RU2628470C1 - Stage of submersible multistage centrifugal pump - Google Patents
Stage of submersible multistage centrifugal pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2628470C1 RU2628470C1 RU2016140822A RU2016140822A RU2628470C1 RU 2628470 C1 RU2628470 C1 RU 2628470C1 RU 2016140822 A RU2016140822 A RU 2016140822A RU 2016140822 A RU2016140822 A RU 2016140822A RU 2628470 C1 RU2628470 C1 RU 2628470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- centrifugal pump
- sleeve
- multistage centrifugal
- polymer material
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/02—Selection of particular materials
- F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
- F05C2203/02—Glass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
- F05C2225/08—Thermoplastics
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к многоступенчатым центробежным насосам с изделиями из полимерных материалов. Может быть использовано в составе погружных многоступенчатых центробежных насосов для подъема пластовой жидкости из нефтяных скважин с повышенным содержанием механических примесей, в том числе солей, с переменной вязкостью.The invention relates to petroleum engineering, namely to multi-stage centrifugal pumps with products from polymeric materials. It can be used as a part of submersible multistage centrifugal pumps for lifting formation fluid from oil wells with a high content of mechanical impurities, including salts, with variable viscosity.
Известна ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса (патент РФ на изобретение №2220327, МПК F04D 13/10, F04D 29/02, опубл. 27.12.2003), содержащая направляющий аппарат и рабочее колесо, выполненное в виде единого целого со втулкой, внешняя цилиндрическая поверхность которой образует пару трения с соответствующей внутренней цилиндрической поверхностью направляющего аппарата. Одна из деталей, упомянутой пары трения, выполнена из спеченного пористого металлического материала, а вторая деталь выполнена из литейного чугуна нирезиста, при этом, по меньшей мере, часть детали из спеченного пористого металлического материала пропитана сплавом с высоким содержанием меди. В пазах дисков рабочего колеса закреплены антифрикционные шайбы, изготовленные из текстолита.Known step submersible multistage centrifugal pump (RF patent for the invention No. 2220327, IPC F04D 13/10, F04D 29/02, publ. 12/27/2003), containing the guide apparatus and the impeller, made as a whole with the sleeve, the outer cylindrical surface which forms a friction pair with the corresponding inner cylindrical surface of the guide apparatus. One of the parts mentioned by the friction pair is made of sintered porous metal material, and the second part is made of nresist cast iron, while at least a part of the sintered porous metal material is impregnated with a high copper alloy. In the grooves of the impeller discs, anti-friction washers made of textolite are fixed.
Недостатком описанной конструкции является применение металлических материалов для изготовления как радиальных пар трения, так и проточной части (каналов) направляющего аппарата и рабочего колеса, что при работе, во-первых, приводит к быстрому изнашиванию пары трения и заклиниванию ее деталей при повышенном содержании абразивных частиц, в том числе солеотложений, из-за незначительной разницы твердости деталей пар трения и высокой скорости осаждения солей на металлических поверхностях трения. Во-вторых, к снижению подачи многоступенчатого скважинного насоса, в том числе до нуля, из-за высокой скорости осаждения механических примесей и солей в металлических каналах рабочих колес и направляющих аппаратов, обусловленной их высокой шероховатостью и низкой стойкостью к электрохимической коррозии, которая может возникать при низкой коррозионной стойкости материалов и возникновению между ними гальванических пар, особенно между разнородными металлическими материалами. При этом продукты электрохимической коррозии в виде раковин могут являться дополнительными концентраторами осаждения механических примесей и солей или даже привести к частичному или полному разрушению ступени. В-третьих, при увеличении вязкости пластовой жидкости приводит к значительному падению подачи погружного многоступенчатого центробежного насоса и, как следствие, к деградации всей его рабочей характеристики, из-за высокой шероховатости поверхности каналов рабочих колес и направляющих аппаратов.The disadvantage of the described design is the use of metal materials for the manufacture of both radial friction pairs and the flow part (channels) of the guide apparatus and impeller, which during operation, firstly, leads to the rapid wear of the friction pair and jamming of its parts with a high content of abrasive particles , including scaling, due to the insignificant difference in hardness of parts of friction pairs and the high rate of salt deposition on metal friction surfaces. Secondly, to reduce the supply of a multi-stage downhole pump, including to zero, due to the high deposition rate of mechanical impurities and salts in the metal channels of the impellers and guide vanes, due to their high roughness and low resistance to electrochemical corrosion, which can occur with low corrosion resistance of materials and the occurrence of galvanic pairs between them, especially between dissimilar metal materials. In this case, products of electrochemical corrosion in the form of shells can be additional concentrators for the deposition of solids and salts, or even lead to partial or complete destruction of the stage. Thirdly, with an increase in the viscosity of the formation fluid, it leads to a significant drop in the supply of a submersible multistage centrifugal pump and, as a result, to the degradation of its entire operating characteristic, due to the high roughness of the surface of the channels of the impellers and guide vanes.
Указанные недостатки частично устраняются в конструкции ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса (патент РФ на изобретение №2274769, МПК F04D 13/10, F04D 29/02, опубл. 20.04.2006), взятой в качестве прототипа. Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо с втулкой и направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска, металлической втулки, нижнего диска и лопастей. Лопасти и втулка расположены на отдельной планшайбе, закрепленной на верхнем диске, а нижний диск выполнен в виде крышки, при этом рабочее колесо с втулкой, планшайба, лопасти и крышка выполнены из пластмассы. Пластмасса состоит из следующих компонентов: стеклонаполнитель 10-50%; минеральное вещество до 15%; фторопласт до 10%; дисульфид молибдена до 20%; графит до 20%; остальное - термопластичный материал.These disadvantages are partially eliminated in the design of the stage of a submersible multistage centrifugal pump (RF patent for the invention No. 2274769, IPC F04D 13/10, F04D 29/02, publ. 04/20/2006), taken as a prototype. The step of a submersible multistage centrifugal pump comprises an impeller with a sleeve and a guiding apparatus consisting of a glass, an upper disk, a metal sleeve, a lower disk and vanes. The blades and the sleeve are located on a separate faceplate mounted on the upper disk, and the lower disk is made in the form of a cover, while the impeller with the sleeve, the faceplate, blades and cover are made of plastic. Plastic consists of the following components: glass filler 10-50%; mineral substance up to 15%; ftoroplast up to 10%; molybdenum disulfide up to 20%; graphite up to 20%; the rest is thermoplastic material.
Недостатками прототипа является то, что лопасти и втулка расположены на отдельной планшайбе, закрепленной на верхнем диске, а нижний диск выполнен в виде крышки и образуют многоячеистую камеру. Это приводит к образованию нескольких осевых потоков на выходе из направляющего аппарата, что при работе насосов низкой производительности (подачи) приводит к существенной гидродинамической нагрузке на рабочее колесо и, следовательно, снижению коэффициента полезного действия ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса. Кроме того, конструкция втулки является неотъемлемой частью рабочего колеса, вследствие чего возникают существенные ограничения по применению абразивостойких антифрикционных полимерных материалов для радиальной пары трения, которые в свою очередь не могут применяться при изготовлении рабочего колеса. Также описанная конструкция существенно увеличивает трудоемкость технологического процесса ремонта ступени, так как требуется дополнительная механическая операция по отделению изношенной части втулки от рабочего колеса.The disadvantages of the prototype is that the blades and the sleeve are located on a separate faceplate mounted on the upper disk, and the lower disk is made in the form of a cover and form a multi-cell chamber. This leads to the formation of several axial flows at the outlet of the guiding apparatus, which, when the pumps are of low capacity (feed), leads to a significant hydrodynamic load on the impeller and, therefore, a decrease in the efficiency of the submersible multistage centrifugal pump stage. In addition, the design of the sleeve is an integral part of the impeller, as a result of which there are significant restrictions on the use of abrasion-resistant antifriction polymer materials for radial friction pairs, which in turn cannot be used in the manufacture of the impeller. Also, the described design significantly increases the complexity of the technological process of repairing a stage, since additional mechanical operation is required to separate the worn part of the sleeve from the impeller.
Задачей заявляемого технического решения является повышение коэффициента полезного действия, ремонтопригодности, стойкости к абразивному износу и осаждению механических примесей, в том числе солей, в каналах направляющего аппарата и рабочего колеса ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, а также снижение падения его подачи при повышении вязкости пластовой жидкости.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency, maintainability, resistance to abrasion and sedimentation of mechanical impurities, including salts, in the channels of the guiding apparatus and the impeller of the stage of a submersible multistage centrifugal pump, as well as reducing its drop with increasing viscosity of the formation fluid .
Технический результат достигается тем, что ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо, направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска, металлической втулки, нижнего диска и лопаток. При этом лопатки направляющего аппарата расположены только на верхнем диске, который соединен с металлическим стаканом, а металлическая втулка соединена с нижним диском. Направляющий аппарат имеет кольцевую камеру, образованную выходными кромками лопаток, поверхностью сопряжения поверхности нижнего диска со стороны лопаток и верхней торцевой поверхности металлической втулки. При этом нижний диск, верхний диск и лопасти рабочего колеса, верхний диск, нижний диск и лопатки направляющего аппарата выполнены из полимерного материала, который содержит стеклонаполнитель до 60%, термопластичный материал остальное. В ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса дополнительно введена втулка защитная вала, которая может быть выполнена из абразивостойкого антифрикционного полимерного материала, который содержит стеклонаполнитель до 50%, фторопласт до 20%, минеральный наполнитель до 20%, термопластичный материал остальное.The technical result is achieved in that the step of a submersible multistage centrifugal pump comprises an impeller, a guiding apparatus consisting of a glass, an upper disk, a metal sleeve, a lower disk and vanes. In this case, the vanes of the guide apparatus are located only on the upper disk, which is connected to the metal cup, and the metal sleeve is connected to the lower disk. The guide apparatus has an annular chamber formed by the outlet edges of the blades, the mating surface of the surface of the lower disk from the side of the blades and the upper end surface of the metal sleeve. In this case, the lower disk, the upper disk and the impeller blades, the upper disk, the lower disk and the vanes of the guide apparatus are made of polymer material, which contains glass filler up to 60%, the rest is thermoplastic material. A protective shaft sleeve is additionally introduced into the submersible multistage centrifugal pump stage, which can be made of abrasion-resistant antifriction polymer material, which contains glass filler up to 50%, fluoroplastic up to 20%, mineral filler up to 20%, thermoplastic material the rest.
В частном случае реализации изобретения, втулка защитная вала может быть выполнена из абразивостойкого антифрикционного полимерного материала, который содержит стеклонаполнитель до 20%, металлический наполнитель до 25%, углеволокно до 8%, кокс до 20%, дисульфид молибдена до 8%, фторопласт остальное.In the particular case of the invention, the protective shaft sleeve can be made of abrasion-resistant antifriction polymer material, which contains glass filler up to 20%, metal filler up to 25%, carbon fiber up to 8%, coke up to 20%, molybdenum disulfide up to 8%, fluoroplast the rest.
В частном случае реализации изобретения, втулка защитная вала может быть выполнена из абразивостойкого антифрикционного полимерного материала в виде текстолитов.In the particular case of the invention, the protective shaft sleeve can be made of abrasion-resistant antifriction polymer material in the form of textolites.
В частном случае реализации изобретения, втулка защитная вала может быть выполнена из абразивостойкого антифрикционного полимерного материала в виде резиновых антифрикционных смесей.In the particular case of the invention, the protective shaft sleeve can be made of abrasion-resistant antifriction polymer material in the form of rubber antifriction mixtures.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса в разрезе; на фиг. 2 - аппарат направляющий в разрезе; на фиг. 3 - рабочее колесо в разрезе; на фиг. 4 - втулка защитная вала; на фиг. 5 - стакан направляющего аппарата с верхним диском и лопатками; на фиг. 6 - нижний диск направляющего аппарата, со стороны рабочего колеса; на фиг. 7 - нижний диск направляющего аппарата, со стороны лопаток; на фиг. 8 - графическая зависимость коэффициента полезного действия от подачи; на фиг. 9 - суммарный абразивный износ пар трения с втулками защитными вала из различных материалов; на фиг. 10 - графическая зависимость подачи от вязкости.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a sectional view of a submersible multistage centrifugal pump stage; in FIG. 2 - sectional guiding apparatus; in FIG. 3 - sectional impeller; in FIG. 4 - sleeve protective shaft; in FIG. 5 - a glass of the guide apparatus with the upper disk and blades; in FIG. 6 - the lower disk of the guide apparatus, from the side of the impeller; in FIG. 7 - the lower disk of the guide apparatus, from the side of the blades; in FIG. 8 - graphical dependence of the efficiency on the feed; in FIG. 9 - total abrasive wear of friction pairs with protective shaft bushings of various materials; in FIG. 10 is a graphical plot of feed versus viscosity.
Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса (фиг. 1) содержит рабочее колесо 1, втулку защитную вала 2 и направляющий аппарат 3 (фиг. 2), состоящий из металлического стакана 4, верхнего диска 5, металлической втулки 6, нижнего диска 7 и лопаток 8. При этом лопатки 8 направляющего аппарата 3 расположены на верхнем диске 5, который соединен с металлическим стаканом 4, а металлическая втулка 6 - на нижнем диске 7. Рабочее колесо 1, лопатки 8, верхний диск 5 и нижний диск 7 выполнены из полимерных материалов, а втулка защитная вала 2 - из антифрикционного абразивостойкого полимерного материала. Рабочее колесо 1 и втулка защитная вала 2 установлены на валу (на фиг. не показано). Верхний диск 5 с лопатками 8 могут соединяться с металлическим стаканом 4 во время литья полимерных материалов под давлением. Нижний диск 7 с металлической втулкой 6 также могут соединяться во время литья полимерных материалов под давлением. В свою очередь, нижний диск 7 с металлической втулкой 6 может соединяться с лопатками 8 с помощью ультразвуковой сварки. На рабочем колесе 1 с нижней и верхней части устанавливаются антифрикционные шайбы 9 и 10 соответственно. Втулка 6 имеет внутреннюю поверхность 11, которая при работе может соприкасаться с наружной поверхностью 12 втулки защитной вала 2. Поверхности 11 и 12 образуют радиальную пару трения. Лопатки 8 имеют входные 13 и выходные 14 кромки. Поверхность 15, сопрягаемая с лопатками 8, и верхняя торцевая поверхность 16 нижнего диска 7 имеют сложнопрофильную поверхность сопряжения 17. Между выходными кромками 14 и поверхностью сопряжения 17 расположена кольцевая камера 18. Рабочее колесо 1 имеет нижний диск 19, верхний диск 20 и лопасти 21, которые образуют каналы рабочего колеса.The submersible multistage centrifugal pump stage (Fig. 1) contains an
При работе ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса рабочее колесо 1 с антифрикционными шайбами 9 и 10, верхним 19 и нижним 20 дисками, и втулка защитная вала 2 приводится во вращение через вал относительно направляющего аппарата 3. При этом направляющий аппарат 3 может соприкасаться своей металлической втулкой 6 с втулкой защитной вала 2. При вращении вала нагнетаемая жидкость проходит через каналы направляющего аппарата 3, которые образованы входными кромками 13, лопатками 8, поверхностью 15 нижнего диска 7, верхним диском 5 и выходными кромками 14, затем проходит в кольцевую камеру 18 и попадает в рабочее колесо 1, которое при вращении вытесняет ее своими лопастями 21 в металлический стакан 4 и далее в каналы следующего сопрягаемого направляющего аппарата (на фиг. не показан). При этом наружная поверхность 12 втулки защитной вала 2 и внутренняя поверхность 11 втулки 6 образуют радиальную пару трения полимерного материала с металлическим.When the stage of the submersible multistage centrifugal pump is working, the
При прохождении пластовой жидкости через каналы направляющего аппарата потоки из каждого канала смешиваются в кольцевой камере 18, ограниченной выходными кромками 14, верхней торцевой поверхностью 16 и поверхностью сопряжения 17, и придают дополнительное попутное вращение потоку на выходе из направляющего аппарата относительно оси ступени, что способствует снижению гидродинамической нагрузки на рабочее колесо 1. Проведенные экспериментальные исследования опытных образцов ступени показали, что при одинаковых номинальных подачах низкопроизводительных насосов предлагаемая конструкция ступени способствует повышению коэффициента полезного действия (КПД). Это можно видеть на графической зависимости коэффициента полезного действия от подачи, представленной на фиг. 8. На фиг. 8 представлены зависимости коэффициента полезного действия от подачи двух образцов, где: 1 - это образец, взятый за прототип; 2 - образец по предлагаемому техническому решению. При номинальной подаче 30 м3/сут коэффициент полезного действия прототипа составляет 35%, а коэффициент полезного действия образца по предлагаемому техническому решению - 42%. Превышение по коэффициенту полезного действия в данном случае составило 20%, что является значительным положительным техническим результатом. Кроме того, повышенное значение коэффициента полезного действия у образца по предлагаемому техническому решению относительно прототипа наблюдается во всем рабочем диапазоне подач - от 20 до 40 м3/сут.When the formation fluid passes through the channels of the guiding apparatus, the flows from each channel are mixed in an
В конструкции по предлагаемому техническому решению введено рабочее колесо 1 (фиг. 3) и втулка защитная вала 2 (фиг. 4). Рабочее колесо 1 изготовлено из полимерных термопластичных материалов и имеет в своем составе антифрикционные шайбы 9 и 10, изготовленные, например, из текстолитов. Технология изготовления рабочего колеса 1, включающая в себя литье под давлением и сборочные операции, существенно ограничивает номенклатуру полимерных термопластичных материалов для изготовления пар трения. Условия работы рабочего колеса 1 из полимерных термопластичных материалов не подразумевают при его вращении в пластовой жидкости с повышенным содержанием абразивных частиц процесса гидроабразивного изнашивания каналов.In the design according to the proposed technical solution, the impeller 1 (Fig. 3) and the protective shaft sleeve 2 (Fig. 4) are introduced. The
Рабочее колесо 1 и части направляющего аппарата 3, кроме металлического стакана 4 и металлической втулки 6, изготовлены из полимерного материала, состоящего из следующих компонентов: стеклонаполнитель до 60%, остальное термопластичный материал. По сравнению с материалом, описанным в прототипе, в предлагаемом составе отсутствуют антифрикционные компоненты, такие как минеральное вещество, фторопласт, дисульфид молибдена, графит. В материале для изготовления прототипа применение данных компонентов обусловлено тем, что втулка, как элемент пары трения, являлась неотъемлемой частью рабочего колеса. В предлагаемой конструкции рабочего колеса 1 указанный элемент пары трения вынесен в отдельную деталь - втулка защитная вала 2, поэтому применение указанных антифрикционных компонентов технически и экономически не целесообразно. Кроме того, поверхности каналов рабочего колеса 1 и частей направляющего аппарата 3, изготовленные из стеклонаполнителя и термопластичного материала, обладают следующими отличительными свойствами по отношению к металлическим поверхностям: низкая шероховатость, стойкость к электрохимической коррозии. Металлические поверхности обладают низкой стойкостью к электрохимической коррозии, возникающей при сопряжении разнородных металлических, то есть токопроводящих, материалов, создавая, тем самым, в коррозионно-активной среде гальваническую пару. Наряду с изначально высокой коррозионной стойкостью указанного полимерного материала, в описанной конструкции отсутствуют гальванические пары, так как из двух сопрягаемых поверхностей, как минимум, одна, то есть полимерная, не проводит электрический ток. Поверхности каналов рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 3, изготовленные из материала с указанными отличительными свойствами, обладают повышенной стойкостью к осаждению механических примесей, в том числе солей, вследствие своей низкой шероховатости и нейтральностью к электрохимической коррозии. Шероховатость поверхностей каналов рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 3 существенно влияет на скорость течения пластовой жидкости, следовательно, прямо пропорционально на подачу. Пластовая жидкость имеет различную вязкость, в том числе увеличенную по отношению к вязкости воды. Увеличение вязкости пластовой жидкости значительно снижает подачу многоступенчатого насоса, особенно при высокой шероховатости поверхностей каналов рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 3. Эту зависимость можно наглядно продемонстрировать с помощью фиг.10, на которой представлена графическая зависимость подачи от вязкости двух образцов с различными шероховатостями, но с одинаковыми геометрическими параметрами, полученная в результате экспериментальных исследований. Образец 1 изготовлен из чугуна с шероховатостью литейных поверхностей каналов рабочего колеса и направляющего аппарата, которая технологически ограничена значением 20 мкм по Ra, образец 2 изготовлен из предлагаемого полимерного материала с шероховатостью литейных поверхностей каналов рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 3 величиной 0,4 мкм по Ra. Значения подачи представлены в условных единицах, за единицу принимались значения подачи при вязкости, соответствующей воде. Из графической зависимости подачи от вязкости двух образцов с различными шероховатостями видно, что в рассматриваемом диапазоне значений вязкости снижение подачи образца 2 ниже, чем у образца 1. Следовательно, применение предлагаемого полимерного материала для изготовления каналов рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 3 позволяет снизить падение подачи многоступенчатого погружного центробежного насоса при подъеме вязкой пластовой жидкости.The
Наиболее интенсивный процесс абразивного изнашивания наблюдается в радиальной паре трения «направляющий аппарат 3 - втулка защитная вала 2». Для обеспечения абразивной стойкости втулки защитной вала 2 предлагается использовать следующие варианты абразивостойких антифрикционных полимерных материалов.The most intense process of abrasive wear is observed in the radial pair of friction "guide device 3 - sleeve
Абразивостойкий антифрикционный полимерный материал по первому варианту содержит: стеклонаполнитель до 50%; фторопласт до 20%; минеральный наполнитель до 20%; остальное термопластичный материал. Данный абразивостойкий антифрикционный полимерный материал поддается литью под давлением, что обеспечивает высокую технологичность изготовления втулки из абразивостойкого антифрикционного полимерного материала по первому варианту.The abrasion-resistant antifriction polymer material according to the first embodiment contains: glass filler up to 50%; ftoroplast up to 20%; mineral filler up to 20%; the rest is thermoplastic material. This abrasion resistant antifriction polymer material is injection molded, which ensures high manufacturability of the manufacture of the sleeve of abrasion resistant antifriction polymer material according to the first embodiment.
Абразивостойкий антифрикционный полимерный материал по второму варианту содержит: стеклонаполнитель до 20%; металлический наполнитель до 25%; углеволокно до 8%; кокс до 20%; дисульфид молибдена до 8%; остальное фторопласт. Данный абразивостойкий антифрикционный полимерный материал не поддается литью под давлением, что снижает технологичность изготовления втулки из абразивостойкого антифрикционного полимерного материал по сравнению с первым вариантом, но обладает более высокими показателями по абразивной стойкости.The abrasion-resistant antifriction polymer material according to the second embodiment contains: glass filler up to 20%; metal filler up to 25%; carbon fiber up to 8%; coke up to 20%; molybdenum disulfide up to 8%; the rest is ftoroplast. This abrasion-resistant antifriction polymer material cannot be injection molded, which reduces the manufacturability of the sleeve from the abrasion-resistant antifriction polymer material in comparison with the first option, but has higher abrasion resistance.
Абразивостойкий антифрикционный полимерный материал по третьему варианту представлен в виде текстолитов, например ОПМ-94. Текстолиты обладают высокой абразивной стойкостью и при этом достаточно технологичны при изготовлении втулки защитной вала 2.The abrasion resistant antifriction polymer material according to the third embodiment is presented in the form of textolites, for example, OPM-94. Textolites have high abrasion resistance and are quite technologically advanced in the manufacture of a
Абразивостойкий антифрикционный полимерный материал по четвертому варианту представлен в виде резиновых антифрикционных смесей (например, смесь резиновая ИРП1293), армированных металлическими и неметаллическими материалами. Резиновые антифрикционные смеси обладают максимальной абразивной стойкостью среди рассматриваемых вариантов. Втулка защитная вала 2, изготовленная из абразивостойкого антифрикционного полимерного материала по четвертому варианту, должна иметь армирующую основу для обеспечения жесткости конструкции при передаче крутящего момента от вала к втулке защитной вала.The abrasion resistant antifriction polymer material according to the fourth embodiment is presented in the form of rubber antifriction mixtures (for example, rubber mixture IRP1293) reinforced with metal and nonmetallic materials. Rubber antifriction mixtures have maximum abrasion resistance among the considered options. The
Во время работы ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса в пластовой жидкости с повышенным содержанием абразивных частиц втулка защитная вала 2 при вращении может сопрягаться с металлической втулкой 6 направляющего аппарата 3. Наружная поверхность 12 втулки защитной вала 2 (фиг. 4) контактирует с поверхностью 11 металлической втулки 6, при этом происходит абразивное изнашивание радиальной пары трения «направляющий аппарат 3 - втулка защитная вала 2».During operation of the submersible multistage centrifugal pump stage in a reservoir fluid with a high abrasive particle content, the
Суммарный абразивный износ пар трения образцов втулок защитных вала из материалов по описанным вариантам относительно прототипа, принятого за условную единицу, представлены на фиг. 9. Видно, что суммарный абразивный износ пар трения относительно прототипа составляет:The total abrasive wear of the friction pairs of the samples of the protective shaft bushings from materials according to the described options with respect to the prototype adopted as a standard unit is shown in FIG. 9. It is seen that the total abrasive wear of friction pairs relative to the prototype is:
0,68 усл. ед. для пары трения с абразивостойким антифрикционным полимерным материалом по первому варианту;0.68 conv. units for a pair of friction with abrasion-resistant antifriction polymer material according to the first embodiment;
0,26 усл. ед. для пары трения с абразивостойким антифрикционным полимерным материалом по второму варианту;0.26 conv. units for a friction pair with an abrasion-resistant antifriction polymer material according to the second embodiment;
0,44 усл. ед. для пары трения с абразивостойким антифрикционным полимерным материалом по третьему варианту;0.44 conv. units for a pair of friction with an abrasion-resistant antifriction polymer material according to the third embodiment;
0,10 усл. ед. для пары трения с абразивостойким антифрикционным полимерным материалом по четвертому варианту.0.10 conv. units for a friction pair with abrasion-resistant antifriction polymer material according to the fourth embodiment.
Данные результаты получены при испытании пар трения, в которой металлическая втулка 6 была изготовлена из чугуна типа ЧН16Д7ГХШ, а втулка защитная вала 2 из материалов по описанным выше вариантам. Все рассмотренные варианты материалов позволяют получить существенное снижение суммарного абразивного износа пары трения «направляющий аппарат 3 - втулка защитная вала 2» относительно пары трения с прототипом.These results were obtained when testing friction pairs in which the
В процессе работы ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса в пластовой жидкости с повышенным содержанием абразивных частиц наиболее интенсивному абразивному износу подвержены три детали: антифрикционные шайбы 9 и 10, втулка защитная вала 2. Отличительной особенностью процесса ремонта ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса по предлагаемому техническому решению является простая замена втулки защитной вала 2 без дополнительной механической обработки, что существенно снижает трудоемкость ремонта ступени и, следовательно, повышает ее ремонтопригодность.During operation of a submersible multistage centrifugal pump stage in a reservoir fluid with a high abrasive particle content, three parts are exposed to the most abrasive wear:
Положительный эффект повышения коэффициента полезного действия достигается путем снижения гидродинамической нагрузки на рабочее колесо, введением кольцевой камеры, ограниченной выходными кромками, верхней торцевой поверхностью и поверхностью сопряжения, и дополнительного попутного вращения потоку на выходе из направляющего аппарата относительно оси ступени. Повышение ремонтопригодности обеспечивается снижением трудоемкости ремонта ступени за счет отсутствия операций по отделению изношенной втулки от рабочего колеса. Повышение стойкости к абразивному износу достигается путем применения для изготовления втулки защитной вала абразивостойких антифрикционных материалов. Повышение стойкости к осаждению механических примесей, в том числе солей, в каналах направляющего аппарата и рабочего колеса ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса обеспечивается применением полимерного материала, который придает поверхностям следующие свойства: низкая шероховатость, коррозионная стойкость, диэлектрические свойства. Снижение падения подачи погружного многоступенчатого центробежного насоса при увеличении вязкости пластовой жидкости обеспечивается применением рабочих колес и направляющих аппаратов, поверхности каналов которых изготовлены из предлагаемого полимерного материала и имеют низкую шероховатость.The positive effect of increasing the efficiency is achieved by reducing the hydrodynamic load on the impeller, introducing an annular chamber bounded by exit edges, an upper end surface and a mating surface, and additional associated flow rotation at the outlet of the guide vane relative to the axis of the stage. Improving maintainability is provided by reducing the complexity of repairing the stage due to the absence of operations to separate the worn sleeve from the impeller. Improving the abrasion resistance is achieved by using abrasion-resistant antifriction materials for the manufacture of the protective shaft sleeve. Increasing the resistance to sedimentation of mechanical impurities, including salts, in the channels of the guiding apparatus and the impeller of the stage of a submersible multistage centrifugal pump is ensured by the use of a polymer material, which gives the following properties to surfaces: low roughness, corrosion resistance, dielectric properties. The decrease in the drop in the submersible multistage centrifugal pump with an increase in the viscosity of the reservoir fluid is provided by the use of impellers and guide vanes, the channel surfaces of which are made of the proposed polymer material and have a low roughness.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140822A RU2628470C1 (en) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Stage of submersible multistage centrifugal pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140822A RU2628470C1 (en) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Stage of submersible multistage centrifugal pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2628470C1 true RU2628470C1 (en) | 2017-08-17 |
Family
ID=59641770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016140822A RU2628470C1 (en) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Stage of submersible multistage centrifugal pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2628470C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191187U1 (en) * | 2019-05-08 | 2019-07-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Ижнефтепласт" | CENTRIFUGAL MULTI-STAGE PUMP GUIDELINES |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5133639A (en) * | 1991-03-19 | 1992-07-28 | Sta-Rite Industries, Inc. | Bearing arrangement for centrifugal pump |
RU2274769C1 (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Николай Иванович Востриков | Stage of submersible multistage centrifugal pump |
RU2413876C1 (en) * | 2009-06-26 | 2011-03-10 | Алексей Владимирович Трулев | Stage of downhole multistage rotary pump |
RU2520797C2 (en) * | 2010-09-07 | 2014-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Алнас" | Borehole multistage modular pump and pump stage |
RU2560105C2 (en) * | 2013-11-05 | 2015-08-20 | Данил Фанильевич Гимкаев | Stage of submersible multi-stage high flow rate centrifugal pump |
-
2016
- 2016-10-17 RU RU2016140822A patent/RU2628470C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5133639A (en) * | 1991-03-19 | 1992-07-28 | Sta-Rite Industries, Inc. | Bearing arrangement for centrifugal pump |
RU2274769C1 (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Николай Иванович Востриков | Stage of submersible multistage centrifugal pump |
RU2413876C1 (en) * | 2009-06-26 | 2011-03-10 | Алексей Владимирович Трулев | Stage of downhole multistage rotary pump |
RU2520797C2 (en) * | 2010-09-07 | 2014-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Алнас" | Borehole multistage modular pump and pump stage |
RU2560105C2 (en) * | 2013-11-05 | 2015-08-20 | Данил Фанильевич Гимкаев | Stage of submersible multi-stage high flow rate centrifugal pump |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191187U1 (en) * | 2019-05-08 | 2019-07-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Ижнефтепласт" | CENTRIFUGAL MULTI-STAGE PUMP GUIDELINES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2807882C (en) | Abrasion resistance in well fluid wetted assemblies | |
US9677560B1 (en) | Centrifugal pump impeller support system and apparatus | |
EP3433496B1 (en) | Magnetic coupling pump | |
US9169848B2 (en) | Apparatus and system for sealing submersible pump assemblies | |
CN108591048B (en) | Internal gear pump | |
EP3114351A1 (en) | Automotive electric liquid pump | |
JP5925553B2 (en) | Variable displacement axial piston pump cradle guide and variable displacement axial piston pump | |
RU2628470C1 (en) | Stage of submersible multistage centrifugal pump | |
WO2015146741A1 (en) | Water pump | |
CN105298864A (en) | Zero-abrasion magnetic pump | |
EP2691651A2 (en) | Drive unit for a submerged oil pump and pump | |
RU2738696C2 (en) | Pump components for oil and gas well and method of coating such components | |
RU2274769C1 (en) | Stage of submersible multistage centrifugal pump | |
RU191187U1 (en) | CENTRIFUGAL MULTI-STAGE PUMP GUIDELINES | |
RU2413876C1 (en) | Stage of downhole multistage rotary pump | |
RU2638244C1 (en) | Submersible multi-phase pump stage (variants) | |
CN101846103A (en) | Cooling structure for hot water recycle pump | |
US20230193903A1 (en) | Method and apparatus for a submersible multistage labyrinth-screw pump | |
US3768378A (en) | Machines | |
RU2748009C1 (en) | Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings | |
CN212272534U (en) | Multistage double-acting positive displacement electric submersible pump with pre-tightening spring | |
CN113915158A (en) | Pump and method of operating the same | |
JP6591751B2 (en) | Bearing mechanism and pump | |
DE102016118627B4 (en) | Pump for liquid fluids with floating rotor bearings | |
RU2520797C2 (en) | Borehole multistage modular pump and pump stage |