CN104935104A - 一种压力补偿式潜油电机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及潜油电机技术领域，具体涉及一种压力补偿式潜油电机系统，包括潜油电机和与潜油电机连接的压力补偿装置，该潜油直线电机包括定子和动子，该定子与动子之间形成一密封的第一腔体，该第一腔体内充满有润滑油，其特征在于：该压力补偿装置包括活塞、外管和伸缩机构。本发明通过在潜油电机系统中设计一压力补偿装置，降低潜油电机内外的压力差，保证潜油电机运行过程中其内部压力与外部压力的平衡，使电机运行更加顺畅，同时保证电机处于全密封状态，使电机可靠性高、寿命长，能更好的适应井下恶劣环境；并具有结构简单、成本低、可靠性高等优点。

Description

一种压力补偿式潜油电机系统

技术领域

本发明涉及潜油电机技术领域，具体涉及一种压力补偿式潜油电机系统。

背景技术

目前，我国油田大多数已进入中后期开发阶段，随着原油含水率的不断上升，油层压力和油井动液面的逐渐下降，为了保持原油稳产，必须增加采液量，采油成本也相应提高。而增大采液量则要求采油设备不仅要能满足“深抽、大排量”提液的工艺要求，而且要能耗低、可靠性高，即需要选用高效节能的抽油机。

传统采油设备主要以游梁式抽油机(磕头机)进行石油油液采集，在这种采油过程中，磕头机是机械动力装置，它通过千米以上的抽油杆与抽油泵的柱塞相连，靠它带动泵柱塞往复运动将地下油液抽吸到地面。其弊端主要有：耗能高(有效功低，无效功高)、泵效低、抽油杆与油管偏磨、停机调参和调参范围窄。

潜油直线电机采油系统不仅彻底克服了上述弊端，而又特别适用于薄差油层和低渗透油层油液开采，在低产井、斜井、丛式井、水平井和稠油井采用，更能发挥其节能、降低采油成本优势。直线电机用于地下油井中，环境恶劣，对其可靠性提出了很高的要求。因此此系统电机采用全密封结构，内部灌油，同时要防止井液及杂质进入电机。

潜油直线电机在几千米的地下，应用于高压、高温、高腐蚀的环境中，对电机的绝缘、耐腐蚀、耐磨、耐高温等方面都提出了很高的要求，为了保护电机内部不被井液污染、腐蚀，电机必须做成全密封结构，内部灌满绝缘、阻燃、润滑的油脂。为了提高密封的可靠性，尽量做到电机内外没有压力差，保证潜油电机运行过程中其内部压力与外部压力的平衡。

若电机内部压力与外部压力不平衡，会增加电机的运行阻力，不利于电机的有效运作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种压力补偿式潜油电机系统，保证电机在运行过程中，其内部压力恒定不变。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种压力补偿式潜油电机系统，包括潜油电机和与潜油电机连接的压力补偿装置，该潜油直线电机包括定子和动子，该定子与动子之间形成一密封的第一腔体，该第一腔体内充满有润滑油，该压力补偿装置包括活塞、外管和伸缩机构；

活塞，其设置在外管内并与外管的内壁密封结合，该活塞在外管内自由活动，用于平衡电机的内外压力，其在外管内包括一初始位置；

外管，其与活塞的一侧形成第二腔体，该第二腔体与第一腔体连通，且形成一密封腔体，该第二腔体内也充满有润滑油；

弹性机构，其与活塞连接，该弹性机构带动活塞返回初始位置。

其中，较佳方案是：该外管其与活塞的另一侧形成与系统外部连通的第三腔体，该第三腔体的端部设置有尾部接头，该尾部接头设有用于内外液体流通的筛孔及设置在筛孔上的筛网，该筛网用于防止杂质进入第三腔体

其中，较佳方案是：该弹性机构为伸缩结构，该伸缩结构分别与活塞与尾部接头连接，该伸缩结构带动活塞返回初始位置。

其中，较佳方案是：该伸缩结构为弹簧结构。

其中，较佳方案是：该弹簧结构包括上弹簧和下弹簧，该上弹簧和下弹簧之间设有扶正块。

其中，较佳方案是：该活塞与外管之间设有密封件，该活塞通过密封件与外管的内壁密封结合。

其中，较佳方案是：该第一腔体或第二腔体内包括一磁环，用于吸附润滑油中的杂质。

其中，较佳方案是：该磁环设置在活塞上且靠近第二腔体的一侧。

其中，较佳方案是：该活塞、外管、伸缩机构和尾部接头的材质均为耐腐蚀材料。

其中，较佳方案是：该外管的内壁进行镀铬处理。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过在潜油电机系统中设计一压力补偿装置，降低潜油电机内外的压力差，保证潜油电机运行过程中其内部压力与外部压力的平衡，使电机运行更加顺畅，同时保证电机处于全密封状态，使电机可靠性高、寿命长，能更好的适应井下恶劣环境；并具有结构简单、成本低、可靠性高等优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明潜油电机系统的结构示意图；

图2是本发明压力补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1所示，提供一种压力补偿式潜油电机系统的优选实施例。

一种压力补偿式潜油电机10系统，包括潜油电机10和与潜油电机10连接的压力补偿装置20，该潜油直线电机包括定子12和动子11，该定子12与动子11之间形成一密封的第一腔体31，该第一腔体31内充满有润滑油；压力补偿装置20包括活塞21、外管23和伸缩机构22，其中，压力补偿装置20优选安装在潜油电机10的下端。

具体地：

活塞21，其设置在外管23内并与外管23的内壁密封结合，该活塞21在外管23内自由活动，用于平衡电机的内外压力，其在外管23内包括一初始位置；其中，初始位置是指在某一特定环境中，潜油电机10不工作时，活塞21在外管23中的位置。

外管23，其与活塞21的一侧形成第二腔体32，该第二腔体32与第一腔体31连通，且形成一密封腔体，该第二腔体32内也充满有润滑油；其中，外管23其与活塞21的另一侧形成与系统外部连通的第三腔体33。

弹性机构，其与活塞21连接，该弹性机构带动活塞21返回初始位置。

在本实施例中，当动子11做往复运动时，即动子11不断进出电机的第一腔体31，造成第一腔体31的空间发生变化，压强随之变化，使第一腔体31的压强与外部压强不平衡，压强差将使动子11在做往复运动时产生很大阻力，电机很难运行。或者，潜油电机10在几千米的地下，应用于高压、高温的环境中，易导致系统内外的压力差大。或者，电机发热引起内部的润滑油的体积膨胀。

安装压力补偿装置20后，由于电机内压力差的变化，活塞21在外管23内进行自由活动，降低潜油电机10内外的压力差，即保证潜油电机10运行过程中其内部压力恒定不变；同时，活塞21与外管23密封结合，提高潜油电机10的密封性、可靠性。

在本实施例中，潜油电机10是整个系统的动力源，其包括定子12和动子11。其中，定子12包含硅钢片组件、线圈和定子外管，动子11包括动子延长杆、导磁环和磁铁，由硅钢片组件、线圈、导磁环和磁铁之间产生作用力，保证动子11在第一腔体31内稳定地进行往复运动。

潜油电机10优选为潜油直线电机。

如图2所示，提供一种压力补偿装置的较佳实施例。

压力补偿装置20还包括尾部接头24，尾部接头24设置在第三腔体33的端部，尾部接头24设有用于内外液体流通的筛孔241及设置在筛孔上的筛网(附图中未显示)，该筛网用于防止杂质进入第三腔体33，，如含砂物能损坏电机的杂质。

压力补偿装置20还包括密封件26，密封件26设置在活塞21与外管23之间，活塞21通过密封件26与外管23的内壁密封结合；密封件26还包括磨损补偿功能，即密封件26具有弹性且处于压缩状态，便于长期与外管23的内壁密封结合。优选地，外管23的内壁进行镀铬处理，使密封件26与外管23的内壁在摩擦时，增加内壁的耐磨性。优选地，活塞21上设置若干密封件26，提供多层保护，密封件26可以为密封圈，其包裹着活塞21的侧面。

其中，外管23的内壁还能进行别的特殊硬化处理，如氮化、镀铬、喷焊等。

压力补偿装置20还包括磁环25，磁环25设置在第一腔体31或第二腔体32内，用于吸附润滑油中的杂质，保持润滑油的清洁。杂质是动子11在第一腔体31内做往复运动时，与第一腔体31内的内壁(定子12的内壁)磨损，掉落下来的金属屑。优选地，磁环25优选设置在活塞21上且靠近第二腔体32的一侧。

其中，磁环25还可采用钕铁硼、钐钴等高性能、高矫顽力的永磁材料。

进一步地，本实施例提供一种弹性机构的较佳实施例，具体是：弹性机构为伸缩结构，伸缩结构分别与活塞21与尾部接头24连接，伸缩结构带动活塞21返回初始位置。

伸缩结构优选为弹簧结构。

由于外管23过长，弹簧结构跟随活塞21在外管23中做伸缩运动时，防止弹簧结构与外管23摩擦造成损坏，本实施例还提供一种弹簧结构的较佳方案，具体是：弹簧结构包括上弹簧221和下弹簧222，该上弹簧221和下弹簧222之间设有扶正块223，扶正块223防止弹簧偏心。

进一步地，该活塞21、外管23、伸缩机构22和尾部接头24的材质均为耐腐蚀材料，或者进行耐腐蚀处理。提高电机可靠性、寿命，能更好的适应井下恶劣环境。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种压力补偿式潜油电机系统，包括潜油电机和与潜油电机连接的压力补偿装置，该潜油直线电机包括定子和动子，该定子与动子之间形成一密封的第一腔体，该第一腔体内充满有润滑油，其特征在于：该压力补偿装置包括活塞、外管和伸缩机构；

活塞，其设置在外管内并与外管的内壁密封结合，该活塞在外管内自由活动，用于平衡电机的内外压力，其在外管内包括一初始位置；

外管，其与活塞的一侧形成第二腔体，该第二腔体与第一腔体连通，且形成一密封腔体，该第二腔体内也充满有润滑油；

弹性机构，其与活塞连接，该弹性机构带动活塞返回初始位置。

2.根据权利要求1所述的潜油电机系统，其特征在于：该外管其与活塞的另一侧形成与系统外部连通的第三腔体，该第三腔体的端部设置有尾部接头，该尾部接头设有用于内外液体流通的筛孔及设置在筛孔上的筛网，该筛网用于防止杂质进入第三腔体。

3.根据权利要求2所述的潜油电机系统，其特征在于：该弹性机构为伸缩结构，该伸缩结构分别与活塞与尾部接头连接，该伸缩结构带动活塞返回初始位置。

4.根据权利要求3所述的潜油电机系统，其特征在于：该伸缩结构为弹簧结构。

5.根据权利要求4所述的潜油电机系统，其特征在于：该弹簧结构包括上弹簧和下弹簧，该上弹簧和下弹簧之间设有扶正块。

6.根据权利要求1所述的潜油电机系统，其特征在于：该活塞与外管之间设有密封件，该活塞通过密封件与外管的内壁密封结合。

7.根据权利要求1所述的潜油电机系统，其特征在于：该第一腔体或第二腔体内包括一磁环，用于吸附润滑油中的杂质。

8.根据权利要求1所述的潜油电机系统，其特征在于：该磁环设置在活塞上且靠近第二腔体的一侧。

9.根据权利要求5所述的潜油电机系统，其特征在于：该活塞、外管、伸缩机构和尾部接头的材质均为耐腐蚀材料。

10.根据权利要求9所述的潜油电机系统，其特征在于：该外管的内壁进行镀铬处理。