ПОГРУЖНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ Российский патент 2015 года по МПК F04D13/08 

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к погружным центробежным насосам и, в частности к узлам для перекачивания текучих сред и способам перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы.

Для нагнетания текучих сред на поверхность часто применяют подземные насосы. Например, в нижней части скважины могут устанавливать электрический погружной насос ЭПН (ESP, от англ. electric submersible pump). При перекачивании через скважину текучей среды, содержащей твердые частицы (такие как угольная мелочь или частицы твердых отложений), попадающие в эту среду, например, из угольных месторождений или из источников других жидких энергоносителей, возникает ряд проблем, которые часто становятся причиной преждевременного выхода погружного насоса из строя.

Одна из проблем состоит в том, что в протекающем через насос потоке содержатся крупные частицы угля или другого вещества, повреждающие этот насос. Другая проблема заключается в повышенном износе насоса (например, при перекачивании водоугольной суспензии) вследствие низкой скорости потока текучей среды, обуславливаемой низким входным давлением или высокими массовыми концентрациями твердых частиц в суспензии. Малые объемы и пониженные скорости текучей среды становятся причиной локальных перепадов давления, приводящих к осаждению и накапливанию твердых частиц в областях пониженного давления ступени насоса. Эта проблема усугубляется тем, что накопление твердых частиц в зачастую извилистых трубопроводах типовых насосов в конечном итоге может привести к блокированию потока протекающей через них текучей среды.

Еще одной проблемой является образование паровых пробок, которое происходит при уменьшении интенсивности потока воды на фоне значительного количества присутствующего газа. В скважинах с высоким объемным содержанием газа также могут использовать сепараторы газа, предназначенные для отделения газа от добываемых текучих сред. Газ могут отделять в механическом или статическом сепараторе и отводить в кольцевое пространство.

Остальная добываемая текучая среда может поступать в ЭПН (ESP), нагнетающий ее на поверхность через насосно-компрессорную трубу. В газодобывающих скважинах ЭПН (ESP) может применяться для откачивания воды из ствола скважины с целью поддержания потока нетрадиционного газа, который может содержать, например, метан. В этом случае в насосно-компрессорную трубу нагнетается вода, а метан перемещается вверх по кольцевому пространству между насосно-компрессорной трубой и стенками ствола скважины. При этом насосом перекачивается некоторое количество метана, увлеченного водой. В «загазованных» скважинах через насос может проходить значительное количество метана. Этот процесс может сопровождаться образованием газовых пробок, что, в свою очередь, может привести к необходимости дорогостоящего ремонта оборудования и стать причиной продолжительного простоя скважины.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к погружным центробежным насосам и, в частности к узлам для перекачивания текучих сред и способам перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы.

Один аспект настоящего изобретения состоит в том, что предложен погружной центробежный насос. Указанный погружной центробежный насос содержит корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса. По меньшей мере частично в корпусе насоса проходит вал, приводимый в движение погружным двигателем. К указанному валу прикреплено центробежное рабочее колесо, имеющее отверстие для входа текучей среды. В соответствии с указанным центробежным колесом расположен диффузор, образующий совместно с этими центробежными колесами ступень насоса. С указанным валом соединен шнек.

Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что предложен насосный узел, предназначенный для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы. Указанный насосный узел содержит корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса. По меньшей мере частично в указанном корпусе насоса проходит вал, приводимый в движение погружным двигателем. С указанным валом соединен многоступенчатый насосно-компрессорный блок. С указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком соединен шнек, обеспечивающий создание вихревого эффекта в текучей среде.

Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что предложен способ перекачивания текучих сред. Указанный способ содержит применение насосной системы, имеющей насосный узел и двигатель, предназначенный для приведения в движение указанного насосного узла. Указанный насосный узел содержит корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса; вал, по меньшей мере, частично проходящий в указанном корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем; многоступенчатый насосно-компрессорный блок, соединенный с указанным валом; и шнековый узел, соединенный с указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком. Указанная насосная система расположена в скважине. К указанному двигателю подводится питание для приведения в действие указанного насосного узла. В указанный насосный узел может поступать текучая среда. Указанный шнековый узел по меньшей мере частично обеспечивает создание вихревого эффекта в указанной текучей среде.

Таким образом, настоящим изобретением, в соответствии с конкретными вариантами его осуществления, предложен погружной центробежный насос, в частности, предназначенный для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, из скважины, пробуренной в формации, являющейся источником жидких сред, и позволяющий предотвратить блокирование потока протекающей через него текучей среды при низких скоростях этого потока. Предложенный центробежный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, характеризуется увеличением общей эффективности перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы путем поддержания стабильного потока текучей среды при любых условиях. Кроме того, предложенный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, может характеризоваться увеличением эффективности забора перекачиваемой текучей среды в условиях присутствия газа, ввиду того что в нижней части этого насоса имеется не ограниченная стенками область, что исключает образование извилистой траектории перемещения текучей среды и газа. Применение конкретных вариантов осуществления изобретения может уменьшить риск образования газовых или паровых пробок в центробежном насосе путем увеличения скорости потока в нижней части насоса. Кроме того, в конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения может формироваться вихревой поток на верхней, нагнетательной, части насоса или рядом с ней, с учетом того, что именно эта часть насоса особенно подвержена закупорке вследствие оседания твердых частиц добываемой жидкости в периоды простоя насоса.

Признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны специалисту. Специалистом в настоящее изобретение может быть внесено множество изменений без отклонения от сути настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Для полного понимания сути и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения приведено его подробное описание, сопровождаемое чертежами, в которых сходные элементы имеют сходные позиционные обозначения.

На фиг.1 показан частичный разрез одного примера насосной системы, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 показан частичный разрез насоса, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 показан частичный вид сбоку насоса, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4A показан частичный разрез одного примера компрессорной насосной системы, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4B показан частичный разрез одного примера поплавковой насосной системы, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Настоящее изобретение раскрыто со ссылками на примеры вариантов его осуществления, однако данные ссылки не накладывают каких-либо ограничений на настоящее изобретение и никоим образом не ограничивают его суть и объем. Предмет раскрытого в данном документе изобретения может быть значительно изменен или модифицирован специалистом в соответствующей области техники, извлекающим пользу из настоящего изобретения, с заменой на эквиваленты по форме и функции. Показанные и описанные варианты осуществления настоящего изобретения приведены только для примера и никоим образом не ограничивают суть и объем настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к погружным центробежным насосам и, в частности к узлам для перекачивания текучих сред и способам перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы.

Ниже приведено подробное описание примеров вариантов осуществления настоящего изобретения. Для большей ясности в данном документе описаны не все особенности фактического осуществления настоящего изобретения. Безусловно, специалисту будет понятно, что при проектировании любого из вариантов осуществления настоящего изобретения должно приниматься множество решений, специфических для каждого конкретного варианта осуществления настоящего изобретения с учетом конкретных целей разработки, например соответствия системным и экономическим ограничениям, которые могут варьироваться для различных вариантов осуществления изобретения. При этом понятно, что программа такого рода проектно-конструкторских работ может быть сложной и длительной, но, тем не менее, для специалиста, извлекающего пользу из настоящего изобретения, она будет представлять собой тривиальную инженерную задачу. Кроме того, нижеприведенные варианты осуществления изобретения никоим образом не подразумевают какого-либо ограничения объема настоящего изобретения.

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть направлены на создание погружного насоса, специально разрабатываемого для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, с целью извлечения этой текучей среды из скважины, предназначенной для добычи жидкости как единственного источника энергии или жидкости как сопутствующего продукта для извлечения энергии в какой-то другой форме. Конкретные варианты осуществления изобретения могут содержать конфигурацию погружного центробежного насоса, в которой имеется электрический двигатель для управления движением вала, оборудованного центробежными рабочими колесами, распределенными по его длине, причем каждое рабочее колесо граничит с диффузором и расположено неподвижно относительно стенки насоса, и совокупность этих элементов образует многоступенчатый насос. Конкретные варианты осуществления изобретения могут быть полезными для нефтяной промышленности или для промышленного или муниципального водного хозяйства, однако наиболее актуально применение данных вариантов осуществления изобретения для перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы, из скважин, пробуренных с целью добычи текучей среды на объектах энергетической промышленности и отрасли водоснабжения, а также в условиях присутствия или отсутствия растворенного в этой среде газа.

Конкретные варианты осуществления изобретения могут содержать один или несколько шнековых узлов, расположенных в одной или нескольких частях общего корпуса - верхней, средней и нижней - и составляющих односекционный насосный узел. В конкретных вариантах осуществления каждая секция может соединяться с другими секциями с целью увеличения динамической подъемной силы центробежного насоса для удовлетворения требований по объему и динамическому напору потока каждой отдельно взятой скважины. Шнековый узел в силу своей конструкции может создавать ограниченный в пространстве компактный вихревой поток текучей среды, удерживающий твердые частицы в этой текучей среде во взвешенном состоянии и увеличивающий скорость потока текучей среды в направлении центрального отверстия нижнего диффузора. Компактный вихревой поток или «вихревой эффект» может предотвращать накапливание твердых частиц на нижних ступенях или «закупорку» нижних ступеней и, в конечном итоге, может уменьшать абразивный износ.

На фиг.1 показан частичный разрез одного примера насосной системы 100, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Насосная система 100 может располагаться в обсаженном или необсаженном (в соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения) стволе 105 скважины, проходящем через формацию 110. Насосная система 100 может содержать центробежный насос 120, соединенный с входной частью 125, уплотнительной частью 130 и двигательной частью 135. В общем случае насосная система 100 может подвешиваться к насосно-компрессорной трубе 115 известным способом, при котором погружной электрический кабель проходит к двигателю двигательной части 135 от источника питания на поверхности (не показан). Насос 120 может иметь один или несколько входов рядом с входной частью 125. Выход насоса 120 может располагаться и соединяться с принимающим устройством таким образом, чтобы поток перекачиваемой текучей среды поступал в это принимающее устройство рядом с верхним концом насоса 120 и направлялся к поверхности или в обсадную трубу с другим погружным насосом.

На фиг.2 показан частичный разрез насоса 120, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Насос 120 может иметь корпус 140 и центральный вал 150, приводимый в движение двигателем двигательной части 135. Корпус 140 насоса может иметь в общем цилиндрическую форму с диаметром, подходящим для спуска насоса 120 в ствол скважины и извлечения насоса 120 из ствола скважины. Вал 150 может представлять собой ведущий вал, проходящий в основном, частично или полностью по длине насоса 120 и вращающийся под действием крутящего момента, передаваемого от погружного двигателя, располагающегося над насосом 120 или под ним. Вал 150 может приводить в движение многоступенчатый насосно-компрессорный блок 145. Ступени многоступенчатого насосно-компрессорного блока 145 могут быть распределены по длине вала 150. Каждая ступень может содержать центробежное рабочее колесо 155 и диффузор 160.

Каждое рабочее колесо 155 может соединяться с валом 150 и вращаться совместно с ним. Каждое рабочее колесо 155 может иметь один или несколько входов для текучей среды, которые могут представлять собой располагающиеся рядом с валом 150 осевые отверстия, а также может иметь одну или несколько изогнутых лопаток, образующих проточные каналы для текучей среды, ускоряющих перемещение текучей среды при вращении вала 150 и направляющих текучую среду к диффузору 160 или к другой части насоса 120. В конкретных вариантах осуществления изобретения одно или несколько рабочих колес 155 могут иметь центральные стыковочные втулки для скользящего соединения с валом 150 и фиксации на валу 150 для совместного вращения с валом 150. Кроме того, каждая стыковочная втулка может иметь продолговатую форму (не показано) для соединения с ближайшим диффузором 160. В конкретных вариантах осуществления изобретения одно или несколько рабочих колес 155 могут физически никак не соединяться с диффузорами 160.

На фиг.3 показан частичный вид сбоку насоса 120, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления изобретения, приведенном на фиг.3, одно или несколько рабочих колес 155 могут располагаться в стенке 161 одного или нескольких диффузоров 160. Каждый из диффузоров 160 может быть неподвижным относительно вала 150 и может, например соединяться с корпусом 140 или опираться на другую часть насоса 120. Например, диффузор 160 может быть прижат к внутренней поверхности корпуса 140, так что он неподвижен относительно рабочих колес 155. Диффузор 160 может иметь центральный канал, диаметр которого позволяет осуществлять восходящее перемещение текучей среды через кольцевое пространство между указанным центральным каналом и валом 150 на вход рабочего колеса. В конкретных вариантах осуществления изобретения диффузор 160 может способствовать радиальному выравниванию вала. Каждый диффузор 160 может содержать один или несколько входов, через которые от ближайшего рабочего колеса 150 может поступать текучая среда. Возможно наличие одной или нескольких цилиндрических поверхностей и радиальных лопаток диффузора 160, направляющих поток текучей среды на следующую ступень или часть насоса 120.

Многоступенчатый насосно-компрессорный блок 145 может содержать любое количество подходящих ступеней, обуславливаемое конструктивными требованиями и требованиями к эксплуатационным характеристикам. Например, ступени могут быть сгруппированы друг над другом для обеспечения необходимой подъемной силы для каждой скважины. Конкретные варианты осуществления изобретения могут содержать несколько насосно-компрессорных блоков. В данном документе описываются конкретные варианты конфигураций рабочих колес и диффузоров, однако эти варианты никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут использоваться любые подходящие конфигурации рабочих колес и диффузоров.

С валом 150 любым способом может быть соединен шнек 165, чтобы вращаться совместно с валом 150. Например, к одному из возможных способов соединения шнека 165 с валом 150 относится (но не ограничивается таковым) следующий: шнек 165 может быть сцеплен непосредственно с валом 150 и зафиксирован на нем при помощи запорных колец, устанавливаемых сверху и снизу шнека 165 для жесткого прикрепления шнека 165 к валу 150. Шнек 165 может располагаться под нижним диффузором 160 непосредственно над входными отверстиями входной части 125. На чертеже приведен один вариант исполнения шнека 165, однако этот вариант никоим образом не ограничивает объем настоящего изобретения - следует понимать, что в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения шаг и длина шнека могут варьироваться в зависимости от состояния скважины и условий эксплуатации.

Как показано на фиг.2, шнек 165 может располагаться в компрессорной трубе 170, которая может проходить по длине корпуса 140 и образовывать кольцевое пространство для потока текучей среды. Компрессорная труба 170 может способствовать направлению потока текучей среды от входа насоса в центральное отверстие первого рабочего колеса или диффузора. Компрессорная труба 170 может быть соединена с одним или несколькими многоступенчатыми насосно-компрессорными блоками 145 и корпусом 140. В конкретных вариантах осуществления изобретения компрессорная труба 170 может удерживаться неподвижно между основанием насоса 120 и нижним диффузором 160, при этом всякое движение исключено. Во избежание преждевременного износа компрессорная труба 170 может быть выполнена из материала, обладающего значительным сопротивлением абразивному износу. В конкретных вариантах осуществления изобретения шнековая система может быть установлена в насосе, как показано на чертеже. В других же вариантах осуществления изобретения шнековая система может представлять собой отдельное устройство, привинчиваемое к насосу или закрепляемое на насосе болтовым соединением.

В процессе работы шнек 165 в компрессорной трубе 170 может создавать ограниченный в пространстве компактный вихревой поток текучей среды, удерживающий твердые частицы в этой текучей среде во взвешенном состоянии и увеличивающий скорость потока текучей среды в направлении центрального отверстия нижнего диффузора 160. Компактный вихревой поток или «вихревой эффект», формируемый шнеком 165, может предотвращать накапливание твердых частиц на нижних ступенях многоступенчатого насосно-компрессорного блока 145, «закупорку» нижних ступеней этого блока, ограничение потока на нижних ступенях этого блока и образование иного рода препятствий, приводящих к замедлению потока, на нижних ступенях этого блока.

В конечном итоге, по сравнению с применением типовых насосов, использование предложенной конструкции насоса может уменьшить абразивный износ насоса 120 при перекачивании текучей среды, содержащей твердые частицы. Кроме того, траектория движения потока текучей среды, проходящего через ступени типовых насосов, может быть очень извилистой, вследствие чего при уменьшении скорости потока происходит оседание твердых частиц, при этом интенсивное накопление в насосе твердых частиц приводит к образованию нисходящего спиралевидного потока, в результате чего многоступенчатые блоки типовых насосов теряют способность перекачивать текучую среду. Данный недостаток может быть устранен при использовании предложенного насоса, соответствующего конкретным вариантам осуществления изобретения. Кроме того, насос 120 может характеризоваться увеличением эффективности забора перекачиваемой текучей среды в условиях присутствия газа, ввиду того что в нижней части этого насоса имеется не ограниченная стенками область, что исключает образование извилистой траектории перемещения текучей среды и газа. Кроме того, шнек 165 также может способствовать дополнительному увеличению подъемной силы и напора снизу насоса 120.

На фиг.2 показано, что шнековый узел расположен в нижней части насоса 120, однако настоящее изобретение не ограничивается такой конфигурацией. Один или несколько шнековых узлов могут располагаться в общем корпусе насоса в одной или нескольких его частях - верхней, нижней и средней, - которые вместе составляют односекционный насосный узел. Например, несколько шнековых узлов могут соединяться последовательно для передачи текучих сред с большим содержанием твердых частиц. В конкретных вариантах осуществления изобретения каждая насосная или шнековая секция может соединяться с другими секциями с целью увеличения динамической подъемной силы центробежного насоса для удовлетворения требований по объему и динамическому напору потока каждого отдельно взятого варианта применения.

В конкретных вариантах осуществления изобретения шнек 165 с компрессорной трубой 170 или без этой трубы может располагаться в верхней части насоса 120 для создания вихревого эффекта на нагнетательной части насоса 120 или рядом с ней. Этот вихревой эффект может быть особенно полезен для воздействия на ранее накопившиеся твердые частицы добываемой текучей среды, осевшие, например, при простое насоса 120. После повторного пуска насоса 120 создаваемый вихревой эффект может поднять твердые частицы, осевшие на верхних ступенях многоступенчатого насосно-компрессорного блока 145, путем их «взбалтывания» и повторного переведения во взвешенное состояние, в результате чего под действием давления и движущей силы в насосе эти частицы могут снова подняться в трубчатую колонну и продолжить перемещение вместе с текучей средой.

Типовые насосы, напротив, подвержены закупорке из-за оседания твердых частиц, содержащихся в добываемой жидкости, при простое насоса. Твердые частицы могут оседать на нескольких верхних ступенях (на рабочем колесе и диффузоре) и частично или полностью блокировать лопатки этих ступеней. В результате такой блокировки уменьшается количество передаваемой текучей среды и уменьшается скорость потока текучей среды.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения шнековый узел может быть исполнен в виде компрессорной конструкции или в виде поплавковой конструкции. На фиг.4А показан частичный разрез одного примера компрессорной насосной системы 400А, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на чертеже, компрессорная насосная система 400А может содержать компрессорный насос 420А, уплотнительную часть 430 и двигательную часть 435. Рабочие колеса 455А могут быть зафиксированы на валу 450А или прикреплены к валу 450А без возможности перемещения вверх и вниз независимо от текущего расхода потока насоса 420А. Один или несколько шнеков 465 могут быть соединены с валом 450А над рабочими колесами 455А и/или под ними. Ввиду того, что рабочие колеса 455А прикреплены к валу 450А, компрессорная насосная система 400А имеет оптимальный объем свободного пространства в блоках ступеней, в результате чего траектория перемещения твердых частиц становится менее извилистой независимо от объема добываемой текучей среды.

В конкретных вариантах осуществления изобретения шнековый узел может опираться на подшипниковую опору, выполненную из карбида вольфрама. Например, на фиг.4А показан уплотнительный упорный подшипник 475 двигателя, дополняющий упорный подшипник 480 двигателя. Уплотнительный упорный подшипник 475 двигателя может выдерживать осевое усилие, передаваемое шнековым узлом, и может содержать карбид вольфрама. Карбид вольфрама является веществом, устойчивым к абразивному износу, и по твердости значительно превосходит угольную пыль и песок. Он также может использоваться в подшипниковом узле 485, группе втулок и гильз, установленной для радиальной опоры под шнеком 465 или над ним.

На фиг.4В показан частичный разрез одного примера поплавковой насосной системы 400В, соответствующего конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на чертеже, поплавковая насосная система 400В может содержать поплавковый насос 420В, а также элементы, аналогичные элементам, содержащимся в компрессорной насосной системе 400А. В поплавковом насосе 420В рабочие колеса 455В могут скользить вверх и вниз по валу 450B в зависимости от количества добываемой текучей среды. При добыче малого количества текучей среды рабочее колесо 455В может перемещаться вниз, надвигаясь на соответствующий диффузор 460В. При добыче большого количества текучей среды рабочее колесо 455В под действием направленного вверх осевого усилия может перемещаться вверх к соответствующему вышерасположенному диффузору 460В.

Таким образом, настоящим изобретением, в соответствии с конкретными вариантами его осуществления, предложен погружной центробежный насос, в частности, предназначенный для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, из скважины, пробуренной в формации, являющейся источником жидких сред, и позволяющий предотвратить закупорку насоса при низких скоростях потока текучей среды. Предложенный центробежный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, характеризуется увеличением общей эффективности перекачивания текучих сред, содержащих твердые частицы, путем поддержания стабильного потока текучей среды при любых условиях. Кроме того, предложенный насос, в соответствии с конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения, может характеризоваться увеличением эффективности забора перекачиваемой текучей среды в условиях присутствия газа, ввиду того что вокруг шнека в нижней части этого насоса имеется не ограниченная стенками область, что исключает образование извилистой траектории перемещения текучей среды и газа. Шнек открыт от низа до верха, вследствие чего поток текучей среды не ограничивается, как в случае перемещения текучей среды по извилистым траекториям между рабочими колесами и диффузорами. Применение конкретных вариантов осуществления изобретения может уменьшить риск образования газовых или паровых пробок в центробежном насосе путем увеличения скорости потока в нижней части насоса. Кроме того, в конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения может формироваться вихревой поток на верхней, нагнетательной, части насоса или рядом с ней, с учетом того, что именно эта часть насоса особенно подвержена закупорке вследствие оседания твердых частиц добываемой жидкости в периоды простоя насоса.

Варианты осуществления настоящего изобретения показаны на чертежах в определенной ориентации, однако специалисту должно быть понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения подходят для применения при различных ориентациях. Таким образом, специалист должен понимать, что на чертежах, относящихся к приведенным для примера вариантам осуществления изобретения, в которых использованы слова, выражающие направление в пространстве, например «над», «под», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз» и т.п., направлению «вверх» соответствует направление в верхнюю часть чертежа, а направлению «вниз» соответствует направление в нижнюю часть чертежа.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает достижение вышеупомянутых целей и имеет вышеупомянутые и присущие ему преимущества. Варианты осуществления раскрытого изобретения приведены только для примера, при этом настоящее изобретение может быть изменено и применено на практике различными, но эквивалентными способами, понятными специалисту, извлекающему пользу из настоящего изобретения. Кроме того, на элементы приведенных в данном документе конструкций не накладываются никакие иные ограничения, кроме ограничений, указанных в нижеприведенной формуле изобретения. Таким образом, очевидно, что конкретные приведенные для примера варианты раскрытого изобретения могут быть преобразованы или изменены, причем все такие модификации не отклоняются от объема и сути настоящего изобретения. Термины, использованные в формуле изобретения, имеют свои обычные основные значения, если заявителем прямо и ясно не указано иное.

Группа изобретений относится к погружным центробежным насосам. Погружной центробежный насос содержит корпус (140), имеющий вход, расположенный в целом напротив выхода насоса. По меньшей мере частично в корпусе (140) насоса проходит вал (150), приводимый в движение погружным двигателем. К валу (150) прикреплено центробежное рабочее колесо (155), имеющее отверстие для входа текучей среды. В соответствии с указанным центробежным колесом (155) расположен диффузор (160), образующий совместно с этим центробежным колесом (155) ступень насоса. Шнек (165) соединен с валом (150) и размещен внутри компрессорной трубы (170), которая расположена в корпусе (140) насоса (120). Группа изобретений направлена на повышение эффективности перекачки среды с твердыми частицами и газом путем уменьшения риска закупорки насоса твердыми частицами при низких скоростях потока перекачиваемой среды и уменьшения образования газовых пробок. 3 н. и 15 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Погружной центробежный насос, содержащий:
корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса;
вал, по меньшей мере, частично проходящий в корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем;
центробежное рабочее колесо, прикрепляющееся к указанному валу и имеющее отверстие для входа текучей среды;
диффузор, расположенный соответственно указанному центробежному колесу и образующий совместно с этим центробежным колесом ступень насоса;
шнек, соединенный с указанным валом и размещенный внутри компрессорной трубы, которая расположена в корпусе насоса.

2. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек расположен между указанным диффузором и указанным входом насоса.

3. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек расположен между указанным диффузором и указанным выходом насоса.

4. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек расположен в трубе, образующей кольцевое пространство для потока текучей среды.

5. Погружной центробежный насос по п.2, отличающийся тем, что указанный шнек предназначен для создания вихревого потока в текучей среде между указанным диффузором и указанным входом насоса.

6. Погружной центробежный насос по п.2, отличающийся тем, что указанный шнек предназначен для ускорения потока текучей среды в направлении указанного диффузора.

7. Погружной центробежный насос по п.3, отличающийся тем, что указанный шнек предназначен для взбалтывания осевших твердых частиц в текучей среде между указанным диффузором и указанным выходом насоса.

8. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек имеет компрессорную конструкцию или поплавковую конструкцию.

9. Погружной центробежный насос по п.1, отличающийся тем, что указанный шнек опирается на подшипник, выполненный из карбида вольфрама.

10. Насосный узел для перекачивания текучей среды, содержащей твердые частицы, причем данный насосный узел содержит:
корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса;
вал, по меньшей мере, частично проходящий в корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем;
многоступенчатый насосно-компрессорный блок, соединенный с указанным валом;
ишнековый узел, соединенный с указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком, размещенный внутри компрессорной трубы, которая расположена в корпусе насоса, и предназначенный для создания вихревого эффекта в текучей среде.

11. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел расположен между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным входом насоса.

12. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел содержит компрессорную трубу.

13. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел расположен между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным выходом насоса.

14. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел имеет компрессорную конструкцию или поплавковую конструкцию.

15. Насосный узел по п.10, отличающийся тем, что указанный шнековый узел содержит подшипник, выполненный из карбида вольфрама.

16. Способ перекачивания текучих сред, содержащий шаги:
применение насосной системы, имеющей:
насосный узел, содержащий:
корпус, имеющий вход насоса, расположенный в целом напротив выхода насоса;
вал, по меньшей мере частично проходящий в указанном корпусе насоса и приводимый в движение погружным двигателем;
многоступенчатый насосно-компрессорный блок, соединенный с указанным валом; и
шнековый узел, соединенный с указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и размещенный внутри компрессорной трубы, которая расположена в корпусе насоса; и
двигатель, предназначенный для приведения в движение указанного насосного узла;
помещение указанной насосной системы в скважину;
подведение питания к указанному двигателю для приведения в действие указанного насосного узла;
обеспечение поступления в указанный насосный узел текучей среды; и
создание вихревого эффекта в указанной текучей среде по меньшей мере частично при помощи указанного шнекового узла.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что указанный вихревой поток создают в текучей среде между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным входом насоса.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что указанный вихревой поток создают в текучей среде между указанным многоступенчатым насосно-компрессорным блоком и указанным выходом насоса.