一种潜油气液泵

技术领域

本发明属于潜油泵技术领域，尤其涉及潜油气液泵。

背景技术

现有技术：

目前油田开采中高产井产气也比较高，即井液含气量较高，即使采用注水和封井憋压等措施，井液仍有大量气体析出并形成气泡。以往的解决办法是在泵前端加装分离器，当井液含气量过高时仍会有大量气泡从分离器出口进入泵内。

但本申请发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

常规潜油泵一般叶轮流道较小，当泵入口进入过多气泡时泵会发生汽蚀，导致产量下降机组振动加剧甚至损坏，严重的还会发生气堵。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种潜油气液泵具有重要的现实意义。

发明内容

本申请目的在于为解决现有技术中的技术问题而提供一种潜油气液泵。

本申请实施例为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种潜油气液泵，所述潜油气液泵包括诱导轮，靠近泵进口侧的多级前端叶导轮，以及靠近泵出口侧的多级后端叶导轮，所述多级前端叶导轮包括前端叶轮和前端导壳，一个前端叶轮与一个前端导壳构成一级；多级后端叶导轮包括后端叶轮和后端导壳，一个后端叶轮与一个后端导壳构成一级，工作时，所述前端叶轮和后端叶轮的旋转方向相同，所述前端导壳和后端导壳之间通过过渡导壳进行连接。

本申请实施例还可以采用以下技术方案：

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述诱导轮的叶片为螺旋叶片，且进口部分呈楔形，所述诱导轮下端通过轴用弹性挡圈B固定，诱导轮上端靠分半卡套B下端限位。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述诱导轮外侧装有衬筒，所述诱导轮与衬筒的单面间隙值小于2mm，衬筒两端分别与进口下泵头装配和入口导壳通过止口配合连接密封，入口导壳与首级前端导壳相连。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述前端叶轮的叶轮进口直径比后端叶轮的叶轮进口直径大，前端叶轮的叶片数量比后端叶轮的叶片数量少，前端叶轮的叶片进口边后掠。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述前端叶轮的叶片数为3-4枚，后端叶轮的叶片数为5-7枚，所述前端叶轮为斜流泵轮型采用抗汽蚀设计，所述后端叶轮为离心式轮型采用高效设计，所述前端导壳和后端导壳均采用空间导叶结构。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述前端叶轮和后端叶轮通过分半卡套A、分半卡套B以及锁紧套和锁紧螺母固定在泵轴上，并通过紧定螺钉防松。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述潜油气液泵还包括泵壳和泵轴，上泵头装配、进口下泵头装配通过螺纹与泵壳连接；

所述上泵头装配和进口下泵头装配内均设置了耐磨径向滑动轴承，所述耐磨径向滑动轴承包括相互配合的轴承套和轴瓦配合，其中，进口处的轴承套B与入口轴瓦构成下端进口处的径向支撑，轴承套A与出口轴瓦构成上端出口处的径向支撑；

所述轴承套B上端设有隔套，所述隔套和轴承套B通过两个轴用弹性挡圈C固定；

所述轴承套A通过两个轴用弹性挡圈A固定。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述进口下泵头装配中部侧壁设有倾斜设置的泵进液孔，泵进液孔外侧安装进口滤网。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述泵轴两端设有用于调整轴头尺寸的轴头调节螺栓及垫片。

在上述的潜油气液泵中，进一步的，所述泵壳上端通过锁紧环将压缩环、后端导壳、过渡导壳、前端导壳、入口导壳及衬筒压紧，通过调整压缩环的长度来实现压缩量调整，所述上泵头装配的下端面与锁紧环贴紧。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：

1、本发明采用分段式设计，并在入口处加装诱导轮，对井液进行分级增压处理，将井液中的气泡分解打碎并溶解在井液中，并提供需要的举升压力。

2、本发明为新型分段式气液泵，自带吸入口，设计结构紧凑。诱导轮进行预处理、前端叶导轮压缩气泡增压、后端叶导轮提供扬程，适用于高含气井况。低扬程需求可直接单泵使用，高扬程需求可作为前端预处理泵，再配合其他潜油泵使用。

3、本发明采用紧凑型设计的紧密组合，兼顾了抗汽蚀能力又具备高效高扬程性能。其中，诱导轮为轴流式叶轮，可在高含气情况正常工作并将气泡凝聚，解决了常规离心式潜油叶轮在高含气情况因汽蚀或气堵无法正常工作的问题，改善后续叶轮的进口环境；前端叶导轮采用抗汽蚀设计，自身通过性好不容易发生堵塞，可以在小排量长时间工作，解决了离心式叶轮在配合诱导轮使用时仍有可能气体分离造成流道堵塞的问题，可以进一步压缩气体，提高后端叶轮的入口压力；后端叶导轮为高效离心式轮型，主要贡献扬程。三种结构紧密组合解决了气体处理器与泵在单独串联使用时，中间连接处因压力损失降低导致气体析出进而影响气体处理能力的问题。

附图说明

以下将结合附图来对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本申请范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明进口处的局部示意图；

图3是本发明前、后端叶导轮过渡处的局部示意图。

图中：

1、轴头调节螺栓及垫片；2、上泵头装配；2-1、出口轴瓦；3.1、轴用弹性挡圈A；3.2、轴用弹性挡圈B；3.3、轴用弹性挡圈C；4.1、轴承套A；4.2、轴承套B；5.1、分半卡套A；5.2、分半卡套B；6、锁紧环；7、紧定螺钉；8、锁紧螺母；9、锁紧套；10、压缩环；11、泵壳；12、泵轴；13、后端导壳；14、后端叶轮；15、过渡导壳；16、前端导壳；17、前端叶轮；18、入口导壳；19、诱导轮；20、衬筒；21、进口下泵头装配；21-1、入口轴瓦；22、进口滤网；23、隔套。

a、泵进液孔；b、诱导轮进口；c、第一级前端叶轮进口；d、最后一级前端导壳出口；e、第一级后端叶轮进口。

具体实施方式

下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

本实施例包括泵壳11、泵轴12和多级前端叶导轮、多级后端叶导轮（靠近泵进口侧的称为前端，靠近泵出口侧的成为后端）。多级前端叶导轮包括前端叶轮17和前端导壳16，一个前端叶轮17与一个前端导壳16构成一级；多级后端叶导轮包括后端叶轮14和后端导壳13，一个后端叶轮14与一个后端导壳13构成一级。前端导壳16和后端导壳13之间通过过渡导壳15进行连接。前端叶轮17和后端叶轮14的工作旋转方向相同。

上泵头装配2、进口下泵头装配21通过螺纹与泵壳11连接。所述上泵头装配2和进口下泵头装配21内均设置了耐磨径向滑动轴承，所述耐磨径向滑动轴承为采用硬质合金材料的轴承套和轴瓦配合形成。其中，进口处的轴承套B4.2与入口轴瓦21-1构成下端进口处的径向支撑，在气液泵出口端的上泵头装配2处，轴承套A4.1与出口轴瓦2-1构成上端出口处的径向支撑。入口轴瓦21-1、出口轴瓦2-1以及轴承套A4.1轴承套B4.2、均采用耐磨硬质合金材料。

对于高含砂井可在前端导壳16和后端导壳13内加装类似的耐磨轴承。即对于高含砂情况可在前端导壳16和后端导壳13内加装相同材料的轴瓦及轴承套，以提升气液泵的耐磨性。

此外，多级前端叶导轮和多级后端叶导轮的叶轮把与导壳内孔构成了级间辅助支撑，保值气液泵能够高速运转。

前端叶轮17的靠入口侧的首级下面设有诱导轮19，所述诱导轮19为两叶片圆柱形，叶片进口部分呈楔形。诱导轮19下端通过轴用弹性挡圈B3.2固定，诱导轮19上端靠分半卡套B5.2下端限位。在诱导轮19外侧装有衬筒20，所述诱导轮19与衬筒20的单面间隙值小于2mm。衬筒20两端分别与进口下泵头装配21和入口导壳18通过止口配合连接密封。衬筒20通过入口导壳18与首级前端导壳16相连。所述衬筒20采用高铬耐磨铸铁材料。

前端叶轮17为斜流泵轮型采用抗汽蚀设计，叶轮进口直径较大，叶片数量较少（较大和较少是相对后端叶轮而言，叶片数一般3-4枚），叶片进口边后掠。与前端叶轮17相配的前端导壳16采用空间导叶结构。

后端叶轮14为离心式轮型采用高效设计，相对前段叶轮而言，叶轮进口直径较小，叶片数量较多，叶片数一般5-7枚。与后端叶轮14相配的后端导壳13采用空间导叶结构。

前端叶轮17、后端叶轮14及附属零件（例如各种隔离套），通过分半卡套A5.1、分半卡套B5.2以及锁紧套9和锁紧螺母8固定在泵轴12上，并通过紧定螺钉7防松。锁紧套9和锁紧螺母8通过螺纹配合将轴上零件顶紧固定，然后通过2个紧定螺钉7安装在锁紧螺母8的螺孔上，紧定螺钉7的底部与锁紧套9的上端面完全贴紧，防止锁紧套9和锁紧螺母8发生松动。

潜油气液泵自带吸入口，泵壳11下端设有进口下泵头装配21，进口下泵头装配21中部侧壁设有倾斜设置的泵进液孔a，内部设有环形空腔。

泵进液孔a外侧可安装进口滤网22。位于进口处的轴承套B4.2上端设有隔套23，用于阻挡液体中砂砾对轴承套B4.2和入口轴瓦21-1的损坏。所述隔套23和轴承套B4.2通过两个轴用弹性挡圈C3.3固定。

泵轴12两端设有轴头调节螺栓及垫片1用于调整轴头尺寸。在泵壳11上端通过锁紧环6将压缩环10、后端导壳13、过渡导壳15、前端导壳16、入口导壳18及衬筒20压紧，压缩环10用于调整压缩量，即通过调整压缩环10的长度来实现压缩量调整。

上泵头装配2安装在泵壳11上端，其下端面与锁紧环6贴紧，以防止锁紧环6倒转。位于泵出口处的轴承套A4.1通过两个轴用弹性挡圈A3.1固定。

组装方式：

诱导轮19、分半卡套5、入口导壳18、前端叶轮17及前端导壳16、过渡导壳15、后端叶轮14及后端导壳13由下而上依次穿在泵轴12上。前面描述的这些零件以及锁紧套9和锁紧螺母8、轴用弹性挡圈、分半卡套、轴承套、隔套23、泵轴12等共同构成泵轴总成。再整体穿入泵壳11内。总之，零件依次固定在泵轴上再传入泵壳内。

具体而言：事先将进口下泵头装配21安装在泵壳11下端，再将衬筒20放入泵壳11内，衬筒20下端止口与进口下泵头装配21上端止口配合好，然后将以固定好的泵轴总成穿入泵壳11内，入口导壳18底部与衬筒20上端完美配合；接着配好长度的压缩环10放在出口最后一级后端导壳13上端，再通过锁紧环6压紧固定；然后将锁紧套9和锁紧螺母8通过螺纹配合将轴上零件顶紧固定，再通过2个紧定螺钉7安装在锁紧螺母8的螺孔上，紧定螺钉7的底部与锁紧套9的上端面完全贴紧，防止锁紧套9和锁紧螺母8发生松动；最后将上泵头装配2安装在泵壳11上端。

工作原理：

诱导轮19属于轴流式叶轮，具有轴流式叶轮的几何特征和汽蚀特征，不存在离心式叶轮那样促进液体和气泡分离的离心力作用，实际运转时会使气泡凝结在诱导轮19之内，不易造成整个流道堵塞。

前端叶轮17及前端导壳16属于斜流泵轮型，其性能介于轴流泵和离心泵之间，高效范围广，扬程不像轴流泵过低，而且功率曲线平坦。此外在设计时考虑抗汽蚀特性，采用较大的进口直径减小进口流速降低发生汽蚀的可能性；叶片进口边后掠（进口边不在同一轴面，外缘向后错开），增加进口边外缘的压力；前端叶轮17采用较少的叶片数，减少进口排挤。

后端叶轮14及后端导壳13属于离心式轮型，为满足较高效率采用较小的叶轮进口直径，减少进口密封泄漏量，提高容积效率；较前端叶轮17，后端叶轮14采用更多的叶片数量，综合设计比前端叶轮17扬程更高。

诱导轮19和多级前端叶导轮、多级后端叶导轮的紧密配合作用使得气液泵可能含气量较高的环境中使用，并具备不低的性能。

三种结构的紧密配合使用，实现阶段式气体处理，入口导壳18和过渡导壳15的引入使得整体空间更紧凑并且流道布局更合理，减少过渡处压力损失提高处理能力，整体结构的联动作用使得气液泵在高含气情况正常工作的同时又具备不低的性能。

工作过程：

如说明书附图2-3所示，泵在运转时气液混合物从泵进液孔a进入进口下泵头装配21的内部空腔，并通过空腔上部过渡到诱导轮进口b，诱导轮19外圆与衬筒20内壁间隙较小，诱导轮19的螺旋叶片与衬筒20内壁形成相对密闭空间，气泡沿轴向向前运动时，由于诱导轮19轮毂侧的液体在离心力作用下，使气泡被压控在外缘局部并在诱导轮19内凝结，不易扩散。此外，诱导轮19会产生一定扬程，气液混合物通过诱导轮19进入入口导壳18内部，进而到达第一级前端叶轮进口处c，此处的压力要高于诱导轮进口b处压力，部分气泡被压缩溶解。通过诱导轮19的作用改善了前端叶轮17的进口情况，再加上前端叶轮17自身的抗汽蚀特性，使得前端叶轮17可以正常工作。

前端叶轮17的进口直径大，流道宽，通过性比较好。前端叶轮17的额定流量要大于后端叶轮14的额定流量，由于高效区间比较广，前端叶轮17可以在小流量长时间运行，而且汽蚀余量更低。通过多级前端叶轮17和前端导壳16的增压作用，到达最后一级前端导壳出口d时大部分气泡已经压缩并溶解在液体中，由于此处压力较高，游离气体析出的很少。最后一级前端导壳出口d通过过渡导壳15内部过渡到第一级后端叶轮进口e，过渡导壳15本身轴向尺寸不高（轴向尺寸不超过30mm），因此从最后一级前端导壳出口d到第一级后端叶轮进口e几乎没有什么压力损失，这就保证了后端叶轮14良好的进口情况。若将多级前端叶轮17和前端导壳16作为独立泵安装，导致过渡处的沿程和局部损失增加，第一级后端叶轮进口e处压力降低导致气泡析出，进而影响后端叶轮14的正常工作。多级后端叶轮14和后端导壳13的共同作用使气液泵具备较高的扬程。

综上所述，本发明提供一种潜油气液泵。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。