RU2518762C1 - Multistage immersion vibratory pump with axial connection - Google Patents
Multistage immersion vibratory pump with axial connection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518762C1 RU2518762C1 RU2013111638/06A RU2013111638A RU2518762C1 RU 2518762 C1 RU2518762 C1 RU 2518762C1 RU 2013111638/06 A RU2013111638/06 A RU 2013111638/06A RU 2013111638 A RU2013111638 A RU 2013111638A RU 2518762 C1 RU2518762 C1 RU 2518762C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- section
- inlet valve
- housing
- valve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидравлическим машинам и касается погружных насосов для подъема пластовой жидкости с глубин от 300 м до 3000 м из скважин с обсадными перфорированными в пластовой части трубами.The invention relates to hydraulic machines and for submersible pumps for lifting formation fluid from depths from 300 m to 3000 m from wells with casing pipes perforated in the formation.
Известны конструкции погружных центробежных насосов, в том числе многоступенчатых. Так, в патенте РФ на изобретение № 2163693 [патент РФ № 2163693, опубл. 27.02.2001, патентообладатель ОАО «Борец»] описан погружной центробежный многоступенчатый насос, содержащий корпус, в котором установлен вал с рабочими колесами, опирающийся на радиальные и осевой подшипники. Вал насоса состоит из нескольких секций, последовательно упирающихся торцами одна в другую и соединенных между собой шлицевыми муфтами, и размещен в едином корпусе, а осевой подшипник установлен на нижней секции вала. Описанному в патенте РФ № 2163693 насосу присущи недостатки центробежных насосов: низкий КПД, сложность изготовления (отливка корпуса с проточными каналами), жесткие ограничения по твердым примесям и пр.Known designs of submersible centrifugal pumps, including multi-stage. So, in the RF patent for the invention No. 2163693 [RF patent No. 2163693, publ. 02.27.2001, patent holder of OJSC “Borets”] describes a submersible centrifugal multistage pump containing a housing in which a shaft with impellers is mounted, supported by radial and axial bearings. The pump shaft consists of several sections, successively abutting the ends one against the other and interconnected by splined couplings, and placed in a single housing, and the axial bearing mounted on the lower section of the shaft. The pump described in RF patent No. 2163693 has inherent disadvantages of centrifugal pumps: low efficiency, manufacturing complexity (casting of the casing with flow channels), severe restrictions on solid impurities, etc.
Эти недостатки частично устраняются в известных конструкциях вибрационных насосов. Широко известны бытовые погружные вибрационные насосы, например «Малыш», «Ручеек» [см. http://www.hms-pumps.ru/art/articles/category/l/message/37/]. В корпусе вибрационного насоса установлен электромагнит, состоящий из сердечника и обмотки, катушки которого залиты компаундом, а также вибратор, в состав которого входит якорь с запрессованным в нем штоком, на торце которого закреплен дисковый поршень. На штоке установлен резиновая прокладка - амортизатор. На расстоянии от амортизатора установлена резиновая диафрагма, отделяющая гидравлическую камеру от электрической и одновременно выполняющая роль дополнительной опоры для поршня. Входные отверстие, распределенные по окружности, закрывает клапан, выполненный в виде шайбы, установленной на осевом стержне и снабженной резиновым уплотнением. Описанный выше и другие известные вибрационные погружные насосы имеют более высокий КПД, менее чувствительны к твердым примесям, но имеют ограничения по напору.These disadvantages are partially eliminated in the known designs of vibration pumps. Household submersible vibration pumps are widely known, for example, "Kid", "Trickle" [see http://www.hms-pumps.ru/art/articles/category/l/message/37/]. An electromagnet is installed in the body of the vibration pump, consisting of a core and a winding, the coils of which are flooded with a compound, as well as a vibrator, which includes an armature with a rod pressed into it, at the end of which a disk piston is fixed. A rubber gasket is installed on the stock - a shock absorber. A rubber diaphragm is installed at a distance from the shock absorber, separating the hydraulic chamber from the electric one and at the same time acting as an additional support for the piston. The inlet, distributed around the circumference, closes the valve, made in the form of a washer mounted on an axial shaft and equipped with a rubber seal. Other vibrational submersible pumps described above have a higher efficiency, are less sensitive to solid impurities, but have pressure limitations.
В качестве прототипа выбран глубинный вибрационный двухступенчатый насос, описанный в патенте РФ №2386056, имеющий одностороннее подключение. В общем корпусе установлены две ступени насоса. Каждая ступень насоса состоит из двух электромагнитов, содержащих ярмо и катушки, которые создают электромагнитные усилия, направленные в разные стороны. Якоря электромагнитов закреплены на резинометаллических амортизаторах. Стакан и резинометаллические амортизаторы образуют рабочую камеру. В стакане размещены всасывающий и нагнетающий клапаны. Вторая ступень насоса имеет аналогичную конструкцию, но усилие, создаваемое жесткостью резинометаллических амортизаторов, превышает усилие таких же амортизаторов на первой ступени на величину усилия, создаваемого давлением жидкости, полученным на первой ступени. Первая и вторая ступени насоса установлены и сцентрированы в корпусе через вставки. Нагнетающая полость первой ступени насоса соединена с всасывающей полостью второй ступени посредством трубопровода. Ступени насоса фиксируются в корпусе крышкой, через которую выведен нагнетающий патрубок и в которой выполнено отверстие для забора жидкости к всасывающему клапану первой ступени насоса. Электропитание насоса осуществлено от полупериодного выпрямителя переменного тока, где от одной полуволны запитаны электромагниты первой ступени, а от второй полуволны запитаны электромагниты второй ступени. Двухступенчатый насос позволяет создавать напор до 100 м, однако имеет сложную конструкцию. В этом вибрационном насосе применен принцип двусторонних клапанных систем (всасывающий и нагнетающий клапан на каждой ступени), используемый в поршневых насосах. Это также является недостатком, т.к. поршневые насосы в отличие от вибрационных имеют достаточно большой ход поршня, поэтому у них есть возможность обеспечить четкое позиционирование во времени впускных и выпускных клапанов, что не возможно в описанной конструкции. Кроме того, в прототипе исключена возможность наращивания числа ступеней для увеличения напора.As a prototype of the selected deep two-stage vibration pump described in the patent of the Russian Federation No. 2386056, having a one-way connection. Two pump stages are installed in a common housing. Each stage of the pump consists of two electromagnets containing yoke and coils, which create electromagnetic forces directed in different directions. Anchors of electromagnets are mounted on rubber shock absorbers. A glass and rubber shock absorbers form a working chamber. In the glass there are suction and discharge valves. The second stage of the pump has a similar design, but the force created by the stiffness of rubber-metal shock absorbers exceeds the force of the same shock absorbers in the first stage by the amount of force created by the fluid pressure obtained in the first stage. The first and second stages of the pump are installed and centered in the housing through the inserts. The discharge cavity of the first stage of the pump is connected to the suction cavity of the second stage by means of a pipeline. The pump stages are fixed in the housing by a cover through which the discharge pipe is led out and in which a hole is made for fluid intake to the suction valve of the first pump stage. The pump was powered from a half-period AC rectifier, where the electromagnets of the first stage were fed from one half-wave, and electromagnets of the second stage were fed from the second half-wave. A two-stage pump allows you to create a head up to 100 m, but has a complex structure. The principle of two-way valve systems (suction and discharge valves at each stage) used in piston pumps is applied in this vibration pump. This is also a disadvantage, as piston pumps, unlike vibrational pumps, have a fairly large piston stroke, so they have the ability to provide a clear time positioning of the intake and exhaust valves, which is not possible in the described design. In addition, the prototype excluded the possibility of increasing the number of steps to increase the pressure.
Таким образом, существует техническое противоречие - с одной стороны, известные центробежные насосы позволяют откачивать пластовые жидкости с больших глубин, но имеют ограничение по твердым примесям и низкий КПД, с другой стороны, известные вибрационные насосы, обладающие более низким энергопотреблением и менее чувствительные к примесям, не позволяют откачивать жидкости с больших глубин.Thus, there is a technical contradiction - on the one hand, well-known centrifugal pumps allow pumping formation fluids from great depths, but have a limitation on solid impurities and low efficiency, on the other hand, well-known vibration pumps that have lower energy consumption and are less sensitive to impurities, do not allow pumping liquids from great depths.
В основу изобретения поставлена задача разрешения этого противоречия и создания новой конструкции глубинного насоса, то есть задача расширения арсенала средств. Достигаемый технический результат - обеспечение возможность подъема пластовой жидкости из скважин, глубиной до 3 км при относительно низком энергопотреблении.The basis of the invention is the task of resolving this contradiction and creating a new design of the deep pump, that is, the task of expanding the arsenal of funds. Achievable technical result - providing the ability to raise formation fluid from wells, up to 3 km deep, with relatively low energy consumption.
Поставленная задача решается изменением конструкции.The problem is solved by changing the design.
Многоступенчатый глубинный вибрационный насос с осевым подключением имеет последовательно соединенные насосные секции, корпуса которых образуют общий составной корпус насоса. Каждая насосная секция имеется входной клапан, дисковый поршень, установленный на штоке, соединенном с якорем электромагнита. Якорь электромагнита размещен в маслонаполненной полости и снабжен механизмом возврата, выполненным в виде тарельчатой пружины. Входной клапан каждой насосной секции выполнен шаровым с подпружиненным в осевом направлении шаром.An axial-connected multistage deep vibration pump has series-connected pump sections, the housings of which form a common integral pump housing. Each pump section has an inlet valve, a disk piston mounted on a rod connected to an electromagnet armature. The anchor of the electromagnet is placed in an oil-filled cavity and is equipped with a return mechanism made in the form of a Belleville spring. The inlet valve of each pump section is made of a ball with an axially spring-loaded ball.
Насосные секции соединены между собой трубопроводами, выходная часть каждого из которых имеет форму диффузора, в котором размещена входная часть клапана последующей секции. Объем всасывающей камеры в каждой последующей секции меньше, чем в предыдущей. Это может быть достигнуто тем, что корпус входного клапана соединен с корпусом насосной секции при помощи резьбового соединения, что позволяет осуществлять регулировку высоты этой камеры, а следовательно, объема. Насосные секции соединены с обеспечением синфазности их работы, что обеспечивает электрическая система управления.The pump sections are interconnected by pipelines, the outlet of each of which has the shape of a diffuser, in which the inlet of the valve of the subsequent section is located. The volume of the suction chamber in each subsequent section is less than in the previous one. This can be achieved by the fact that the inlet valve housing is connected to the pump section housing by means of a threaded connection, which makes it possible to adjust the height of this chamber and, consequently, the volume. Pump sections are connected to ensure that their operation is in phase, which is ensured by an electrical control system.
Для того чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации.In order to better demonstrate the distinguishing features of the invention, as an example, not having any restrictive nature, the preferred embodiment is described below.
Пример реализации иллюстрируется фигурами чертежей, на которых представлено: Фиг.1 - общий вид насоса (продольное осевое сечение), Фиг.2 - вид А на Фиг.1, увеличено (заборная часть насоса) с шаровым клапаном.An example implementation is illustrated by the figures of the drawings, which show: Figure 1 is a General view of the pump (longitudinal axial section), Figure 2 is a view A in Figure 1, enlarged (intake part of the pump) with a ball valve.
Заявляемый насос может иметь до ста и более секций. Первая и вторая насосные секции имеют корпуса 1 и 2, соответственно. Первая насосная секция имеет входной клапан 3, имеющий собственный корпус 4. Дисковый поршень 5 установлен на штоке 6, который соединен с якорем 7 электромагнита 8, входящего в состав вибратора. В качестве механизма возврата якоря 7 (а следовательно, штока) служит тарельчатая пружина 9, периферийная часть которой закреплена неподвижно, например, в элементах корпуса. Якорь 7 электромагнита размещен в маслонаполненной полости 10, что обеспечивает компенсацию наружного давления. Насосные секции соединены между собой трубопроводами 11. Верхняя выходная часть трубопровода 11 имеет форму диффузора 12, в котором размещается входная часть входного клапана следующей насосной секции.The inventive pump may have up to one hundred or more sections. The first and second pump sections have bodies 1 and 2, respectively. The first pump section has an inlet valve 3 having its
Входной клапан каждой секции имеет собственный корпус, который с помощью резьбового соединения соединен с корпусом насосной секции, что позволяет регулировать объем всасывающей камеры (объем под дисковым поршнем) секции и применять секции унифицированной конструкции. В корпусе 4 клапана установлено седло 13 с ограничителем обратного потока - шаром 14, который с целью увеличения его срока службы выполнен из карбида вольфрама. Шар 14 подпружинен в осевом направлении при помощи противоинерционной пружины 15, установленной на направляющем штоке 16, закрепленном на корпусе 4 клапана. Подвод питания к обмоткам электромагнитов и сигналов управления осуществляется через многожильный бронированный кабель 17.The inlet valve of each section has its own body, which is threadedly connected to the body of the pump section, which allows you to adjust the volume of the suction chamber (the volume under the disk piston) of the section and use sections of a unified design. In the
Нормальная работа насоса обеспечивается синфазностью колебаний якорей каждой из насосных секций, стабильность постоянно отслеживается контроллером, а так же гарантированным отрегулированным уменьшением объема всасывающей камеры от секции к секции.Normal operation of the pump is ensured by the in-phase oscillations of the anchors of each of the pump sections, stability is constantly monitored by the controller, as well as a guaranteed regulated decrease in the volume of the suction chamber from section to section.
Работа насоса осуществляется следующим образом.The pump is as follows.
При подаче положительного импульса на электромагниты 8 все якоря 7 одновременно втягиваются, открывая одновременно при помощи дисковых поршней 5 клапаны за счет неразрывности жидкости и совместно перемещая вверх порции пластовой жидкости от нижних насосных секций к верхним, по всей длине насоса. Увлекаемые жидкостью шары 14 сжимают пружины 15. Тарельчатые пружины 9 также сжимаются. Диффузоры 12 служат в качестве переходника на больший диаметр выходной части трубопровода - для размещения входного клапана следующей секции. Кроме того, в диффузорах происходит небольшое падение давления, необходимое для обеспечения лучшего всасывания жидкости.When a positive impulse is applied to the electromagnets 8, all the anchors 7 are simultaneously retracted, opening the valves simultaneously using the disk pistons 5 due to the fluid continuity and together moving upward portions of the reservoir fluid from the lower pump sections to the upper ones along the entire length of the pump. Carried by the fluid, the
При отрицательном импульсе напряжения тарельчатые пружины 9 возвращают дисковые поршни 5 в исходное положение. Шары 14 также возвращаются в исходное положение, закрывая клапан, при необходимости задействуется противоинерционная пружина 15. Далее цикл повторяется. Повышение давления от секции к секции происходит за счет того, что объем под дисковым поршнем (всасывающей камеры) в каждой последующей секции меньше, чем в предыдущей.With a negative voltage pulse, Belleville springs 9 return the disc pistons 5 to their original position.
Насосы заявленной конструкции успешно прошли испытания. При 40 секциях и потребляемой мощности 30 кВт напор составлял до 3000 м в.ст., КПД не менее 55%. Также испытания показали, что насос не чувствителен к примесям с характерным размером частицы 0.3 мм. Тарельчатые пружины и износостойкие шары из карбида вольфрама обеспечивают длительную работоспособность устройства при повышенных нагрузках.Pumps of the claimed design have been successfully tested. With 40 sections and a power consumption of 30 kW, the pressure was up to 3000 m.a., efficiency of at least 55%. Tests also showed that the pump is not sensitive to impurities with a characteristic particle size of 0.3 mm. Belleville springs and wear-resistant balls made of tungsten carbide provide long-term performance of the device at high loads.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111638/06A RU2518762C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | Multistage immersion vibratory pump with axial connection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111638/06A RU2518762C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | Multistage immersion vibratory pump with axial connection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2518762C1 true RU2518762C1 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=51216493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013111638/06A RU2518762C1 (en) | 2013-03-11 | 2013-03-11 | Multistage immersion vibratory pump with axial connection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2518762C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641812C1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-01-22 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Well pump unit |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3255699A (en) * | 1964-03-19 | 1966-06-14 | Jr Albert G Bodine | System for pumping from sandy wells with sonic pump |
US4398870A (en) * | 1981-04-13 | 1983-08-16 | Bentley Arthur P | Variable volume sonic pressure wave surface operated pump |
RU2175083C1 (en) * | 2000-02-24 | 2001-10-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Vibration pump |
RU2386056C2 (en) * | 2006-07-21 | 2010-04-10 | Анатолий Сергеевич Поляков | Borehole vibration pump |
RU2462623C2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-09-27 | Анатолий Сергеевич Поляков | Energy-saving vibratory pump |
-
2013
- 2013-03-11 RU RU2013111638/06A patent/RU2518762C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3255699A (en) * | 1964-03-19 | 1966-06-14 | Jr Albert G Bodine | System for pumping from sandy wells with sonic pump |
US4398870A (en) * | 1981-04-13 | 1983-08-16 | Bentley Arthur P | Variable volume sonic pressure wave surface operated pump |
RU2175083C1 (en) * | 2000-02-24 | 2001-10-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Vibration pump |
RU2386056C2 (en) * | 2006-07-21 | 2010-04-10 | Анатолий Сергеевич Поляков | Borehole vibration pump |
RU2462623C2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-09-27 | Анатолий Сергеевич Поляков | Energy-saving vibratory pump |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641812C1 (en) * | 2017-02-20 | 2018-01-22 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Well pump unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2518762C1 (en) | Multistage immersion vibratory pump with axial connection | |
CN106762501A (en) | Opposed type high-pressure plunger reciprocating pump | |
RU183877U1 (en) | VIBRATION PUMP | |
CN105850012A (en) | Oil-submersible linear motor | |
CN107100815B (en) | Small-sized electric hydraulic planger pump | |
RU143420U1 (en) | DOUBLE-FLOW CHECK VALVE | |
WO2019009769A1 (en) | Check valve | |
RU135028U1 (en) | MULTI-STAGE DEPTH VIBRATION PUMP WITH AXIAL CONNECTION | |
CN101220806A (en) | High power oil-submersible linear electric motor membrane pump | |
EP2993346B1 (en) | Magnetic system for vibrating piston pumps | |
US20080014100A1 (en) | Positive displacement hydro pump | |
RU2386056C2 (en) | Borehole vibration pump | |
RU2462623C2 (en) | Energy-saving vibratory pump | |
CN106870356B (en) | Electric submersible screw pump | |
CN210068449U (en) | Antiscale oil well pump | |
CN207905781U (en) | Oil rig | |
CN109707878B (en) | One-way valve and one-way pressure change valve based on response diaphragm | |
CN206329460U (en) | Opposed type high-pressure plunger reciprocating pump | |
CN109162902B (en) | Floating type I-shaped valve piezoelectric pump | |
CN102828939A (en) | Electric submersible bidirectional tubular oil well pump with buffer | |
CN206753835U (en) | A kind of manual pump high/low pressure conversion device | |
RU2525060C1 (en) | Downhole pump | |
US5058667A (en) | Reciprocating water well pump | |
CN106032795B (en) | Linear compressor and lubricating oil fuel supply method | |
CN220060017U (en) | Water pump body with variable caliber interface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150129 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150312 |