一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103306987A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103306987103306987A(43)申请公布日2013.09.18(21)申请号201210080540.6(22)申请日2012.03.17(71)申请人中国石油大学(华东)地址266555山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号(72)发明人陈国明尹树孟周昌静徐长航陈永超吕涛(51)Int.Cl.F04D7/04(2006.01)F04D1/06(2006.01)F04D29/22(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图7页附图7页(54)发明名称一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵(57)摘要一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵，其中包括驱动叶轮盖板、从动叶轮盖板、径向放射状叶片、导叶、驱动轴等。所述驱动叶轮盖板与从动叶轮盖板之间存在径向叶片，叶片之间是不连续的，即存在无叶区；驱动叶轮盖板与从动叶轮盖板通过连接臂连接，驱动叶轮盖板与从动叶轮盖板进口段以圆弧形式或圆锥形式适当过渡到径向，流体介质通过导叶导入下级叶轮。本发明多级叶片泥浆泵可输送多相流介质，无堵塞、抗磨损、扬程高；流量扬程性能曲线平坦，工作范围宽，对机械密封性能要求较低。CN103306987ACN1036987ACN103306987A权利要求书1/1页1.一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵，其特征在于：在由原动机驱动的主轴上安装多个叶轮、导叶及平衡机构，其中叶轮分为无叶片和有叶片两种情况：无叶片的叶轮由两个或多个光滑的圆盘构成，光滑圆盘通过连接臂连接；有叶片时，两个叶轮盖板内的叶片是不连续的径向直叶片，即叶轮盖板间存在有叶区和无叶区；叶轮盖板间距足够大以满足含有最大直径固相颗粒的多相流介质通过。2.根据权利要求1所述一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵，其特征在于：叶轮盖板间是相互平行的，进口段可以以圆弧形式或圆锥形式过渡到径向，或进口段不存在过渡。3.根据权利要求1所述一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵，其特征在于：叶轮盖板可以是两个盖板或是多个平行的盖板。4.根据权利要求1所述一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵，其特征在于：多级叶片圆盘泵的叶片是以一定高度均布存在于叶轮盖板内侧表面上，叶片是径向放射状的直叶片或是以圆弧形式或圆锥形式过渡的放射状叶片，叶片形式取决于叶轮盖板形式。2CN103306987A说明书1/3页一种用于无隔水管海底泥浆举升钻井的多级叶片泥浆泵技术领域[0001]本发明涉及流体输送机械领域，尤其涉及一种无隔水管钻井海底泥浆举升的多级叶片泥浆泵，适合于海底输送钻井泥浆及其他海底矿物颗粒。背景技术[0002]无隔水管泥浆回收钻井技术是双梯度钻井技术的一个实现方案，与其他双梯度钻井技术不同的是无隔水管钻井系统中返回泥浆及钻屑通过吸入模块经海底泥浆举升泵返回海面，进行控压实现双梯度钻井。目前无隔水管钻井系统中返回泥浆主要依靠泥浆举升泵串联实现，且随着水深的增加，泵的串联模块随之增多，从而使举升泵模块的可靠性、可维护性能降低；此外举升泵特殊工作环境和输送介质对举升泵提出特殊要求：1)因钻屑及泥浆需通过海底举升泵返回到海面，要求举升泵扬程足够高；2)因输送介质是高磨砺性颗粒、甚至是含有大量气体的钻井液，要求举升泵具有抗堵塞、耐磨性和多相输送的能力；3)深水、高扬程条件下具备不加外冲洗装置的固液两相流的无泄漏密封性能。[0003]目前多级离心泵在轴向力平衡，提高泵扬程方面具有一定优势；在输送高粘度、高浓度及含有固体颗粒的流体介质时效率低，易磨损，且用于海底可靠性差等缺点。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种可适用于深海环境，高扬程、抗堵塞、耐磨损的多级叶片泥浆泵。[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：多级叶片泥浆泵主要组成部分有驱动叶轮圆盘、从动叶轮圆盘、连接臂、导叶及泵壳等组成。[0006]叶轮圆盘有光滑圆盘或带有不连续的叶片圆盘两种形式，光滑圆盘较适合输送高粘度、高浓度的油水混合物等，可无阻塞通过固相介质，同时因无叶片结构，叶轮耐磨损能力强，缺点是效率较低；带有一定高度的不连续叶片的圆盘叶轮，叶片主要分布在圆盘内侧，效率较高，能满足高扬程需求，因固相颗粒较流体介质比重大，经过叶轮时主要集中于速度小压力大的无叶片区域，从而对有叶区叶片磨损较小。[0007]叶轮圆盘数量可以是2个或是多个，不同叶轮圆盘之间通过圆柱形连接臂连接。叶轮圆盘之间可以是平行圆盘或是进口段以圆弧或圆锥形式过渡的圆盘，同时叶片形式也是圆弧或圆锥形式过渡的。[0008]叶轮圆盘为有不连续叶片圆盘叶轮时，叶片数目在8～10片