[發明專利]渦輪泵一體式雙通道舉升泵

有效

• 申請號: 202210059950.6
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114352241B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 龔彥;劉永紅;劉鵬;辛勇亮
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12;F04D5/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發明公開了一種渦輪泵一體式雙通道舉升泵，包括渦輪泵本體和連接部件；連接部件包括上接頭和下接頭；渦輪泵本體主要由殼體、分流套、主軸、軸流泵單元、渦輪單元、徑向軸承、止推軸承等構成；軸流泵單元由軸流泵轉輪和軸流泵導輪組成，渦輪單元由渦輪定子和渦輪轉子組成；其中，渦輪定子和軸流泵導輪組合成為一體式渦輪?軸流泵導流靜子；渦輪轉子和軸流泵轉輪組合成為一體式渦輪?軸流泵轉子；主軸頂部的外側設置分流套，分流套內側與主軸外側形成的空間為過流通道；過流通道與多級的渦輪定子和渦輪轉子的流道連通；主軸分流套的外側與殼體內側形成的空間為出口流道；出口流道與多級的軸流泵導輪和軸流泵轉輪的流道連通。

技術領域

本發明屬于海洋天然氣水合物開采的技術領域，具體涉及一種渦輪泵一體式雙通道舉升泵。

背景技術

天然氣水合物是由天然氣和水在低溫與高壓情況下生成的固態籠型化合物，作為一種高能量密度資源，全球儲量豐富，基于我國海洋天然氣水合物埋深淺、沒有致密蓋層，礦藏疏松、膠結程度低、易于碎化的特點，我國科學家提出了固態流化開采法。固態開采方法采用機械破碎的方式，將埋藏于海底的固態天然氣水合物層破碎為固態細小顆粒，并與海水摻混在一起，通過流體輸送的方式，將水合物固相顆粒與海水的混合漿液從海底儲層運送到海面。

現有的固態流化開采方法采用高壓海水射流或鉆頭鉆進的方式，對固態天然氣水合物層進行破碎，并在井筒中循環鉆井液，將水合物固相顆粒從海底帶回海面，但由于水合物層極易破碎，破裂壓力小，地層極易漏失，打入井底的鉆井液大多數漏失而無法返回海面，因此破碎后的天然氣水合物混合漿液回收效率低。

現有的固態流化開采方法采用井底舉升泵協助循環鉆井液的方式進行開采，但現有井底舉升泵的軸向尺寸大，徑向尺寸小，太長，剛度差，其加工制造難度大，精度低，成本高。此外，井底舉升泵的殼體軸向尺寸也大，其內孔加工制造面臨超深孔的困難，精度控制難度大。

除此，由于現有的井底舉升泵軸向尺寸很大，其整機過于細長，在定向井和水平井中使用時，其過彎能力差，這將及大地限制其在實際工程中的應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的上述不足，提供一種渦輪泵一體式雙通道舉升泵，以解決或改善上述的問題。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種渦輪泵一體式雙通道舉升泵，其包括渦輪泵本體和用于與渦輪泵本體相連的連接部件；所述連接部件包括與渦輪泵本體一端連接的上接頭和與渦輪泵本體另一端連接的下接頭；

所述渦輪泵本體主要由殼體、分流套、主軸、軸流泵單元、渦輪單元、徑向軸承、止推軸承等構成；軸流泵單元由軸流泵轉輪和軸流泵導輪組成，渦輪單元由渦輪定子和渦輪轉子組成；其中，渦輪定子和軸流泵導輪組合成為一體式渦輪-軸流泵導流靜子；渦輪轉子和軸流泵轉輪組合成為一體式渦輪-軸流泵轉子。

工作時，動力液進入渦輪的定子，在定子葉柵中被加速導向后，流入渦輪轉子，驅動渦輪轉子旋轉。渦輪轉子旋轉帶動其外圈的軸流泵轉輪旋轉。軸流泵轉輪旋轉時，對其流道中的流體做功，并將流體泵送到渦輪-軸流泵導流靜子的軸流泵導輪，流體在導輪中降速擴壓后并流出。

由于受到井筒徑向尺寸的限制，一副軸流泵單元形成的揚程不足以把水深千米下的水合物漿液泵送至海面，因此需要采用多副軸流泵單元串聯形成多級軸流泵；同時，一副渦輪單元的輸出功率不能驅動多副軸流泵單元，因此需要采用多幅渦輪單元。這樣就形成了一體式的多級渦輪多級軸流泵的形式。

主軸頂部的外側設置分流套，分流套內側與主軸外側形成的空間為過流通道，用于高壓動力液的導入；過流通道與多級的渦輪定子和渦輪轉子的流道連通；主軸分流套的外側與殼體內側形成的空間為出口流道，用于天然氣水合物混合漿液的導出；出口流道與多級的軸流泵導輪和軸流泵轉輪的流道連通。