RU55050U1 - DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS - Google Patents

DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS Download PDF

Info

Publication number
RU55050U1
RU55050U1 RU2005125576/06U RU2005125576U RU55050U1 RU 55050 U1 RU55050 U1 RU 55050U1 RU 2005125576/06 U RU2005125576/06 U RU 2005125576/06U RU 2005125576 U RU2005125576 U RU 2005125576U RU 55050 U1 RU55050 U1 RU 55050U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
teeth
rotor
working bodies
screw
Prior art date
Application number
RU2005125576/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Федорович Балденко
Федор Дмитриевич Балденко
Original Assignee
Дмитрий Федорович Балденко
Федор Дмитриевич Балденко
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 Дмитрий Федорович Балденко, Федор Дмитриевич Балденко filed Critical Дмитрий Федорович Балденко
Priority to RU2005125576/06U priority Critical patent/RU55050U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU55050U1 publication Critical patent/RU55050U1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1073Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member is stationary while the other member rotates and orbits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Устройство для перекачивания смесей относится к техническим средствам бурения нефтяных и газовых скважин, предназначенных для промывки скважин. Устройство выполнено в виде одновинтового насоса с цилиндрическими рабочими органами, включающего винтовой статор и расположенный внутри него ротор с числом зубьев на единицу меньше числа зубьев статора. Особенностью насоса, выполняющего функции компрессора, является уменьшение рабочего объема камер от всасывания к нагнетанию. Изменение рабочего объема, приводящее к постепенному сжатию смеси, решается несколькими альтернативными приемами изменением геометрических параметров рабочих органов.A device for pumping mixtures refers to the technical means of drilling oil and gas wells intended for flushing wells. The device is made in the form of a single-screw pump with cylindrical working bodies, including a screw stator and a rotor located inside it with the number of teeth one less than the number of stator teeth. A feature of the pump acting as a compressor is the reduction in the working volume of the chambers from suction to discharge. A change in the working volume, leading to a gradual compression of the mixture, is solved by several alternative methods by changing the geometric parameters of the working bodies.

Description

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно, к техническим средствам, предназначенных для промывки скважин в процессе бурения.The invention relates to the field of drilling oil and gas wells, namely, to technical means for flushing wells during drilling.

Известны устройства - бустерные насосы, позволяющие перекачивать газожидкостные смеси при технологических операциях в скважинах, в частности для обеспечения технологии бурения на депрессии [1]. Эти устройства представляют собой весьма громоздкий агрегат - многоцилиндровый поршневой насос с кривошипно-ползунным механизмом и бустерной приставкой.Known devices - booster pumps, allowing to pump gas-liquid mixtures during technological operations in wells, in particular to ensure the technology of drilling in the depression [1]. These devices are a very bulky unit - a multi-cylinder piston pump with a crank-slide mechanism and a booster attachment.

В нефтяной промышленности, как и в других отраслях, применяются одновинтовые насосы. Рабочие органы этих насосов состоят из двух деталей: винтового обрезиненного статора и расположенного внутри него металлического винтового ротора [2].In the oil industry, as in other industries, single-screw pumps are used. The working bodies of these pumps consist of two parts: a rubberized screw stator and a metal screw rotor located inside it [2].

Между этими деталями образуются винтообразные камеры (шлюзы), заполненные жидкостью. В процессе работы эти камеры перемещаются от области всасывания в область нагнетания. По сравнению с другими типами объемных насосов одновинтовые насосы отличаются простотой конструкции, отсутствием распределительных устройств (клапанов, золотников), равномерностью подачи, а также малой удельной металлоемкостью.Between these parts helical chambers (sluices) are formed, filled with liquid. During operation, these chambers move from the suction area to the discharge area. Compared to other types of positive displacement pumps, single-screw pumps are distinguished by their simplicity of design, the absence of switchgears (valves, spools), uniformity of supply, and also low specific metal consumption.

Для использования одновинтовых насосов в газожидкостных технологиях в качестве насоса-компрессора необходимо обеспечить уменьшение объема камер рабочих органов от всасывания к нагнетанию.To use single-screw pumps in gas-liquid technologies as a pump-compressor, it is necessary to reduce the volume of the chambers of the working bodies from suction to discharge.

Применение одновинтового насоса обычного исполнения для перекачивания газожидкостной смеси, как показывают экспериментальные исследования, сопровождается снижением объемного к.п.д. насоса и как следствие эффективности его использования.The use of a conventional screw pump for pumping a gas-liquid mixture, as shown by experimental studies, is accompanied by a decrease in volumetric efficiency. pump and as a result of the effectiveness of its use.

Ближайшим техническим решением, выбранным за прототип, является одновинтовой насос по а.с. №304353. Этот насос характеризуется конической формой рабочих органов и, как следствие, объем камер уменьшается от всасывания к нагнетанию. Недостатком данного технического решения является сложность изготовления и контроля винтовых поверхностей рабочих органов. Кроме того, конические рабочие органы предопределяют дополнительную нагрузку на статор, обусловленную частичной передачей на эту деталь осевой гидравлической силы.The closest technical solution, selected for the prototype, is a single-screw pump according to AS No. 304353. This pump is characterized by a conical shape of the working bodies and, as a result, the volume of the chambers decreases from suction to discharge. The disadvantage of this technical solution is the complexity of the manufacture and control of the helical surfaces of the working bodies. In addition, the conical working bodies predetermine the additional load on the stator due to the partial transmission of axial hydraulic force to this part.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для перекачивания газожидкостных смесей на базе одновинтового насоса и существующей технологии изготовления его рабочих органов.The objective of the present invention is to provide a device for pumping gas-liquid mixtures based on a single-screw pump and the existing manufacturing technology of its working bodies.

Устройство представляет собой секционный одновинтовой насос с цилиндрическими многошаговыми рабочими органами.The device is a single-screw sectional pump with multi-step cylindrical working bodies.

Особенность устройства и принцип действия приведены на фиг.1-3, и теоретических выкладках.The feature of the device and the principle of operation are shown in figures 1-3, and theoretical calculations.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг.2 продольный, а на фиг.3 поперечный разрезы рабочих органов устройства. На фиг.4 изображена развертка рабочих органов с контактными линиями.Figure 1 presents a schematic diagram of a device, figure 2 is a longitudinal, and figure 3 is a transverse section of the working bodies of the device. Figure 4 shows a scan of the working bodies with contact lines.

Как видно из схемы (фиг.1) устройство состоит из корпуса 1 с всасывающим 2 и нагнетательным 3 патрубками, приводного вала 4, подшипникового узла 5 и соединительных элементов (гибких валов или карданов) 6.As can be seen from the diagram (figure 1), the device consists of a housing 1 with a suction 2 and discharge 3 nozzles, a drive shaft 4, a bearing assembly 5 and connecting elements (flexible shafts or cardans) 6.

Рабочие органы состоят из последовательно расположенных секций. Количество секций должно быть не менее 2. Каждая секция состоит из статора 7 с внутренней цилиндрической винтовой поверхностью и расположенного внутри него цилиндрического винтового ротора 8.Working bodies consist of sequentially arranged sections. The number of sections must be at least 2. Each section consists of a stator 7 with an internal cylindrical helical surface and a cylindrical screw rotor 8 located inside it.

Соединение роторов между собой и с приводным валом производится с помощью гибких валов 6, позволяющих передавать крутящий The connection of the rotors with each other and with the drive shaft is made using flexible shafts 6, allowing to transmit torque

момент и осевую гидравлическую силу с вращающихся роторов на подшипниковый узел.torque and axial hydraulic force from rotating rotors to the bearing assembly.

Рабочие органы могут также выполнять не секционными, а в виде монолитных роторов и статоров с изменяющейся геометрией.The working bodies can also perform not sectional, but in the form of monolithic rotors and stators with variable geometry.

На фиг.2 и 3 обозначены геометрические параметры рабочих органов:Figure 2 and 3 are the geometric parameters of the working bodies:

Z1 - заходность (число зубьев) статора;Z 1 - lead (number of teeth) of the stator;

С - эксцентриситет (расстояние между осями ротора и статора);C - eccentricity (distance between the axes of the rotor and stator);

Т - шаг винтовой поверхности статора;T is the pitch of the helical surface of the stator;

D - диаметр впадин винтовой поверхности статора. Согласно теории винтовых героторных гидромашин рабочий объем насоса является функцией следующих параметровD is the diameter of the hollows of the helical surface of the stator. According to the theory of screw gerotor hydraulic machines, the pump displacement is a function of the following parameters

и выражается в видеand is expressed as

где S - площадь живого сечения,where S is the living section area,

Нагрузочная способность насоса-компрессора лимитируется количеством контактных (уплотняющих) линий, отделяющих области высокого и низкого давления, которые показаны на фиг.4.The load capacity of the pump-compressor is limited by the number of contact (sealing) lines separating the high and low pressure areas, which are shown in figure 4.

На примере насоса с числом зубьев статора Z1=4 показана развертка этих линий в паре «ротор-статор», имеющей длину в два шага статора.On the example of a pump with the number of stator teeth Z 1 = 4, a scan of these lines is shown in a pair of “rotor-stator” having a length of two steps of the stator.

Для многошагового рабочего органа количество контактных линий определяется по формулеFor a multi-step working body, the number of contact lines is determined by the formula

где L - длина рабочих органов каждой секции.where L is the length of the working bodies of each section.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Привод устройства (на схеме не показан) может быть электрическим или другого типа. Крутящий момент от него посредством приводного вала 4 и гибких валов 6 передается на роторную группу 8.The device drive (not shown in the diagram) may be electric or another type. The torque from it through the drive shaft 4 and flexible shafts 6 is transmitted to the rotor group 8.

При вращении ротора 8 камеры между ротором и статором 7 поступательно перемещаются от входа к выходу. При этом газожидкостная смесь с определенным объемным газосодержанием через всасывающий патрубок 2 засасывается в камеры первой секции и далее нагнетается во вторую секцию.When the rotor 8 rotates, the chambers between the rotor and the stator 7 progressively move from input to output. In this case, a gas-liquid mixture with a certain volumetric gas content through the suction pipe 2 is sucked into the chambers of the first section and then pumped into the second section.

Для сжатия смеси каждая последующая секция имеет меньший рабочий объем, чем предыдущая. После прохождения всех секций сжатая смесь через нагнетательный патрубок 3 поступает потребителю.To compress the mixture, each subsequent section has a smaller working volume than the previous one. After the passage of all sections, the compressed mixture through the discharge pipe 3 is supplied to the consumer.

Поставленная задача изменения рабочего объема секций, приводящая к постепенному сжатию смеси (с увеличением ее плотности), решается несколькими альтернативными конструктивными приемами:The task of changing the working volume of the sections, leading to a gradual compression of the mixture (with an increase in its density), is solved by several alternative design methods:

1. Изменением шага винтовых поверхностей рабочих органов секций при постоянном числе зубьев Z1 и эксцентриситете e:1. By changing the pitch of the helical surfaces of the working bodies of the sections with a constant number of teeth Z 1 and eccentricity e:

T1<T2; Т23...T 1 <T 2 ; T 2 <T 3 ...

2. Изменением числа зубьев Z1 при постоянстве шагов Т и эксцентриситета e:2. By changing the number of teeth Z 1 with constant steps T and eccentricity e:

Z1<Z2; Z2<Z3...Z 1 <Z 2 ; Z 2 <Z 3 ...

3. Изменением эксцентриситета при постоянном числе зубьев и шаге винтовых поверхностей3. A change in the eccentricity with a constant number of teeth and pitch screw surfaces

e2<e1; е32...e 2 <e 1 ; e 3 <e 2 ...

4. Комбинацией изменения трех параметров:4. The combination of changes in three parameters:

Т, Z1 и еT, Z 1 and e

Для достижения равномерного нарастания давления смеси в каждой секции устройства длина рабочего органа каждой секции устанавливается из условия обеспечения равенства числа контактных линий λ, которые определяются из приведенной выше формулы (4)To achieve a uniform increase in the pressure of the mixture in each section of the device, the length of the working body of each section is established from the condition of ensuring the equality of the number of contact lines λ, which are determined from the above formula (4)

Источники информацииInformation sources

1. Проворотов B.C. Одновинтовой компрессор. А.с. №304353, 1976.1. Turns B.C. Single screw compressor. A.S. No. 304353, 1976.

2. Балденко Д.Ф., Бидман М.Г. и др. Винтовые насосы. М. Машиностроение, 1982.2. Baldenko D.F., Bidman M.G. and other screw pumps. M. Engineering, 1982.

3. Белей И.В., Лопатин Ю.С. и др. Способ нагнетания газожидкостной смеси промывки насоса и устройство для нагнетания. Патент РФ №714044, 1977.3. Belei I.V., Lopatin Yu.S. and others. A method of pumping a gas-liquid mixture flushing the pump and a device for pumping. RF patent No. 714044, 1977.

4. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели. М. Недра, 1999.4. Baldenko D.F., Baldenko F.D., Gnoev A.N. Screw downhole motors. M. Nedra, 1999.

Claims (2)

1. Устройство для перекачивания газожидкостных смесей при технологических операциях в скважинах на базе одновинтового насоса, состоящее из всасывающего и нагнетательного патрубков, приводного вала и последовательно расположенных секций - цилиндрических рабочих органов, каждый из которых включает винтовой статор и расположенный внутри него винтовой ротор с числом зубьев на единицу меньше числа зубьев статора, причем рабочий объем секций уменьшается от всасывания к нагнетанию, отличающееся тем, что изменение рабочего объема секций достигается изменением шагов винтовых поверхностей статора и ротора при сохранении эксцентриситета и числа зубьев рабочих органов, или изменением числа зубьев статора и ротора при сохранении эксцентриситета и шагов винтовых поверхностей, или изменением эксцентриситета рабочих органов при сохранении числа зубьев и шагов винтовых поверхностей статора и ротора, или изменением комбинации трех параметров: чисел зубьев, эксцентриситета и шагов винтовых поверхностей статора и ротора.1. A device for pumping gas-liquid mixtures during technological operations in wells based on a single-screw pump, consisting of a suction and delivery nozzles, a drive shaft and sequentially arranged sections - cylindrical working bodies, each of which includes a screw stator and a screw rotor with a number of teeth located inside it one less than the number of stator teeth, and the working volume of the sections decreases from suction to discharge, characterized in that the change in the working volume of the sections bent by changing the steps of the helical surfaces of the stator and rotor while maintaining the eccentricity and the number of teeth of the working bodies, or by changing the number of teeth of the stator and rotor while maintaining the eccentricity and steps of the helical surfaces, or by changing the eccentricity of the working bodies while maintaining the number of teeth and steps of the helical surfaces of the stator and rotor, or a change in the combination of three parameters: the number of teeth, eccentricity and the steps of the helical surfaces of the stator and rotor. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина каждой секции рабочих органов устанавливается из условия обеспечения равенства количества контактных линий статора и ротора.
Figure 00000001
2. The device according to claim 1, characterized in that the length of each section of the working bodies is established from the condition of ensuring the equality of the number of contact lines of the stator and rotor.
Figure 00000001
RU2005125576/06U 2005-08-12 2005-08-12 DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS RU55050U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125576/06U RU55050U1 (en) 2005-08-12 2005-08-12 DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005125576/06U RU55050U1 (en) 2005-08-12 2005-08-12 DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU55050U1 true RU55050U1 (en) 2006-07-27

Family

ID=37058546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005125576/06U RU55050U1 (en) 2005-08-12 2005-08-12 DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU55050U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216501A1 (en) * 2009-02-10 2010-08-11 BP Exploration Operating Company Limited Pump
EP2532833A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-12 ViscoTec Pumpen-u. Dosiertechnik GmbH Conveying element for an eccentric screw pump and eccentric screw pump
RU2612895C2 (en) * 2010-10-06 2017-03-13 Агустауэстлэнд С.П.А. Pump unit, in particular, for helicopter lubrication

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216501A1 (en) * 2009-02-10 2010-08-11 BP Exploration Operating Company Limited Pump
WO2010092320A1 (en) 2009-02-10 2010-08-19 Bp Exploration Operating Company Limited Pump
US8985975B2 (en) 2009-02-10 2015-03-24 Bp Exploration Operating Company Limited Multistage pump suitable for use in wells
RU2612895C2 (en) * 2010-10-06 2017-03-13 Агустауэстлэнд С.П.А. Pump unit, in particular, for helicopter lubrication
EP2532833A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-12 ViscoTec Pumpen-u. Dosiertechnik GmbH Conveying element for an eccentric screw pump and eccentric screw pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11306720B2 (en) Helical trochoidal rotary machines
RU165039U1 (en) SCREW MACHINE
RU124931U1 (en) SCREW MACHINE
US7828535B2 (en) Pressure sealed tapered screw pump/motor
RU55050U1 (en) DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS
RU2553848C1 (en) Gear machine
EP1475537A1 (en) Screw pump
RU2214513C1 (en) Gyration machine
RU116188U1 (en) SCREW MACHINE
US6093004A (en) Pump/motor apparatus using 2-lobe stator
RU2418193C1 (en) Screw compressor with capacity regulator
CN1616825A (en) Cycloidal pin gear hydraulic pump
WO2013156789A2 (en) Screw machine with variable diameter rotors
RU128678U1 (en) SCREW MACHINE
RU2679578C1 (en) Screw pump
CN111997894B (en) Gear pump convenient for optimizing set position of unloading groove
RU2534657C1 (en) Working member of screw-type rotor machine
RU54609U1 (en) SINGLE SCREW WASHING PUMP FOR DRILLING AND REPAIR OF WELLS
RU177656U1 (en) SCREW MACHINE
CN106321424B (en) A kind of hyperboloid two-stage oil transfer pump
RU119042U1 (en) SCREW MACHINE
RU90502U1 (en) SCREW COMPRESSOR WITH PERFORMANCE CONTROL
RU2232860C2 (en) Gyrator hydraulic motor
RU83300U1 (en) GEAR PUMP
CN1015486B (en) Fluid compressor

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20070813