[发明专利]一种用于海底泥浆举升泵的双盘直叶片叶轮

说明书

技术领域

本发明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工作模式和所输送介质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；3)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，本发明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，本发明采取以下技术方案：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。

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。