса 11 лопасти 12 рабочего колеса 11 оказывают силовое воздействие на перекачиваемую среду (жидкость или газо-жидкостную смесь), заполняющую проточную часть рабочего колеса 11 и направляющего аппарата 1 в целом. Перекачиваемая среда, таким образом, вовлекается с помощью лопастей 12 рабочего колеса 11 во вращательное движение. Возникающие при этом центробежные силы обеспечивают повышение давления на периферии рабочего колеса 11 и создают поток, который поступает во входную кольцевую камеру 10, образованную кольцевой канавкой 9 направляющего аппарата 1. Из входной кольцевой камеры 10 перекачиваемая среда поступает в проточные каналы 8, образованные открытыми лопатками 7 направляющего аппарата 1. Далее по проточным каналам 8 перекачиваемая среда попадает в выходную кольцевую камеру 6, и далее на вход в следующее (верхнее) рабочее колесо (на фиг. не показано).When the impeller 11 rotates, the blades 12 of the impeller 11 exert a force effect on the pumped medium (liquid or gas-liquid mixture) filling the flow path of the impeller 11 and the guide vane 1 as a whole. The pumped medium is thus drawn by the blades 12 of the impeller 11 into a rotary motion. The resulting centrifugal forces provide an increase in pressure at the periphery of the impeller 11 and create a flow that enters the inlet annular chamber 10 formed by the annular groove 9 of the guide vane 1. From the inlet annular chamber 10 the pumped medium enters the flow channels 8 formed by open blades 7 guide vane 1. Further, through the flow channels 8, the pumped medium enters the outlet annular chamber 6, and then to the inlet to the next (upper) impeller (not shown in the figure).

Выполнение со стороны входа лопаток 7 открытыми и наличие кольцевой канавки 9 с глубиной h_к равной высоте h_л лопаток 7 увеличивает размеры каналов для прохода пластовой жидкости и позволяет механическим примесям, содержащимся в пластовой продукции, свободно проходить по проточным каналам направляющего аппарата, что предотвращает засорение насоса механическими примесями, повышая его надежность при работе в условиях высокого содержания механических примесей в пластовой продукции.Running on the inlet side of the blades 7 open and having an annular groove 9 with a depth of h _to equal to the height h _{L of} the blades 7 increases the dimensions of the channels for the passage of formation fluid and allows mechanical impurities contained in the reservoir of products to pass freely along the flow channels guiding apparatus that prevents clogging pump with mechanical impurities, increasing its reliability when operating in conditions of high content of mechanical impurities in reservoir products.

Именно все конструктивные особенности одновременно: выполнение в направляющем аппарате лопаток со стороны входа открытыми, наличие кольцевой канавки, расположенной в верхнем диске между цилиндрическим корпусом и лопатками направляющего аппарата, которая образует входную кольцевую камеру и, глубина которой соответствует высоте лопаток, позволяют максимально повысить надежность работы насоса при перекачке пластовой жидкости, содержащей механические примеси.It is all the design features at the same time: execution of the blades in the guide vanes from the inlet side open, the presence of an annular groove located in the upper disc between the cylindrical body and the vanes of the guide vane, which forms the inlet annular chamber and, the depth of which corresponds to the height of the blades, allow to maximize the reliability of operation pump when pumping formation fluid containing mechanical impurities.

Использование какого-либо одного из указанных признаков предлагаемого технического решения, не позволит достигнуть максимальной надежности при эксплуатации скважин с пластовой жидкостью, содержащей большое количество механических примесей.The use of any one of the indicated features of the proposed technical solution will not allow achieving maximum reliability when operating wells with formation fluid containing a large amount of mechanical impurities.

Предлагаемая конструкция направляющего аппарата многоступенчатого лопастного насоса изготовлена и испытана в лабораторных условиях. Результаты лабораторных испытаний предлагаемой конструкции направляющего аппарата, доказали снижение износа рабочих органов насоса из-за засорения проточных каналов направляющего аппарата относительно наиболее близкого аналога, в результате чего наработка до отказа увеличивается в среднем на 8-10%. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность насоса за счет улучшения выноса механических примесей и защиты рабочих органов насоса от износа.The proposed design of the guide vane of a multistage vane pump was manufactured and tested in laboratory conditions. The results of laboratory tests of the proposed design of the guide vane proved a decrease in the wear of the pump working bodies due to clogging of the flow channels of the guide vane relative to the closest analogue, as a result of which the operating time to failure increases by an average of 8-10%. Thus, the proposed utility model improves the reliability of the pump by improving the removal of mechanical impurities and protecting the working parts of the pump from wear.

Проведенный патентный поиск показал, что в уровне техники отсутствуют аналоги, содержащие всю совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели, следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает условию патентоспособности «новизна».The conducted patent search showed that in the prior art there are no analogues containing the entire set of essential features of the claimed utility model, therefore, the proposed technical solution meets the condition of patentability "novelty".

Направляющий аппарат многоступенчатого лопастного насоса может быть изготовлен из известных и широко применяемых в нефтегазовой отрасли материалов, а также путем выполнения стандартных операций на общеизвестном оборудовании, позволяющем изготавливать соответствующие компоненты. Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает условию патентоспособности «промышленная применимость».The guide vane of a multistage vane pump can be made from materials known and widely used in the oil and gas industry, as well as by performing standard operations on well-known equipment that allows the production of the corresponding components. Thus, the proposed technical solution meets the condition of patentability "industrial applicability".

Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления направляющего аппарата многоступенчатого лопастного насоса, а также сопроводительных чертежей для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации заявленной полезной модели. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящей полезной модели, следует считать защищенными настоящей полезной моделью в объеме прилагаемой формулы полезной модели.It should be understood that after a specialist considers the above description with an example of implementation of the guide vane of a multistage vane pump, as well as the accompanying drawings, other changes, modifications and implementations of the claimed utility model will become apparent to it. Thus, all such changes, modifications and implementation options, as well as other areas of application that do not differ from the essence of this utility model, should be considered protected by this utility model in the scope of the attached utility model claims.

Claims

The guide vane of a submersible multistage vane pump, containing a cylindrical body with an upper disc at the outlet of the guide vane, a central bushing and blades forming the flow channels of the guide vane, inlet and outlet annular chambers, characterized in that the blades in the guide vane from the inlet side are made open, and the inlet annular chamber is formed by an annular groove located in the upper disk between the cylindrical body and the blades of the guide vanes, the depth of the annular groove being equal to the height of the blades.