ПОГРУЖНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС С ДИСПЕРГИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

Полезная модель относится к области гидромашиностроения и может быть использована в погружных насосных установках, предназначенных для подъема жидкости из скважин с повышенным содержанием попутного газа.
Для снижения вредного воздействия попутного газа на работу погружного центробежного насоса для добычи нефти используются диспергирующие устройства, обеспечивающие создание однородной газожидкостной смеси путем измельчения пузырьков газа и перемешивания их с жидкостью, поступающей затем на прием насоса.
Известно использование погружного центробежного насоса с диспергирующим устройством, которое состоит, по крайней мере, из двух рабочих колес с радиальными лопатками, размещенными с помощью ступиц на валу насоса (см., например, Гафуров О.Г. «Исследование особенностей эксплуатации погружными центробежными насосами нефтяных скважин, содержащих в продукции газовую фазу», диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Уфа, 1972 г., с.52-53, 128-140).
Известное диспергирующее устройство не позволяет получить газожидкостную смеси с высокой степенью дисперсности газовой фазы, необходимой для эффективной работы погружного центробежного насоса.
7
Известно также использование диспергатора, размещенного перед погружным центробежным насосом, который состоит из вала, связанного с приводом насоса, корпуса и диспергирующих ступеней, каждая из которых содержит неподвижный направляющий аппарат и, установленную на валу насоса, крыльчатку (рабочее колесо с радиальными лопатками) (см. описание к патенту на изобретение RU №2243416, МПК F04D 13/10 от 05.06.2003).
Известное техническое решения в силу своего конструктивного исполнения также не обеспечивает создания потока с наибольшим возмущением, что является необходимым условием для эффективного процесса диспергирования.
7
В качестве прототипа выбран диспергатор погружной центробежной насосной установки, содержащий корпус, внутри которого размещены, по меньшей мере, две ступени, одна из которых выполнена в виде ступени напорного типа, а другая - диспергирующая ступень (перемешивающего типа), причем диспергирующая ступень состоит из колеса с лопастями и ступицей, направляющего аппарата с лопатками и индивидуальных осевых опор (шайб), установленных между рабочим колесом и направляющим аппаратом (см. описание патента на изобретение RU №2192560 С2, МПКF04D 13/10 от 17.01.2001).
Однако, использование в известном техническом решении двух разных чередующихся видов ступеней, одни из которых создают напор, а другие перемешивают газожидкостную смесь, приводит к значительному увеличению длины диспергатора, что является существенным недостатком, учитывая его использование в скважинных условиях. Кроме того, индивидуальные осевые опоры ступеней (шайбы), установленные между рабочими колесами и направляющими аппаратами, при работе диспергатора испытывают значительные осевые нагрузки, что приводит к быстрому их изнашиванию и сокращению срока службы диспергатора.
Технический результат, достигаемый при использовании предложенной полезной модели, заключается в уменьшении габаритных размеров диспергирующего устройства и повышении срока службы его работы за счет снижения осевой нагрузки, действующей на индивидуальные осевые опоры ступеней.
Для достижения технического результата в погружном центробежном насосе с диспергирующим устройством, содержащем корпус, вал, рабочие и диспергирующие ступени, причем диспергирующие ступени состоят из установленных на валу с помощью ступиц колес и, закрепленных неподвижно на корпусе, направляющих аппаратов, согласно полезной модели, насос снабжен шнеком и радиально-упорным подшипником, диспергирующие ступени собраны в пакет, который размещен в нижней части корпуса насоса между рабочими ступенями и шнеком, причем колеса в пакете установлены на валу таким образом, что их ступицы контактируют
торцевыми поверхностями между собой и опираются на радиально-упорный подшипник через промежуточную втулку и ступицу шнека.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез погружного центробежного насоса с диспергирующим устройством.
Погружной центробежный насос состоит из пакета I рабочих ступеней и пакета II диспергирующих ступеней 1, который размещен в нижней части корпуса 2 насоса. Каждая диспергирующая ступень 1 содержит рабочее колесо 3 с лопатоками, закрепленными консольно на диске 4, установленное посредством ступицы 5 на валу 6, и направляющий аппарат 7, жестко закрепленный в корпусе 2. В диспергирующих ступенях 1 между рабочими колесами 3 и направляющими аппаратами 7 установлены индивидуальные осевые опоры 8. В нижней части корпуса 2 размещен радиально-упорный подшипник 9. Между пакетом II диспергирующих ступеней 1 и подшипником 9 на валу 6 посредством ступицы 10 установлен шнек 11, который размещен в защитной гильзе 12. При этом защитная гильза 12 шнека 11 одним своим концом соединена с пакетом II диспергирующих ступеней, а другим концом соединена с корпусом радиально-упорного подшипника 9. Ступицы 5, диспергирующих колес 3 размещены на валу 6 таким образом, что их торцевые поверхности контактируют между собой и опираются через промежиточную втулку 13 и ступицу 10 шнека 11 на радиально-упорный подшипник 9.
Работает погружной центробежный насос с диспергирующим устройством следующим образом.
При запуске насоса пластовая жидкость с включенными пузырьками попутного газа под небольшим подпором, создаваемым шнеком 11, поступает в проточную часть направляющего аппарата 7 первой диспергирующей ступени пакета II и далее к диспергирующему колесу 3. С помощью лопаток диспергирующего колеса 3 происходит измельчение газовых пузырьков и перемешивание их с жидкостью с образованием однородной газожидкостной смеси. Далее газожидкостная смесь аналогичным образом поступает в следующую диспергирующую ступень 1 пакета II, в которой происходит дополнительное измельчение пузырьков газа и перемешивание их с жидкостью. Количество диспергирующих ступеней 1 в пакете II зависит от содержания попутного газа в жидкости.
Возникающие при работе насоса осевые усилия через контактирующие между собой торцевые поверхности ступиц 5 колес 3, промежуточную втулку 13 и ступицу 10 шнека 11 будут передаваться на радиально-упорный подшипник 9, который рассчитан на восприятие значительных суммарных осевых усилий. В результате воздейсвие осевых усилий на индивидуальные опоры 8 диспергирующих ступеней будет значительно снижено. Это позволит уменьшить износ индивидуальных опор и повысить срок службы погружного центробежного насоса, работающего с диспергирующим устройством, что особенно важно при перекачивании пластовой жидкости с механическими примесями.