CN107620703B - 机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置及方法，电机转子在外，电机定子在内，整体套在外壳内，螺杆泵定子和电机定子是相对固定，不发生转动。启动后，电机转子旋转带动柔性轴，再带动螺杆泵转子举升井液，本发明具备小排量、井型适应性强、结构紧凑、可相对降低一次性投资等优点，提升机组的井筒通过性，延长油井免修期、降本增效。

Description

机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置及方法

技术领域

本发明属于石油天然气工业采油技术领域，具体涉及一种机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置及方法。

背景技术

(1)近年来，油井主要以斜井、定向井为主，水平位移增大，井眼轨迹复杂，存在油管杆偏磨严重、能耗高、运营维护成本高等问题；(2)对于低渗透、特低渗和超低渗的油藏，单井产能低；(3)目前的潜油直驱螺杆泵装置的机组长度较长(超过13米)，对于5 1/2″套管或更小尺寸套管的油井，在大斜度井段机组的通过性不好，井下使用时间过长可能导致结垢卡死机组，导致无法起钻修井的事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置及方法，用于解决现有技术的问题，本发明具备小排量、井型适应性强、结构紧凑、可相对降低一次性投资等优点，提升机组的井筒通过性，延长油井免修期、降本增效。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，包括外壳，外壳的上端连接有上封头，外壳中设置有电机转子，电机转子的上下端分别通过上轴承和下轴承与外壳相连，下轴承下端连接有封堵件，封堵件的下端连接有传动筒，传动筒内侧设置有柔性轴，柔性轴的下端连接有传动接头，且传动接头的上部外侧与传动筒内侧固定，所述传动筒和柔性轴之间形成井液存储空间，传动接头为中空结构，且传动接头的内部空间与井液存储空间通过设置在传动接头上的导液孔连通，电机转子的内侧设置有电机定子，电机定子的中心穿插设有螺杆泵，螺杆泵的上端为出液口，螺杆泵的上端穿插至上封头外侧，且螺杆泵的上端通过连接件连接至油管短节，螺杆泵的下端穿插在封堵件中，所述螺杆泵包括设置在电机定子内侧的螺杆泵定子以及设置在螺杆泵定子内侧的螺杆泵转子，柔性轴的上端与螺杆泵转子的下端相连；

外壳的下端依次连接有轴向力转换装置、保护装置、下封头以及油管接头，且轴向力转换装置、保护装置和下封头均设置在传动接头的外侧，传动接头的下端与油管接头的内部空间连通，油管接头上设有进液口。

进一步地，所述轴向力转换装置包括连接在外壳下端的转换机构外壳，以及设置在转换机构外壳与传动接头之间的轴向力转换机构。

进一步地，所述保护装置包括连接在转换机构外壳下端的保护器外壳，以及设置在保护器外壳与传动接头之间的保护器。

进一步地，下封头上设有注油口，上封头上设有出气口。

进一步地，所述封堵件内侧设有第一机械密封，下封头内侧设有第二机械密封。

进一步地，所述电机转子通过电缆连接至供电装置，上封头上设有供电缆穿过的穿线孔。

进一步地，电机定子和螺杆泵定子之间设有隔离套。

机泵一体潜油直驱螺杆泵采油方法，井液依靠井下压力从进液口进入油管接头的内部空间，然后井液进入传动接头的内部空间，并通过传动接头上的导液孔进入井液存储空间，此时电机转子转动，进而带动封堵件和传动筒转动，传动筒带动传动接头转动，传动接头带动柔性轴转动，柔性轴带动螺杆泵转子转动，并通过螺杆泵转子和螺杆泵定子之间的间隙将井液通过出液口输送至油管短节。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明在使用时，井液依靠井下压力从进液口进入油管接头的内部空间，然后井液进入传动接头的内部空间，并通过传动接头上的导液孔进入井液存储空间，此时电机转子转动，进而带动封堵件和传动筒转动，传动筒带动传动接头转动，传动接头带动柔性轴转动，柔性轴带动螺杆泵转子转动，并通过螺杆泵转子和螺杆泵定子之间的间隙将井液通过出液口输送至油管短节，具备了小排量、井况适应性强、结构紧凑、可降低一次性投资和维护成本等特点，实现机组小型化、简易化，提升机组的在复杂井筒中的通过性，消除偏磨，满足了目前油田降本增效的硬性需求。

进一步地，通过轴向力转换机构将上部油管中举升的液体压力转换到机组外壳及油管上。

进一步地，通过保护器保持整套机组内、外压力平衡。

进一步地，通过注油孔注入润滑油，注油时可通过出气口排气以保证注油完全。

进一步地，采用第一机械密封和封堵件配合进行密封，采用第二机械密封和下封头配合密封，可以有效防止井液进入电机。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

其中，1—电机转子，2—电机定子，3—螺杆泵转子，4—螺杆泵定子，5—柔性轴，6—轴向力转换机构，7—保护器，8—进液口，9—出液口，10—电缆，11—连接件，12—上轴承，13—第一机械密封，14—第二机械密封，15—上封头，16—出气口，17—下轴承，18—封堵件，19—传动筒，20—传动接头，21—转换机构外壳，22—保护器外壳，23—下封头，24—注油口，25—油管接头，26—外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1，机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，包括外壳26，外壳26的上端连接有上封头15，上封头15上设有出气口16，外壳26中设置有电机转子1，所述电机转子1通过电缆10连接至供电装置，上封头15上设有供电缆10穿过的穿线孔，电机转子1的上下端分别通过上轴承12和下轴承17与外壳26相连，下轴承17下端连接有封堵件18，封堵件18的下端连接有传动筒19，封堵件18内侧设有第一机械密封13，传动筒19内侧设置有柔性轴5，柔性轴5的下端连接有传动接头20，且传动接头20的上部外侧与传动筒19内侧固定，所述传动筒19和柔性轴5之间形成井液存储空间，传动接头20为中空结构，且传动接头20的内部空间与井液存储空间通过设置在传动接头20上的导液孔连通，电机转子1的内侧设置有电机定子2，电机定子2的中心穿插设有螺杆泵，螺杆泵的上端为出液口9，螺杆泵的上端穿插至上封头15外侧，且螺杆泵的上端通过连接件11连接至油管短节，螺杆泵的下端穿插在封堵件18中，所述螺杆泵包括设置在电机定子2内侧的螺杆泵定子4以及设置在螺杆泵定子4内侧的螺杆泵转子3，电机定子2和螺杆泵定子4之间设有隔离套，柔性轴5的上端与螺杆泵转子3的下端相连；外壳26的下端依次连接有轴向力转换装置、保护装置、下封头23以及油管接头25，且轴向力转换装置、保护装置和下封头23均设置在传动接头20的外侧，向力转换装置包括连接在外壳26下端的转换机构外壳21，以及设置在转换机构外壳21与传动接头20之间的轴向力转换机构6，保护装置包括连接在转换机构外壳21下端的保护器外壳22，以及设置在保护器外壳22与传动接头20之间的保护器7，下封头23上设有注油口24，下封头23内侧设有第二机械密封14，传动接头20的下端与油管接头25的内部空间连通，油管接头25上设有进液口8。

下面对本发明的操作过程做详细描述：

电机转子1在外，电机定子2在内，整体套在外壳内，螺杆泵定子4和电机定子2是相对固定，不发生转动。启动后，电机转子1旋转带动柔性轴5，再带动螺杆泵转子3举升井液，柔性轴5作用是将电机转子1产生同心旋转运动转换成螺杆泵转子3的偏心运动，轴向力转换装置的作用是将上部油管中举升的液体压力转换到机组外壳及油管上，保护装置的作用是保持整套机组内、外压力平衡，因为机组长度较短，电机油容量较少，热膨胀量也会较少，所以保护器的呼吸量可以设计的更小，长度更短。而且电机是在保护器上方(与现有装备相反)，能更好阻止井液进入电机，整套机组长度就是螺杆泵、柔性轴和保护器的总和，较原来短5-6米。

使用时，井液依靠井下压力从进液口8进入油管接头25的内部空间，然后井液进入传动接头20的内部空间，并通过传动接头20上的导液孔进入井液存储空间，此时电机转子1转动，进而带动封堵件18和传动筒19转动，传动筒19带动传动接头20转动，传动接头20带动柔性轴5转动，柔性轴带动螺杆泵转子3转动，并通过螺杆泵转子3和螺杆泵定子4之间的间隙将井液通过出液口9输送至油管短节。

Claims (6)

1.机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，其特征在于，包括外壳(26)，外壳(26)的上端连接有上封头(15)，外壳(26)中设置有电机转子(1)，电机转子(1)的上下端分别通过上轴承(12)和下轴承(17)与外壳(26)相连，下轴承(17)下端连接有封堵件(18)，封堵件(18)的下端连接有传动筒(19)，传动筒(19)内侧设置有柔性轴(5)，柔性轴(5)的下端连接有传动接头(20)，且传动接头(20)的上部外侧与传动筒(19)内侧固定，所述传动筒(19)和柔性轴(5)之间形成井液存储空间，传动接头(20)为中空结构，且传动接头(20)的内部空间与井液存储空间通过设置在传动接头(20)上的导液孔连通，电机转子(1)的内侧设置有电机定子(2)，电机定子(2)的中心穿插设有螺杆泵，螺杆泵的上端为出液口(9)，螺杆泵的上端穿插至上封头(15)外侧，且螺杆泵的上端通过连接件(11)连接至油管短节，螺杆泵的下端穿插在封堵件(18)中，所述螺杆泵包括设置在电机定子(2)内侧的螺杆泵定子(4)以及设置在螺杆泵定子(4)内侧的螺杆泵转子(3)，柔性轴(5)的上端与螺杆泵转子(3)的下端相连；

外壳(26)的下端依次连接有轴向力转换装置、保护装置、下封头(23)以及油管接头(25)，且轴向力转换装置、保护装置和下封头(23)均设置在传动接头(20)的外侧，传动接头(20)的下端与油管接头(25)的内部空间连通，油管接头(25)上设有进液口(8)；

所述封堵件(18)内侧设有第一机械密封(13)，下封头(23)内侧设有第二机械密封(14)；

电机定子(2)和螺杆泵定子(4)之间设有隔离套。

2.根据权利要求1所述的机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，其特征在于，所述轴向力转换装置包括连接在外壳(26)下端的转换机构外壳(21)，以及设置在转换机构外壳(21)与传动接头(20)之间的轴向力转换机构(6)。

3.根据权利要求2所述的机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，其特征在于，所述保护装置包括连接在转换机构外壳(21)下端的保护器外壳(22)，以及设置在保护器外壳(22)与传动接头(20)之间的保护器(7)。

4.根据权利要求1所述的机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，其特征在于，下封头(23)上设有注油口(24)，上封头(15)上设有出气口(16)。

5.根据权利要求1所述的机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，其特征在于，所述电机转子(1)通过电缆(10)连接至供电装置，上封头(15)上设有供电缆(10)穿过的穿线孔。

6.机泵一体潜油直驱螺杆泵采油方法，采用权利要求1所述的机泵一体潜油直驱螺杆泵采油装置，其特征在于，井液依靠井下压力从进液口(8)进入油管接头(25)的内部空间，然后井液进入传动接头(20)的内部空间，并通过传动接头(20)上的导液孔进入井液存储空间，此时电机转子(1)转动，进而带动封堵件(18)和传动筒(19)转动，传动筒(19)带动传动接头(20)转动，传动接头(20)带动柔性轴(5)转动，柔性轴带动螺杆泵转子(3)转动，并通过螺杆泵转子(3)和螺杆泵定子(4)之间的间隙将井液通过出液口(9)输送至油管短节。

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