CN103510923A - 磁悬浮机泵一体化井下采油装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田领域采油时所用的磁悬浮机泵一体化井下采油装置。该装置包括抽油泵筒及内置的投捞短接，所述的投捞短接经转换接头连接磁悬浮电机动子，磁悬浮电机动子的下端连接抽油泵游动凡尔组合；而抽油泵筒外壁套装磁悬浮电机定子，所述的磁悬浮电机定子置于壳体内。该装置具有防砂、防蜡、无级调整功能，结构紧凑、高效节能、免维护、寿命长，可大大降低生产成本，特别适合深井、定向井、结蜡、稠油、抽空控制等陆上及海上油井使用。

Description

磁悬浮机泵一体化井下采油装置

技术领域

本发明涉及油田领域采油时所用的井下采油设备，特别涉及定向井、水平井，高含蜡井及海上油田采油时使用的一种具有防砂、防蜡功能的磁悬浮机泵一体化井下采油装置。

背景技术

在油田采油领域，目前各油田的抽油设备大多为常规游梁式抽油机，其存在的主要问题是能耗大、效率低、游梁式抽油机附件多、重量大、传动部分环节太多、部件的损耗和能量的损耗惊人。由于传统的游梁式抽油机其工作过程为：用电机带动减速机，减速机带动皮带轮，皮带轮带动曲柄连杆将旋转圆运动变成驴头悬点的上下直线往复运动，依靠抽油杆和光杆传递运动，带动井下抽油泵柱塞提上放下，将油带出地面进入输油管道中，在抽油杆上下往复运动过程中，极易造成抽油杆与油管之间偏磨，减少使用寿命，缩短了作业周期，增加了大量费用。随着井深和产量的不断增加，同时随着油井开采复杂条件的经常出现，如多气、水淹和强腐蚀性等条件，传统游梁式抽油机的许多问题明显地显现出来。主要变现为能耗高、重量大和难以实现长冲程、低冲次抽油，在生产中抽油杆的事故增多、抽油泵的排量降低等。据统计，游梁式抽油机其中皮带损耗15%，减速机功率损耗9%，四连杆结构功率损耗3-6%，以上三个方面的能量损失在30-35%左右，海上油田因为游梁式抽油机的重量更是无法作业。为了克服这些缺点，21世纪以来，出现了新的往复式潜游电泵，即磁悬浮电机与抽油泵连接，具有明显的节能作用，但结构不完善，存在先天的问题是由于泵与磁悬浮电机由连杆相连，使得整体结构的轴线尺寸过长，压杆容易失稳，冲程大多为1.2米到1.5米，抽油泵抽汲系数不高。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种磁悬浮机泵一体化井下采油装置。该装置具有防砂、防蜡、无级调整功能，结构紧凑、高效节能、免维护、寿命长，可大大降低生产成本，特别适合深井、定向井、结蜡、稠油、抽空控制等陆上及海上油井使用。

本发明的技术方案是：一种磁悬浮机泵一体化井下采油装置，包括抽油泵筒及内置的投捞短接，所述的投捞短接经转换接头连接磁悬浮电机动子，磁悬浮电机动子的下端连接抽油泵游动凡尔组合；而抽油泵筒外壁套装磁悬浮电机定子，所述的磁悬浮电机定子置于壳体内。

所述的抽油泵游动凡尔组合包括上凡尔罩及上凡尔、变径接箍、抽油泵柱塞，下凡尔罩及下凡尔，所述的上凡尔罩连接于磁悬浮动子的下端，上凡尔罩内置有上凡尔，上凡尔罩经变径接箍连接抽油泵柱塞，抽油泵柱塞的下端连接下凡尔罩，下凡尔罩内置有下凡尔。

上述的磁悬浮电机定子由若干电磁线圈及磁悬浮轴承组成，所述的若干电磁线圈与磁悬浮轴承轴向间隔连接并套装于上述抽油泵筒外壁，最上端的电磁线圈与供电电缆连接。

本发明的有益效果是：在上述方案中，磁悬浮动子与抽油泵游动部件合为一体，成为抽油泵的游动部分，磁悬浮定子与抽油泵泵筒也配合为一体，依托磁悬浮电磁原理，抽油泵固定组件为游动组件直接提供电磁动力，将电能直接转换成直线运动的机械能，中间无机械传动部分，提高了传动效率，节能效果非常明显；利用装置中的数据采集单元，实现抽汲参数无级调整；由磁悬浮动子替代抽油杆，避免了抽油杆与油管之间的偏磨问题，延长了该装置的使用寿命；由于该装置不使用四连杆机构，克服了游梁式抽油机加大冲程时减速箱扭矩增加的缺点，因此，较容易实现长冲程。该装置整体结构简单，提高了可靠性和安装便利性，运行平稳、可靠、免维护、调控方便，能满足采油工艺自动控制的要求和适应恶劣的工作环境等特点，特别适合深井、定向井、结蜡、稠油、抽空控制等陆上及海上油井使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为该装置的工作原理示意图。

图中 1-上接头，2-供电电缆， 3-投捞短接，4-壳体，5-抽油泵出液孔，6-磁悬浮电机动子，7-转换接头，8-电磁线圈，9-上凡尔，10-抽油泵柱塞，11-抽油泵筒，12-下凡尔，13-油管接箍，14-固定凡尔，15-固定凡尔罩，16-变径接箍，17-下接头，18-下凡尔罩，19-上凡尔罩，20-磁悬浮轴承，21-数据采集单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1及图2所示，该磁悬浮机泵一体化井下采油装置，包括上接头1、抽油泵筒11及投捞短接3、油管接箍13及下接头17，所述的上接头1与抽油泵筒11的上端螺纹连接，抽油泵筒11的下端螺纹连接油管接箍13，油管接箍13螺纹连接固定凡尔罩15，固定凡尔罩15螺纹连接下接头17，固定凡尔罩15内置有固定凡尔14，其中，上述的投捞短接3上带有出液孔5，且螺纹连接转换接头7，转换接头7螺纹连接磁悬浮电机动子6，磁悬浮电机动子6的下端螺纹连接抽油泵游动凡尔组合，且上述的投捞短接3、转换接头7、磁悬浮电机动子及抽油泵游动凡尔组合均置于抽油泵筒11内；上述的抽油泵筒11外壁套装磁悬浮电机定子，所述的磁悬浮电机定子置于壳体4内。

上述的抽油泵游动凡尔组合包括上凡尔罩19及上凡尔9、变径接箍16、抽油泵柱塞10、下凡尔罩18及下凡尔12，所述的上凡尔罩19螺纹连接于磁悬浮电机动子6的下端，上凡尔罩19内置有上凡尔17，上凡尔罩19螺纹连接变径接箍16，接变径接箍16螺纹连接抽油泵柱塞10，抽油泵柱塞10的下端螺纹连接下凡尔罩18，下凡尔罩18内置有下凡尔12。

上述的磁悬浮电机动子6由若干轴向螺纹连接的磁悬浮动子组成。

上述的磁悬浮电机定子由若干电磁线圈8及磁悬浮轴承20组成，所述的若干电磁线圈8与磁悬浮轴承20轴向间隔固定连接并套装于上述抽油泵筒11外壁，最上端的电磁线圈8与供电电缆2连接，供电电缆2与地面供电系统连接，且上接头内置有与供电电缆连接的数据采集单元21。

上述的上接头1内置有与供电电缆2连接的数据采集单元21，用于测量油压，套压，温度，含水等参数，这些参数通过数据电缆2上传至地面控制单元，从而得出油井流量，动液面等参数，地面控制单元根据采集参数，根据程序自动调节井下采油装置的冲程，冲次，提高油田产量和采油效率。 

采油时，该装置中的下接头17与防筛管连接，形成采油设备的进液孔，油液由此进液孔进入采油设备，上接头1与油管连接，原油在磁悬浮动子及抽油泵柱塞的抽吸作用下，最后由出液口进入油管，从而被输送到地面。

具体抽吸过程如图2所示：上冲程如图2A所示，磁悬浮电机动子6依次带动抽油泵柱塞10、上凡尔9、下凡尔12下行，关闭通道，抽油泵筒11内压力下降，当抽油泵筒11内压力低于进液口压力时，在压差作用下固定凡尔14上行，抽油泵固定阀打开，液体进入抽油泵柱塞10内，同时井口排出抽油泵筒体积的液体；下冲程时，如图2B所示，在磁悬浮电机动子6的作用下，抽油泵活塞10上行，抽油泵筒11内压力升高，在压差作用下，上凡尔9，下凡尔12上行，通道打开，固定凡尔14下行，固定下部通道，液体从泵内排出到抽油泵活塞10以上的油管中，等待下个上冲程被排出井口。

Claims (3)

1.一种磁悬浮机泵一体化井下采油装置，包括抽油泵筒（11）及内置的投捞短接（3），其特征在于：所述的投捞短接（3）经转换接头（7）连接磁悬浮电机动子，磁悬浮电机动子的下端连接抽油泵游动凡尔组合；而抽油泵筒（11）外壁套装磁悬浮电机定子，所述的磁悬浮电机定子置于壳体（4）内。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮机泵一体化井下采油装置，其特征在于：所述的抽油泵游动凡尔组合包括上凡尔罩（19）及上凡尔（9）、变径接箍（16）、抽油泵柱塞（10），下凡尔罩（18）及下凡尔（12），所述的上凡尔罩（19）连接于磁悬浮动子（6）的下端，上凡尔罩（19）内置有上凡尔（9），上凡尔罩（19）经变径接箍（16）连接抽油泵柱塞（10），抽油泵柱塞（10）的下端连接下凡尔罩（18），下凡尔罩（18）内置有下凡尔（12）。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮机泵一体化井下采油装置，其特征在于：上述的磁悬浮电机定子由若干电磁线圈（8）及磁悬浮轴承（20）组成，所述的若干电磁线圈（8）均与磁悬浮轴承（20）轴向间隔固定连接并套装于上述抽油泵筒（11）外壁，最上端的电磁线圈（8）与供电电缆（2）连接。

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