СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
STAGE OF DOWNHOLE MULTISTAGE ROTARY PUMP

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, точнее - к узлам скважинных насосов для откачки пластовой жидкости.
Известна ступень погружного центробежного насоса, содержащая направляющий аппарат с крышкой и сопряженное с ней с зазором рабочее колесо с внутренними каналами и пазами (ячейками) со стороны крышки - патент RU №2138691 С1 на «Ступень погружного многоступенчатого насоса», опубл. 1999.09.27.
По своим признакам и достигаемому результату эта ступень погружного центробежного насоса наиболее близка к заявляемой и принята за прототип.
В этой ступени на периферии рабочего колеса на боковой его поверхности со стороны крышки направляющего аппарата установлены трехсторонние пазы (ячейки), открытые со стороны крышки и с периферийной стороны рабочего колеса, с плавным уменьшением их глубины до нуля в направлении оси ступени. Пазы (ячейки) такой ступени воздействуют на поток перекачиваемой жидкости посредством его диспергации (дробления), что при скорости вращения рабочего колеса порядка 3000 об/мин и малом (6…20 мм) шаге расположения пазов малоэффективно.
Кроме того, входящая в зазор между крышкой и рабочим колесом пластовая жидкость, попадая на плавно уменьшающиеся по глубине (пологие) участки пазов, отражается от них на крышку с образованием гидравлического затвора, препятствующего радиальному движению пластовой жидкости, что снижает диспергирующее действие ступени, приближая его к простому механическому воздействию периферийных участков пазов на перекачиваемую жидкость.
Недостатки известной ступени заключаются в малом коэффициенте полезного действия (кпд) и ограниченном диапазоне воздействия на поток перекачиваемой жидкости, т.к. положительный результат наблюдается только при малых подачах ступени.
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение кпд ступени и увеличение диапазона ее воздействия на поток перекачиваемой жидкости.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ступени погружного центробежного насоса, выполненной в виде направляющего аппарата с крышкой и сопряженного с ней с зазором рабочего колеса с внутренними каналами и пазами со стороны крышки согласно изобретению рабочее колесо выполнено с кольцевым резервуаром напротив пазов, торцевые стенки которых расположены вдоль оси ступени.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами,
где на фиг.1 представлена ступень погружного центробежного насоса в осевом сечении;
на фиг.2 - ступень в сечении А-А фиг.1;
тонкими линиями показаны смежные узлы ступени.
Ступень погружного центробежного насоса (фиг.1) содержит направляющий аппарат 1 с крышкой 2 и сопряженное с ней с зазором Б рабочее колесо 3 с внутренними всасывающе-нагнетательными каналами 4 и пазами 5 со стороны крышки 2.
Рабочее колесо 3 выполнено с кольцевым резервуаром 6, расположенным напротив пазов 5, открытым в направлении крышки 2 (что позволило использовать кольцевой резервуар для накопления пластовой жидкости).
Пазы 5 выполнены с торцевыми стенками 7, расположенными вдоль оси 8 ступени (что позволило увеличить длину пазов 5 и, следовательно, их емкость с увеличением центробежного действия пластовой жидкости в них, в том числе за счет суммирования с центробежным действием пластовой жидкости из резервуара вдоль пазов при работе ступени).
В процессе погружения насоса в пластовую жидкость последняя заполняет все пустоты насоса и, следовательно, ступени.
При работе насоса в процессе вращения рабочего колеса 3 происходит всасывание пластовой жидкости каналами 4 и нагнетание ее в виде потока В (показано стрелкой). Одновременно с этим происходят импульсные выбросы жидкости из пазов 5 под действием центробежных сил в поток В до достижения примерно равновесного состояния между ними. При этом в резервуаре 6 и пазах 5 со стороны оси 8 ступени возникает разряжение.
Одновременно часть потока В через зазор Б возвращается в зону разряжения резервуара 6, а из него через (поверх) торцевые(х) стенки(ок) 7 в зону разряжения пазов 5 и, присоединяясь к жидкости последних, возрастающей центробежной силой частично вновь вбрасывается импульсами в поток В, усиливая энергию его движения и диспергацию.
Рабочее колесо 3 с торцевыми стенками 7 в пазах 5, исключая образование гидравлического затвора в зазоре Б, эффективно при перекачке пластовой жидкости как при малых, так и при значительных давлениях в потоке В.
3
3
Проведенные испытания ступени по изобретению на модели 5-25 показали увеличение ее кпд по сравнению со ступенью-прототипом при подаче пластовой жидкости 10-40 м в сутки и максимальное повышение кпд до 7% при подаче 30 м в сутки.
Ступень погружного центробежного насоса благодаря возросшему центробежному воздействию пластовой жидкости из резервуара и пазов рабочего колеса на поток, нагнетаемый его каналами в направляющий аппарат, характеризуется по сравнению с прототипом повышенным кпд и расширенным диапазоном воздействия, в том числе и диспергации на поток перекачиваемой пластовой жидкости.