CN108386348A - 一种内螺杆驱动井下抽油装置 - Google Patents

Abstract

一种内螺杆驱动井下抽油装置，涉及一种抽油机。其主要包括倒置式双作用柱塞泵，内螺杆，换向块：电机输出旋转动力，经减速器减速后，带动内螺杆单向旋转，内螺杆的内表面有两条左右旋螺旋槽，可自动换向，换向块以滚动加滑动的方式在螺旋槽内运动，连杆固定在换向块上，把内螺杆的单向旋转运动转换成上下往复直线运动，从而将原油举升至地面。本发明把电机的单向旋转直接转换为往复直线运动进行抽油，实现了无杆抽油，其结构简单，内螺杆的结构尤其适用于深井、小井眼采油，换向块滚动加滑动的传动方式提高了举升效率。真正实现节能、降耗目的。

Description

一种内螺杆驱动井下抽油装置

技术领域

本发明涉及一种油田用抽油机，具体涉及到一种井下无抽油杆机械举升换向抽油装置。

背景技术

油田采油模式主要有三种：地面动力驱动采油、井下动力驱动采油、自喷井采油。目前油田大部分已进入开采中后期，自喷井采油已经不能适应当前的开采环境。地面动力驱动采油包含抽油机有杆泵和地面驱动螺杆泵，它们都属于有杆泵采油方式，结构简单、制造容易，在当前占主导地位，约占人工举升井数的90%左右。但是，这种方式工作时需要克服抽油杆的自重和抽油杆与管壁的摩擦力做功，使得电机能耗高，效率低；此外还存在油管磨损、抽油杆断落及检泵周期短等问题。井下动力驱动采油适用于深井、水平井，主要有电潜泵、螺杆泵、水力活塞泵、射流泵，它们省去了地面机械中间传动部件和抽油杆，从根本上解决了有杆采油杆件磨损的问题，达到节能减耗的效果，是今后油田开采发展的新方向。

申请号为200610009854.1的专利提出了一种旋转电机驱动的地下往复式抽油机，其利用旋转电机+滚珠丝杠的传动形式把电机的旋转运动转换为柱塞泵的直线运动，结构简单，节能效果好，但其换向是依靠电机的正反转，当柱塞的冲次高时，电机频繁换向，影响电机的工作性能，不利于长期在井下工作。申请号为201110226920.1的专利提出了一种无杆抽油机的自动换向机构，其利用双向离合机构把电机的单向转动转换为双向转动可控输出，输出旋转动力传递给执行机构，然后由执行机构转换成往复直线运动以实现抽油动作。该发明解决了电机频繁换向问题，但其结构复杂，井下油套管空间狭小，零件强度难以保证，难于实现。

发明内容

针对目前地面动力驱动采油方式存在的问题，结合井下动力驱动采油方式，本发明提供一种内螺杆驱动井下抽油装置，以解决现有技术中抽油机能耗高、效率低的问题。

一种内螺杆驱动井下抽油装置，它包括操作台、井口、套管、油管、保护套筒、双作用泵、内螺杆，换向块，连杆，导向筒，电机，减速器。所述内螺杆驱动井下抽油装置安装在保护套筒内，油管下端与保护套筒螺纹紧密连接，在所述保护套筒内上端固定有倒置式双作用柱塞泵，下端安装有内螺杆。所述内螺杆下端通过下接头连接有减速器和电机。双作用泵小柱塞通过柔性轴与连杆连接，连杆外套有导向筒，限制其周向转动，使其沿导向筒的凹槽往复直线运动，连杆下端与换向块螺纹连接，换向块上有换向滑块，在内螺杆的左右往复螺旋槽里运动。井口通过操作台发出电信号，由电缆将电信号传递给井下潜油电机，驱动潜油电机单向旋转，经减速器减速后，将旋转动力传递给内螺杆，带动换向块上下往复运动，经由连杆，柔性轴，最后将动力传递给倒置式双作用往复泵柱塞，进行上下往复运动，完成采油动作。

本发明利用电机单向旋转就可以驱动双作用柱塞泵上下往复运动，实现无杆采油，其结构简单，排量大，特别是往复内螺杆的结构，既解决了井下空间狭小的难题，又保证了螺杆的强度，尤其适用于深井、小井眼采油。

附图说明

图1为内螺杆井下驱动结构示意图。

图2为换向滑块立体结构示意图。

图3为换向滑块主视图。

图4为换向滑块右视图。

图5为内螺杆剖视图。

其中，1-操作台；2-井口；3-油管；4-套管；5-电缆；6-保护套筒；7-孔；8-导向筒；9-扶正器；10-轴承；11-连杆；12-上接头；13-内螺杆；14-下接头；15-减速器；16-电机；17-大泵筒；18-出油阀；19-孔；20-环空出油阀；21-环空进油阀；22-大柱塞；23-小柱塞；24-孔；25-进油阀；26-小泵筒；27-柔性轴；28-换向块；29-换向滑块；30-端盖；31-销钉；32-滚轴；33-滚动轴承；34-弧形滑块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、功能及优点更为清晰直观，下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1，一种内螺杆驱动井下抽油装置，该装置安装在保护套筒6内，保护套筒螺纹连接在油管3下端。保护套筒6上开设有孔7，与外界相通，油液可以从孔7流入流出。

参见图1，一种内螺杆驱动井下装置，采用倒置式双作用往复柱塞泵，在上下冲程都进行排油，其排量可高达单作用泵的两倍，且上下冲程柱塞所受载荷悬殊相对于倒置式单作用泵小，大大改善了连杆受力，减小电机能耗。它包含大柱塞22、小柱塞23，大柱塞22和小柱塞23是一个整体，它把往复柱塞泵分成大泵筒17和小泵筒26两个环形空间。大泵筒17内上端安装有出油阀18，大泵筒外下端安装有环空进油阀21、环空出油阀20，且小泵筒26下端开设孔19，与环空进油阀21、环空出油阀20构成的环形空间相通。大柱塞22上安装有进油阀25，小柱塞23内部为空心，周向开设有孔24，与保护套筒6上的孔7相通，油液可以通过孔24进入小柱塞23内，经由大柱塞22上的进油阀25进入大泵筒17内。小柱塞23下端通过柔性轴27连接连杆11，连杆11上安装有换向块28，小柱塞23可随换向块28一起上下直线运动。

所述倒置式双作用往复柱塞泵工作原理为：上冲程时，小柱塞23向上运动，大泵筒17内环形空间减小，其压力增大，进油阀25关闭，当压力增大到足以克服油管3内液柱重力时，出油阀18打开，大泵筒17完成排油动作；与此同时，小泵筒26内环形空间增大，压力减小，环空进油阀21打开，环空出油阀20关闭，油液从外界通过孔19进入小泵筒26，小泵筒26完成吸油工作。整个上冲成完成一次排油工作；

下冲程时，小柱塞23向下运动，大泵筒17内环形空间增大，压力减小，出油阀18关闭，进油阀25打开，油液从外界经由小柱塞23上的孔24进入到小柱塞23内，再经由游动阀25流入到大泵筒17内，完成吸油动作；与此同时，小泵筒26内环形空间减小，压力增大，环空出油阀20打开，环空进油阀21关闭，油从小泵筒26上的孔19和环空出油阀20排入油管内，完成排油工作。整个下冲成完成一次排油工作。

参见图1、图2、图3、图4，所述换向块28，上端与连杆11螺纹连接，下端安装有换向滑块29，连杆11套在导向筒8内，限制连杆周向转动，引导其进行往复直线运动，扶正器9保证连杆轴线与油管中心重合，使换向滑块29能顺利与内螺杆13螺旋槽啮合。换向滑块29通过轴承安装在换向块28内，用销钉31和端盖30固定轴承。所述换向滑块29包含滚轴32，滚动轴承33，弧形滑块34，滚动轴承33直接通过过盈配合装配在滚轴32上，弧形滑块34通过轴承安装在滚轴32上，滚动轴承33主要起传动作用，利用滚动摩擦小于滑动摩擦原理以减小与螺旋槽之间的摩擦；弧形滑块34主要起导向作用，保证换向滑块29能够顺利通过左右螺旋槽交叉槽口。

参见图1、图5，所述内螺杆13，形状呈圆筒形，内表面由两条左右螺旋槽构成，可以实现电机单向旋转自动换向。内螺杆13上端螺纹连接上接头12，下端螺纹连接下接头14，内螺杆的上下接头通过轴承10固定在保护套筒6上。下接头14连接减速器15和电机16，电机16单向旋转经过减速器15减速后带动内螺杆13单向旋转，从而使配合在螺旋槽里的换向滑块29进行上下往复运动。

本发明所提供装置的工作过程如下：

操作台1发出电信号，由电缆5将电信号传递给井下潜油电机16，驱动潜油电机16转动，输出单向旋转动力，经减速器15减速后，将单向旋转动力传递给内螺杆13，促使换向滑块29在螺旋槽内运动，导向筒8对换向块28进行导向，保证换向块28只能进行上下往复运动，经由连杆11，柔性轴27，最后将动力传递给倒置式双作用往复泵柱塞23，进行上下往复运动，完成采油动作。

Claims (3)

1.一种内螺杆驱动井下抽油装置，其特征在于，包括倒置式双作用往复柱塞泵，内螺杆，换向块，驱动电机；所述倒置式往复柱塞泵固定在保护外筒内上端，所述内螺杆安装在保护外筒内下端，所述换向块置于内螺杆内；所述倒置式双作用往复双作用泵，在上下冲程均进行排油，增大排量。

2.根据权利要求1所述的一种内螺杆驱动井下抽油装置，其特征在于，所述内螺杆采用圆筒内螺旋槽结构，使用于深井、小井眼采油，解决了井下常规外往复螺杆由于尺寸小导致的强度不足问题，内螺杆内表面挖有两条左右旋螺旋槽，可以直接进行换向。

3.根据权利要求1所述的一种内螺杆驱动井下抽油装置，其特征在于，所述换向块包括滚轴、弧形滑块和滚动轴承，滚动轴承直接通过过盈配合装配在滚轴上，弧形滑块通过轴承在滚轴上，滚动轴承主要起传动作用，利用滚动摩擦小于滑动摩擦原理以减小与螺旋槽之间的摩擦；弧形滑块主要起导向作用，保证换向滑块能够顺利通过左右螺旋槽交叉槽口。