RU2311561C1 - Design of multistage pump - Google Patents

Design of multistage pump

Info

Publication number
RU2311561C1
RU2311561C1 RU2006107510/06A RU2006107510A RU2311561C1 RU 2311561 C1 RU2311561 C1 RU 2311561C1 RU 2006107510/06 A RU2006107510/06 A RU 2006107510/06A RU 2006107510 A RU2006107510 A RU 2006107510A RU 2311561 C1 RU2311561 C1 RU 2311561C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
centrifugal
housing
pump
radial
bearings
Prior art date
Application number
RU2006107510/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Людмила Петровна Журавлева (RU)
Людмила Петровна Журавлева
Анатолий Луко нович Сычев (RU)
Анатолий Лукоянович Сычев
Александр Сергеевич Пинаев (RU)
Александр Сергеевич Пинаев
Владимир Иванович Козловский (RU)
Владимир Иванович Козловский
Original Assignee
Людмила Петровна Журавлева
Анатолий Лукоянович Сычев
Владимир Иванович Козловский
Александр Сергеевич Пинаев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Людмила Петровна Журавлева, Анатолий Лукоянович Сычев, Владимир Иванович Козловский, Александр Сергеевич Пинаев filed Critical Людмила Петровна Журавлева
Priority to RU2006107510/06A priority Critical patent/RU2311561C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2311561C1 publication Critical patent/RU2311561C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry.
SUBSTANCE: invention relates to production of electric centrifugal pumping units for oil wells. Proposed multistage pump has housing, centrifugal impeller s, guide assemblies, shaft radial and axial bearings. Centrifugal impellers are provided with guide assemblies secured on wall and made of plates twisted to center along involute. Sealing rings arranged between centrifugal impellers are made in form of radial bearings engaging with housing. Axial and radial bearings between shaft and housing are installed at pump input and output. When radial bearings are arranged out of passage, area, they are not subjected to abrasive wear. Centrifugal impellers are not choked with abrasives as they have no pockets for accumulating abrasives. Deposition of salts on centrifugal impellers is reduced owing to straight-floe make of rotor.
EFFECT: increased wear resistance of pump.
2 dwg

Description

Изобретение относится к погружным многоступенчатым центробежным насосам для добычи нефти из скважин и может быть использовано при новом проектировании рентабельных износостойких насосов для малодебитных скважин взамен станков - качалок.The invention relates to submersible multistage centrifugal pumps for oil production from wells and can be used in the new design of cost-effective wear-resistant pumps for low-flow wells instead of rocking machines.

Известны устройства многоступенчатых насосов, содержащие набор ступеней, собранных в цилиндрическом корпусе и состоящих из рабочих колес и направляющих аппаратов, имеющих расточки в цапфах, служащие радиальными опорами для ротора насоса (патент RU 2249129 С2, 27.03.2005).Known devices of multi-stage pumps containing a set of stages assembled in a cylindrical housing and consisting of impellers and guide vanes having bores in the pins, serving as radial bearings for the pump rotor (patent RU 2249129 C2, 03/27/2005).

Недостатком известных насосов являются ограниченные функциональные возможности.A disadvantage of the known pumps is their limited functionality.

Известно устройство многоступенчатого насоса, содержащего корпус, центробежные колеса, направляющие аппараты, вал, осевые и радиальные подшипники (патент RU 2250393 С2, 20.04.2005).A device is known for a multistage pump containing a housing, centrifugal wheels, guide vanes, a shaft, axial and radial bearings (patent RU 2250393 C2, 04/20/2005).

Недостатком известного многоступенчатого насоса являются ограниченные функциональные возможности, ограниченная рентабельность из-за ускоренного абразивного износа радиальных подшипников.A disadvantage of the known multi-stage pump is its limited functionality, limited profitability due to accelerated abrasive wear of radial bearings.

Повышенный вынос в стареющих скважинах механических частиц как природного характера, так и ржавчины, образующейся на внутренних поверхностях обсадных колонн, приводит к ускоренному абразивному износу радиальных подшипников погружных установок электроцентробежных насосов.The increased removal in mechanical aging of mechanical particles of both a natural nature and the rust formed on the inner surfaces of the casing leads to accelerated abrasive wear of the radial bearings of submersible installations of electric centrifugal pumps.

Процесс изнашивания имеет лавинообразный характер. За малую часть общего времени эксплуатации насосная установка теряет дебит настолько, что дальнейшее использование установки становится нерентабельным, и она требует ремонта.The wear process has an avalanche-like character. For a small part of the total operating time, the pump unit loses its flow rate so that further use of the unit becomes unprofitable, and it requires repair.

Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить поддержание характеристик насосных установок более длительное время в условиях повышенного содержания механических примесей в откачиваемой жидкости.The objective of the invention is to ensure that the characteristics of the pumping units are maintained for a longer time under conditions of increased content of solids in the pumped liquid.

Технический результат достигается тем, что в устройстве многоступенчатого насоса, содержащем корпус, центробежные колеса, направляющие аппараты, вал, радиальные и осевые подшипники, согласно изобретению центробежные колеса снабжены закрепленными на стенке направляющими аппаратами, выполненными из пластин, закрученных к центру по эвольвенте, дополнительно центробежные колеса снабжены расположенными между ними уплотнительными кольцами, выполненными в виде радиальных подшипников, взаимодействующих с корпусом, осевые и радиальные подшипники между валом и корпусом установлены на входе и выходе из насоса.The technical result is achieved by the fact that in a multi-stage pump device comprising a housing, centrifugal wheels, guiding devices, a shaft, radial and axial bearings, according to the invention, the centrifugal wheels are provided with wall-mounted guiding devices made of plates twisted to the center by involute, additionally centrifugal the wheels are equipped with sealing rings located between them, made in the form of radial bearings interacting with the housing, axial and radial under ipniki between the shaft and the housing are mounted on the inlet and outlet of the pump.

В предложенном устройстве многоступенчатого насоса усовершенствована компоновка, изменены радиальные подшипники. В результате применения радиальных опор между корпусом и ротором в зазорах, в которых нет перетока абразивной жидкости, обеспечиваются износостойкость и долговечность.In the proposed multistage pump device, the layout is improved, radial bearings are changed. As a result of the use of radial bearings between the housing and the rotor in the gaps in which there is no flow of abrasive fluid, wear resistance and durability are ensured.

В настоящее время нет ни одной конструкции, ни отечественных, ни зарубежных погружных центробежных многоступенчатых насосов, в которых износ радиальных подшипников не приводил бы к потере устойчивости вала.Currently, there is no design, neither domestic nor foreign submersible centrifugal multistage pumps, in which the wear of radial bearings would not lead to a loss of shaft stability.

Предлагаемое техническое решение при использовании в производстве позволит увеличить запас устойчивости ротора и положительно изменит нежелательный процесс образования на валу стоячих волн за счет увеличения жесткости ротора.The proposed technical solution when used in production will increase the stability margin of the rotor and positively change the undesirable process of formation of standing waves on the shaft by increasing the rigidity of the rotor.

На фиг.1 изображено устройство многоступенчатого насоса, общий вид на входе в насос.Figure 1 shows the device of a multi-stage pump, a General view of the inlet to the pump.

На фиг.2 условно изображен основной комплект элементов многоступенчатого насоса.Figure 2 conditionally shows the basic set of elements of a multi-stage pump.

Многоступенчатый насос имеет вал 1, шпонку 2 на валу, направляющий аппарат 3, кольцо из полиуретана 4, центробежное колесо 5, боковую стенку центробежного колеса 6, корпус насоса 7, решетку 8, осевые подшипники 9, обойму 10 и втулку 12 радиального подшипника, гайку 11, разрезное стопорное кольцо 13.The multi-stage pump has a shaft 1, a key 2 on the shaft, a guiding apparatus 3, a polyurethane ring 4, a centrifugal wheel 5, a side wall of a centrifugal wheel 6, a pump casing 7, a grill 8, axial bearings 9, a cage 10 and a radial bearing sleeve 12, a nut 11, split snap ring 13.

Устройство многоступенчатого насоса выполнено следующим образом. В кольцевую канавку вала устанавливают разрезное стопорное кольцо 13, в шпоночную канавку - долевую шпонку 2. Бронзовую втулку 12 радиального подшипника 10 устанавливают до упора на разрезное стопорное кольцо 13, а на торец втулки - решетку 8. В кольцевую канавку решетки 8 устанавливают кольцо из полиуретана 4, которое своим бортиком взаимодействует с канавкой центробежного колеса 5, как уплотнение, а наружной поверхностью взаимодействует с корпусом 7 в качестве радиального подшипника. Направляющий аппарат 3 устанавливают в центробежное колесо 5, располагают кольцо из полиуретана 4, взаимодействующее с корпусом 7. Центробежное колесо имеет боковую стенку 6 с направляющим аппаратом 3. Последовательное расположение центробежных колес 5 и радиальных подшипников 4 в виде уплотнительных колец обеспечивает герметичный внутренний канал для прохода откачиваемой жидкости, исключает зазор между элементами и корпусом 7. Определенное расчетное количество элементов в наборе завершают решеткой 8. Затем в корпус с той и другой стороны на решетки 8 устанавливают диски осевых подшипников 9, на обоймы 10 радиальных подшипников устанавливают гайки 11, которыми уплотняют весь пакет элементов 3, 4, 5, 8, обеспечивая свободное скольжение осевых подшипников 9. Вал 1 многоступенчатого насоса и корпус 7 соединяют на входе с валом и корпусом погружного электродвигателя, а корпус 7 на выходе соединяют с насосно-компрессорными трубами (НКТ). Электрокабель от электродвигателя прокладывают по НКТ и крепят клямсами до выхода его на поверхность через фонтанную арматуру.The multi-stage pump is as follows. In the annular groove of the shaft, a split retaining ring 13 is installed, in the keyway - the shared key 2. The bronze sleeve 12 of the radial bearing 10 is installed all the way on the split retaining ring 13, and on the end of the sleeve - the grill 8. In the annular groove of the grill 8, a polyurethane ring is installed 4, which, with its rim, interacts with the groove of the centrifugal wheel 5 as a seal, and interacts with the housing 7 as a radial bearing on the outer surface. The guide apparatus 3 is installed in the centrifugal wheel 5, the ring is made of polyurethane 4, which interacts with the housing 7. The centrifugal wheel has a side wall 6 with the guide apparatus 3. The sequential arrangement of the centrifugal wheels 5 and the radial bearings 4 in the form of o-rings provides a tight inner passage for passage pumped liquid, eliminates the gap between the elements and the housing 7. A certain estimated number of elements in the set is completed with a grill 8. Then into the housing on both sides disks of axial bearings 9 are installed on the grilles 8, nuts 11 are mounted on the bearings 10 of the radial bearings, which seal the entire package of elements 3, 4, 5, 8, ensuring free sliding of the axial bearings 9. The shaft 1 of the multi-stage pump and the housing 7 are connected at the input to the shaft and the casing of the submersible motor, and the casing 7 at the outlet is connected to the tubing. The electric cable from the electric motor is laid along the tubing and fastened with clamps until it reaches the surface through the fountain fittings.

Предложенное устройство многоступенчатого насоса представляет собой неподвижный корпус 7, в котором с возможностью относительного вращения установлены центробежные колеса 5 и направляющие аппараты 3 с радиальными подшипниками 4.The proposed multistage pump device is a fixed housing 7, in which centrifugal wheels 5 and guide vanes 3 with radial bearings 4 are mounted with relative rotation.

Работа многоступенчатого насоса заключается в следующем. Перед запуском многоступенчатый насос в скважине должен быть расположен ниже динамического уровня жидкости. При включении электродвигателя центробежные колеса дают направленный к периферии поток откачиваемой жидкости. Движение жидкости в радиальном направлении создает в центральной части рабочего колеса разрежение, в результате чего подсасывается жидкость.The operation of a multi-stage pump is as follows. Before starting, a multistage pump in the well should be located below the dynamic fluid level. When the electric motor is turned on, centrifugal wheels give a flow of pumped liquid directed to the periphery. The radial movement of the liquid creates a vacuum in the central part of the impeller, as a result of which the liquid is sucked in.

Преобразование кинетической энергии, сообщаемой жидкости рабочим колесом, в потенциальную происходит в направляющем аппарате каждой ступени, причем за счет центростремительных сил увеличивается напор откачиваемой жидкости.The conversion of the kinetic energy transmitted by the impeller into the potential energy occurs in the guide apparatus of each stage, and the pressure of the pumped liquid increases due to centripetal forces.

В сравнении с известным базовым объектом УЭЦН предложенное устройство многоступенчатого насоса имеет расширенные функциональные возможности за счет упрощения конструкции, повышения износостойкости, улучшения рентабельности. В предлагаемой конструкции исключены радиальные подшипники, подверженные абразивному износу. Центробежное колесо изготавливается из пластмассы, что позволяет использовать упрощенную пресс-форму или штамп. Направляющий аппарат выполнен из металлической пластины, закрученной к центру центробежного колеса по эвольвенте. Передний конец пластины закреплен на стенке 6. Упрощается сборка элементов насоса. Повышенная износостойкость достигается за счет формирования абразивного потока жидкости внутри рабочих элементов и исключения перетока жидкости по зазорам в радиальных подшипниках. В зазор между корпусом и рабочими элементами абразивная жидкость не проникает благодаря плоским осевым подшипникам скольжения 9. Центробежные колеса и направляющие аппараты образуют канал для протока откачиваемой абразивной жидкости без карманов, где могли бы накапливаться твердые частицы.In comparison with the well-known base object of the ESP, the proposed multistage pump device has expanded functionality due to simplification of the design, increased wear resistance, and improved profitability. The proposed design excludes radial bearings subject to abrasion. The centrifugal wheel is made of plastic, which allows the use of a simplified mold or stamp. The guide apparatus is made of a metal plate twisted to the center of the centrifugal wheel on an involute. The front end of the plate is fixed to the wall 6. The assembly of the pump elements is simplified. Increased wear resistance is achieved due to the formation of abrasive fluid flow inside the working elements and the elimination of fluid flow through the gaps in the radial bearings. The abrasive fluid does not penetrate into the gap between the housing and the working elements due to the flat axial plain bearings 9. The centrifugal wheels and guide vanes form a channel for the flow of the pumped abrasive fluid without pockets where solid particles could accumulate.

Рабочие элементы под действием осевых нагрузок плотно прилегают друг к другу по торцевым плоскостям и представляют собой на валу жесткий ротор. Это обстоятельство значительно изменяет амплитуду стоячих волн на валу, уменьшает вибрационные нагрузки на электродвигатель и установку в целом. Упрощение конструкции рабочих элементов позволяет повысить рентабельность установки, сократить эксплуатационные расходы, улучшить ремонтопригодность, расширить функциональные возможности.The working elements under the action of axial loads fit tightly against each other along the end planes and represent a rigid rotor on the shaft. This circumstance significantly changes the amplitude of standing waves on the shaft, reduces vibration loads on the electric motor and the installation as a whole. Simplification of the design of the working elements allows you to increase the profitability of the installation, reduce operating costs, improve maintainability, expand functionality.

В известной УЭЦН в нефтедобывающей скважине происходит попадание свободного газа с откачиваемой жидкостью, что приводит к уменьшению подачи и напора. При высоком значении газосодержания работа УЭЦН становится неустойчивой и приводит к срыву подачи насоса. Не используется полезная работа газа при подъеме пластовой жидкости в НКТ, так как большей частью газ направляется сепаратором в затрубное пространство.In the well-known ESP in the oil well, free gas enters with the pumped liquid, which leads to a decrease in flow and pressure. With a high gas content, the ESP operation becomes unstable and leads to a disruption of the pump supply. The useful work of gas is not used when raising the reservoir fluid in the tubing, since for the most part the gas is directed by the separator into the annulus.

Предложенное устройство многоступенчатого насоса позволяет откачивать жидкость с высоким содержанием газа за счет прямоточного канала без карманов в рабочих элементах. При повышенном газосодержании пластовой жидкости используют конический насос, что практически не требует капитальных дополнительных затрат и заключается в оптимальной компоновке различных типов центробежных колес. Проточная часть элементов многоступенчатого насоса меняется в соответствии с изменением параметров перекачиваемой газожидкостной среды. Оптимальный конический насос должен включать примерно до трех пакетов различных типов центробежных колес: пакет самой большой производительности, далее по потоку перемещаются центробежные колеса промежуточной и меньшей производительности.The proposed device multi-stage pump allows you to pump out a liquid with a high gas content due to the direct-flow channel without pockets in the working elements. With increased gas content of the reservoir fluid, a conical pump is used, which practically does not require additional capital costs and consists in the optimal layout of various types of centrifugal wheels. The flowing part of the elements of a multistage pump changes in accordance with a change in the parameters of the pumped gas-liquid medium. An optimal conical pump should include up to about three packages of different types of centrifugal wheels: a package of the highest capacity, then centrifugal wheels of intermediate and lower capacity move downstream.

Принцип оптимальной компоновки конического насоса из располагаемого набора центробежных колес при заданном дебите скважины и газосодержании на входе может быть основан на минимизации потребляемой насосом мощности.The principle of the optimal arrangement of a conical pump from an available set of centrifugal wheels for a given well flow rate and gas content at the inlet can be based on minimizing the power consumed by the pump.

Предложенное устройство многоступенчатого насоса может быть использовано при новом проектировании износостойких рентабельных насосов для малодебитных нефтяных скважин взамен дорогостоящих станков - качалок.The proposed multi-stage pump device can be used in the new design of wear-resistant cost-effective pumps for low-rate oil wells instead of expensive rocking machines.

Использование установки в производстве позволит получить положительный технико-экономический эффект. Устройство многоступенчатого насоса найдет широкий спрос на рынке РФ и за рубежом.Using the installation in production will allow to obtain a positive technical and economic effect. The multistage pump device will find wide demand in the Russian market and abroad.

Claims (1)

Устройство многоступенчатого насоса, содержащего корпус, центробежные колеса, направляющие аппараты, вал, радиальные и осевые подшипники, отличающееся тем, что в устройстве центробежные колеса снабжены закрепленными на стенке направляющими аппаратами, выполненными из пластин, закрученных к центру по эвольвенте, дополнительно центробежные колеса снабжены расположенными между ними уплотнительными кольцами, выполненными в виде радиальных подшипников, взаимодействующих с корпусом, осевые и радиальные подшипники между валом и корпусом установлены на входе и выходе из насоса.A multi-stage pump device comprising a housing, centrifugal wheels, guide vanes, a shaft, radial and axial bearings, characterized in that the device has centrifugal wheels equipped with wall-mounted guide vanes made of plates twisted to the center along the involute, additionally centrifugal wheels are equipped with located between them sealing rings made in the form of radial bearings interacting with the housing, axial and radial bearings between the shaft and the housing It becomes the inlet and the outlet of the pump.
RU2006107510/06A 2006-03-10 2006-03-10 Design of multistage pump RU2311561C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006107510/06A RU2311561C1 (en) 2006-03-10 2006-03-10 Design of multistage pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006107510/06A RU2311561C1 (en) 2006-03-10 2006-03-10 Design of multistage pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2311561C1 true RU2311561C1 (en) 2007-11-27

Family

ID=38960321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006107510/06A RU2311561C1 (en) 2006-03-10 2006-03-10 Design of multistage pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2311561C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501928C2 (en) * 2008-08-06 2013-12-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Downhole device with rotating assemblies resistant to formation of depositions (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501928C2 (en) * 2008-08-06 2013-12-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Downhole device with rotating assemblies resistant to formation of depositions (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2554387C1 (en) Submersible centrifugal pump for pumping of fluid medium containing solid particles
US9638207B2 (en) Centrifugal pump for handling abrasive-laden fluid
JP6810240B2 (en) Single stage centrifugal pumping unit
US20070166178A1 (en) Water well pump
CN105485022B (en) Sectional multi-stage centrifugal pump
CN101644269A (en) High pressure centrifugal pump for desalinizing sea water
CN105351206A (en) Segmentation type multi-stage centrifugal pump
CN106438457A (en) Half-opened impeller and low-flow super high-lift multiple-stage centrifugal pump with same
CN108412776B (en) Multistage deep sea mixed transportation pump adopting shaft sleeve structure
RU2311561C1 (en) Design of multistage pump
CN203394792U (en) Energy-saving multistage deep well submersible and centrifugal pump
CN208294784U (en) Tangent type low specific speed immersible pump
CN200975360Y (en) Vertical type multi-stage pump with intermediate bearing
CN105317729A (en) Sliding bearing and multi-stage centrifugal pump
CN205401146U (en) Festival segmentation multistage centrifugal pump
RU92921U1 (en) CENTRIFUGAL MULTI-STAGE PUMP
RU59752U1 (en) STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP
CN106762785A (en) A kind of axial thrust balancing devices of pump
RU74174U1 (en) STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP
CN207583672U (en) Throttling balancing drum and set
RU2344321C1 (en) Electric centrifugal pump design
RU2442909C2 (en) Multi-stage high-speed immersed impeller pump
RU195473U1 (en) Vertical centrifugal pump with replaceable flow parts
RU101113U1 (en) MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP GUIDELINES
RU212053U1 (en) Installation with a submersible centrifugal pump to maintain reservoir pressure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100311