[发明专利]扩散器隆起部叶片轮廓

说明书

本申请要求由Song于2011年5月13日申请、名称为“扩散器隆起部叶片轮廓”的美国临时申请No.61/485,952的优先权和权益，，该申请引入本文作为参考。

技术领域

本发明总体来讲涉及一种泵，尤其是涉及用于在电动潜水泵运行期间形成通过扩散器的更偏向层流流体流型的泵扩散器。

背景技术

井可以使用例如电动潜水泵(ESP)的人工提升系统将井流体提升至地面。当使用电动潜水泵时，电动潜水泵可以通过将该电动潜水泵连接至管柱的井下端来配置，然后该电动潜水泵在管柱端部上被下送到井内。电动潜水泵可通过任何合适的方式连接到管柱。在某些实例中，电动潜水泵通过螺纹连接部连接至管柱，使得电动潜水泵的井上端或排出部螺纹连接到管柱的井下端上。

电动潜水泵通常包括泵部分和马达部分。通常，马达部分位于泵部分下面的井下，可旋转轴连接马达和泵。可旋转轴通常为一个或多个在操作上联接在一起的轴。马达转动该可旋转轴，该可旋转轴依次转动泵内的部件使流体通过开采管柱提升至地面。电动潜水泵组组件还可以包括一个或多个在马达和泵之间联接至轴的密封部分。在某些实施例中，密封部分将马达轴连接至泵输入轴。某些电动潜水泵组件包括一个或多个气体分离器。气体分离器在泵入口处与轴联接，并在流体进入泵之前将气体从井眼流体中分离。

泵部分包括一叠叶轮和扩散器。叶轮和扩散器交替地成叠布置，使得离开叶轮的流体将流入相邻的扩散器，以此类推。通常，扩散器将流体由泵的径向向外位置朝所述可旋转轴向回引导，同时叶轮使流体从接近所述可旋转轴的区域加速至泵的径向向外位置。每一个叶轮和扩散器可以称作泵的一级。所述可旋转轴与叶轮相联，从而在不转动的扩散器内转动叶轮。以此方式，所述级可以对流体加压，以将流体提升穿过管柱至地面。

通常，叶轮通过将流体从接近旋转轴的位置径向向外加速至接近泵壳的区域。在所述接近泵壳的区域，流体被引导到扩散器中，该扩散器将流体向回导向旋转轴。扩散器利用多个叶片完成该过程，叶片具有接近泵壳的前缘和接近旋转轴的后缘。下一泵级的叶轮随后如上所述地加速流体以进一步对流体加压，并继续提升过程。扩散器的每一个叶片都可具有高压面和低压面，流体通常主要沿着低压面流动。由于流体沿着低压面流动，其可从低压面分离，从而造成紊流。紊流降低下一泵级中叶轮加速流体的能力，从而降低泵的效率和泵的总扬程。现代泵试图通过具有更长的轴向长度以允许流体从径向外侧位置横穿到径向内侧位置来减少流体从扩散器叶片的分离。更长的轴向长度允许进行逐渐的流体过渡。尽管如此，在现代泵中，在油和气环境中，可能没有足够的空间在电动潜水泵中容纳长扩散器。因此，需要具有与现有技术扩散器相比经历了减少了的流动分离的叶片的扩散器。

发明内容

利用本发明优选的实施例，这些和其他问题通常能解决或规避，并通常能实现技术优势，本发明优选的实施例提供了一种电动潜水泵的扩散器，该扩散器具有在该扩散器上形成的隆起部，和一种增加泵效率和泵扬程的方法。

根据本发明的一个实施例，公开了一种电动潜水泵(ESP)组件。电动潜水泵包括：用于使流体运动的叶轮；与潜水泵联接的马达，所述马达可使泵叶轮在泵中可变地旋转；和在泵中位于叶轮下游的扩散器，所述扩散器将在流体从扩散器的分离最小的情况下使流体在泵中从所述叶轮直接朝旋转轴运动。扩散器包括截头圆锥体，其具有用于使旋转轴通过的中心孔和形成在截头圆锥体外表面上的多个叶片。每个叶片具有叶片下游端处的前缘和叶片上游端处的后缘。弯曲的高压面在前缘和后缘之间延伸。弯曲的低压面在前缘和后缘之间延伸并与所述高压面相对。低压面的长度大于高压面的长度，使得沿着低压面流动的流体大致为层流。

根据本发明的另一实施例，公开了一种电动潜水泵(ESP)组件。电动潜水泵包括：用于使流体运动的叶轮；与潜水泵联接的马达，所述马达可使泵叶轮在泵中可变地旋转；和在泵中位于叶轮下游的扩散器，所述扩散器将在使流体从扩散器的分离最小的情况下使流体在泵中从所述叶轮直接朝向旋转轴运动。扩散器包括截头圆锥体，其具有用于使旋转轴通过的中心孔和形成在截头圆锥体外表面上的多个叶片。每个叶片具有叶片下游端处的前缘和叶片上游端处的后缘。弯曲的高压面在前缘和后缘之间延伸。弯曲的低压面在前缘和后缘之间延伸并与所述高压面相对。低压面上形成有隆起部。每个叶片的宽度从前缘向隆起部增加并从隆起部向后缘降低，使得在低压面上形成宽度的增加和减少，以使低压面的长度从前缘到后缘增加，从而沿着低压面流动的流体流动大致为层流。