CN108590592A - 井下直线电机抽油装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下直线电机抽油装置，包括潜油泵、直线电机；其中所述直线电机连接有井下气动助力平衡装置。因此，本发明将直线电机下行时的电能转化为气体的势能储存起来，在直线电机上行时将能量释放，提高推力的同时，也平衡掉直线电机的动子和潜油泵杆的重力，吸收直线电机的动子和潜油泵杆的动力势能在直线电机驱动潜油泵上行时释放，节约电能、降低发热。另外，直线电机驱动潜油泵下行电流大出力大，但没有全部做功，直线电机驱动潜油泵下行时未被利用的剩余功，通过井下气动助力平衡装置储存起来，在直线电机驱动潜油泵上行时释放增加推力，相对传统技术即增加了推力又具有节约电能的功能。
Description
技术领域
本发明属于井下抽油装置，具体说是一种井下直线电机抽油装置，有效提高和增加了直线电机的整体推送力，满足井下大深度的抽油。
背景技术
目前，圆筒型直线电机驱动潜油泵在没有井下配重的情况下能实现井下1500米深度的采油，最高能达到2000米。圆筒型直线电机驱动潜油泵的推力直接限制了它的潜油深度。目前为了提高增加出力的方法是采用增加直线电机节数，当直线电机节数增加到17节以上时带来的问题是：其一是，直线电机长度超过了所有油田起吊设备的限制高度；其二是，由于增加电机节数后直线电机输入电压过高，造成绝缘不良，存在安全隐患；其三是，由于增加直线电机节数就是通过增加电机动子的长度和定子的节数，这样不仅会带来加工精度问题，同时还会增加电磁力的干涉。因此可以看出，不能无限制的增加电机节数，仅仅依靠增加电机节数的方法还是无法解决潜油泵的潜油深度问题。
发明内容
为了克服现有圆筒型直线电机驱动潜油泵出力不大、潜油深度不足的现状，本发明提供了一种井下井下直线电机抽油装置。该装置在不改变原有直线电机抽油机的基础上，还能有效提高直线电机的推力，并且可以节约电能。
本发明的一种井下直线电机抽油装置的技术解决方案是：包括潜油泵、直线电机；其中所述的直线电机连接有井下气动助力平衡装置。因此，通过在直线电机驱动潜油泵的下方安装井下气动助力平衡装置，可以配合直线电机驱动潜油泵工作并提供推力。
上述中，所提及的井下气动助力平衡装置，包括气缸套，该气缸套内安装有柱塞杆，及柱塞杆一端装有的缓冲机构分隔成的高压气体腔，位于缓冲机构两侧的气缸套内分别设置带有通孔的限位块和柱塞杆导向套，所述气缸套上设有充气接口。
上述中，所提及的缓冲机构，包括上缓冲档和下缓冲档，穿过两个缓冲档之间的柱塞杆上装有弹簧，通过锁紧螺母固定连接。
进一步地，所提及的缓冲机构，包括上缓冲档和下缓冲档，所述上缓冲档和下缓冲档分别固定在导向套和限位块上，柱塞杆穿过其中的上缓冲档。
上述中，柱塞杆为一体结构，通过螺纹与直线电机的动子连接。
进一步地，柱塞杆为分体结构，彼此通过球铰连接成一体。
上述中，柱塞杆导向套与气缸连接套之间装有过渡连接套，该过渡连接套内设有滑动扶正器与球铰的柱塞杆固定连接。
上述中，井下气动助力平衡装置安装在直线电机的下方。
上述中，所涉及的充入高压气体腔体的高压气体选用高压氮气、高压氖气、高压氩气、高压氪气、高压氙气或任一高压惰性气体。
本发明的有益效果是：将直线电机下行时的电能转化为气体的势能储存起来，在直线电机上行时将能量释放，提高推力；平衡掉直线电机的动子和潜油泵杆的重力，吸收直线电机的动子与潜油泵杆的动力势能在直线电机驱动潜油泵上行时释放，节约电能、降低发热；直线电机驱动潜油泵下行电流大出力大，但没有全部做功，直线电机驱动潜油泵下行时未被利用的剩余功利用本发明井下气动助力平衡装置储存起来，在直线电机驱动潜油泵上行时释放，节约电能。
附图说明
图1 是本发明的示意图；
图2是图1井下气动助力平衡装置局部示意图；
图3是图1井下气动助力平衡装置另一实施例；
图4图1直线电机驱动潜油泵下行特性曲线图。
具体实施方式
如图1至图2所示的井下直线电机抽油装置，包括潜油泵C（柱塞式油泵）、圆筒型直线电机B和井下气动助力平衡装置A三部分彼此连接而成。本实施例所述的井下气动助力平衡装置A，包括气缸套3，该气缸套3构成可充入高压氮气4的腔体，在所述气缸套3内安装有柱塞杆7，及柱塞杆7一端装有的缓冲机构6，位于缓冲机构6一侧的气缸套3内设有限位块5，该限位块5上带有进入高压氮气4的通孔，所述气缸套3上带有充气接口2，并与高压气体的腔体连通，以及充气接口保护套1，气缸套3一端装有与柱塞杆7安装配合的柱塞杆导向套9，该柱塞杆导向套9上设有多道的密封圈8。所述柱塞杆导向套9与气缸连接套10连接，通过气缸连接套10与直线电机B的定子11连接，通过直线电机的动子12与潜油泵C的潜油泵杆13连接。本实施例所述的柱塞杆7与直线电机B的动子12连接。本实施例的动子12与柱塞杆7通过螺纹连接。因此，通过本发明将直线电机下行时的电能转化为气体的势能储存起来，在直线电机上行时将能量释放，提高推力，平衡掉直线电机的动子和潜油泵的重力。当直线电机驱动潜油泵下行电流大出力大，未能全部做功时，通过直线电机驱动潜油泵下行时未被利用的剩余功，通过井下气动助力平衡装置储存起来，在直线电机驱动潜油泵上行时释放，节约电能。上述中的缓冲机构，包括安装在柱塞杆7的台肩部位的上缓冲档15和下缓冲档17，介于两个缓冲档之间的柱塞杆7上装有弹簧16，通过锁紧螺母18固定连接。
上述中的高压气体，可以选用高压氖气、高压氩气、高压氪气、高压氙气或其他任一高压惰性气体。
见图3给出了与图1中井下气动助力平衡装置不同的实施例。本实施例所涉的气动助力平衡装置A，包括气缸套3，该气缸套3内安装有柱塞杆7，及气缸套7内安装的缓冲机构6分隔成两个高压气体腔体，位于缓冲机构6两侧的气缸套3分别设置带有通孔的限位块5和柱塞杆导向套9，所述气缸套3上设有充气接口2，该充气接口2处装有充气接口保护罩1。上述中所述的缓冲机构6，包括上缓冲档15和下缓冲档17，所述上缓冲档15和下缓冲档17分别固定在柱塞杆导向套9和限位块5上，柱塞杆7穿过其中的上缓冲档15，柱塞导向套9与气缸连接套10之间设有过渡连接套21，该过渡连接套21内安装有滑动扶正器20，该滑动扶正器20与一个球铰21成一体的柱塞杆7固定连接。这样，可通过球铰的柱塞杆7与直线电机B的动子连接。本实施例的井下气动助力平衡装置与图1中的同一技术的功能作用相同。
图4给出了直线电机驱动潜油泵的下行特性曲线参考图。当井下气动助力平衡装置吸收直线电机驱动潜油泵下行时的过剩推力在直线电机驱动潜油泵上行时进行释放。从参考图中可以看出，直线电机驱动潜油泵的下行特性曲线，根据曲线可知下行时随着下行负载的增加直线电机驱动潜油泵的输入功率整体呈现的是上升的趋势，但在a-c段输入功率基本无变化，当超过c点之后输入功率有明显的增加。因此，直线电机驱动潜油泵下行的a-c段工作区域存在过剩推力，而过剩推力转化为了热量。传统的直线电机驱动潜油泵的下行工作点是在b点，而本发明充分利用了井下气动助力平衡装置增加下行负载，可在不增加输入功率的前提下增加下行负载从而将直线电机驱动潜油泵的工作点沿曲线平移到c点，进而井下气动助力平衡装置充分吸收直线电机驱动潜油泵下行时的全部过剩推力转化为直线电机驱动潜油泵的上行推力，同时也节约了电能。吸收过剩推力的同时也具有防止过剩推力转化为热量的问题。另外，平衡掉直线电机的动子与潜油泵杆的重力，吸收直线电机的动子与潜油泵杆的动力势能在直线电机驱动潜油泵上行时释放实现节电。由此可以看出本发明的节能及降低发热效果。
下井前的安装使用步骤：
第1步，将井下气动助力平衡装置A下井前通过充气接口2向气缸套3内充入高压氮气4，根据不同直线电机选择不同的气体压力；
第2步，将柱塞杆导向套9与气缸连接套10进行连接；
第3步，将井下气动助力平衡装置A下井；
第4步，将柱塞杆7与直线电机的动子12连接；
第5步，将气缸连接套10与直线电机的定子11进行连接；
第6步，将直线电机B下井；
第7步，直线电机的动子12与潜油泵杆13进行连接；
第8步，直线电机的定子11与潜油泵C的泵体14连接；
第9步，将潜油泵C下井；
第10步，最后将潜油泵C的泵体14的出口与连接所需长度的油管连接，将连接后的井下气动助力平衡装置A、圆筒型直线电机B和驱动潜油泵C整体潜入深度油层。
Claims (9)
1.一种井下直线电机抽油装置，包括潜油泵C、直线电机B；其特征是，所述直线电机B连接有井下气动助力平衡装置A。
2.根据权利要求1所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，井下气动助力平衡装置A，包括气缸套（3），该气缸套（3）内安装有柱塞杆（7），及柱塞杆（7）一端装有的缓冲机构（6）分隔成的高压气体腔体，位于缓冲机构（6）两侧的气缸套（3）内分别设置带有通孔的限位块（5）和柱塞杆导向套（9），所述气缸套（3）上设有充气接口（2）。
3.根据权利要求2所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，缓冲机构（6），包括上缓冲档（15）和下缓冲档（17），介于两个缓冲档之间的柱塞杆（7）上装有弹簧（16），通过锁紧螺母（18）固定连接。
4.根据权利要求2所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，缓冲机构（6），包括上缓冲档（15）和下缓冲档（17），所述上缓冲档（15）和下缓冲档（17）分别固定在柱塞杆导向套（9）和限位块（5）上，柱塞杆（7）穿过其中的上缓冲档（15）。
5.根据权利要求3所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，柱塞杆（7）为一体结构，通过螺纹与直线电机B的定子（12）连接。
6.根据权利要求3所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，所述柱塞杆（7）为分体结构，通过球铰（19）彼此连接成一体。
7.根据权利要求4所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，柱塞杆导向套（9）与气缸连接套10之间装有过渡连接套（21），该过渡连接套（21）内设有滑动扶正器（20）与球铰的柱塞杆（7）固定连接。
8.根据权利要求1所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，井下气动助力平衡装置A安装在直线电机B的下方。
9.根据权利要求2所述的井下直线电机抽油装置，其特征是，充入高压气体腔体的高压气体（4）为高压氮气、高压氖气、高压氩气、高压氪气、高压氙气或其他任一高压惰性气体。
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