Вертикальный скважинный турбонасосный агрегат Советский патент 1990 года по МПК F04D13/04 E21B43/00 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано для подьема жидкости из скважин.

Цель изобретения повышение надежности уравновешивания осевых нагруюк на нестационарных режимах.

На фиг. I представлен скважинный гур- бонасосный агрегат, продольный разрез; на фиг 2средняя часть корпуса агрегата

с разгрузочным барабаном; на фиг 3 узел нижнего обтекателя (в увеличенном масштабе)

Вертикальный скважинный турбонаеос- ный агрегат I содержит корпус 2 и размещенный в нем на радиальных подшипниках 3 6 вал 7. установленные на валу 7 в верхней части корпуса 2 турбину 8, в нижнейнасос 9. в средней части корпус 2 между радиальными подшипниками 3 и 4 имеет цилиндрическую расточку 10, в которой размещен с радиальным зазором 11 разгрузочный барабан 12. Каждая торцовая стенка 13 и 14 расточки 10 имеет кольцевой выступ 15 и 16 соответственно и образует с ответной поверхностью 17 и 18 разгрузочного барабана 12 и валом 7 камеру 19 и 20 соответственно. Верхняя камера 19 подсоединена к входу 21 турбины 8 и ее выступ 15 расположен на внешнем радиусе, а нижняя камера 20 подсоединена к выходу 22 насоса 9 и ее выступ 16 размешен в зоне вала 7. Каждая камера 19 и 20 подключена к сливному каналу 23. На входе насоса 9 установлен обтекатель 24, охватывающий нижний конец вала 7, в последнем выполнено осевое отверстие 25. посредством которого полость 26 обтекателя 24 сообщена с выходом 27 турбины 8.

Сливной канал 23 выполнен в нижнем радиальном подшипнике 4 разг р тчного барабана 12 между валом 7 и кольцевым выступом 16 нижней камеры 20, последняя подсоединена к выходу насоса посредством упомянутого канала 23, причем верхняя камера 19 подключена к сливному каналу 23 через радиальный шзор 1 1 и нижнюю камеру 20.

5

Агрегат 1 установлен в скважине 28 на колонне 29 подъемных груб, закрепленной в пакере 30 и образующей со скважиной 0 межтрубное пространство 31.

Кольцевые выступы 15 и 16 образуют с ответными поверхностями 17 и 18 барабана 12 торцовые дросселирующие зазоры 32 и 33 соответственно.

Выступы 15 и 16 могут быть выполнены в виде упорных подшипников. В этом случае ответные поверхности 17 и 18 барабана 12 снабжаются кольцами 34 и 35 соответственно, а в самих выступах выполняются радиальные нанаьки 36 и 37. Для подвода 0 силовой жи 1.кости в расточку 10 служит подводящий канал 38.

Турбонасосный arpeiaT работает следующим образом.

Силовая жидкость нагнетается с поверхности, по колонне 29 подъемных труб в тур- 5 бин 8, которая приводит во вращение насос 9, нагнетающий в свою очередь откачиваемую жидкость из скважины 28 на поверхность по меж трубному пространству 31. R это же пространство 31 поступает отработанная силовая жидкость с выхода 27 гу рбины 8.

Часть силовой жидкости с входа 21 турбины 8 поступает по каналу 38 в верхнюю камеру 19, проходит через зазор 32 между кольцевым выступом 15 и ответной поверх 5 ностью 17 барабана 12, далее чере радиальный за юр 11 в нижнюю камеру 20 и, пройдя торцовый зазор 33 между выступом 16 и торцовой поверхностью 18, отводится на выход 22 насоса 9. В перечисленных за юрах дросселируется давление силовой 0 жидкости. Степень дросселирования и распределение давлений в камерах 19 и 20 зависит от соотношения величин зазоров 32 и 33. Изменение давления в пласте и скважине 28, а также напора, развиваемого насосом 9 при запуске, остановке, изменениях р-.-жима 5 приводит к изменению осевого усилия, действующего на ротор агрегата 1 и вал 7. Так, увеличение давления на выходе 22 насоса 9 приводит к перемещению разгрузочного барабана 12 вниз, уменьшению зазора 33 и росту давления в нижней ка мере 20 Это вызывает увеличение уравновешивающей силы и компенсацию осевого возросшего усилия Аналогично рост дав ления на входе 21 турбины приводит к уменьшению осевого зазора 32 и увеличению зазора 33, что вызывает перераспределение давления в камерах 19 и 20, и обеспечивает возникновение дополнительного уравнове шивающего усилия, направленного вниз и компенсирующего прирост осевого усилия Осевое отверстие 25 в валу 7 позволяет уравнять давления на верхний и нижний торцы вала 7 при любых изменениях ре жима

В результате повышается надежность уравновешивания осевых нагруюк, так как обеспечивается их автоматическая компен сация независимо от соотношения абсолют ных величин переменных давлений Кроме того, указанное сообщение камер 19 и 20 при выполнении сливного канал я нижнем радиальном подшипнике 4 ра и р зочного барабана 12 обеспечивает слив силовой жидкости на выход 22 насоса 9 а не на его вход, как в прототипе, что снижает объемные потери

При выполнении кольцевых вькгупов 14 и 15 в виде упорных подшипьикос повы шается надежность спуска и остановки at регата, при этом страгивающий момент при запуске будет минимален7

0

5

0

5

0

Формула изобретения

Вертикальный скважинный турбонасос ный агрегат, содержащий корпус и разме щенный в нем на радиальных подшипни ках вал, установленные на валу в верхней части корпуса турбину, в нижней - насос, имеющие общий выход для жидкости, при чем в средней части корпус между ради альными подшипниками имеет цилиндрическую расточку, в которой размещен с радиальным зазором разгрузочный барабан, и каждая торцовая стенка расточки имеет кольцевой выступ и образует с ответной поверхностью разгрузочного барабана и ва- юм камеру, при этом верхняя камера подсоединена к входу турбины и ее выступ рас- поюжен на внешнем радиусе, а нижняя - к выходу насоса и ее выступ размещен в зоне вала и каждая камера подключена к сливному каналу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности уравновешивания осевых нагрчзок на нестационар ных режимах, на входе насоса установлен обтекатель, охватывающий нижний конец вала, в вал выполнено осевое отверстие, посредством которого полость обтекателя сообщена с выходом турбины, сливной канал выпотнен в нижнем радиальном подшипнике барабана между валом и кольцевым вы ciynov нижней камеры, последняя подсоеди йена к выходу насоса посредством помя канала, причем верхняя камера под ключена к сливному канал чере радиа :ь ный и нижн ю камер

Изобретение может быть использовано для подъема жидкости из скважин. Цель изобретения - повышение надежности уравновешивания осевых нагрузок на нестационарных режимах. В корпусе 2 на радиальных подшипниках (П) 3, 4, 5, 6 размещен вал (В) 7. На В 7 в верхней части корпуса 2 установлена турбина 8, в нижней - насос 9, имеющие общий выход для жидкости. В средней части корпус 2 между П 3, 4 имеет цилиндрическую расточку 10, в к-рой размещен с радиальным зазором разгрузочный барабан 12. Каждая торцовая стенка расточки 10 имеет кольцевой выступ и образует с ответной поверхностью барабана 12 и В 7 камеру (К). Верхняя К подсоединена к входу 21 турбины 8, ее выступ расположен на внешнем радиусе. Нижняя К подсоединена к выходу 22 насоса 9 и ее выступ размещен в зоне В 7. К подключена к сливному каналу. На входе насоса 9 установлен обтекатель, охватывающий нижний конец В 7. В В 7 выполнено осевое отверстие 25, посредством к-рого полость обтекателя сообщена с выходом 27 турбины 8. Канал выполнен в П 4 между В 7 и выступом. Верхняя К подключена к выходу насоса посредством канала. Верхняя К подключена к каналу через зазор и нижнюю К. При выполнении выступов в виде упорных П повышается надежность запуска и остановки. Страгивающий момент будет минимальным. 3 ил.

//

(Риг г

P:

- У, з

.