ПОГРУЖНОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ МОДУЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС
DOWNHOLE MULTISTAGE MODULAR ROTARY PUMP

Изобретение относится к технике по отбору жидкости из скважин, в частности к погружным центробежным электронасосным агрегатам, предназначенным для добычи нефти из скважин.
В нефтедобывающей промышленности в конструкциях погружных центробежных насосов корпусы радиальных подшипников с каналами для прохождения жидкости обычно изготавливаются из чугуна, корпус подшипника имеет твердосплавные втулки, образующие пару скольжения.
Корпус промежуточного подшипника, имеющий каналы сложной формы, отливается из чугуна типа нирезист.
В частности, известен погружной многоступенчатый центробежный насос по патенту RU 2317445 (F04D 13/10, F04D 29/04, опубл. 20.02.2008, патентообл. Госуд. образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский нефтегазовый университет»), который содержит ряд аналогичных модуль-секций, каждая модуль-секция имеет корпус, в котором установлены пакеты ступеней, и основание, которое ввернуто в корпус модуль-секции, в основании установлен без зазора съемный радиальный подшипник скольжения с осевыми каналами для прохода перекачиваемой жидкости. В корпус радиального подшипника запрессована твердосплавная втулка, образующая пару скольжения с твердосплавной втулкой, установленной на валу насоса.
Использование втулок из твердого сплава в подшипниках скольжения осложняется различиями в коэффициентах температурного расширения между нирезистом и твердыми сплавами. Коэффициент температурного расширения нирезиста выше, чем коэффициент температурного расширения твердого сплава, поэтому при нагреве ослабевает натяг между корпусом подшипника и втулкой.
Таким образом, недостаток известных устройств заключается в том, что при повышении температуры возникает вероятность проворота или выпадения твердосплавной втулки из корпуса подшипника, что ведет к износу корпуса подшипника и выходу из строя насоса. Указанное обстоятельство снижает эксплуатационную надежность конструкции погружного центробежного насоса.
Наиболее близким техническим решением является конструкция электроцентробежного погружного насоса, описанная несколькими исследователями. Насос содержит модуль-секции, каждая модуль-секция имеет корпус, в котором установлены пакеты ступеней, и основание, которое ввернуто в корпус модуль-секции, в головке и основании модуль-секции установлены радиальные подшипники скольжения с осевыми каналами для прохода жидкости [Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов B.C., Пекин С.С. Оборудование для добычи нефти и газа: в 2 ч. - М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2002. - 4.1. - С.429-430; Агеев Ш.Р., Григорян Е.Е., Макиенко Г.П. Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение. - Пермь: ООО «Мастер-пресс», 2007. - С.105-106].
Недостатком указанной конструкции наряду с указанным выше является отсутствие унификации между подшипниками, установленными в корпусе секции, головке и в основании, что уменьшает ремонтопригодность и увеличивает стоимость установки центробежного погружного насоса.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности насоса, а также снижение его стоимости.
Техническим результатом является исключение вероятности проворота или выпадения твердосплавной втулки из корпуса подшипника, унификация промежуточных радиальных подшипников скольжения, установленных в корпусе и в концевых деталях.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружном многоступенчатом модульном центробежном насосе, содержащем ряд аналогичных модуль-секций, валы которых последовательно соединены между собой посредством шлицевых муфт, каждая модуль-секция имеет корпус, в котором установлены ступени, состоящие из рабочего колеса и направляющего аппарата, головку и основание, в корпусе установлены радиальные промежуточные подшипники скольжения с осевыми каналами для прохода перекачиваемой жидкости, каждый подшипник имеет корпус подшипника и две твердосплавные втулки, одна из которых установлена на валу, а вторая запрессована в корпус подшипника, в соответствии с изобретением корпус радиального промежуточного подшипника скольжения запрессован в стальную обойму, установленную в корпусе модуль-секции, корпусы радиальных промежуточных подшипников скольжения, установленные в головке модуль-секции и/или в основании модуль-секции насоса, унифицированы с корпусом подшипника, установленным в корпусе модуль-секции, корпусы радиальных промежуточных подшипников скольжения, установленные в корпусе, основании и головке модуль-секции, с запрессованными твердосплавными втулками, унифицированы между собой.
С целью исключения вероятности проворота или выпадения твердосплавной втулки из корпуса подшипника, корпус радиального промежуточного подшипника запрессован в стальную обойму. В процессе работы при повышенной температуре стальная обойма, вследствие меньшего коэффициента температурного расширения относительно коэффициента температурного расширения корпуса подшипника, изготовленного из чугуна типа нирезист, сдерживает температурное расширение корпуса подшипника, тем самым уменьшая изменение натяга между твердосплавной втулкой и корпусом подшипника и исключая возможность проворота или выпадения втулки из корпуса подшипника.
Расстояние от конца вала до ближайшего радиального подшипника определяет вылет вала. Чем меньше вылет вала, тем меньше его радиальное биение, и следовательно, тем более надежно работает насосная установка. Установка радиальных подшипников как в основании, так и в головке секции насоса снижает вылет валов и радиальное биение. Использование предлагаемого изобретения позволяет унифицировать подшипники, установленные в корпусе и концевых деталях модуль-секции насоса.
Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос изображен на следующих чертежах:
на фиг.1 изображен общий вид секции погружного насоса;
на фиг.2 изображен радиальный промежуточный подшипник.
Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос состоит из ряда аналогичных модуль-секций 1, валы 2 которых последовательно соединены между собой посредством шлицевых муфт.
Каждая модуль-секция имеет корпус 3, в котором установлены ступени, состоящие из рабочего колеса 4 и направляющего аппарата 5, головку 6 и основание 7. В корпусе 3 установлены радиальные промежуточные подшипники скольжения 8 с осевыми каналами для прохода перекачиваемой жидкости, каждый радиальный промежуточный подшипник скольжения 8 имеет корпус 9 и две твердосплавные втулки, одна из твердосплавных втулок 10 установлена на валу, а вторая из твердосплавных втулок 11 запрессована в корпус подшипника 9.
Корпус 9 радиального промежуточного подшипника скольжения 8 запрессован в стальную обойму 12, установленную в корпусе 3 модуль-секции 1.
Радиальные промежуточные подшипники скольжения 8, установленные в головке 6 и основании 7 модуль-секции, унифицированы с подшипником, установленным в корпусе 3 модуль-секции.
Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос работает следующим образом.
При вращении вала 2 крутящий момент передается на рабочие колеса 4. Пластовая жидкость входит в секцию через основание 7, последовательно проходит через рабочие колеса 4, направляющие аппараты 5 и промежуточные подшипники 8 и выходит через головку 6. При этом происходит повышение давления пластовой жидкости.
При работе насоса происходит локальный нагрев в промежуточных радиальных подшипниках 8. С целью исключения вероятности проворота или выпадения твердосплавной втулки 11 из корпуса 9 подшипника, корпус 9 радиального промежуточного подшипника запрессован в стальную обойму 12. В процессе работы при повышенной температуре стальная обойма 12, вследствие меньшего коэффициента температурного расширения относительно коэффициента температурного расширения корпуса подшипника 9, изготовленного из чугуна типа нирезист, сдерживает температурное расширение корпуса подшипника 9, тем самым уменьшая изменение натяга между твердосплавной втулкой 11 и корпусом подшипника 9 и исключая возможность проворота или выпадения втулки 11 из корпуса подшипника 9.
Расстояние от конца вала до ближайшего радиального подшипника 8 определяет вылет вала. Чем меньше вылет вала, тем меньше его радиальное биение, и следовательно, тем более надежно работает насосная установка. Установка радиальных подшипников 8 как в основании 7, так и в головке 6 модуль-секции 1 насоса снижает вылет валов и радиальное биение. Радиальные промежуточные подшипники 8, установленные в корпусе 3 и концевых деталях 6 и 7 модуль-секции 1, унифицированы.