CN107461333B - 一种一体化潜油直驱螺杆泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种一体化潜油直驱螺杆泵，这种一体化潜油直驱螺杆泵包括保护器、潜油电机、螺杆泵，保护器内有输油套管Ⅰ和输油套管Ⅱ，输油套管Ⅰ上端连接油管上接箍，保护器底座和潜油电机的电机上接头固定连接，保护器的输油套管Ⅱ与潜油电机的电机转子连接；电机转子为中空管，永磁体套装固定在电机转子外，电机定子设置在永磁体外层，永磁体与第二密封底座之间设置第二推力球轴承；电机转子内设置橡胶衬套，螺杆与橡胶衬套过盈配合，电机转子为螺杆泵泵体，螺杆通过柔性轴固定在进油底座上，进油底座设置进油孔，进油底座连接泵体下接箍。本发明潜油电机与螺杆泵嵌套式设计，实现机泵一体化，大幅度缩短了整体长度，提高了井型适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业中机械采油设备技术领域，具体涉及一种一体化潜油直驱螺杆泵。
背景技术
随着油田开发进程的逐步深入，非常规油气藏的开采成为目前油田开采的主要方向。但是这部分油气藏普遍存在着粘度高、含砂、产量低等情况。传统的有杆抽油系统在这种非常规复杂油气藏中会出现卡泵、磨损甚至断脱等事故，导致油井作业频繁，采油成本高。因此，螺杆泵等无杆抽油设备开始逐步兴起，在油田采油中应用越来越广泛。
潜油直驱螺杆泵作为一种无杆抽油设备，能够很好的适用于高含砂、含蜡、含气甚至斜井或水平井等特殊工况，在油田中应用愈加广泛。但是，常规的潜油直驱螺杆泵也存在一些局限性。
局限性一：在常规潜油直驱螺杆泵系统中，螺杆泵、保护器和潜油电机等部件串联布置，整体尺寸较长，在小曲率半径的定向井、水平井中通过性较差，适应性不强；同时，还有联轴器等传动部件使得传动链较长，影响机械效率。
局限性二：常规潜油直驱螺杆泵在低产井领域应用时，由于井下温度较高，电机会散热不良，导致电机过热，加速绝缘老化，从而使得潜油电机的故障率升高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种一体化潜油直驱螺杆泵，这种一体化潜油直驱螺杆泵用于目前决现有潜油直驱螺杆泵系统因整体长度较长而难通过小曲率半径的定向井和水平井、同心度不易保证、电机发热问题严重、机械结构复杂、生产成本高等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种一体化潜油直驱螺杆泵包括保护器、潜油电机、螺杆泵，保护器内有输油套管Ⅰ和输油套管Ⅱ，输油套管Ⅰ和输油套管Ⅱ相通，输油套管Ⅰ上端连接油管上接箍，保护器底座和潜油电机的电机上接头固定连接，保护器的输油套管Ⅱ通过套管接头与潜油电机的电机转子连接；电机转子为中空管，永磁体套装固定在电机转子外，电机定子设置在永磁体外层，永磁体底端与第二密封底座之间设置第二推力球轴承；电机转子内设置橡胶衬套，螺杆向上伸入到橡胶衬套内并与橡胶衬套过盈配合，电机转子为螺杆泵泵体，螺杆通过柔性轴固定在进油底座上，进油底座设置有进油孔，进油底座下端连接泵体下接箍。
上述方案中电机上接头连接电机外壳，电机外壳为筒形的，电机外壳下端连接电机下接头，电机定子固定在电机外壳上，电机转子下端抵在电机下接头的卡台上，第二密封装置设置在电机下接头内，第二密封装置上端面为所述的第二推力球轴承；电机上接头上端面有螺孔，下端有外螺纹，电机上接头外壁具有L型内凹，L型内凹位于外螺纹之上，电缆引线孔设置在L型内凹处，电缆穿过电缆引线孔连接电机定子。
上述方案中第二密封装置包括第二密封钢套、第二Y型密封圈、第二密封底座、O型密封圈，第二Y型密封圈通过第二密封钢套设置在电机转子下部，第二密封底座下端抵在电机下接头的凸台上，第二密封底座将第二密封钢套、第二Y型密封圈容纳在内，O型密封圈设置在电机转子与电机下接头之间。
上述方案中电机下接头具有外螺纹，与柔性轴短节螺纹连接，柔性轴短节下端连接进油底座，柔性轴设置在柔性轴短节内。
上述方案中保护器的外壳由上到下有油管上接箍、胶囊短节、沉淀腔上接头、沉淀腔短节、沉淀腔下接头、密封短节、密封连接头、保护器底座，胶囊设置在油管上接箍下端面与沉淀腔上接头上端面之间，护囊管设置在胶囊内部且抱在输油套管Ⅰ外，护囊管上下端分别通过油管上接箍与沉淀腔上接头限位，沉淀腔衬套上端连接沉淀腔上接头，沉淀腔衬套下端通过沉淀腔下接头限位，沉淀腔衬套具有液孔，沉淀腔出油管安装在沉淀腔下接头上；输油套管Ⅰ上、下端分别与油管上接箍、变径接头上端相接，第一密封装置连接变径接头下端，输油套管Ⅱ上端伸入到第一密封装置内并抵在变径接头下端面；保护器底座内部安装有第一推力球轴承、碟形弹簧片、推力角接触球轴承，第一推力球轴承、碟形弹簧片、推力角接触球轴承从上到下依次连接，第一推力球轴承位于密封连接头的下端面。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明潜油电机与螺杆泵嵌套式设计，实现机泵一体化，大幅度缩短了整体长度，提高了井型适应能力，更容易通过小曲率半径的斜井和水平井；同时，保证了系统的同心度，运作能力增强，提高了系统寿命。
2、本发明简化了机械结构，提高了机械效率，增强了系统可靠性。
3、本发明中潜油电机转子的中空设计，内部够通过井液，电机内外同时散热，提高了散热性能，延长了电机寿命。
4、本发明相对降低了一次性投资，节约了生产和维护成本。
附图说明
图1 是本发明的示意图。
图2是本发明中保护器部分的结构示意图。
图3是本发明一体化“机泵”部分结构示意图。
图中：1-油管上接箍、2-输油套管Ⅰ、3-护囊管、4-胶囊、5-胶囊短节、6-沉淀腔上接头、7-沉淀腔衬套、8-沉淀腔短节、9-沉淀腔出油管、10-沉淀腔下接头、 11-变径接头、12-第一密封钢套、13-第一Y型密封圈、14-第一密封底座、15-密封短节、16-密封连接头、17-第一推力球轴承、19-推力角接触球轴承、20-保护器底座、21-输油套管Ⅱ、22-套管接头、23六角螺钉、24-推力滚针轴承、25-电机上接头、26-橡胶衬套、27-螺杆、28-电机定子、29-永磁体、30-电机转子、31-电机外壳、32-第二推力球轴承、33-第二密封钢套、35-第二密封底座、36-O型密封圈、37-电机下接头、38-柔性轴、39-柔性轴短节、40-进油底座、41-泵体下接箍。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
结合图1、图2、图3所示，这种一体化潜油直驱螺杆泵包括保护器、潜油电机、螺杆泵，保护器内有输油套管Ⅰ2和输油套管Ⅱ21，输油套管Ⅰ2和输油套管Ⅱ21相通，输油套管Ⅰ2上端连接油管上接箍1，保护器底座20和潜油电机的电机上接头25固定连接，保护器的输油套管Ⅱ21通过套管接头22与潜油电机的电机转子30连接；电机转子30为中空管，永磁体套装固定在电机转子30外，电机定子28设置在永磁体29外层，永磁体29底端与第二密封底座35之间设置第二推力球轴承32；电机转子30内设置橡胶衬套26，螺杆27向上伸入到橡胶衬套26内并与橡胶衬套26过盈配合。螺杆泵整体嵌套在潜油电机中，实现“机泵”一体化设计。电机转子30为螺杆泵泵体，橡胶衬套26安装在电机转子30中，螺杆27通过柔性轴38用六角固定套和外六角螺钉23固定在进油底座40上，进油底座40设置有进油孔，进油底座40下端连接泵体下接箍41；电机定子28固定在电机外壳31上，永磁体29和电机定子28相对产生旋转磁场带动转子和橡胶衬套26转动，实现螺杆泵内的相对运动。
电机上接头25连接电机外壳31，电机外壳31为筒形的，电机上接头25与电机转子30之间设置推力滚针轴承24，电机外壳31下端连接电机下接头37，电机转子30下端抵在电机下接头37的卡台上，第二密封装置设置在电机下接头37内，第二密封装置上端面为所述的第二推力球轴承32；电机上接头25上端面有螺孔，下端有外螺纹，电机上接头25外壁具有L型内凹，L型内凹位于外螺纹之上，电缆引线孔设置在L型内凹处，电缆穿过电缆引线孔连接电机定子28。
第二密封装置包括第二密封钢套33、第二Y型密封圈、第二密封底座35、O型密封圈36，第二Y型密封圈通过第二密封钢套33设置在电机转子30下部，第二密封底座35下端抵在电机下接头37的凸台上，第二密封底座35将第二密封钢套33、第二Y型密封圈容纳在内，O型密封圈36设置在电机转子30与电机下接头37之间。
电机下接头37具有外螺纹，与柔性轴短节39螺纹连接，柔性轴短节39下端连接进油底座40，柔性轴38设置在柔性轴短节39内，潜油电机采用稀土永磁高效同步电机。
保护器的外壳由上到下有油管上接箍1、胶囊短节5、沉淀腔上接头6、沉淀腔短节8、沉淀腔下接头10、密封短节15、密封连接头16、保护器底座20，胶囊4设置在油管上接箍1下端面与沉淀腔上接头6上端面之间，护囊管3设置在胶囊4内部且抱在输油套管Ⅰ2外，护囊管3上下端分别通过油管上接箍1与沉淀腔上接头6限位，沉淀腔衬套7上端连接沉淀腔上接头6，沉淀腔衬套7下端通过沉淀腔下接头10限位，沉淀腔衬套7具有液孔，沉淀腔出油管9安装在沉淀腔下接头10上；输油套管Ⅰ2上、下端分别与油管上接箍1、变径接头11上端相接，第一密封装置连接变径接头11下端，输油套管Ⅱ21上端伸入到第一密封装置内并抵在变径接头11下端面；保护器底座20内部安装有第一推力球轴承17、碟形弹簧片、推力角接触球轴承19，第一推力球轴承17、碟形弹簧片、推力角接触球轴承19从上到下依次连接，第一推力球轴承17位于第一密封底座14的下端面。
本发明的工作原理为：在常规潜油直驱螺杆泵中，各个部件串联布置，而在本发明中，潜油电机和螺杆泵嵌套式设计，实现机泵一体化；在常规泵中，螺杆转动，橡胶衬套不动，而在本发明中中，螺杆泵的定转子互换，即橡胶衬套转动26，螺杆27不动，同样能实现相对运动。
在本发明中，将潜油电机的转子中空设计，螺杆泵整体放置在潜油电机转子30中。螺杆27通过柔性轴38的连接固定在电机底座上，不发生转动。潜油电机定子28固定在电机外壳31内，它与永磁体29相对产生旋转磁场带动电机转子30和橡胶衬套26一起转动。随着橡胶衬套26的连续转动，从而实现了螺杆泵内部的相对运动，使得液体以螺旋的方式从一个密封腔压向另一个密封腔，达到举升井液的目的。
本发明的这种一体化潜油直驱螺杆泵将潜油电机与螺杆泵嵌套式设计，实现机泵一体化，大幅度缩短了整体长度，提高了井型适应能力，更容易通过小曲率半径的斜井和水平井；保证了系统的同心度，运作能力增强，提高了系统寿命；简化了机械结构，提高了机械效率，增强了系统可靠性；将潜油电机转子30设计成中空结构，内部能够通过井液，电机内外同时散热，提高了散热性能，延长了电机寿命；相对降低了一次性投资，节约了生产和维护成本。
Claims (3)
1.一种一体化潜油直驱螺杆泵，其特征在于：这种一体化潜油直驱螺杆泵包括保护器、潜油电机、螺杆泵，保护器内有输油套管Ⅰ（2）和输油套管Ⅱ（21），输油套管Ⅰ（2）和输油套管Ⅱ（21）相通，输油套管Ⅰ（2）上端连接油管上接箍（1），保护器底座（20）和潜油电机的电机上接头（25）固定连接，保护器的输油套管Ⅱ（21）通过套管接头（22）与潜油电机的电机转子（30）连接；电机转子（30）为中空管，永磁体套装固定在电机转子（30）外，电机定子（28）设置在永磁体（29）外层，永磁体（29）底端与第二密封底座（35）之间设置第二推力球轴承（32）；电机转子（30）内设置橡胶衬套（26），螺杆（27）向上伸入到橡胶衬套（26）内并与橡胶衬套（26）过盈配合，电机转子（30）为螺杆泵泵体，螺杆（27）通过柔性轴（38）固定在进油底座（40）上，进油底座（40）设置有进油孔，进油底座（40）下端连接泵体下接箍（41）；
电机上接头（25）连接电机外壳（31），电机外壳（31）为筒形的，电机外壳（31）下端连接电机下接头（37），电机定子（28）固定在电机外壳（31）上，电机转子（30）下端抵在电机下接头（37）的卡台上，第二密封装置设置在电机下接头（37）内，第二密封装置上端面为所述的第二推力球轴承（32）；电机上接头（25）上端面有螺孔，下端有外螺纹，电机上接头（25）外壁具有L型内凹，L型内凹位于外螺纹之上，电缆引线孔设置在L型内凹处，电缆穿过电缆引线孔连接电机定子（28）；
第二密封装置包括第二密封钢套（33）、第二Y型密封圈、第二密封底座（35）、O型密封圈（36），第二Y型密封圈通过第二密封钢套（33）设置在电机转子（30）下部，第二密封底座（35）下端抵在电机下接头（37）的凸台上，第二密封底座（35）将第二密封钢套（33）、第二Y型密封圈容纳在内，O型密封圈（36）设置在电机转子（30）与电机下接头（37）之间。
2.根据权利要求1所述的一体化潜油直驱螺杆泵，其特征在于：所述的电机下接头（37）具有外螺纹，与柔性轴短节（39）螺纹连接，柔性轴短节（39）下端连接进油底座（40），柔性轴（38）设置在柔性轴短节（39）内。
3.根据权利要求2所述的一体化潜油直驱螺杆泵，其特征在于：所述的保护器的外壳由上到下有油管上接箍（1）、胶囊短节（5）、沉淀腔上接头（6）、沉淀腔短节（8）、沉淀腔下接头（10）、密封短节（15）、密封连接头（16）、保护器底座（20），胶囊（4）设置在油管上接箍（1）下端面与沉淀腔上接头（6）上端面之间，护囊管（3）设置在胶囊（4）内部且抱在输油套管Ⅰ（2）外，护囊管（3）上下端分别通过油管上接箍（1）与沉淀腔上接头（6）限位，沉淀腔衬套（7）上端连接沉淀腔上接头（6），沉淀腔衬套（7）下端通过沉淀腔下接头（10）限位，沉淀腔衬套（7）具有液孔，沉淀腔出油管（9）安装在沉淀腔下接头（10）上；输油套管Ⅰ（2）上、下端分别与油管上接箍（1）、变径接头（11）上端相接，第一密封装置连接变径接头（11）下端，输油套管Ⅱ（21）上端伸入到第一密封装置内并抵在变径接头（11）下端面；保护器底座（20）内部安装有第一推力球轴承（17）、碟形弹簧片、推力角接触球轴承（19），第一推力球轴承（17）、碟形弹簧片、推力角接触球轴承（19）从上到下依次连接，第一推力球轴承（17）位于密封连接头（16）的下端面。
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- 2017-09-19 CN CN201710846911.XA patent/CN107461333B/zh active Active
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