CN109138930A - 一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，包括电缆插接器、潜油电机、联轴器和潜油螺杆泵；还包括力矩缓冲器，潜油电机、力矩缓冲器和潜油螺杆泵从上至下依次传动连接，并且联轴器连接于力矩缓冲器和潜油螺杆泵之间；电缆插接器固定安装于所述潜油电机的上面并且电缆插接器与潜油电机导电连接；潜油电机、力矩缓冲器、联轴器和潜油螺杆泵从上至下依次安装于油管中，通过潜油电机带动力矩缓冲器正转和反转并且使力矩缓冲器缩短和伸长，从而带动联轴器和潜油螺杆泵的转子上升和下降。本发明减小了启动转矩，提高对潜油电机的保护，同时降低电缆下井操作的难度，增加对电缆的保护，此外，提高对联轴器的保护，延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及采油设备领域，具体涉及一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置。
背景技术
目前抽油装置的发展状况，潜油螺杆泵与潜油电机配套完成采油流程是石油开采领域近年来研发的技术方式。目前使用的潜油电机螺杆泵抽油装置，主要形式以潜油螺杆泵在上，潜油电机在下为主，两者之间设有联轴器。
上述潜油电机螺杆泵抽油装置存在以下不足之处：
一、潜油螺杆泵的转动属于偏心运动，联轴器不仅起到了连接传递动力的作用，还需要调节平衡，即平衡潜油螺杆泵偏心转动产生的振动。此外，联轴器还需要承受油管内液注的压力以及电机的重力。联轴器需要承受轴向压力和径向振动力，因此，联轴器容易损坏，寿命不长。
二、使用上述抽油装置容易对电缆造成损坏。因为使用传统的三芯潜油电缆绑在油管外侧，下井时需要在每节油管的外侧壁安装两个用于固定电缆卡扣，增加了劳动强度的同时，电缆下井操作麻烦，下井作业困难程度较大。电缆在油管和套管之间容易受到挤压，电缆损坏非常严重。此外，潜油电机在工作时产生的震动容易损坏电缆，且潜油电机功耗很大，很难实现采油装置的新技术革新。
三、潜油螺杆泵在启动时，由于定子和转子接触较紧，两者发生相对转动需要很大的启动转矩，传统的潜油螺杆泵的起动转矩是工作转矩的7到10倍，从而增加了对潜油电机的力矩要求，同时启动转矩太大会对潜油电机造成在一定的损伤。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，以减小启动转矩，提高对潜油电机的保护，同时降低电缆下井操作的难度，增加对电缆的保护，此外，提高对联轴器的保护，延长其使用寿命。
本发明提供了一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，包括电缆插接器、潜油电机、联轴器和潜油螺杆泵；
还包括力矩缓冲器，所述潜油电机、力矩缓冲器和潜油螺杆泵从上至下依次传动连接，并且所述联轴器连接于力矩缓冲器和潜油螺杆泵之间；所述电缆插接器固定安装于所述潜油电机的上面并且电缆插接器与潜油电机导电连接；所述潜油电机、力矩缓冲器、联轴器和潜油螺杆泵从上至下依次安装于油管中，通过潜油电机带动力矩缓冲器正转和反转并且使力矩缓冲器缩短和伸长，从而带动联轴器和潜油螺杆泵的转子上升和下降。
优选地，所述力矩缓冲器包括外转子和内转子，所述外转子沿轴向套设在内转子外面，并且外转子和内转子通过螺纹转动连接。
外转子和内转子通过螺纹连接实现伸长和缩短的功能，利用简单的机械连接关系实现伸缩，使结构更加稳定。
优选地，所述力矩缓冲器的外转子的上端与所述潜油电机的输出轴固定连接，以及内转子的下端与所述联轴器固定连接，通过潜油电机带动外转子转动进而使内转子缩回和伸出。
优选地，所述外转子的外侧壁转动连接有固定法兰，通过固定法兰从而将外转子固定在油管内，防止外转子沿着轴向运动。
将本设备安装在油管中后，固定法兰固定在油管内壁，外转子可以在固定法兰中转动，但是不能沿着轴向上下移动。通过固定法兰限制外转子上下移动，而使内转子顺利地上下移动。此外，固定法兰承受潜油电机和电缆插接器的重力，减小了联轴器的轴向压力，提高了对联轴器的保护。
优选地，所述电缆插接器上端设有接口，并且该接口处设有往上延伸的空心管。
优选地，还包括潜油电缆，潜油电缆内部的导线的外表面依次包裹绝缘层和和玻璃钢层，并且潜油电缆的一端设有与所述接口适配的接头，通过将接头放入油管中并通过空心管与接口连接，从而使潜油电缆与潜油电机导电连接。
传统的电缆是固定在油管外侧壁，而本设备是将潜油电缆放入油管内，空心管的长度为1-2米，潜油电缆沿着油管下放并且进入空心管内，最后潜油电缆的接头与电缆插接器上端设有接口对接，以实现潜油电缆与潜油电机的导电连接。通过油管保护潜油电缆，避免潜油电缆受到碰撞、挤压和刮伤而造成损坏，大大提高了对潜油电缆的保护。该种潜油电缆采用双层绝缘层，同时又提高了绝缘密封性，避免漏电的情况发生。此外，采用潜油电缆内置油管的方式相比传统的电缆外置的方式而言，潜油电缆内置的方式取消了安装电缆卡扣的步骤，减少了操作人员的劳动量和劳动强度，减轻了井下作业的难度，提高了作业效率，降低了设备初投资及维护成本。
优选地，还包括井口强弱电控制器，所述潜油电缆的另外一端与井口强弱电控制器电连接。
本设备由井口强弱电控制器发出控制指令经油管内潜油电缆的电力载波，传到井下的潜油电机，井口强弱电控制器控制电机的转动，同时把井下参数通过潜油电缆反馈传给井口强弱电控制器。井口强弱电控制器主要功能是依据实际运行的技术参数，及时调整冲程的速度及冲次，从而控制采油液量达到最佳出油效果的目的。井口强弱电控制器可以通过网络通信进行，远程控制和实时监控，实时在线调参等功能，真正实现工作人员在办公室就可以实时了解到每口油井的实际运行情况，依据每口井的实际需求实时调整现场的运行参数，且自动依据每口油井的实际运行情况做出作业效果图，解决潜油螺杆泵空载等其他问题，无级调节转数范围1-200转/分，使采油过程运行管理变的简单、快捷易掌握。只需观察仪表数据(井下温度、压力)。出现问题时有各种保护功能，显示屏出现提示、系统发出报警，提示检修，实现油田自动化或半自动化采油的目的。
优选地，所述空心管内盛装有重油。
由于油管内有井液流通，有了避免电缆插接器的接口与井液接触，在空心管中装有重油，重油的密度比井液密度大，而又比接头的密度小，重油将接口与井液分隔开，起到了密封的作用。当潜油电缆的接头与接口对接后，重油又起到了绝缘密封的作用，又进一步提高了绝缘密封性。
优选地，所述潜油螺杆泵的下端设有旋转固定锚。一节油管与另外一节油管之间采用螺纹连接，最下端的一节油管反向转动会使该节油管与相邻的上一节油管之间的螺纹连接松动，极有可能使最下端的一节油管脱落。为了避免最下端的一节油管松动脱落，在潜油螺杆泵的下端设有旋转固定锚，旋转固定锚不转动或者正向旋转时不会打开，这种情况下不起作用。当反向旋转时旋转固定锚将打开与套管固定，从而将油管固定在套管上，防止油管随着潜油螺杆泵反向旋转而反向转动，从而避免了最下端的一节油管松动脱落。
优选地，还包括井口密封器，用于密封油管的顶端开口。
由于潜油电缆需要从油管的上端开口下放至潜油电机处，同时油管内有井液流通，井液将在进口附近被排出，通过进口密封装置将油管的上端开口密封，防止井液从油管的上端开口泄露。
本发明的有益效果体现在：
本设备将潜油电机设置在潜油螺杆泵的上方，颠覆了传统抽油装置的潜油螺杆泵在上，潜油电机在下的结构。并且使用力矩缓冲器代替了减速器，优化了整体结构的布局。将力矩缓冲器固定在油管内并且力矩缓冲器可以在油管内转动，力矩缓冲器起到了调节螺杆泵偏心转动造成的不平衡的作用，减少了潜油电机的振动使潜油电机运行更加平稳。同时，力矩缓冲器也承受了潜油电机和电缆插接器的轴向重力，减小了联轴器的轴向压力，以及减轻了联轴器的径向负荷，从而大大减小了联轴器承受的力矩，提高了对联轴器的保护。本设备对整体结构进行了优化，受力更加均衡，有利于提高整体设备的使用寿命。
此外，力矩缓冲器还具有缩短和伸长的功能，潜油电机启动时通过力矩缓冲器将潜油电机的旋转力转化为拉力或者推力，将潜油螺杆泵的转子上提或者下放，使潜油螺杆泵的转子与定子松开，松开后将大大降低转动转子所需要的力矩。当力矩缓冲器缩短到最短或者伸长到最长时，力矩缓冲器将随着潜油电机同步转动，进而使潜油螺杆泵的转子同步转动。通过上提或者下降转子，以取消潜油螺杆泵的启动转矩，降低了对潜油电机的力矩要求，同时避免了因启动力矩过大而对潜油电机造成的损伤，提高对潜油电机的保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实施例的结构示意图；
图2为本实施例中力矩缓冲器的结构示意图。
附图中，1-电缆插接器，2-潜油电机，3-联轴器，4-潜油螺杆泵，5-力矩缓冲器，6-外转子，7-内转子，8-固定法兰，9-空心管，10-重油，11-井口密封器，12-井口强弱电控制器，13-旋转固定锚，14-油管，15-套管，16-螺纹杆，17-潜油电缆
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本实施例供了一种管内直插供电式潜油螺杆泵4采油装置，包括电缆插接器1、潜油电机2、联轴器3和潜油螺杆泵4，还包括力矩缓冲器5。其中潜油电机2可以是直流潜油电机2，也可以是交流潜油电机2。所述潜油电机2、力矩缓冲器5和潜油螺杆泵4从上至下依次传动连接，并且所述联轴器3连接于力矩缓冲器5和潜油螺杆泵4之间；所述电缆插接器1固定安装于所述潜油电机2的上面并且电缆插接器1与潜油电机2导电连接。
为了解决潜油螺杆泵4启动转矩大的问题，本实施例提供了以下结构：
如图2所示，所述力矩缓冲器5包括外转子6和内转子7，所述外转子6沿轴向套设在内转子7外面，并且外转子6和内转子7通过螺纹转动连接。外转子6和内转子7通过螺纹连接实现伸长和缩短的功能，利用简单的机械连接关系实现伸缩，使结构更加稳定。所述力矩缓冲器5的外转子6的上端与所述潜油电机2的输出轴固定连接，以及内转子7的下端设有螺纹杆16与所述联轴器3固定连接，通过潜油电机2带动外转子6转动进而使内转子7缩回和伸出。
所述外转子6的外侧壁转动连接有固定法兰8，通过固定法兰8从而将外转子6固定在油管14内，防止外转子6沿着轴向运动。将本设备中的潜油电机2、力矩缓冲器5、联轴器3和潜油螺杆泵4从上至下依次安装于油管14中，固定法兰8固定在油管14内壁，外转子6可以在固定法兰8中转动，但是不能沿着轴向上下移动。通过固定法兰8限制外转子6上下移动，而使内转子7顺利地上下移动。此外，固定法兰8承受潜油电机2和电缆插接器1的重力，减小了联轴器3的轴向压力，提高了对联轴器3的保护。潜油电机2启动时通过力矩缓冲器5将潜油电机2的旋转力转化为拉力或者推力，将潜油螺杆泵4的转子上提或者下放，使潜油螺杆泵4的转子与定子松开，松开后将大大降低转动转子所需要的力矩。当力矩缓冲器5缩短到最短或者伸长到最长时，力矩缓冲器5将随着潜油电机2同步转动，进而使潜油螺杆泵4的转子同步转动。通过上提或者下降转子，以取消潜油螺杆泵4的启动转矩，降低了对潜油电机2的力矩要求，同时避免了因启动力矩过大而对潜油电机2造成的损伤，提高对潜油电机2的保护。
为了解决潜油电缆17容易损坏的问题，本实施例提供了以下结构：
所述电缆插接器1上端设有接口，并且该接口处设有往上延伸的空心管9，所述空心管9内盛装有重油10。本实施例还包括潜油电缆17，潜油电缆17内部的导线的外表面依次包裹绝缘层和和玻璃钢层，并且潜油电缆17的一端设有与所述接口适配的接头，通过将接头放入油管14中并通过空心管9与接口连接，从而使潜油电缆17与潜油电机2导电连接。传统的电缆是固定在油管14外侧壁，而本设备是将潜油电缆17放入油管14内，空心管9的长度为1-2米，潜油电缆17沿着油管14下放并且进入空心管9内，最后潜油电缆17的接头与电缆插接器1上端设有接口对接，以实现潜油电缆17与潜油电机2的导电连接。通过油管14保护潜油电缆17，避免潜油电缆17受到碰撞、挤压和刮伤而造成损坏，大大提高了对潜油电缆17的保护。该种潜油电缆17采用双层绝缘层，同时又提高了绝缘密封性，避免漏电的情况发生。此外，采用潜油电缆17内置油管14的方式相比传统的电缆外置的方式而言，潜油电缆17内置的方式取消了安装电缆卡扣的步骤，减少了操作人员的劳动量和劳动强度，减轻了井下作业的难度，提高了作业效率，降低了设备初投资及维护成本。由于油管14内有井液流通，有了避免电缆插接器1的接口与井液接触，在空心管9中装有重油10，重油10的密度比井液密度大，而又比接头的密度小，重油10将接口与井液分隔开，起到了密封的作用。当潜油电缆17的接头与接口对接后，重油10又起到了绝缘密封的作用，又进一步提高了绝缘密封性。
本实施例还包括井口密封器11，用于密封油管14的顶端开口。由于潜油电缆17需要从油管14的上端开口下放至潜油电机2处，同时油管14内有井液流通，井液将在进口附近被排出，通过进口密封装置将油管14的上端开口密封，防止井液从油管14的上端开口泄露。
本实施例还包括井口强弱电控制器12，所述潜油电缆17的另外一端与井口强弱电控制器12电连接。本设备由井口强弱电控制器12发出控制指令经油管14内潜油电缆17的电力载波，传到井下的潜油电机2，井口强弱电控制器12控制电机的转动，同时把井下参数通过潜油电缆17反馈传给井口强弱电控制器12。井口强弱电控制器12主要功能是依据实际运行的技术参数，及时调整冲程的速度及冲次，从而控制采油液量达到最佳出油效果的目的。井口强弱电控制器12可以通过网络通信进行，远程控制和实时监控，实时在线调参等功能，真正实现工作人员在办公室就可以实时了解到每口油井的实际运行情况，依据每口井的实际需求实时调整现场的运行参数，且自动依据每口油井的实际运行情况做出作业效果图，解决潜油螺杆泵4空载等其他问题，无级调节转数范围1-200转/分，使采油过程运行管理变的简单、快捷易掌握。只需观察仪表数据(井下温度、压力)。出现问题时有各种保护功能，显示屏出现提示、系统发出报警，提示检修，实现油田自动化或半自动化采油的目的。
本实施例中所述潜油螺杆泵4的下端设有旋转固定锚13。一节油管14与另外一节油管14之间采用螺纹连接，最下端的一节油管14反向转动会使该节油管14与相邻的上一节油管14之间的螺纹连接松动，极有可能使最下端的一节油管14脱落。为了避免最下端的一节油管14松动脱落，在潜油螺杆泵4的下端设有旋转固定锚13，旋转固定锚13不转动或者正向旋转时不会打开，这种情况下不起作用。当反向旋转时旋转固定锚13将打开与套管15固定，从而将油管14固定在套管15上，防止油管14随着潜油螺杆泵4反向旋转而反向转动，从而避免了最下端的一节油管14松动脱落。旋转固定锚13的具体结构属于现有技术，此处不再赘述。
本设备中的潜油电机2、力矩缓冲器5、联轴器3和潜油螺杆泵4从上至下依次安装于油管14中，将潜油电机2设置在潜油螺杆泵4的上方，颠覆了传统抽油装置的潜油螺杆泵4在上，潜油电机2在下的结构。并且使用力矩缓冲器5代替了减速器，优化了整体结构的布局。将力矩缓冲器5固定在油管14内并且力矩缓冲器5可以在油管14内转动，力矩缓冲器5起到了调节螺杆泵偏心转动造成的不平衡的作用，减少了潜油电机2的振动使潜油电机2运行更加平稳。同时，力矩缓冲器5也承受了潜油电机2和电缆插接器1的轴向重力，减小了联轴器3的轴向压力，以及减轻了联轴器3的径向负荷，从而大大减小了联轴器3承受的力矩，提高了对联轴器3的保护。本设备对整体结构进行了优化，受力更加均衡，有利于提高整体设备的使用寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，包括电缆插接器、潜油电机、联轴器和潜油螺杆泵；
其特征在于：还包括力矩缓冲器，所述潜油电机、力矩缓冲器和潜油螺杆泵从上至下依次传动连接，并且所述联轴器连接于力矩缓冲器和潜油螺杆泵之间；所述电缆插接器固定安装于所述潜油电机的上面并且电缆插接器与潜油电机导电连接；所述潜油电机、力矩缓冲器、联轴器和潜油螺杆泵从上至下依次安装于油管中，通过潜油电机带动力矩缓冲器正转和反转并且使力矩缓冲器缩短和伸长，从而带动联轴器和潜油螺杆泵的转子上升和下降。
2.根据权利要求书1所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：所述力矩缓冲器包括外转子和内转子，所述外转子沿轴向套设在内转子外面，并且外转子和内转子通过螺纹转动连接。
3.根据权利要求书2所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：所述力矩缓冲器的外转子的上端与所述潜油电机的输出轴固定连接，以及内转子的下端与所述联轴器固定连接，通过潜油电机带动外转子转动进而使内转子缩回和伸出。
4.根据权利要求书2所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：所述外转子的外侧壁转动连接有固定法兰，通过固定法兰从而将外转子固定在油管内，防止外转子沿着轴向运动。
5.根据权利要求书1所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：所述电缆插接器上端设有接口，并且该接口处设有往上延伸的空心管。
6.根据权利要求书5所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：还包括潜油电缆，潜油电缆内部的导线的外表面依次包裹绝缘层和和玻璃钢层，并且潜油电缆的一端设有与所述接口适配的接头，通过将接头放入油管中并通过空心管与接口连接，从而使潜油电缆与潜油电机导电连接。
7.根据权利要求书6所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：还包括井口强弱电控制器，所述潜油电缆的另外一端与井口强弱电控制器电连接。
8.根据权利要求书5所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：所述空心管内盛装有重油。
9.根据权利要求书1-8的任一项所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：所述潜油螺杆泵的下端设有旋转固定锚。
10.根据权利要求书1-8的任一项所述的一种管内直插供电式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于：还包括井口密封器，用于密封油管的顶端开口。
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