CN105756926B - 井下电潜螺杆泵减速器专用保护器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井下电潜螺杆泵减速器专用保护器。本发明在地面用高压注油泵通过专用的注油电缆，将新润滑油送入井下，通过在本装置下端设计单向安全阀，其开启压力根据不同的井深可调，在油压作用下单向阀开启，新的润滑油从装置下部注入，旧的润滑油从装置上部呼吸孔排到油套管间隙中，完成换油过程。其有益效果是：（1）与原有保护器兼容性高，配件绝大部分通用；（2）结构简单，单向阀开启压力根据不同的井深可调；（3）与注油电缆连接简单、可靠；（4）实现了定期更换润滑油，保证了井下减速器的良好润滑，能够有效延长减速器的寿命；（5）增强了止推力可承载能力；（6）延长了检泵周期，减少了作业费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下电潜螺杆泵，特别涉及一种井下电潜螺杆泵减速器专用保护器。
背景技术
电潜螺杆泵Electric Submersible Progressing Cavity Pum（ESPCP）是螺杆泵（PCP）和电潜泵（ESP）的组合。随着油田开发的逐步深入，稠油、含砂、中低产量井所占比例日益增大,传统的游梁抽油机由于油稠、出砂会出现卡泵、卡杆、泵磨损、抽油杆断脱等情况,导致油井作业频繁甚至停产。寻求新的采油工艺已成为各油田进一步发展的必由之路。螺杆泵适合于排粘稠液体和含固相液体,并且流量均匀平稳。但地面驱动螺杆泵因驱动杆易造成杆断、杆管磨损、卡杆等问题一直不能得到推广应用。在这种情况下，同时具有无杆采油、井下驱动和螺杆泵优点的电潜螺杆泵(ESPCP)受到普遍关注。
电潜螺杆泵采油系统(ESPCP) 是利用井下潜油电机直接驱动螺杆泵举升液体,综合了无杆采油系统、井下电机驱动和螺杆泵的优点，与有杆泵相比节能可达30 %～60 % ,并可突破有杆泵下泵深度,可应用于稠油井、出砂井、含气井、斜井和水平井。对避免因出砂导致的泵砂卡、抽油杆断脱、卡杆等现象效果显著，同时，ESPCP 不会对油层产生激动，具有防砂、降低含水的作用。
但是现有的井下电潜螺杆泵存在反推力大，推力轴承过早失效的实际问题，目前，人们研究试图通过轴外围的多级串联轴套将轴向力逐级传导到壳体和连接法兰上，以抵消轴向力，并向轴端花键套传递没有轴向力的输出转矩。但是，现有的电潜螺杆泵减速器保护器只能存储一定量的润滑油，因井下空间限制，存储量有限，无法满足潜油螺杆泵机组长期连续运转的需求，往往因为润滑不良而导致井下减速器提前失效。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种井下电潜螺杆泵减速器专用保护器，本发明在地面用高压注油泵通过专用的注油电缆，将新润滑油送入井下，通过在本装置下端设计单向安全阀，其开启压力根据不同的井深可调，在油压作用下单向阀开启，新的润滑油从装置下部注入，旧的润滑油从装置上部呼吸孔排到油套管间隙中，完成换油过程，本装置传动轴为中空结构，可迅速将新的润滑油输送至下端的减速器中。
本发明提到的一种井下电潜螺杆泵减速器专用保护器，包括上运输帽（1）、空心主轴（2）、头部总成（3）、机械密封总成（4）、泄油阀总成（5）、上胶囊（6）、上部导向体（7）、呼吸孔（8）、下胶囊（9）、中部导向体（10）、下部导向体总成（11）、高压单向阀总成（12）、注油接头孔（13）、下部壳体（14）、推力轴承组（15）、底座总成（16）、下运输帽（17）、上部壳体（18）、中部壳体（19）和连接管（20），所述上运输帽（1）与头部总成（3）活动连接，头部总成（3）内固定有空心主轴（2），且头部总成（3）的下部通过机械密封总成（4）与空心主轴（2）配合；所述头部总成（3）的底部与上部壳体（18）连接，上部壳体（18）内设有上胶囊（6），上部壳体（18）的下部连接上部导向体（7），且上部导向体（7）内设有呼吸孔（8），呼吸孔（8）与上部壳体（18）内腔连通，上部导向体（7）的下端连接中部壳体（19），中部壳体（19）内设有下胶囊（9），中部壳体（19）的下端连接中部导向体（10），中部导向体（10）的下端通过连接管（20）连接到下部导向体总成（11），所述下部导向体总成（11）上设有注油接头孔（13），注油接头孔（13）通过高压单向阀总成（12）连接到连接管（20）内腔，注油接头孔（13）的外端与注油电缆中的高压油管连接；所述下部导向体总成（11）的下端通过推力轴承组（15）连接到底座总成（16），底座总成（16）的下部安装下运输帽（17）。
上述推力轴承组（15）包括端部轴承动圈（15-1）、钢球（15-2）、轴承静圈（15-3）、内撑套（15-4）、外撑套（15-5）、轴承动圈（15-6），轴承静圈（15-3）和轴承动圈（15-6）上下相间排列，在轴承静圈与轴承动圈之间设有钢球（15-2），所述钢球（15-2）与轴承静、动圈的钢球滚道的接触角为零度角，所述轴承静圈（15-3）之间以及位于推力轴承组两端的轴承静圈（15-3）外侧均设有外撑套（15-5），轴承静圈（15-3）和外撑套（15-5）与下部壳体（14）相接合，所述轴承动圈之间设有内撑套，轴承动圈（15-6）和内撑套（15-4）与空心主轴（2）相接合，空心主轴设有固定推力轴承组的紧定机构。
上述空心主轴（2）为空心结构，且空心主轴（2）的上端封闭。
上述空心主轴（2）位于上胶囊（6）和下胶囊（9）处加工有径向油孔，使得胶囊内的润滑油通过空心主轴（2）中间的孔流入下端减速器中。
上述内撑套（15-4）和外撑套（15-5）上设有用于润滑的孔槽。
本发明提到的井下电潜螺杆泵减速器专用保护器的使用方法，包括以下步骤：
首先，将注油电缆的上端连接到地面高压油泵，下端连接到井下的电潜螺杆泵减速器专用保护器的注油接头孔（13）；
第二，换油时，地面高压油泵将新的润滑油通过注油电缆送入井下，达到一定压力后高压单向阀总成（12）开启，新注入的电机润滑油可通过中部导向体（10）的补偿孔，首先进入下胶囊（9），然后通过空心主轴（2）上的小孔流向上胶囊（6），在压力作用下泄油阀总成（5）将被打开，旧的电机润滑油将通过呼吸孔（8）流入油套环形空间完成换油过程；
第三，下端的推力轴承组（15）通过轴外围的多级串联轴套将轴向力逐级传导到壳体和连接法兰上，以抵消轴向力，并向轴端花键套传递没有轴向力的输出转矩。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
（1）与原有保护器兼容性高，配件绝大部分通用；
（2）结构简单，单向阀开启压力根据不同的井深可调；
（3）与注油电缆连接简单、可靠；
（4）实现了定期更换润滑油，保证了井下减速器的良好润滑，能够有效延长减速器的寿命；
（5）增强了止推力可承载能力；
（6）延长了检泵周期，减少了作业费用，增加了油井的有效生产天数。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的A部放大图；
附图3是本发明的使用状态示意图；
上图中：上运输帽1、空心主轴2、头部总成3、机械密封总成4、泄油阀总成5、上胶囊6、上部导向体7、呼吸孔8、下胶囊9、中部导向体10、下部导向体总成11、高压单向阀总成12、注油接头孔13、下部壳体14、推力轴承组15、底座总成16、下运输帽17、上部壳体18、中部壳体19和连接管20；端部轴承动圈15-1、钢球15-2、轴承静圈15-3、内撑套15-4、外撑套15-5、轴承动圈15-6；螺杆泵a、万向节b、减速机保护器c、减速机d、电机保护器e、电机f、注油电缆g、高压油管h。
具体实施方式
结合附图1-3，对本发明作进一步的描述：
本发明提到的一种井下电潜螺杆泵减速器专用保护器，包括上运输帽1、空心主轴2、头部总成3、机械密封总成4、泄油阀总成5、上胶囊6、上部导向体7、呼吸孔8、下胶囊9、中部导向体10、下部导向体总成11、高压单向阀总成12、注油接头孔13、下部壳体14、推力轴承组15、底座总成16、下运输帽17、上部壳体18、中部壳体19和连接管20，所述上运输帽1与头部总成3活动连接，头部总成3内固定有空心主轴2，且头部总成3的下部通过机械密封总成4与空心主轴2配合；所述头部总成3的底部与上部壳体18连接，上部壳体18内设有上胶囊6，上部壳体18的下部连接上部导向体7，且上部导向体7内设有呼吸孔8，呼吸孔8与上部壳体18内腔连通，上部导向体7的下端连接中部壳体19，中部壳体19内设有下胶囊9，中部壳体19的下端连接中部导向体10，中部导向体10的下端通过连接管20连接到下部导向体总成11，所述下部导向体总成11上设有注油接头孔13，注油接头孔13通过高压单向阀总成12连接到连接管20内腔，注油接头孔13的外端与注油电缆中的高压油管连接；所述下部导向体总成11的下端通过推力轴承组15连接到底座总成16，底座总成16的下部安装下运输帽17。
其中，参照附图2，本发明的推力轴承组15包括端部轴承动圈15-1、钢球15-2、轴承静圈15-3、内撑套15-4、外撑套15-5、轴承动圈15-6，轴承静圈15-3和轴承动圈15-6上下相间排列，在轴承静圈与轴承动圈之间设有钢球15-2，所述钢球15-2与轴承静、动圈的钢球滚道的接触角为零度角，所述轴承静圈15-3之间以及位于推力轴承组两端的轴承静圈15-3外侧均设有外撑套15-5，轴承静圈15-3和外撑套15-5与下部壳体14相接合，所述轴承动圈之间设有内撑套，轴承动圈15-6和内撑套15-4与空心主轴2相接合，空心主轴设有固定推力轴承组的紧定机构。
上述空心主轴2为空心结构，且空心主轴2的上端封闭。
上述空心主轴2位于上胶囊6和下胶囊9处加工有径向油孔，使得胶囊内的润滑油通过空心主轴2中间的孔流入下端减速器中。
上述内撑套15-4和外撑套15-5上设有用于润滑的孔槽。
本发明提到的井下电潜螺杆泵减速器专用保护器的使用方法，包括以下步骤：
首先，将注油电缆g的上端连接到地面高压油泵，下端连接到井下的电潜螺杆泵减速器专用保护器的注油接头孔13，减速机保护器c的上部通过万向节b连接螺杆泵a，减速机保护器c的下部依次连接减速机d、电机保护器e、电机f，注油电缆g；
第二，换油时，地面高压油泵将新的润滑油通过注油电缆送入井下，达到一定压力后高压单向阀总成12开启，新注入的电机润滑油可通过中部导向体10的补偿孔，首先进入下胶囊9，然后通过空心主轴2上的小孔流向上胶囊6，在压力作用下泄油阀总成5将被打开，旧的电机润滑油将通过呼吸孔8流入油套环形空间完成换油过程；
第三，下端的推力轴承组15通过轴外围的多级串联轴套将轴向力逐级传导到壳体和连接法兰上，以抵消轴向力，并向轴端花键套传递没有轴向力的输出转矩。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (3)
1.一种井下电潜螺杆泵减速器专用保护器，其特征是：包括上运输帽（1）、空心主轴（2）、头部总成（3）、机械密封总成（4）、泄油阀总成（5）、上胶囊（6）、上部导向体（7）、呼吸孔（8）、下胶囊（9）、中部导向体（10）、下部导向体总成（11）、高压单向阀总成（12）、注油接头孔（13）、下部壳体（14）、推力轴承组（15）、底座总成（16）、下运输帽（17）、上部壳体（18）、中部壳体（19）和连接管（20），所述上运输帽（1）与头部总成（3）活动连接，头部总成（3）内固定有空心主轴（2），且头部总成（3）的下部通过机械密封总成（4）与空心主轴（2）配合；所述头部总成（3）的底部与上部壳体（18）连接，上部壳体（18）内设有上胶囊（6），上部壳体（18）的下部连接上部导向体（7），且上部导向体（7）内设有呼吸孔（8），呼吸孔（8）与上部壳体（18）内腔连通，上部导向体（7）的下端连接中部壳体（19），中部壳体（19）内设有下胶囊（9），中部壳体（19）的下端连接中部导向体（10），中部导向体（10）的下端通过连接管（20）连接到下部导向体总成（11），所述下部导向体总成（11）上设有注油接头孔（13），注油接头孔（13）通过高压单向阀总成（12）连接到连接管（20）内腔，注油接头孔（13）的外端与注油电缆中的高压油管连接；所述下部导向体总成（11）的下端通过推力轴承组（15）连接到底座总成（16），底座总成（16）的下部安装下运输帽（17）。
2.根据权利要求1所述的井下电潜螺杆泵减速器专用保护器，其特征是：所述空心主轴（2）为空心结构，且空心主轴（2）的上端封闭。
3.根据权利要求1所述的井下电潜螺杆泵减速器专用保护器，其特征是：所述空心主轴（2）位于上胶囊（6）和下胶囊（9）处加工有径向油孔，使得胶囊内的润滑油通过空心主轴（2）中间的孔流入下端减速器中。
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