[发明专利]涡轮泵一体式双通道举升泵

说明书

本发明公开了一种涡轮泵一体式双通道举升泵，包括涡轮泵本体和连接部件；连接部件包括上接头和下接头；涡轮泵本体主要由壳体、分流套、主轴、轴流泵单元、涡轮单元、径向轴承、止推轴承等构成；轴流泵单元由轴流泵转轮和轴流泵导轮组成，涡轮单元由涡轮定子和涡轮转子组成；其中，涡轮定子和轴流泵导轮组合成为一体式涡轮‑轴流泵导流静子；涡轮转子和轴流泵转轮组合成为一体式涡轮‑轴流泵转子；主轴顶部的外侧设置分流套，分流套内侧与主轴外侧形成的空间为过流通道；过流通道与多级的涡轮定子和涡轮转子的流道连通；主轴分流套的外侧与壳体内侧形成的空间为出口流道；出口流道与多级的轴流泵导轮和轴流泵转轮的流道连通。

技术领域

本发明属于海洋天然气水合物开采的技术领域，具体涉及一种涡轮泵一体式双通道举升泵。

背景技术

天然气水合物是由天然气和水在低温与高压情况下生成的固态笼型化合物，作为一种高能量密度资源，全球储量丰富，基于我国海洋天然气水合物埋深浅、没有致密盖层，矿藏疏松、胶结程度低、易于碎化的特点，我国科学家提出了固态流化开采法。固态开采方法采用机械破碎的方式，将埋藏于海底的固态天然气水合物层破碎为固态细小颗粒，并与海水掺混在一起，通过流体输送的方式，将水合物固相颗粒与海水的混合浆液从海底储层运送到海面。

现有的固态流化开采方法采用高压海水射流或钻头钻进的方式，对固态天然气水合物层进行破碎，并在井筒中循环钻井液，将水合物固相颗粒从海底带回海面，但由于水合物层极易破碎，破裂压力小，地层极易漏失，打入井底的钻井液大多数漏失而无法返回海面，因此破碎后的天然气水合物混合浆液回收效率低。

现有的固态流化开采方法采用井底举升泵协助循环钻井液的方式进行开采，但现有井底举升泵的轴向尺寸大，径向尺寸小，太长，刚度差，其加工制造难度大，精度低，成本高。此外，井底举升泵的壳体轴向尺寸也大，其内孔加工制造面临超深孔的困难，精度控制难度大。

除此，由于现有的井底举升泵轴向尺寸很大，其整机过于细长，在定向井和水平井中使用时，其过弯能力差，这将及大地限制其在实际工程中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种涡轮泵一体式双通道举升泵，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种涡轮泵一体式双通道举升泵，其包括涡轮泵本体和用于与涡轮泵本体相连的连接部件；所述连接部件包括与涡轮泵本体一端连接的上接头和与涡轮泵本体另一端连接的下接头；

所述涡轮泵本体主要由壳体、分流套、主轴、轴流泵单元、涡轮单元、径向轴承、止推轴承等构成；轴流泵单元由轴流泵转轮和轴流泵导轮组成，涡轮单元由涡轮定子和涡轮转子组成；其中，涡轮定子和轴流泵导轮组合成为一体式涡轮-轴流泵导流静子；涡轮转子和轴流泵转轮组合成为一体式涡轮-轴流泵转子。

工作时，动力液进入涡轮的定子，在定子叶栅中被加速导向后，流入涡轮转子，驱动涡轮转子旋转。涡轮转子旋转带动其外圈的轴流泵转轮旋转。轴流泵转轮旋转时，对其流道中的流体做功，并将流体泵送到涡轮-轴流泵导流静子的轴流泵导轮，流体在导轮中降速扩压后并流出。

由于受到井筒径向尺寸的限制，一副轴流泵单元形成的扬程不足以把水深千米下的水合物浆液泵送至海面，因此需要采用多副轴流泵单元串联形成多级轴流泵；同时，一副涡轮单元的输出功率不能驱动多副轴流泵单元，因此需要采用多幅涡轮单元。这样就形成了一体式的多级涡轮多级轴流泵的形式。

主轴顶部的外侧设置分流套，分流套内侧与主轴外侧形成的空间为过流通道，用于高压动力液的导入；过流通道与多级的涡轮定子和涡轮转子的流道连通；主轴分流套的外侧与壳体内侧形成的空间为出口流道，用于天然气水合物混合浆液的导出；出口流道与多级的轴流泵导轮和轴流泵转轮的流道连通。