CN107514246B - 同井注采系统中采水注水总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同井注采系统中采水注水总成，包括与同井注采系统中水力旋流器连接的引流管，所述引流管的下端连接导座，所述导座的下端连接上保护器，所述上保护器的下端连接回注电机，所述回注电机的下端连接下保护器，所述下保护器的下端连接吸入装置，吸入装置的下端连接多级离心注水泵，所述多级离心注水泵的下端连接用于检测注水层压力状态的压力传感装置，在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧套装有导流外壳，所述导流外壳的上端部与导座密封连接，所述导流外壳的下端与吸入装置密封连接，在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧形成一个密闭的导流腔室。本发明具有使用寿命长、运行稳定、提高注采效率、降低运行成本等优点。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，特别涉及一种油田中后期机械开采工艺过程中的创新型注、采系统中采用的一种同井注采系统中采水注水总成。
背景技术
随着陆地及海上油田的开采，采出液的高含水问题已经逐渐显现出来，高含水问题提高了采油成本，限制了生产规模，并且对环境造成了诸多的负面影响。目前，我国油田主要的采油排水方法均是将原油举升至地面，通过地面的工艺流程将油水分离，再通过地面注水设备将污水回注到井下水层。这些方法使得地面设备多，生产过程繁琐，生产成本高，不仅对地面造成污染且浪费能源。
同井注采系统装备是用于各种复杂地质环境的陆地、海洋石油的机械开采装备，随着油田逐步走向开采中、后期，井况含水量越来越大，地面污水处理，给环境治理带来了极大危害；同井注采系统装备是由地面变压器、变频智能控制柜、动力电缆、地面驱动螺杆泵(采油)、旋流器(油水分离)、倒置电泵系统(注水)、井下工况采集(压力传感器)组成；
近几年在同井注采领域攻克多项关键技术取得了重大的成果；但在应用中随着地层压力的增大，机组的功率相应加大，机组体积随之增大，给制造、运输、下井、带来诸多不便；例如电机的长度、倒置多级离心泵因自身重力而产生下垂力，叶轮与支撑在外壳上对应的导轮组将产生剧烈摩擦，降低离心泵使用寿命等等，都给应用和推广带来了极大的难度。
为此本发明提供一种体积小、使用寿命长、运行稳定、提高注采效率的同井注采系统中采水注水总成。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种体积小、使用寿命长、运行稳定、提高注采效率、降低运行成本的同井注采系统中采水注水总成。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种同井注采系统中采水注水总成，包括与同井注采系统中水力旋流器连接的引流管，所述引流管的下端连接导座，所述导座的下端连接上保护器，所述上保护器的下端连接回注电机，所述回注电机的下端连接下保护器，所述下保护器的下端连接吸入装置，吸入装置的下端连接多级离心注水泵，所述多级离心注水泵的下端连接用于检测注水层压力状态的压力传感装置，其特征在于：在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧套装有导流外壳，所述导流外壳的上端部与导座密封连接，所述导流外壳的下端与吸入装置密封连接，在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧形成一个密闭的导流腔室。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述上保护器包括与引流管密封连接的上连接头、下连接头以及设置在上连接头和下连接头之间的上支撑座和下支撑座，所述上连接头和上支座之间安装上支撑套，在上支撑套上安装有上胶囊密封组件，上支撑套的侧壁设有与上胶囊密封组件内腔连通的通孔；上支撑座和下支撑座之间安装中间支撑套，在下支撑套上安装有下胶囊密封组件，下支撑套的侧壁设有与下胶囊密封组件内腔连通的通孔；所述下支撑座和下连接头之间安装有下支撑套，在下支撑套的下支撑端上安装有护轴端盖；所述上连接头上安装有溢流阀组件和排气阀组件，所述下支撑座上安装有放油塞组件；所述上连接头和上支撑座、上支撑座和下支撑座，下支撑座和下连接头之间分别安装有壳体。
所述回注电机包括与上保护器下连接头密封连接的电机上连接头，电机下连接头、连接电机上连接头和电机下连接头的壳体；所述壳体内安装电机转子总成和电机定子总成；所述电机下连接头上安装有接线总成，所述接线总成通过信号线缆连接压力传感装置；
所述的转子总成包括安装在转子轴上的转子铁芯，所述转子铁芯的两端安装有端环，所述端环安装在导条的两端形成鼠笼式结构，所述导条上套装有矽钢片；所述端环包括端环本体，所述端环本体上圆周方向设有22个异形压卯连接孔，所述异形压卯连接孔的形状与导条截面的形状相同，在压卯连接孔的内设有定位止口，所述导条插入压卯连接孔内，导条的端面与定位止口接触，并通过压卯工艺使端环与导条固定连接。
所述异形压卯连接孔和导条截面的形状为五边形结构，五边形结构的上部为等腰三角形结构，五边形的下部为等腰梯形结构。
所述定位止口距离端环外端面的距离与定位止口距离端环内端面的距离比为1:2。
所述接线总成包括与电机下连接头密封连接的接线座，所述接线座上设有线缆穿装孔，所述线缆穿装孔内设有线缆护管，线缆护管内穿装有感温探头引线，线缆穿装孔的外端接线座上设有出线孔，所述出线孔内安装有出线接头；沿接线座的径向方向接线座的上垂直设有与出线孔连通的注油孔，所述注油孔内安装有注油塞。
所述下保护器包括与接线总成的接线座连接的上连接座，下连接座以及穿装在上连接座和下连接座内的与转子总成的转子轴连接的第一传动轴；设置在上连接座和下连接座之间的密封座，所述上连接座和密封座之间上安装有止推轴承总成；在止推轴承总成的外侧上连接座和密封座之间、密封座和下连接座之间安装有外壳；在密封座的侧壁上设有注油孔，注油孔内配装有注油塞；在下连接座的两侧均安装有轴机械组件，在下链接座的内侧设有机械密封护套；护套上设有过水孔。
所述吸入装置包括吸入连接座、泵头连接座以及穿装在吸入连接座和泵头连接座之间的第二传动轴，吸入连接座和泵头连接座内第二传动轴上安装有合金耐磨套；第一传动轴与下保护器内的第二传动轴通过花键套连接，所述吸入连接座连接下保护器的下连接座；所述吸入连接座连接导流外壳；所述述吸入连接座上设有吸入口；所述泵头连接座连接注水泵，所述第二传动轴通过联轴器连接泵轴。
所述注水泵包括上泵头、泵壳、泵轴、叶轮、下泵头以及安装在泵轴上的合金轴套；所述上泵头与吸入装置的泵头连接座密封连接；在叶轮的下方泵室内安装有反轴向力止推轴承组件，在泵室内叶轮和下泵头之间反轴向力止推轴承组件的两侧安装有定位套。
所述压力传感装置包括压力传感连接头、压力传感保护壳体以及底座，在壳体内所述底座上安装有支架座，在壳体内压力传感连接头和支架座之间安装有压力传感器件，在压力传感器件的外侧还包装有内保护壳体；所述压力传感连接头密封连接注水泵的的下泵头；所述压力传感器连接头上设有与压力传感器件连接的出线接头。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明采用上述技术方案，主要具有以下优点：
1、本发明在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧套装有导流外壳，形成一个密闭腔室，这样一方面起到了保护作用，提高了元器件的使用寿命，另外具有导流作用，即在腔室环形空间内可以将液体从上部引导至下部供给离心泵注水。
2、本发明注水电机中的关键配件转子为异型孔卯压结构，即在转子铁心的两端，与导条配合卯压形成鼠笼形成一组感应线圈，现有技术中导条卯压全部为圆形，即端环在圆周方向排列16圆型压卯连接孔，其缺点是占用面积大，定子和转子槽口面积小，影响电机出力，电机的体积随之加大，进而也成本增高；本发明计算根据异型导条转子在同等体积下出力比圆形导条转子增加1.8-2倍，相对体积缩小1.8-2倍(电机长度)，主要区别体现在圆形导条16件，异型导条22件，采用异形导条时转子铜的用量增加，转子直径减小，齿部磁密有效利用，定子内孔减小后槽口增大，槽满率提高到75％，铜的用量增加，出力状态加大，形成高效增容电机在同井注采中有效的应用。
3、本发明同时解决了同井注采系统装备中的关键部件电机信号线座体总成，在现场应用安装方便可靠的一种连接结构，并在同一信号线座体总成上实现了现场便于补油的系统结构，具有结构简单、便于动力部分运输和注油维护的突出优点。
4、本发明同时解决了多级离心泵在倒置使用中，由于转子自重形成的轴向力，高速启动瞬间对泵体造成损坏，设计了泵内反轴向力止推装置，克服了启动瞬间对泵体造成损坏；具有结构新颖、提高倒置多级离心泵使用寿命的作用显著的突出优点。
综上，本发明相对现有技术而言具有体积小、使用寿命长、运行稳定、提高注采效率、降低运行成本等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中上保护器结构示意图；
图3是本发明中回注电机结构示意图；
图4是端环结构示意图；
图5是图4的右视图；
图6是图5中I部放大图；
图7是导条截面结构示意图；
图8是本发明中下保护器结构示意图；
图9是本发明中吸入装置结构示意图；
图10是本发明在注水泵结构示意图；
图11是本发明压力传感装置结构示意图。
图中：1、引流管；2、导座；3、上保护器；3-1、上连接头；3-2、下连接头；3-3、上支撑座；3-4、下支撑座；3-5、上支撑套；3-50、通孔；3-6、上胶囊密封组件；3-7、中间支撑套；3-70、通孔；3-8、下胶囊密封组件；3-9、护轴端盖；3-10、溢流阀组；3-11、排气阀组件；3-12、放油塞组件；3-13、壳体；4、回注电机；4-1、电机上连接头；4-2、电机下连接头；4-3、壳体；4-4、电机转子总成；4-40、转子铁芯；4-41、端环；4-410、端环本体；4-411、异形压卯连接孔；4-412、定位止口；4-42、导条；4-43、矽钢片；4-5、电机定子总成；4-6、接线总成；4-60、接线座；4-61、线缆穿装孔；4-62、线缆护管；4-63、感温探头引线；4-64、出线接头；4-65、注油孔；4-66、注油塞；5、下保护器； 5-1、上连接座；5-2、下连接座；5-3、第一传动轴；5-4、密封座； 5-5、止推轴承总成；5-6、外壳；5-7、轴机械组件；5-8、机械密封护套；5-80、过水孔；6、吸入装置；6-1、吸入连接座；6-10、吸入口；6-2、泵头连接座；6-3、第二传动轴；6-4、合金耐磨套；6-5、花键套；6-6、联轴器；7、注水泵；7-1、上泵头；7-2、泵壳；7-3、泵轴；7-4、叶轮；7-5、下泵头；7-6、合金轴套；7-7、反轴向力止推轴承组件；7-8、定位套；8、压力传感装置；8-1、压力传感连接头；8-2、压力传感保护壳体； 8-3、底座；8-4、支架座；8-5、压力传感器件；8-6、内保护壳体； 9、导流外壳。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种同井注采系统中采水注水总成，包括与同井注采系统中水力旋流器连接的引流管1，其引流管的上端连接油管接箍，通过油管接箍与油管连接；所述引流管的下端连接导座2，所述导座的下端连接上保护器3，所述上保护器的下端连接回注电机 4，所述回注电机的下端连接下保护器5，所述下保护器的下端连接吸入装置6，吸入装置的下端连接多级离心注水泵7，所述多级离心注水泵的下端连接用于检测注水层压力状态的压力传感装置8，在上保护器3、回注电机4、下保护器5以及吸入装置6的外侧套装有导流外壳9，所述导流外壳的上端部与导座2密封连接，所述导流外壳的下端与吸入装置6密封连接，在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧形成一个密闭的导流腔室；这样一方面起到了保护作用，提高了元器件的使用寿命，另外具有导流作用，即在腔室环形空间内可以将液体从上部引导至下部供给离心泵注水。
优选的，请参阅图2，所述上保护器3包括与引流管密封连接的上连接头3-1、下连接头3-2以及设置在上连接头和下连接头之间的上支撑座3-3和下支撑座3-4，所述上连接头和上支座之间安装上支撑套3-5，在上支撑套上安装有上胶囊密封组件3-6，上支撑套的侧壁设有与上胶囊密封组件内腔连通的通孔3-50；上支撑座3-3和下支撑座3-4之间安装中间支撑套3-7，在下支撑套上安装有下胶囊密封组件3-8，下支撑套的侧壁设有与下胶囊密封组件内腔连通的通孔3-70；所述下支撑座和下连接头之间安装有下支撑套 3-4，在下支撑套的下支撑端上安装有护轴端盖3-9；所述上连接头上安装有溢流阀组件3-10和排气阀组件3-11，所述下支撑座上安装有放油塞组件3-12；所述上连接头和上支撑座、上支撑座和下支撑座，下支撑座和下连接头之间分别安装有壳体3-13。上述结构的上保护器具有密封效果好，运行稳定、使用寿命长等优点。
优选的，请参阅图3、图4-图7，所述回注电机4包括与上保护器下连接头密封连接的电机上连接头4-1，电机下连接头4-2、连接电机上连接头和电机下连接头的壳体4-3；所述壳体内安装电机转子总成4-4和电机定子总成4-5；所述电机下连接头上安装有接线总成4-6，所述接线总成通过信号线缆连接压力传感装置8；所述的转子总成4-4包括安装在转子轴上的转子铁芯4-40，所述转子铁芯的两端安装有端环4-41，所述端环安装在导条4-42的两端形成鼠笼式结构，所述导条上套装有矽钢片4-43；所述端环包括端环本体4-410，所述端环本体上圆周方向设有22个异形压卯连接孔4-411，所述异形压卯连接孔的形状与导条截面的形状相同，在压卯连接孔的内设有定位止口4-112，所述导条插入压卯连接孔内，导条的端面与定位止口接触，并通过压卯工艺使端环与导条固定连接。现有技术中圆形导条，在圆周方向排列16圆孔的端环，存在的缺点是占用面积大，定子和转子槽口面积小，影响电机出力，电机的体积随之加大，进而也成本增高；本发明计算根据异型导条转子在同等体积下出力比圆形导条转子增加1.8-2倍，相对体积缩小1.8-2 倍(电机长度)，主要区别体现在圆形导条16件，异型导条22件，采用异形导条时转子铜的用量增加，转子直径减小，齿部磁密有效利用，定子内孔减小后槽口增大，槽满率提高到75％，铜的用量增加，出力状态加大，形成高效增容电机在同井注采中有效的应用。
优选的，所述异形压卯连接孔和导条截面的形状为五边形结构，五边形结构的上部为等腰三角形结构，五边形的下部为等腰梯形结构。
优选的，所述定位止口距离端环外端面的距离L1与定位止口距离端环内端面的距离 L2比为1:2。
优选的，所述接线总成4-6包括与电机下连接头密封连接的接线座4-60，所述接线座上设有线缆穿装孔4-61，所述线缆穿装孔内设有线缆护管4-62，线缆护管内穿装有感温探头引线4-63，线缆穿装孔的外端接线座上设有出线孔，所述出线孔内安装有出线接头4-64；沿接线座的径向方向接线座的上垂直设有与出线孔连通的注油孔4-65，所述注油孔内安装有注油塞4-66。采用上述结构在现场应用安装方便可靠的一种连接结构，并在同一信号线座体总成上实现了现场便于补油的系统结构，具有结构简单、便于动力部分运输和注油维护的突出优点。
优选的，请参阅图8，所述下保护器5包括与接线总成的接线座连接的上连接座5-1，下连接座5-2以及穿装在上连接座和下连接座内的与转子总成的转子轴连接的第一传动轴5-3；设置在上连接座和下连接座之间的密封座5-4，所述上连接座和密封座之间上安装有止推轴承总成5-5；在止推轴承总成5-5的外侧上连接座和密封座之间、密封座和下连接座之间安装有外壳5-6；在密封座5-4的侧壁上设有注油孔，注油孔内配装有注油塞；在下连接座的两侧均安装有轴机械组件5-7，在下链接座的内侧设有机械密封护套5-8；护套上设有过水孔5-80。采用上述结构的下保护器具有密封效果好，运行稳定，注油方便等优点。
优选的，请参阅图9，所述吸入装置6包括吸入连接座6-1、泵头连接座6-2以及穿装在吸入连接座和泵头连接座之间的第二传动轴6-3，吸入连接座和泵头连接座内第二传动轴上安装有合金耐磨套6-4；第一传动轴与下保护器内的第二传动轴通过花键套6-5连接，所述吸入连接座6-1连接下保护器的下连接座5-2；所述吸入连接座连接导流外壳9；所述述吸入连接座上设有吸入口6-10；所述泵头连接座连接注水泵7，所述第二传动轴通过联轴器6-6连接泵轴。采用上述结构的吸入装置具有结构简单、运行稳定、连接可靠、使用寿命长等优点。
优选的，请参阅图10，所述注水泵7包括上泵头7-1、泵壳7-2、泵轴7-3、叶轮7-4、下泵头7-5以及安装在泵轴上的合金轴套7-6；所述上泵头7-1与吸入装置的泵头连接座 6-2密封连接；在叶轮的下方泵室内安装有反轴向力止推轴承组件7-7，反轴向力止推轴承组件7-7属于现有技术，可以市场购买。在泵室内叶轮和下泵头之间反轴向力止推轴承组件的两侧安装有定位套7-8。上述注水泵7解决了多级离心泵在倒置使用中，由于转子自重形成的轴向力，高速启动瞬间对泵体造成损坏，设计了泵内反轴向力止推装置，克服了启动瞬间对泵体造成损坏；具有结构新颖、提高倒置多级离心泵使用寿命的作用显著的突出优点。
优选的，请参阅图11，所述压力传感装置8包括压力传感连接头8-1、压力传感保护壳体8-2以及底座8-3，在壳体内所述底座上安装有支架座8-4，在壳体内压力传感连接头和支架座之间安装有压力传感器件8-5，压力传感器件一般包括，压力探头、压力变送器电路板、二极管等等，在压力传感器件的外侧还包装有内保护壳体8-6；所述压力传感连接头8-1密封连接注水泵的的下泵头7-5；所述压力传感器连接头上设有与压力传感器件连接的出线接头。上述结构的压力传感器具有结构简单、运行稳定、安全可靠、使用寿命长等优点。
综上，本发明相对现有技术而言具有体积小、使用寿命长、运行稳定、提高注采效率、降低运行成本等优点。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种同井注采系统中采水注水总成，包括与同井注采系统中水力旋流器连接的引流管，所述引流管的下端连接导座，所述导座的下端连接上保护器，所述上保护器的下端连接回注电机，所述回注电机的下端连接下保护器，所述下保护器的下端连接吸入装置，吸入装置的下端连接多级离心注水泵，所述多级离心注水泵的下端连接用于检测注水层压力状态的压力传感装置，其特征在于：在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧套装有导流外壳，所述导流外壳的上端部与导座密封连接，所述导流外壳的下端与吸入装置密封连接，在上保护器、回注电机、下保护器以及吸入装置的外侧形成一个密闭的导流腔室；所述回注电机包括与上保护器下连接头密封连接的电机上连接头，电机下连接头、连接电机上连接头和电机下连接头的壳体；所述壳体内安装电机转子总成和电机定子总成；所述电机下连接头上安装有接线总成，所述接线总成通过信号线缆连接压力传感装置；所述的转子总成包括安装在转子轴上的转子铁芯，所述转子铁芯的两端安装有端环，所述端环安装在导条的两端形成鼠笼式结构，所述导条上套装有矽钢片；所述端环包括端环本体，所述端环本体上圆周方向设有22个异形压卯连接孔，所述异形压卯连接孔的形状与导条截面的形状相同，在压卯连接孔的内设有定位止口，所述导条插入压卯连接孔内，导条的端面与定位止口接触，并通过压卯工艺使端环与导条固定连接；
所述异形压卯连接孔和导条截面的形状为五边形结构，五边形结构的上部为等腰三角形结构，五边形的下部为等腰梯形结构；
所述吸入装置包括吸入连接座、泵头连接座以及穿装在吸入连接座和泵头连接座之间的第二传动轴，吸入连接座和泵头连接座内第二传动轴上安装有合金耐磨套；第一传动轴与下保护器内的第二传动轴通过花键套连接，所述吸入连接座连接下保护器的下连接座；所述吸入连接座连接导流外壳；所述述吸入连接座上设有吸入口；所述泵头连接座连接注水泵，所述第二传动轴通过联轴器连接泵轴；
所述注水泵包括上泵头、泵壳、泵轴、叶轮、下泵头以及安装在泵轴上的合金轴套；所述上泵头与吸入装置的泵头连接座密封连接；在叶轮的下方泵室内安装有反轴向力止推轴承组件，在泵室内叶轮和下泵头之间反轴向力止推轴承组件的两侧安装有定位套。
2.根据权利要求1所述的同井注采系统中采水注水总成，其特征在于：所述上保护器包括与引流管密封连接的上连接头、下连接头以及设置在上连接头和下连接头之间的上支撑座和下支撑座，所述上连接头和上支座之间安装上支撑套，在上支撑套上安装有上胶囊密封组件，上支撑套的侧壁设有与上胶囊密封组件内腔连通的通孔；上支撑座和下支撑座之间安装中间支撑套，在下支撑套上安装有下胶囊密封组件，下支撑套的侧壁设有与下胶囊密封组件内腔连通的通孔；所述下支撑座和下连接头之间安装有下支撑套，在下支撑套的下支撑端上安装有护轴端盖；所述上连接头上安装有溢流阀组件和排气阀组件，所述下支撑座上安装有放油塞组件；所述上连接头和上支撑座、上支撑座和下支撑座，下支撑座和下连接头之间分别安装有壳体。
3.根据权利要求1所述的同井注采系统中采水注水总成，其特征在于：所述定位止口距离端环外端面的距离与定位止口距离端环内端面的距离比为1:2。
4.根据权利要求1所述的同井注采系统中采水注水总成，其特征在于：所述接线总成包括与电机下连接头密封连接的接线座，所述接线座上设有线缆穿装孔，所述线缆穿装孔内设有线缆护管，线缆护管内穿装有感温探头引线，线缆穿装孔的外端接线座上设有出线孔，所述出线孔内安装有出线接头；沿接线座的径向方向接线座的上垂直设有与出线孔连通的注油孔，所述注油孔内安装有注油塞。
5.根据权利要求1所述的同井注采系统中采水注水总成，其特征在于：所述下保护器包括与接线总成的接线座连接的上连接座，下连接座以及穿装在上连接座和下连接座内的与转子总成的转子轴连接的第一传动轴；设置在上连接座和下连接座之间的密封座，所述上连接座和密封座之间上安装有止推轴承总成；在止推轴承总成的外侧上连接座和密封座之间、密封座和下连接座之间安装有外壳；在密封座的侧壁上设有注油孔，注油孔内配装有注油塞；在下连接座的两侧均安装有轴机械组件，在下链接座的内侧设有机械密封护套；护套上设有过水孔。
6.根据权利要求1所述的同井注采系统中采水注水总成，其特征在于：所述压力传感装置包括压力传感连接头、压力传感保护壳体以及底座，在壳体内所述底座上安装有支架座，在壳体内压力传感连接头和支架座之间安装有压力传感器件，在压力传感器件的外侧还包装有内保护壳体；所述压力传感连接头密封连接注水泵的的下泵头；所述压力传感器连接头上设有与压力传感器件连接的出线接头。
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