CN106870356B - 电潜螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电潜螺杆泵，属于油气田排采设备领域。该电潜螺杆泵包括依次连接的第一锚定装置、螺杆泵和第二锚定装置，第一和第二锚定装置均包括锚定壳体、中心管、至少一个锚定构件和滑动构件，锚定壳体与中心管固定连接，且锚定壳体与中心管彼此围绕形成环形空腔，滑动构件容纳在环形空腔中，且滑动构件分别与中心管和至少一个锚定构件中的所有的锚定构件滑动连接，电潜螺杆泵设置有导流通道，导流通道依次沿第一锚定装置的中心管和螺杆泵延伸至第二锚定锚定装置的环形空腔，且导流通道分别开口于第一锚定装置的内腔、第一锚定装置的环形空腔和第二锚定装置的环形空腔。

Description

电潜螺杆泵

技术领域

本发明涉及油气田排采设备领域，特别涉及电潜螺杆泵。

背景技术

随着各种油气田难动用储量(例如稠油井、出砂井、煤层气井等)不断的投入开采，采油工艺的配套设备有了新的要求，螺杆泵以其自身独特的优势逐步推广应用。但地面驱动的螺杆泵常出现抽油杆接箍松脱和螺纹破坏，且在水平井和定向井中使用时还存在抽油杆和油管的偏磨等问题。而电动潜油螺杆泵采油系统因无需抽油杆，可以应用小尺寸油管，节能，不发生气锁等诸多优点越来越受到油气田的青睐。

我国现有电动潜油螺杆泵为了达到减速和增大扭矩的目的，一般采用了行星齿轮机构，但同时也降低了机械效率，并带来了一系列问题。例如单螺杆泵在使用中主要存在以下几个问题：(1)单螺杆泵由于在运行中会产生轴向水力载荷，因此对潜油电机会有冲击而影响其使用；(2)整个电动潜油螺杆泵系统在运行中会不可避免的产生振动，使得单螺杆泵在运行时振动大，从而降低整套装置的使用寿命；(3)在排采液的举升过程中还存在颗粒沉淀的问题。当上述问题严重时会导致整个电动潜油螺杆泵系统在短时间内失效，因此如何解决这些问题也一直是电动潜油螺杆泵系统研究的热点之一。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种电潜螺杆泵。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种电潜螺杆泵。

根据本发明的一个方面，提供了一种电潜螺杆泵，所述电潜螺杆泵包括依次连接的第一锚定装置、螺杆泵和第二锚定装置，所述第一和第二锚定装置均包括锚定壳体、中心管、至少一个锚定构件和滑动构件，所述锚定壳体与所述中心管固定连接，且所述锚定壳体与所述中心管彼此围绕形成环形空腔，所述滑动构件容纳在所述环形空腔中，且所述滑动构件分别与所述中心管和至少一个锚定构件中的所有的锚定构件滑动连接，

所述电潜螺杆泵设置有导流通道，所述导流通道依次沿所述第一锚定装置的中心管和螺杆泵延伸至所述第二锚定锚定装置的环形空腔，且所述导流通道分别开口于所述第一锚定装置的内腔、所述第一锚定装置的环形空腔和第二锚定装置的环形空腔，

在使用时，所述螺杆泵内腔中的液体流至所述第一锚定装置的内腔中，之后通过所述导流通道分别流至所述第一锚定装置和第二锚定装置的环形空腔中，然后推动所述滑动构件在所述环形空腔中滑动以带动所述所有的锚定构件移动，从而实现所述电潜螺杆泵与套管锚定和解卡。

具体地，所述第一和第二锚定装置的滑动构件套设在所述中心管上，所述滑动构件中部设置有沿所述中心管的径向方向向外突出的滑动突出部，相应地所述锚定壳体设置有限位所述滑动突出部的壳体突出部，且所述壳体突出部沿所述中心管的径向方向向内突出，所述第一和第二锚定装置的所述壳体突出部均将所述环形空腔分隔为第一环形空腔和第二环形空腔，且所述第一环形空腔设置在所述第二环形空腔的上方。

优选地，所述导流通道包括锚定导流通道和解卡导流通道，所述锚定导流通道分别开口于所述第一锚定装置的内腔、第一锚定装置的第一环形空腔和所述第二锚定装置的第二环形空腔，所述解卡导流通道分别开口于所述第一锚定装置的内腔、所述第一锚定装置的第二环形空腔和所述第二锚定装置的第一环形空腔。

进一步地，所述第一锚定装置的第一环形空腔和第二锚定装置的第二环形空腔均通过所述锚定导流通道与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通，所述第一锚定装置的第二环形空腔和第二锚定装置的第一环形空腔均通过所述解卡导流通道与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通。

进一步地，所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的内腔处的开口在锚定所述电潜螺杆泵时通过泄油器封闭。

具体地，所述泄油器包括泄油座、挡环和泄油球，所述第一锚定装置的中心管套设在所述泄油座和挡环的外表面上，所述第一锚定装置的中心管的内腔为所述泄油座的内表面、挡环的内表面和所述第一锚定装置的中心管的内表面围绕形成，

所述挡环设置在所述泄油座的下方，所述泄油座的靠近所述挡环的一端设置有沿所述第一锚定装置的中心管的径向方向向内突出的泄油突出部。

进一步地，所述泄油座上设置有泄油孔，在锚定所述电潜螺杆泵时，所述泄油孔设置在所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口的上方，且所述泄油座将所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口封闭。

进一步地，在解卡所述电潜螺杆泵时，所述泄油球容纳在所述泄油座的内腔中，且所述泄油球与所述泄油突出部彼此配合以密封所述第一锚定装置的中心管的内腔，

同时所述泄油座下落至所述挡环上，且所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口与所述泄油孔彼此对应连通。

进一步地，所述泄油孔至所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口的距离与所述泄油座的底表面至所述挡环之间的距离相等。

进一步地，所述第一和第二锚定装置的所述滑动构件的两端均分别容纳在所述第一环形空腔和第二环形空腔中，所述锚定壳体包括彼此固定连接的锚定外壳和锚定盖，所述锚定外壳和所述锚定盖均与所述中心管的外表面固定连接，所述第一和第二锚定装置的环形空腔均由所述锚定外壳、锚定盖和中心管围绕形成，

所述滑动构件的靠近所述锚定盖的一端至所述滑动突出部之间的滑动构件段的截面形状为直角三角形，所述直角三角形的斜面与所述所有的锚定构件滑动连接。

具体地，所述锚定构件包括锚定主体和锚定杆体，所述锚定杆体的一端与所述斜面滑动连接，所述锚定杆体的另一端与所述锚定主体固定连接，所述至少一个锚定构件中的每一个锚定构件均沿所述中心管的径向方向设置，且所述所有的锚定构件沿所述锚定外壳的周长方向布置，

在所述锚定外壳的靠近所述锚定盖的一侧表面上设置有至少一个锚定通孔，所述所有的锚定构件的锚定杆体分别穿过所述至少一个锚定通孔中的相应的锚定通孔之后与所述斜面滑动连接，且所述锚定主体设置在所述锚定外壳的外侧。

具体地，所述第一锚定装置中的滑动构件的斜面容纳在所述第一锚定装置的第二环形空腔中，所述第二锚定装置中的滑动构件的斜面容纳在所述第二锚定装置的第一环形空腔中，

所述所有的锚定构件的锚定杆体上均设置有用于容纳复位弹簧的复位弹簧安装槽，所述复位弹簧的一端固定在相应的锚定杆体上的所述复位弹簧安装槽中，所述复位弹簧的另一端通过复位弹簧安装销固定在所述锚定盖上。

进一步地，在锚定所述电潜螺杆泵时，所述第一锚定装置中的滑动构件与所述第二锚定装置中的滑动构件沿所述电潜螺杆泵的纵长方向相对滑动，从而分别推动相连接的锚定构件朝向所述电潜螺杆泵的外侧移动，以实现所述锚定主体与所述套管的内壁之间的锚定，

在解卡所述电潜螺杆泵时，所述第一锚定装置中的滑动构件与所述第二锚定装置中的滑动构件沿所述电潜螺杆泵的纵长方向朝向彼此相背离的方向滑动，所述所有的锚定构件通过各自的所述复位弹簧恢复至初始位置，以解除所述锚定主体与所述套管的内壁之间的锚定。

进一步地，所述锚定导流通道和解卡导流通道均沿所述电潜螺杆泵的纵长方向设置，且所述锚定导流通道和解卡导流通道均沿所述螺杆泵的纵长方向贯穿所述螺杆泵的壳体，

在所述第一锚定装置上设置有单向阀，所述单向阀的一端与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通，所述单向阀的另一端与所述第一锚定装置的第一环形空腔连通。

进一步地，所述电潜螺杆泵还包括自洁装置，所述自洁装置的两端分别与所述第一锚定装置和螺杆泵固定连接，所述自洁装置包括接头、反冲盖和防倒吸球，在所述接头的内壁沿所述接头的径向方向向内突出形成凡尔座，所述凡尔座的中部沿所述接头的高度方向朝向所述第一锚定装置的方向突出形成凡尔座开口，所述防倒吸球与所述凡尔座开口配合以防止所述电动螺杆泵中的液体倒流。

具体地，所述反冲盖套设在所述凡尔座开口上，所述凡尔座将所述接头的内腔分隔为了上部腔体和下部腔体，所述防倒吸腔体容纳在所述上部腔体中，且所述上部腔体与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通，所述下部腔体与所述螺杆泵的内腔连通。

进一步地，所述凡尔座开口与所述反冲盖的内表面彼此围绕形成用于容纳所述防倒吸球的防倒吸腔体，

在所述反冲盖上沿周长方向布置有至少一个自洁通孔，所述至少一个自洁通孔中的所有的自洁通孔倾斜设置以防止所述电潜螺杆泵内的颗粒物沉积，

所述上部腔体通过所述至少一个自洁通孔与所述防倒吸腔体连通，所述下部腔体通过所述凡尔座开口与所述防倒吸腔体连通，

所述导流通道沿所述接头的纵长方向贯穿所述接头。

进一步地，所述螺杆泵包括设置在所述螺杆泵的壳体内的定子、转子、轴向力平衡盘、推力球轴承和螺杆泵下接头，所述定子与转子连接，所述螺杆泵下接头的一端与所述螺杆泵的壳体的靠近所述所述第二锚定装置的一端固定连接，所述螺杆泵下接头的另一端与所述第二锚定装置的中心管固定连接，

在所述转子的靠近所述螺杆泵下接头的一端套设有所述轴向力平衡盘，所述推力球轴承设置在所述轴向力平衡盘与所述螺杆泵下接头之间。

进一步地，在所述螺杆泵的壳体上沿纵长方向还设置有平衡油通道，所述平衡油通道的两端分别开口于所述壳体的上端面和所述轴向力平衡盘的中部处的所述螺杆泵的壳体上，用于抵消所述螺杆泵上下侧排采液对所述转子的轴向压力差，

所述电潜螺杆泵还包括泵上油管和低速永磁电机，所述泵上油管与所述第一锚定装置的远离所述自洁装置的一端固定连接，所述低速永磁电机与所述螺杆泵连接以驱动所述螺杆泵。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)本发明提供的电潜螺杆泵采用低速的永磁电机作为潜油电机，能够避免因减速机构带来的诸多缺点，例如结构设计复杂、制造质量要求高和体积小导致散热面积小等；

(2)本发明提供的电潜螺杆泵能够减小螺杆泵的排量以适应低产井；

(3)本发明提供的电潜螺杆泵通过在螺杆泵中加装轴向力平衡盘，以平衡螺杆泵工作产生的轴向力，从而减小轴向力对螺杆泵的影响；

(4)本发明提供的电潜螺杆泵通过添加自洁装置，从而减小了排采液中颗粒在管中的沉淀。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的电潜螺杆泵的结构示意图；

图2是图1所示的在解卡时第一锚定装置与泄油器的结构示意图；

图3是图2所示的滑动构件与锚定构件彼此连接的结构示意图；

图4是图2所示的在锚定时第一锚定装置与泄油座的结构示意图；

图5是图1所示的在锚定时第二锚定装置的结构示意图；

图6是图5所示的在解卡时第二锚定装置的结构示意图；

图7是图1所示的自洁装置的结构示意图；

图8是图7所示的自洁通孔的结构示意图；

图9是图7所示的自洁装置在自洁时的原理图；

图10a是图1所示的螺杆泵的结构示意图；

图10b是图10a所示的设置在螺杆泵的壳体上的平衡油通道和导流通道的结构示意图。

其中，100电潜螺杆泵，10第一锚定装置，11第一锚定装置的第一环形空腔，12第一锚定装置的第二环形空腔，13泄油器，131泄油座，132挡环，133泄油球，134泄油突出部，135泄油孔，14锚定器密封圈，15单向阀，20自洁装置，21接头，211凡尔座，212凡尔座开口，22反冲盖，221自洁通孔，23防倒吸球，231防倒吸腔体，30螺杆泵，31壳体，311平衡油通道，32定子，33转子，34轴向力平衡盘，35推力球轴承，36螺杆泵下接头，40第二锚定装置，41第二锚定装置的第一环形空腔，42第二锚定装置的第二环形空腔，51泵上油管，52低速永磁电机，53机械传动装置，54保护器，55电缆，71锚定壳体，711锚定外壳，712锚定盖，713壳体突出部，72中心管，721第一径向孔，722第二径向孔，723第一锚定装置的第一轴向通道，724第一锚定装置的第二轴向通道，725第二锚定装置的第一轴向通道，726第二锚定装置的第二轴向通道，73锚定构件，731锚定主体，732锚定杆体，74滑动构件，741滑动突出部，742滑动构件的斜面，75复位弹簧，751复位弹簧安装槽，90导流通道，91锚定导流通道，92解卡锚定通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其示出了根据本发明的一个实施例的电潜螺杆泵100。电潜螺杆泵100包括依次连接的第一锚定装置10、螺杆泵30和第二锚定装置40。结合图2至图6所示，具体地，第一锚定装置10和第二锚定装置40均包括锚定壳体71、中心管72、至少一个锚定构件73和滑动构件74，锚定壳体71与中心管72固定连接，且锚定壳体71与中心管72彼此围绕形成环形空腔，滑动构件74容纳在环形空腔中，且滑动构件74分别与中心管72和至少一个锚定构件中的所有的锚定构件73滑动连接。

电潜螺杆泵100还设置有导流通道90，导流通道90依次沿第一锚定装置10的中心管72和螺杆泵30延伸至第二锚定锚定装置40的环形空腔，且导流通道90分别开口于第一锚定装置10的内腔、第一锚定装置的环形空腔和第二锚定装置的环形空腔。在使用时，螺杆泵30内腔中的液体流至第一锚定装置10的内腔中，之后通过导流通道分别流至第一锚定装置10和第二锚定装置40的环形空腔中，然后推动滑动构件74在环形空腔中滑动以带动所述所有的锚定构件73移动，从而实现电潜螺杆泵100与套管的内壁锚定和解卡。

在本发明的一个示例中，如图1所示，电潜螺杆泵100从上到下依次设置为泵上油管51、第一锚定装置10、自洁装置20、螺杆泵30、第二锚定装置40、机械传动装置53、保护器54和低速永磁电机52。具体地，泵上油管51利用螺纹连接安装在第一锚定装置10上部，自洁装置20利用螺纹连接向上连接第一锚定装置10且向下连接螺杆泵30，第二锚定装置40利用螺纹连接向上连接螺杆泵30且向下连接机械传动装置53，机械传动装置53通过法兰向下依次连接保护器54和潜油电机(例如低速永磁电机52)，电缆55的上部连接控制柜且下部连接潜油电机(例如低速永磁电机52)。

结合图2至图6所示，第一锚定装置10包括锚定器密封圈14、单向阀15、锚定壳体71、中心管72、4个锚定构件73、滑动构件74和复位弹簧75。锚定壳体71包括锚定外壳711和锚定盖712。锚定外壳711和锚定盖712均与中心管72的外表面固定连接，例如锚定外壳711通过螺纹与中心管72的上部连接，锚定盖712通过安装销与中心管72连接，当然也可以通过螺纹连接，本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员不应当理解为对本发明的一种限制。

在第一锚定装置10上部开有用于安装锚定器密封圈14的密封圈安装槽，这样锚定器密封圈14安装在密封圈安装槽中，而锚定器密封圈14的内侧与中心管72接触。单向阀15位于锚定外壳711与中心管72上部围绕形成的环形空腔中，并通过螺纹连接安装在中心管72的外侧，使得单向阀15的一端与第一锚定装置10的中心管72的内腔连通，单向阀15的另一端与第一锚定装置10的第一环形空腔11(将在下述内容中进行详细描述)连通。

参见图2，在锚定外壳711的靠近锚定盖712的一侧表面上设置有用于安装4个锚定构件73的4个锚定通孔，4个锚定通孔沿锚定外壳71的周长方向均匀分布在锚定外壳71的下部。具体地，每一个锚定构件73均包括彼此固定连接的锚定主体731和锚定杆体732。每一个锚定构件73均沿中心管72的径向方向设置，且4个锚定构件73沿锚定外壳711的周长方向布置并分别插入相应的锚定通孔中，使得锚定杆体732的末端与滑动构件74滑动连接，且同时锚定主体731留在了锚定外壳711的外侧。

在第一锚定装置10中，锚定盖712安装在锚定外壳711的下部。锚定盖712利用销轴固定在中心管72上。在锚定盖712的上表面上沿周长方向布置有用于4个用于安装复位弹簧的复位弹簧安装销，且每一个复位弹簧安装销均沿中心管的纵向方向设置。复位弹簧75一端安装在锚定杆体732上的复位弹簧安装槽751中，且另一端连接复位弹簧安装销。如图3所示，复位弹簧安装槽751沿锚定杆体732的纵长方向设置。通过复位弹簧75的设计，当在解卡电潜螺杆泵100时，复位弹簧75带动锚定构件73恢复到初始位置。本领域技术人员可以明白复位弹簧安装槽751、复位弹簧75、锚定构件73和锚定通孔彼此为一一对应关系，本领域人员还可以根据需要调整复位弹簧安装槽751、复位弹簧75、锚定构件73和/或锚定通孔的数量，例如可以设置为1个、3个、5个或者更多个。

结合图2-4所示，在第一锚定装置10中，滑动构件74安装于锚定外壳711与中心管72之间，滑动构件74套设在中心管72上。滑动构件74中部设置有沿中心管72的径向方向向外突出的滑动突出部741，相应地锚定壳体71设置有限位滑动突出部741的壳体突出部713，且壳体突出部713沿中心管72的径向方向向内突出。通过这样的设计壳体突出部713将环形空腔分隔为第一环形空腔11和第二环形空腔12，且第一环形空腔11位于在第二环形空腔12的上方。

在第一锚定装置10中，环形空腔由锚定外壳711、锚定盖712和中心管72围绕形成。由此第一锚定装置10中的第一环形空腔11由锚定外壳711的内表面、中心管72的上部外表面和滑动构件74的远离斜面742(将在下述内容中进行详细描述)的一端围绕而成；第一锚定装置10中的第二环形空腔12由锚定外壳711的内表面、壳体突出部713、中心管72的下部外表面和滑动构件74的具有斜面742的一端围绕而成。

滑动构件74沿周长方向布置有4个与相应的锚定构件73相接触的斜面742。换句话说，滑动构件74的靠近锚定盖712的一端至滑动突出部741之间的滑动构件段的截面形状为直角三角形，直角三角形的斜面742与锚定杆体732的末端滑动连接。滑动构件74的具有斜面742一端设置在第二环形空腔12中，而另一端设置在第一环形空腔11中。在本发明的一个示例中，在滑动构件74的斜面742上设置有用于配合锚定杆体732的末端的滑槽(未示出)，滑槽沿斜面742的长度方向延伸，在使用时，锚定杆体732与滑槽相互配合以实现滑动构件(例如滑块)将锚定构件73(例如锚卡)的锚定杆体732沿中心管72的径向方向推出或者拉入锚定通孔(未示出)。

参见图5和图6，第二锚定装置40包括锚定壳体71、中心管72、锚定构件73、滑动构件74、复位弹簧75、锚定器密封圈14和复位弹簧安装销(未示出)。其中第二锚定装置40的中心管72利用螺纹连接向上连接螺杆泵30的下接头，向下连接机械传动装置53。在本发明的一个示例中，第二锚定装置40中的环形空腔、锚定壳体71、中心管72、锚定构件73、滑动构件74、复位弹簧75、锚定器密封圈14和复位弹簧安装销的结构和设置方式与第一锚定装置10中的环形空腔、锚定壳体71、中心管72、锚定构件73、滑动构件74、复位弹簧75、锚定器密封圈14和复位弹簧安装销的结构、形状、设置方式和使用原理完全相同。不同之处在于，第二锚定装置40的第一环形空腔41由锚定外壳711的内表面、壳体突出部713、中心管72的下部外表面和滑动构件74的具有斜面742的一端围绕而成；第二锚定装置40中的第二环形空腔42由锚定外壳711的内表面、中心管72的上部外表面和滑动构件74的远离斜面742(将在下述内容中进行详细描述)的一端围绕而成；同时第二锚定装置40的锚定构件73和滑动构件74的斜面742位于第一环形空腔41中，滑动构件74的远离斜面742的端部位于第二环形空腔42中。第二锚定装置40可以看作倒置的且没有设置有单向阀15的第一锚定装置10。

结合图2至图6所示，在本发明的一个示例中，导流通道90包括锚定导流通道91和解卡导流通道92，锚定导流通道91和解卡导流通道92均沿电潜螺杆泵100的纵长方向设置。锚定导流通道91分别开口于第一锚定装置10的内腔、第一锚定装置的第一环形空腔11和第二锚定装置40的第二环形空腔42；解卡导流通道92分别开口于第一锚定装置10的内腔、第一锚定装置的第二环形空腔12和第二锚定装置40的第一环形空腔41。

如图2和图4所示，在第一锚定装置10的中心管72上沿径向方向设置有第一径向孔721和第二径向孔722，且第一和第二径向孔呈高低分布，第一径向孔的两端分别开口于中心管72的内腔和第一环形空腔11，第二径向孔的两端分别开口于中心管72的内腔和第二环形空腔12。在第一锚定装置10的中心管72的管壁的底表面上沿纵长方向开有第一轴向通道723和第二轴向通道724，第一轴向通道723的一端与第一径向孔721连通，另一端与自洁装置20连通；第二轴向通道724的一端与第二径向孔722连通，另一端与自洁装置20连通。由此第一径向孔721和第一轴向通道723形成了锚定导流通道91中的第一锚定装置锚定导流段；第二径向孔722和第二轴向通道724形成了解卡导流通道92中的第一锚定装置解卡导流段。

参见图5和图6，在第二锚定装置40中，沿中心管72的纵长方向在中心管72的管壁上开有第一轴向通道725和第二轴向通道726，第一轴向通道725的一端与螺杆泵30连通，另一端开口于第二锚定装置40的第二环形空腔42；第二轴向通道726的一端与螺杆泵30连通，另一端开口于第二锚定装置40的第一环形空腔41。由此第一轴向通道725为锚定导流通道91的第二锚定装置锚定导流段，第二轴向通道726为解卡导流通道92的第二锚定装置解卡导流段。

结合图7至图10b所示，在自洁装置20的接头21和螺杆泵30的壳体31上均沿电潜螺杆泵100的纵长方向设置有彼此连通的两条轴向通道，该两条轴向通道均贯穿自洁装置20的接头21和螺杆泵30的壳体31设置。由此该两条轴向通道分别为锚定和解卡导流通道在自洁装置20和螺杆泵30上的锚定导流段和解卡导流段。由此锚定导流通道91包括依次彼此连通的第一锚定装置锚定导流段、自洁装置20和螺杆泵30的锚定导流段以及第二锚定装置锚定导流段；解卡导流通道包括依次彼此连通的第一锚定装置解卡导流段、自洁装置20和螺杆泵30的解卡导流段以及第二锚定装置解卡导流段。本领域技术人员可以理解锚定导流通道91和解卡导流通道92均可以根据需要设置为1条、3条或者更多条通道，且锚定导流通道91的数量与解卡导流通道92的数量可以相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据需要进行相应的调整。

再次参见图2至图4，在第一锚定装置10的中心管72的内腔中还设置有泄油器13。解卡导流通道92在第一锚定装置10的内腔处的开口，即第二径向孔722在中心管72的内腔处的开口在锚定电潜螺杆泵100时通过泄油器13的泄油座131封闭。在本发明的另一示例中，泄油器13包括泄油座131、挡环132和泄油球133，第一锚定装置10的中心管72套设在泄油座131和挡环132的外表面上，第一锚定装置10的中心管72的内腔为泄油座131的内表面、挡环132的内表面和第一锚定装置10的中心管72的内表面围绕形成。挡环132设置在泄油座131的下方，泄油座131的靠近挡环132的一端设置有沿第一锚定装置10的中心管72的径向方向向内突出的泄油突出部134。

泄油座131通过泄油器安装销(未示出)安装在中心管72上，且挡环132通过制动挡环安装销(未示出)安装在中心管72上。在泄油座131上设置有泄油孔135，在锚定电潜螺杆泵100时，泄油孔135设置在解卡导流通道92在第一锚定装置的中心管的内腔处的开口的上方。在本发明的还一示例中，泄油孔135至解卡导流通道92在第一锚定装置10的中心管72的内腔处的开口的距离与泄油座131的底表面至挡环132之间的距离相等。

在解卡电潜螺杆泵100时，向泵上油管51中投入泄油球133，当泄油球133作用在泄油座131上时，在排采液的压力下，泄油座131剪短泄油器安装销后下行至挡环132处，且泄油球133与泄油突出部134彼此配合以密封第一锚定装置10的中心管72的内腔，同时解卡导流通道92在第一锚定装置10的中心管72的内腔处的开口与泄油孔135彼此对应连通，从而导通泄油座131与第一锚定装置10的中心管72上的泄油孔135，将泵上油管51中的排采液排到油管与套管的环空中。

结合图1和图7所示，电潜螺杆泵100还包括自洁装置20。自洁装置20的两端分别与第一锚定装置10和螺杆泵30固定连接，自洁装置20包括接头21、反冲盖22和防倒吸球23，接头21上部连接第一锚定装置10的中心管72，下部连接螺杆泵30的壳体31，反冲盖22利用螺纹安装在接头21中部，并在反冲盖22内部安装防倒吸球23。在接头21的内壁沿接头21的径向方向向内突出形成凡尔座211，凡尔座211的中部沿接头21的高度方向朝向第一锚定装置的方向突出形成凡尔座开口212，防倒吸球23与凡尔座开口212配合以防止电动螺杆泵中的液体倒流。

反冲盖22盖于凡尔座开口212上，凡尔座开口与反冲盖22的内表面彼此围绕形成用于容纳防倒吸球23的防倒吸腔体231。凡尔座211将接头21的内腔分隔为了上部腔体和下部腔体，防倒吸腔体231容纳在上部腔体中，且上部腔体与第一锚定装置的中心管的内腔连通，下部腔体与螺杆泵30的内腔连通。结合图7至图9所示，在反冲盖22上沿周长方向布置有3个自洁通孔221，3个自洁通孔221均斜向上设置以防止电潜螺杆泵内的颗粒物沉积。上部腔体通过3个自洁通孔221与防倒吸腔体231连通，下部腔体通过凡尔座开口212与防倒吸腔体231连通，本领域技术人员可以明白，自洁通孔221可以根据需要设置为1个、5个或者更多个，本领域技术人员可以根据需要进行相应的选择。

参见图10a和图10b，螺杆泵30包括设置在螺杆泵的壳体31内的定子32、转子33、轴向力平衡盘34、推力球轴承35和螺杆泵下接头36。在螺杆泵的壳体31的下部和定子32上沿螺杆泵的径向方向均设置有彼此对应的4个进液口(未示出)，该4个进液口沿壳体31的圆周方向均匀布置，定子32固连在螺杆泵的壳体31的内部，定子32与转子33连接。转子33安装在定子32中部，并在转子33下端开有用以安装轴向力平衡盘34的径向孔，轴向力平衡盘34通过销轴安装在转子33的下端。推力球轴承35安装在轴向力平衡盘34与螺杆泵下接头36之间，螺杆泵下接头36利用螺纹连接向上连接螺杆泵的壳体31，且向下连接第二锚定装置40的中心管72。本领域技术人员可以根据需要对进液口的数量进行相应的调整，例如还可已设置为1个、3个或者更多个，本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本发明的一种限制。

在螺杆泵30的壳体31上除设置有导流段外，在螺杆泵的壳体31上沿纵长方向还设置有平衡油通道311，平衡油通道311的两端分别开口于壳体31的上端面和轴向力平衡盘34的中部处的螺杆泵的壳体31上。由此在使用时，定子32上部的高压油通过平衡油通道311进入轴向力平衡盘34中部，从而使得轴向力平衡盘34上部承力面上侧承受低压油压力，其上部承力面下侧承受高压油压力，且轴向力平衡盘34将其轴向压力差传递给转子33，以抵消螺杆泵30上下侧排采液对转子33产生的轴向压力差。

下面通过对本发明的电潜螺杆泵100的工作原理的详细描述来进一步说明本发明的电潜螺杆泵100的具体结构。

在使用电潜螺杆泵100时，首先将泵上油管51、第一锚定装置10、泄油器13、自洁装置20、螺杆泵30、第二锚定装置40、机械传动装置53、保护器54和低速永磁电机52依次连接好之后下入井中，通过电缆55为低速永磁电机52供电，从而驱动低速永磁电机52工作。低速永磁电机52通过保护器54和机械传动装置53将旋转运动传递给转子33，由此排采液通过螺杆泵30的进液口进入定子32的内部。之后排采液通过转子33旋转从定子32的下部输送到定子32的上部，在此过程中，低速永磁电机52不断为排采液举升提供动力。

定子32上部的排采液(即高压液)一部分通过平衡油通道311进入轴向力平衡盘34的中部，从而使得轴向力平衡盘34上部承力面上侧承受低压液压力，其上部承力面下侧承受高压液压力，同时轴向力平衡盘34将其轴向压力差传递给转子33，以抵消螺杆泵30上下侧排采液对转子33产生的轴向压力差.

由螺杆泵30举升的定子32上部的另一部分排采液通过自洁装置20的凡尔座开口212进入防倒吸腔体231中，之后从自洁通孔221流入上部腔体中，随后继续上升。在这个过程中，排采液通过反冲盖22使得排采液流向发生一次改变，从而避免煤粉等颗粒的沉积。而当潜油电机(例如低速永磁电机)停止工作时，防倒吸球23作用在接头21的凡尔座211的凡尔座开口212上，以防止排采液倒流入螺杆泵30中。

进入自洁装置20中的排采液继续上升至第一锚定装置10的中心管72的腔体中，之后通过锚定导流通道91分别进入第一锚定装置10的第一环形空腔11和第二锚定装置40的第二环形空腔42中。排采液压力分别作用在第一和第二锚定装置的滑动构件34的远离斜面742的端部的上表面上，从而使得第一锚定装置的滑动构件34与第二锚定装置40的滑动构件相对运动，即第一锚定装置的滑动构件34沿中心管72的纵长方向向下(如图2页面所示的上下方向)移动，且第二锚定装置40的滑动构件34沿中心管72的纵长方向向上(如图5页面所示的上下方向)移动，从而分别带动与各自的滑动构件74连接的锚定构件73沿中心管72的径向方向朝向电潜螺杆泵100的外侧移动，直至分别卡紧在套管内侧。

当螺杆泵30工作异常时，排采液压力降低，使得第一锚定装置10中的单向阀15工作，将第一环形空腔11中的排采液流入泵上油管51中。当需将电潜螺杆泵100取出时，向泵上油管51中投入泄油球133。当泄油球133作用在泄油座131上时，在排采液的压力下，泄油座131剪短泄油器安装销之后下行至挡环132处，从而导通泄油座131与第一锚定装置10的中心管72上的泄油孔135，将泵上油管51中的排采液排到油管与套管的环空中.

同时，泄油孔135与解卡导流通道92彼此导通，使得第一锚定装置10的中心管72中的排采液通过解卡导流通道92分别流至第一锚定装置10的第二环形腔体12和第二锚定装置40的第一环形空腔41中。由于第一和第二锚定装置的第一和第二环形空腔中均有排采液，由于滑动构件74的具有斜面742一端的受力面积大于滑动构件74的远离斜面742的一端的受力面积，使得排采液推动第一和第二锚定装置中的滑动构件74朝向彼此背离的方向运动，即第一锚定装置10中的滑动构件74沿中心管72的纵长方向向上移动，而第二锚定装置40中的滑动构件74沿中心管72的纵长方向向下移动，同时在复位弹簧75的作用下，第一和第二锚定装置40的滑动构件74分别带动各自的所有的锚定构件73均沿中心管72的径向方向朝向电潜螺杆泵100的内侧移动，从而解除锚定构件73与套管之间的锚定状态。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

(1)本发明提供的电潜螺杆泵采用低速的永磁电机作为潜油电机，能够避免因减速机构带来的诸多缺点，例如结构设计复杂、制造质量要求高和体积小导致散热面积小等；

(2)本发明提供的电潜螺杆泵能够减小螺杆泵的排量以适应低产井；

(3)本发明提供的电潜螺杆泵通过在螺杆泵中加装轴向力平衡盘，以平衡螺杆泵工作产生的轴向力，从而减小轴向力对螺杆泵的影响；

(4)本发明提供的电潜螺杆泵通过添加自洁装置，从而减小了排采液中颗粒在管中的沉淀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种电潜螺杆泵，其特征在于，

所述电潜螺杆泵包括依次连接的第一锚定装置、螺杆泵和第二锚定装置，所述第一锚定装置和所述第二锚定装置均包括锚定壳体、中心管、至少一个锚定构件和滑动构件，所述锚定壳体与所述中心管固定连接，且所述锚定壳体与所述中心管彼此围绕形成环形空腔，所述滑动构件容纳在所述环形空腔中，且所述滑动构件分别与所述中心管和至少一个锚定构件中的所有的锚定构件滑动连接，

所述电潜螺杆泵设置有导流通道，所述导流通道依次沿所述第一锚定装置的中心管和螺杆泵延伸至所述第二锚定锚定装置的环形空腔，且所述导流通道分别开口于所述第一锚定装置的内腔、所述第一锚定装置的环形空腔和第二锚定装置的环形空腔，

在使用时，所述螺杆泵内腔中的液体流至所述第一锚定装置的内腔中，之后通过所述导流通道分别流至所述第一锚定装置和第二锚定装置的环形空腔中，然后推动所述滑动构件在所述环形空腔中滑动以带动所述所有的锚定构件移动，从而实现所述电潜螺杆泵与套管锚定和解卡。

2.根据权利要求1所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述第一锚定装置和所述第二锚定装置的滑动构件套设在所述中心管上，所述滑动构件中部设置有沿所述中心管的径向方向向外突出的滑动突出部，相应地所述锚定壳体设置有限位所述滑动突出部的壳体突出部，且所述壳体突出部沿所述中心管的径向方向向内突出，所述第一锚定装置和所述第二锚定装置的所述壳体突出部均将所述环形空腔分隔为第一环形空腔和第二环形空腔，且所述第一环形空腔设置在所述第二环形空腔的上方。

3.根据权利要求2所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述导流通道包括锚定导流通道和解卡导流通道，所述锚定导流通道分别开口于所述第一锚定装置的内腔、第一锚定装置的第一环形空腔和所述第二锚定装置的第二环形空腔，所述解卡导流通道分别开口于所述第一锚定装置的内腔、所述第一锚定装置的第二环形空腔和所述第二锚定装置的第一环形空腔。

4.根据权利要求3所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述第一锚定装置的第一环形空腔和第二锚定装置的第二环形空腔均通过所述锚定导流通道与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通，所述第一锚定装置的第二环形空腔和第二锚定装置的第一环形空腔均通过所述解卡导流通道与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通。

5.根据权利要求3所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的内腔处的开口在锚定所述电潜螺杆泵时通过泄油器封闭。

6.根据权利要求5所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述泄油器包括泄油座、挡环和泄油球，所述第一锚定装置的中心管套设在所述泄油座和挡环的外表面上，所述第一锚定装置的中心管的内腔为所述泄油座的内表面、挡环的内表面和所述第一锚定装置的中心管的内表面围绕形成，

所述挡环设置在所述泄油座的下方，所述泄油座的靠近所述挡环的一端设置有沿所述第一锚定装置的中心管的径向方向向内突出的泄油突出部。

7.根据权利要求6所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述泄油座上设置有泄油孔，在锚定所述电潜螺杆泵时，所述泄油孔设置在所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口的上方，且所述泄油座将所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口封闭。

8.根据权利要求7所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

在解卡所述电潜螺杆泵时，所述泄油球容纳在所述泄油座的内腔中，且所述泄油球与所述泄油突出部彼此配合以密封所述第一锚定装置的中心管的内腔，

同时所述泄油座下落至所述挡环上，且所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口与所述泄油孔彼此对应连通。

9.根据权利要求7所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述泄油孔至所述解卡导流通道在所述第一锚定装置的中心管的内腔处的开口的距离与所述泄油座的底表面至所述挡环之间的距离相等。

10.根据权利要求3-9中任一项所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述第一锚定装置和所述第二锚定装置的所述滑动构件的两端均分别容纳在所述第一锚定装置的第一环形空腔和第二环形空腔，以及所述第二锚定装置的第一环形空腔和第二环形空腔中，所述锚定壳体包括彼此固定连接的锚定外壳和锚定盖，所述锚定外壳和所述锚定盖均与所述中心管的外表面固定连接，所述第一锚定装置和所述第二锚定装置的环形空腔均由所述锚定外壳、锚定盖和中心管围绕形成，

所述滑动构件的靠近所述锚定盖的一端至所述滑动突出部之间的滑动构件段的截面形状为直角三角形，所述直角三角形的斜面与所述所有的锚定构件滑动连接。

11.根据权利要求10所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述锚定构件包括锚定主体和锚定杆体，所述锚定杆体的一端与所述斜面滑动连接，所述锚定杆体的另一端与所述锚定主体固定连接，所述至少一个锚定构件中的每一个锚定构件均沿所述中心管的径向方向设置，且所述所有的锚定构件沿所述锚定外壳的周长方向布置，

在所述锚定外壳的靠近所述锚定盖的一侧表面上设置有至少一个锚定通孔，所述所有的锚定构件的锚定杆体分别穿过所述至少一个锚定通孔中的相应的锚定通孔之后与所述斜面滑动连接，且所述锚定主体设置在所述锚定外壳的外侧。

12.根据权利要求11所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述第一锚定装置中的滑动构件的斜面容纳在所述第一锚定装置的第二环形空腔中，所述第二锚定装置中的滑动构件的斜面容纳在所述第二锚定装置的第一环形空腔中，

所述所有的锚定构件的锚定杆体上均设置有用于容纳复位弹簧的复位弹簧安装槽，所述复位弹簧的一端固定在相应的锚定杆体上的所述复位弹簧安装槽中，所述复位弹簧的另一端通过复位弹簧安装销固定在所述锚定盖上。

13.根据权利要求12所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

在锚定所述电潜螺杆泵时，所述第一锚定装置中的滑动构件与所述第二锚定装置中的滑动构件沿所述电潜螺杆泵的纵长方向相对滑动，从而分别推动相连接的锚定构件朝向所述电潜螺杆泵的外侧移动，以实现所述锚定主体与所述套管的内壁之间的锚定，

在解卡所述电潜螺杆泵时，所述第一锚定装置中的滑动构件与所述第二锚定装置中的滑动构件沿所述电潜螺杆泵的纵长方向朝向彼此相背离的方向滑动，所述所有的锚定构件通过各自的所述复位弹簧恢复至初始位置，以解除所述锚定主体与所述套管的内壁之间的锚定。

14.根据权利要求3所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述锚定导流通道和解卡导流通道均沿所述电潜螺杆泵的纵长方向设置，且所述锚定导流通道和解卡导流通道均沿所述螺杆泵的纵长方向贯穿所述螺杆泵的壳体，

在所述第一锚定装置上设置有单向阀，所述单向阀的一端与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通，所述单向阀的另一端与所述第一锚定装置的第一环形空腔连通。

15.根据权利要求10所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述电潜螺杆泵还包括自洁装置，所述自洁装置的两端分别与所述第一锚定装置和螺杆泵固定连接，所述自洁装置包括接头、反冲盖和防倒吸球，在所述接头的内壁沿所述接头的径向方向向内突出形成凡尔座，所述凡尔座的中部沿所述接头的高度方向朝向所述第一锚定装置的方向突出形成凡尔座开口，所述防倒吸球与所述凡尔座开口配合以防止所述电动螺杆泵中的液体倒流。

16.根据权利要求15所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述反冲盖套设在所述凡尔座开口上，所述凡尔座将所述接头的内腔分隔为了上部腔体和下部腔体，防倒吸腔体容纳在所述上部腔体中，且所述上部腔体与所述第一锚定装置的中心管的内腔连通，所述下部腔体与所述螺杆泵的内腔连通。

17.根据权利要求16所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述凡尔座开口与所述反冲盖的内表面彼此围绕形成用于容纳所述防倒吸球的防倒吸腔体，

在所述反冲盖上沿周长方向布置有至少一个自洁通孔，所述至少一个自洁通孔中的所有的自洁通孔倾斜设置以防止所述电潜螺杆泵内的颗粒物沉积，

所述上部腔体通过所述至少一个自洁通孔与所述防倒吸腔体连通，所述下部腔体通过所述凡尔座开口与所述防倒吸腔体连通，

所述导流通道沿所述接头的纵长方向贯穿所述接头。

18.根据权利要求1所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

所述螺杆泵包括设置在所述螺杆泵的壳体内的定子、转子、轴向力平衡盘、推力球轴承和螺杆泵下接头，所述定子与转子连接，所述螺杆泵下接头的一端与所述螺杆泵的壳体的靠近所述第二锚定装置的一端固定连接，所述螺杆泵下接头的另一端与所述第二锚定装置的中心管固定连接，

在所述转子的靠近所述螺杆泵下接头的一端套设有所述轴向力平衡盘，所述推力球轴承设置在所述轴向力平衡盘与所述螺杆泵下接头之间。

19.根据权利要求18所述的所述的电潜螺杆泵，其特征在于，

在所述螺杆泵的壳体上沿纵长方向还设置有平衡油通道，所述平衡油通道的两端分别开口于所述壳体的上端面和所述轴向力平衡盘的中部处的所述螺杆泵的壳体上，用于抵消所述螺杆泵上下侧排采液对所述转子的轴向压力差，

所述电潜螺杆泵还包括泵上油管和低速永磁电机，所述泵上油管与所述第一锚定装置的远离自洁装置的一端固定连接，所述低速永磁电机与所述螺杆泵连接以驱动所述螺杆泵。