专利名称：一种用于海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于输送钻井泥浆及其他海底矿物颗粒的流体输送机械，特别是关于一种用于无隔水管钻井过程中的海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮。
背景技术：
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，与其他双梯度钻井系统方案不同，在无隔水管钻井技术中使用双梯度泥浆，通过海底泥浆举升泵控制海底井口压力接近海水静液压力实现双梯度钻井。在该系统中钻井液由海面泵送入钻杆中，经钻杆到达井底，冲击破碎岩石并携带岩屑由井眼环空上返，在环空顶部经旋转分流装置进入海底泥浆举升泵，岩屑和钻井液在海底泥浆举升泵作用下通过泥浆回流管线返回钻井平台。无隔水管泥浆回收钻井技术中，海底泥浆举升泵的工作模式和所输送介质的特性对其提出了特殊的要求1)因为井口压力等于海水静压力的控制是通过调节海底泥浆举升泵的流量来实现的，而海底泥浆举升泵的入口压力就等于海底井口压力，这样一定水深所需海底泵的扬程几乎是不变的，所以海底泥浆举升泵要具有平坦的流量-扬程性能曲线，即扬程随流量变化不大；2)因为输送的介质是含高磨砺性颗粒，甚至是气体的钻井液， 因此海底泥浆举升泵要具有抗堵塞、耐磨损和多相输送的能力；幻深水、高扬程条件下具有不加外冲洗装置的固液两相流泵的无泄漏密封性能；4)具有高扬程泵的轴向力平衡能力。因此，满足海底泥浆举升性能和可靠性高的海底泥浆举升泵便成为无隔水管泥浆回收钻井技术的一项关键技术。现有的可以输送固体颗粒的泵主要有两类容积式泵和普通的叶片式泵。容积式泵，如油隔离泵、柱塞泵、隔膜泵等，一般都配有阀，不能让较大粒径的固体颗粒通过，根据无隔水管钻井海底泥浆举升泵的工况要求，容积式泵并不适合用于海底钻井泥浆的举升。叶片式泵中轴流泵和混流泵流量太大而扬程太小，漩涡泵和部分流泵则适用于小流量高扬程的情况。唯有采用离心泵比较适宜。目前对于高扬程，采用半开式叶轮结构的多级离心泵存在三个不足之处，一是过流部件对岩屑比较敏感，其通过性能及抗磨损性能较差，目前应用较多的渣浆泵基本上用于小尺寸(粒径< 3mm)固体颗粒的输送；二是多级叶轮结构的离心泵扬程高，轴向力大，需要有轴向力平衡装置，使泵的结构复杂；三是多级叶轮结构末级轴封压力大，采用机械密封的方式，需要考虑密封面的冲洗问题，深海海底应用结构形式较复杂，因此运行成本较高、且可靠性不理想。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种流量扬程曲线平坦、通过性能好、磨损小、无圆盘损失的用于海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种用于海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮，其特征在于它包括一圆环形的主动轮，所述主动轮的两侧面呈发散状对称设置有若干相同的径向直叶片，所述主动轮的圆环中心设置有轮毂，所述轮毂上均勻间隔设置有四个长叶片，每一所述长叶片分别与所述主动轮两侧面上对应的所述径向直叶片设置为一体；所述主动轮一侧的四个长叶片上分别设置有一连接臂，所述主动轮通过四个所述连接臂连接一圆环形从动轮；所述从动轮两侧面上呈发散状对称设置有若干相同的径向直叶片。所述从动轮与所述主动轮的外径和内径相同，且所述从动轮两侧面上的径向直叶片的位置与所述主动轮两侧面上的径向直叶片的位置相对应。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型由于从动轮和主动轮之间存在无叶区，大部分泥浆固体颗粒直接从无叶区排出，而不经过叶片区，因此，可以使主动轮和从动轮之间不发生堵塞现象，并且对主动轮和从动轮上的径向直叶片的磨损较小。2、本实用新型由于在主动轮和从动轮的两侧面设置的叶片为径向直叶片，而主动轮和从动轮之间又存在无叶区，因此，可以使得海底泥浆举升泵的流量扬程曲线平坦， 工作范围宽。3、本实用新型由于在主动轮轮毂和四个长叶片之间形成四个大的开孔，并且主动轮和从动轮分别靠近后泵盖和前泵盖的侧面设置有相同的径向直叶片，因此，可以使得海底泥浆举升泵的前后腔流动条件相似，轴向力得到最大程度的平衡。4、本实用新型由于在主动轮和从动轮上，分别靠近后泵盖和前泵盖的侧面设置有径向直叶片，因此，可以使本实用新型没有主动轮和从动轮的轮盘损失，海底泥浆举升泵的效率相对得到提高。5、本实用新型由于在主动轮轮毂附近形成四个大的开孔，使主轴密封处的流体与海底泥浆举升泵的泵入口连通，主轴密封处的流体压力等于泵入口处的压力，而在无隔水管泥浆回收钻井技术中，通过将海底泥浆举升泵的入口压力控制到接近海水静液压力实现双梯度钻井， 所以泵的主轴密封处压力接近于海水静压力，即泵的密封腔内外压力接近于零且不随海水深度而变化。本实用新型多相输送能力强，抗堵塞、耐磨损，流量扬程曲线平坦，工作范围宽，轴向力小，无密封压力，因此，可广泛用于无隔水管钻井过程中的海底泥浆举升泵中。
图1是本实用新型结构示意图图2是本实用新型与海底泥浆举升泵泵体装配状态示意图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图1所示，本实用新型包括一圆环形的主动轮1，主动轮1的两侧面呈发散状对称设置有若干相同的径向直叶片2，主动轮1的圆环中心设置有轮毂3，轮毂3上均勻间隔设置有四个长叶片4，每一长叶片4分别与主动轮1两侧面上对应的径向直叶片2设置为一体。主动轮1的圆环中心通过轮毂3以及四个长叶片4划分为四个大的开孔5。主动轮 1 一侧的四个长叶片上分别设置有一连接臂6，主动轮1通过四个连接臂6连接一圆环形从动轮7。从动轮7中间的圆孔为叶轮入口 8。从动轮7的外径和内径均与主动轮1的外径和内径相同，且从动轮7两侧与主动轮1上的径向直叶片2的位置相对应的位置也设置有径向直叶片2。主动轮1和从动轮4之间的径向直叶片2之间形成了无叶区。上述实施例中，主动轮1和从动轮7之间通过连接臂6保持一定的间距，间距的具体大小，即连接臂6的长短，一般根据允许通过的最大颗粒直径来确定。如图2所示，本实用新型安装在海底泥浆举升泵的前泵盖9和后泵盖10之间，且通过前泵盖9和后泵盖10封闭起来。本实用新型的从动轮7靠近前泵盖9，主动轮1靠近后泵盖10。本实用新型的主动轮1中心的轮毂3内设置一主轴11，通过主轴11可以将本实用新型与后泵盖10密封连接。前泵盖9中部设置有泵入口，在海底泥浆举升泵正常工作时，泥浆从泵入口流向本实用新型，泥浆首先经从动轮7上的叶轮入口 8流入从动轮7和主动轮1之间，通过从动轮7和主动轮1叶片间的无叶区以及主动轮1上的四个开孔5流向后泵盖与主动轮1之间的叶片区。上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
权利要求1.一种用于海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮，其特征在于它包括一圆环形的主动轮，所述主动轮的两侧面呈发散状对称设置有若干相同的径向直叶片，所述主动轮的圆环中心设置有轮毂，所述轮毂上均勻间隔设置有四个长叶片，每一所述长叶片分别与所述主动轮两侧面上对应的所述径向直叶片设置为一体；所述主动轮一侧的四个长叶片上分别设置有一连接臂，所述主动轮通过四个所述连接臂连接一圆环形从动轮；所述从动轮两侧面上呈发散状对称设置有若干相同的径向直叶片。
2.如权利要求1所述的一种用于海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮，其特征在于所述从动轮与所述主动轮的外径和内径相同，且所述从动轮两侧面上的径向直叶片的位置与所述主动轮两侧面上的径向直叶片的位置相对应。
专利摘要本实用新型涉及一种用于海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮，其特征在于它包括一圆环形的主动轮，所述主动轮的两侧面呈发散状对称设置有若干相同的径向直叶片，所述主动轮的圆环中心设置有轮毂，所述轮毂上均匀间隔设置有四个长叶片，每一所述长叶片分别与所述主动轮两侧面上对应的所述径向直叶片设置为一体；所述主动轮一侧的四个长叶片上分别设置有一连接臂，所述主动轮通过四个所述连接臂连接一圆环形从动轮；所述从动轮两侧面上呈发散状对称设置有若干相同的径向直叶片。本实用新型多相输送能力强，抗堵塞、耐磨损，流量扬程曲线平坦，工作范围宽，轴向力小，无密封压力，因此，可广泛用于无隔水管钻井过程中的海底泥浆举升泵中。
文档编号F04D29/22GK201963592SQ20102067353
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者周建良, 周昌静, 李伟, 殷志明, 盛磊祥, 蒋世全, 许亮斌, 陈国明 申请人:中国海洋石油总公司, 中国石油大学(华东), 中海石油研究中心