RU2439373C1

RU2439373C1 - Stage of downhole multistage rotary pump

Info

Publication number: RU2439373C1
Application number: RU2010115517/06A
Authority: RU
Inventors: Павел Аркадьевич Киселев (RU); Павел Аркадьевич Киселев; Андрей Геннадьевич Корепанов (RU); Андрей Геннадьевич Корепанов; Андрей Львович Андреев (RU); Андрей Львович Андреев
Original assignee: Павел Аркадьевич Киселев; Андрей Геннадьевич Корепанов; Андрей Львович Андреев
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2012-01-10
Also published as: RU2010115517A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed downhole multistage rotary pump stage comprises distributor 1 with cover 2, impeller 3 connected therewith with clearance B and provided with channels 3 and grooves 5 on cover side. Impeller 3 has annular reservoir 6 arranged opposite grooves 5 and open toward cover 2. Face walls 7 of grooves 5 are arranged along the stage axis.

EFFECT: higher efficiency and profound effects on edge water flow.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, точнее - к узлам скважинных насосов для откачки пластовой жидкости.The invention relates to the field of petroleum engineering, more specifically, to nodes of downhole pumps for pumping formation fluid.

Известна ступень погружного центробежного насоса, содержащая направляющий аппарат с крышкой и сопряженное с ней с зазором рабочее колесо с внутренними каналами и пазами (ячейками) со стороны крышки - патент RU №2138691 С1 на «Ступень погружного многоступенчатого насоса», опубл. 1999.09.27.A known step of a submersible centrifugal pump, comprising a guiding apparatus with a cover and an impeller conjugated with it with a clearance with internal channels and grooves (cells) from the side of the cover - patent RU No. 2138691 C1 to "Stage of a submersible multi-stage pump", publ. 1999.09.27.

По своим признакам и достигаемому результату эта ступень погружного центробежного насоса наиболее близка к заявляемой и принята за прототип.According to its characteristics and the achieved result, this stage of a submersible centrifugal pump is closest to the claimed one and is taken as a prototype.

В этой ступени на периферии рабочего колеса на боковой его поверхности со стороны крышки направляющего аппарата установлены трехсторонние пазы (ячейки), открытые со стороны крышки и с периферийной стороны рабочего колеса, с плавным уменьшением их глубины до нуля в направлении оси ступени. Пазы (ячейки) такой ступени воздействуют на поток перекачиваемой жидкости посредством его диспергации (дробления), что при скорости вращения рабочего колеса порядка 3000 об/мин и малом (6…20 мм) шаге расположения пазов малоэффективно.In this stage, on the periphery of the impeller, on its side surface from the side of the cover of the guide apparatus, three-sided grooves (cells) are installed, open on the side of the cover and on the peripheral side of the impeller, with a smooth decrease in their depth to zero in the direction of the axis of the step. The grooves (cells) of such a stage affect the flow of the pumped liquid through its dispersion (crushing), which at an impeller rotation speed of about 3000 rpm and a small (6 ... 20 mm) groove spacing is ineffective.

Кроме того, входящая в зазор между крышкой и рабочим колесом пластовая жидкость, попадая на плавно уменьшающиеся по глубине (пологие) участки пазов, отражается от них на крышку с образованием гидравлического затвора, препятствующего радиальному движению пластовой жидкости, что снижает диспергирующее действие ступени, приближая его к простому механическому воздействию периферийных участков пазов на перекачиваемую жидкость.In addition, the formation fluid entering the gap between the cover and the impeller, entering the grooves gradually decreasing in depth (gently sloping), is reflected from them onto the cover with the formation of a hydraulic shutter preventing the radial movement of the formation fluid, which reduces the dispersing effect of the stage, bringing it closer to the simple mechanical effect of the peripheral sections of the grooves on the pumped liquid.

Недостатки известной ступени заключаются в малом коэффициенте полезного действия (кпд) и ограниченном диапазоне воздействия на поток перекачиваемой жидкости, т.к. положительный результат наблюдается только при малых подачах ступени.The disadvantages of the known stage are the low efficiency (efficiency) and a limited range of effects on the flow of the pumped liquid, because a positive result is observed only at low feed rates.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение кпд ступени и увеличение диапазона ее воздействия на поток перекачиваемой жидкости.The technical result of the proposed invention is to increase the efficiency of the stage and increase the range of its impact on the flow of the pumped liquid.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ступени погружного центробежного насоса, выполненной в виде направляющего аппарата с крышкой и сопряженного с ней с зазором рабочего колеса с внутренними каналами и пазами со стороны крышки согласно изобретению рабочее колесо выполнено с кольцевым резервуаром напротив пазов, торцевые стенки которых расположены вдоль оси ступени.The specified technical result is ensured by the fact that in the step of a submersible centrifugal pump, made in the form of a guide apparatus with a cover and mating with it a clearance of the impeller with internal channels and grooves on the side of the lid according to the invention, the impeller is made with an annular reservoir opposite the grooves, the end walls of which located along the axis of the step.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings,

где на фиг.1 представлена ступень погружного центробежного насоса в осевом сечении;where in Fig.1 shows the stage of a submersible centrifugal pump in axial section;

на фиг.2 - ступень в сечении А-А фиг.1;figure 2 is a step in section aa of figure 1;

тонкими линиями показаны смежные узлы ступени.thin lines show adjacent nodes of the step.

Ступень погружного центробежного насоса (фиг.1) содержит направляющий аппарат 1 с крышкой 2 и сопряженное с ней с зазором Б рабочее колесо 3 с внутренними всасывающе-нагнетательными каналами 4 и пазами 5 со стороны крышки 2.The submersible centrifugal pump stage (Fig. 1) contains a guiding apparatus 1 with a cover 2 and an impeller 3 connected to it with a clearance B with internal suction-discharge channels 4 and grooves 5 from the side of the cover 2.

Рабочее колесо 3 выполнено с кольцевым резервуаром 6, расположенным напротив пазов 5, открытым в направлении крышки 2 (что позволило использовать кольцевой резервуар для накопления пластовой жидкости).The impeller 3 is made with an annular reservoir 6, located opposite the grooves 5, open in the direction of the cover 2 (which allowed the use of an annular reservoir for the accumulation of formation fluid).

Пазы 5 выполнены с торцевыми стенками 7, расположенными вдоль оси 8 ступени (что позволило увеличить длину пазов 5 и, следовательно, их емкость с увеличением центробежного действия пластовой жидкости в них, в том числе за счет суммирования с центробежным действием пластовой жидкости из резервуара вдоль пазов при работе ступени).The grooves 5 are made with end walls 7 located along the axis 8 of the stage (which made it possible to increase the length of the grooves 5 and, therefore, their capacity with an increase in the centrifugal action of the reservoir fluid in them, including by summing with the centrifugal action of the reservoir fluid from the reservoir along the grooves during the operation of the stage).

В процессе погружения насоса в пластовую жидкость последняя заполняет все пустоты насоса и, следовательно, ступени.In the process of immersion of the pump in the reservoir fluid, the latter fills all the voids of the pump and, therefore, the stage.

При работе насоса в процессе вращения рабочего колеса 3 происходит всасывание пластовой жидкости каналами 4 и нагнетание ее в виде потока В (показано стрелкой). Одновременно с этим происходят импульсные выбросы жидкости из пазов 5 под действием центробежных сил в поток В до достижения примерно равновесного состояния между ними. При этом в резервуаре 6 и пазах 5 со стороны оси 8 ступени возникает разряжение.When the pump is in operation during the rotation of the impeller 3, the formation fluid is sucked in by channels 4 and pumped into it in the form of stream B (shown by an arrow). At the same time, there are pulsed ejections of fluid from the grooves 5 under the action of centrifugal forces in stream B until an approximately equilibrium state is reached between them. In this case, a vacuum occurs in the tank 6 and the grooves 5 from the side of the axis 8 of the stage.

Одновременно часть потока В через зазор Б возвращается в зону разряжения резервуара 6, а из него через (поверх) торцевые(х) стенки(ок) 7 в зону разряжения пазов 5 и, присоединяясь к жидкости последних, возрастающей центробежной силой частично вновь вбрасывается импульсами в поток В, усиливая энергию его движения и диспергацию.At the same time, part of the flow B through the gap B returns to the discharge zone of the reservoir 6, and from it through (on top) the end (x) walls (ok) 7 to the discharge zone of the grooves 5 and, joining the liquid of the latter, is partially thrown again by impulses into the liquid of the last centrifugal force flow B, enhancing the energy of its motion and dispersion.

Рабочее колесо 3 с торцевыми стенками 7 в пазах 5, исключая образование гидравлического затвора в зазоре Б, эффективно при перекачке пластовой жидкости как при малых, так и при значительных давлениях в потоке В.The impeller 3 with the end walls 7 in the grooves 5, excluding the formation of a hydraulic shutter in the gap B, is effective in pumping formation fluid at both low and significant pressures in flow B.

Проведенные испытания ступени по изобретению на модели 5-25 показали увеличение ее кпд по сравнению со ступенью-прототипом при подаче пластовой жидкости 10-40 м³ в сутки и максимальное повышение кпд до 7% при подаче 30 м³ в сутки.The tests of the stage according to the invention on model 5-25 showed an increase in its efficiency compared to the prototype stage when the formation fluid is supplied 10-40 m ³ per day and the maximum increase in efficiency is up to 7% when 30 m ^{3 is} supplied.

Ступень погружного центробежного насоса благодаря возросшему центробежному воздействию пластовой жидкости из резервуара и пазов рабочего колеса на поток, нагнетаемый его каналами в направляющий аппарат, характеризуется по сравнению с прототипом повышенным кпд и расширенным диапазоном воздействия, в том числе и диспергации на поток перекачиваемой пластовой жидкости.Due to the increased centrifugal effect of the formation fluid from the reservoir and the grooves of the impeller on the flow pumped by its channels into the guiding apparatus, the step of the submersible centrifugal pump is characterized in comparison with the prototype by an increased efficiency and an extended range of exposure, including dispersion into the flow of the pumped formation fluid.

Claims

1. The step of the submersible centrifugal pump, comprising a guiding apparatus with a cover and an impeller mating with a gap with internal channels and grooves on the side of the cover, characterized in that the impeller is made with an annular reservoir located opposite the grooves and open in the direction of the cover, and grooves are made in the body of the impeller with end walls located along the axis of the stage from the side of the reservoir or communicating with the latter directly.

2. The stage according to claim 1, characterized in that the end walls of the grooves are made at a technological slope to the axis of the impeller.