CN104935104B - 一种压力补偿式潜油电机系统 - Google Patents
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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,包括潜油直线电机和与潜油直线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,降低潜油直线电机内外的压力差,保证潜油直线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
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,包括潜油直线电机和与潜油直线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,降低潜油直线电机内外的压力差,保证潜油直线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系统,包括潜油直线电机10和与潜油直线电机10连接的压力补偿装置20,该潜油直线电机10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优选安装在潜油直线电机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,潜油直线电机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,潜油直线电机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,降低潜油直线电机10内外的压力差,即保证潜油直线电机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,提高潜油直线电机10的密封性、可靠性。
在本实施例中,潜油直线电机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。
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 (7)
1.一种压力补偿式潜油电机系统,包括潜油直线电机和与潜油直线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;
伸缩机构为弹性机构,其与活塞连接,该弹性机构带动活塞返回初始位置;该弹性机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。
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。
4.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。
5.根据权利要求4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。
6.根据权利要求2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。
7.根据权利要求6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。
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