CN109209900A - 一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置 - Google Patents

一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置，属于油田采油举升技术领域。该装置包括：连接在油管的下方的潜油电机；连接在所述潜油电机的下方的螺杆泵；以及设置在所述潜油电机的外部的导流管，所述导流管的下端与所述螺杆泵连通，所述导流管的上端与所述油管连通；所述潜油电机为永磁低速大扭矩电机。采用本发明实施例在潜油螺杆泵采油系统工作时，潜油电机对工作轴的压力变为对工作轴的拉力，从而减小工作轴的工作受压，避免工作轴中各组件出现故障；同时所设置的导流管减小了流体过流面积，增加了采出液的流速，从而使设置在导流管内部的潜油泵能很好地散热，延长整机的使用寿命。

Description

一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置
技术领域
本发明涉及油田采油举升技术领域，特别涉及一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置。
背景技术
潜油螺杆泵作为一种新型的无杆采油设备，在高粘度稠油、高含砂、高含气和斜井的原油开采中具有独特的优势，解决了有杆泵在稠油开采中的抽油杆断脱以及在深井、斜井中应用时杆管偏磨等问题，具有检泵周期长、泵效高、能耗低等优点。
现有的潜油螺杆泵采油技术是将电机置于潜油螺杆泵采油系统的最底部，螺杆泵置于上部，井下的潜油电机通过减速器或者直接通过联轴器带动螺杆泵转子旋转，由于该潜油螺杆泵的传动链较长，工作轴(包括联轴器、减速器等组件)工作受压，而减速器和螺杆泵外径尺寸在套管采油井中的强度不够，且应用受限，使得工作轴中各组件很容易发生故障，严重影响潜油螺杆泵的使用；另外，现有的潜油螺杆泵的潜油电机的散热不好(尤其是油井产量较低时)，也严重影响了整机的使用寿命。
发明内容
为了解决上述的技术问题，充分发挥电动潜油螺杆泵采油系统的优越性，避免工作轴中联轴器等组件出现故障，本发明提供一种能避免工作轴承受压力、且能加快潜油电机散热的悬挂式潜油螺杆泵采油装置。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置，包括：
连接在油管的下方的潜油电机；
连接在所述潜油电机的下方的螺杆泵；以及
设置在所述潜油电机的外部的导流管，所述导流管的下端与所述螺杆泵连通，所述导流管的上端与所述油管连通；且所述潜油电机为永磁低速大扭矩电机。
优选地，在所述潜油电机和所述螺杆泵之间还设置有联轴器，所述联轴器位于所述导流管的内部；所述联轴器为刚性万向节式联轴器或柔性轴式联轴器。
优选地，在所述潜油电机和所述联轴器之间还设置有减速器。
优选地，在所述减速器和所述联轴器之间还设置有悬挂装置；所述悬挂装置内含有轴承机构。
优选地，所述悬挂装置为内部含有承受轴向载荷的轴承。
优选地，在所述油管和所述潜油电机之间还设置有油管扶正器；所述油管扶正器套设在所述油管上。
优选地，所述油管扶正器和所述潜油电机之间还设置有保护器，所述保护器位于所述导流管的内部。
优选地，所述保护器为胶囊式、沉淀式或者组合式电机保护器。
优选地，在所述螺杆泵的下方还设置有锚定工具。
优选地，在所述螺杆泵和所述锚定工具之间还设置有吸液口。
优选地，所述导流管可以为一个或多个。
进一步地，所述潜油电机通过潜油电缆与位于井口的动力电源连接。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：提供了一种能避免工作轴承受压力、且能加快潜油电机散热的悬挂式潜油螺杆泵采油装置。具体地，本发明实施例设置潜油电机位于潜油螺杆泵采油系统的上部，螺杆泵位于下部，并在潜油电机的外部设置导流管，使得从螺杆泵采出的采出液可经潜油电机外部的导流管进入油管，进一步举升至地面。采用本发明实施例在潜油螺杆泵采油系统工作时，潜油电机对工作轴的压力变为对工作轴的拉力，从而减小工作轴的工作受压，避免工作轴中各组件出现故障；且设置潜油电机为永磁低速大扭矩电机，永磁低速大扭矩电机可以直接低速驱动螺杆泵，不需要通过减速器减速，减少了传动环节，提高了系统可靠性。同时所设置的导流管减小了流体过流面积，增加了采出液的流速，从而使设置在导流管内部的潜油泵能很好地散热，延长整机的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置的结构示意图。
图中的附图标记分别表示：
1、油管；
2、油管扶正器；
3、保护器；
4、导流管；41、导流管上接头；42、导流管中接头；43、导流管下接头；
5、潜油电机；
6、减速器；
7、悬挂装置；
8、联轴器；
9、螺杆泵；91、螺杆泵转子；92、螺杆泵定子；
10、吸液口；
11、锚定工具；
12、潜油电缆；
X、环空空间。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
本发明实施例提供一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置，如图1所示，该装置包括：连接在油管1的下方的潜油电机5；连接在潜油电机5的下方的螺杆泵9；以及设置在潜油电机5的外部的导流管4，导流管4的下端与螺杆泵9连通，导流管4的上端与油管1连通；潜油电机5为永磁低速大扭矩电机。
需要说明的是，潜油电机5通过潜油电缆12与位于井口的动力电源连接；潜油电机5和导流管4之间形成有环空空间X，该环空空间X用于采出液绕过潜油电机5流通，并进一步流入油管1，具体地，如图1所述，可设置位于导流管下接头43的进液口与螺杆泵9连通，且位于导流管上接头41的出液口与油管1连通，由此，油管1、环空空间X和螺杆泵9之间连通，便于螺杆泵9的采出液首先进入该环空空间X、再由该环空空间X进入油管1，并被进一步举升到地面，其中，永磁低速大扭矩电机额定转速在250-500r/min之间，它可以直接低速驱动螺杆泵，不需要通过减速器减速，减少了传动环节，提高了系统可靠性。而螺杆泵9可以是橡胶定子的螺杆泵或者是金属定子的金属螺杆泵。
本发明实施例提供的悬挂式潜油螺杆泵采油装置的工作原理为：来自地面的动力通过潜油电缆12传递给潜油电机5，使潜油电机5做旋转运动，潜油电机5通过工作轴带动螺杆泵9的螺杆泵转子91在螺杆泵定子92内转动进行作业，使得井液首先进入到螺杆泵9的腔室，并经过螺杆泵9的逐级加压，又从螺杆泵9进入潜油电机5和导流管4之间形成的环空空间X，最后从环空空间X进入油管1，并被进一步举升至地面。采用本发明实施例在潜油螺杆泵采油系统工作时，潜油电机对工作轴的压力变为对工作轴的拉力，从而大大减小了工作轴的工作受压，避免工作轴中各组件出现故障，且设置潜油电机5为永磁低速大扭矩电机，可以直接低速驱动螺杆泵，不需要通过减速器减速，减少了传动环节，提高了系统可靠性；同时所设置在潜油电机外部的导流管减小了流体过流面积，增加了采出液的流速，从而使设置在导流管内部的潜油泵能很好地散热，延长了整机的使用寿命。
在上述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置中，工作轴可包括减速器6、悬挂装置7、联轴器8等组件，具体可设置联轴器8在潜油电机5和螺杆泵9之间，联轴器8位于导流管4的内部，联轴器8用来连接主动轴和从动轴，使之共同旋转以传递扭矩，联轴器8承受螺杆泵工作轴向力，将电机的同轴运动转变为螺杆泵的偏心运动，联轴器8既可以是能承受拉力和压力的刚性万向节式联轴器，又可以是只承受拉力的柔性轴式联轴器；减速器6可设置在潜油电机5和联轴器8之间，用于降低潜油电机5的转速，并增大输出轴扭矩，从而满足螺杆泵9的驱动需要，其中，减速器6是此套装置的备选组件，可以根据需要安装在系统中，也可以不安装；悬挂装置7可设置在减速器6(或潜油电机5)和联轴器8之间，悬挂装置7是此套装置核心部件，内含可承受拉压载荷的轴承机构，保证螺杆泵正向工作或者反向工作产生的轴向载荷不会传递到电机上，用于承载螺杆泵的工作轴向力，悬挂装置7可以为内部含有承受轴向载荷的轴承。
该套采油装置不仅适用于7"以上尺寸套管，而且还适用于5.5"以下小尺寸套管。它正向工作时可以将油井液体举升到地面，反向工作时可以将沉积在油管底部或者导流管中的固体物质返排回油井套管中。
在上述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置中，可在油管1和潜油电机5之间设置有油管扶正器2；油管扶正器2套设在油管1上，用于在工作过程中减小油管1的震动。进一步地，在油管扶正器2和潜油电机5之间还设置有保护器3，保护器3位于导流管4的内部，保护器3一方面为潜油电机5提供机油，以润滑轴承，另一方面用于密封潜油电机5，防止井液进入电机内部，保护器3可以为胶囊式、沉淀式或者组合式电机保护器。
在上述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置中，还可在螺杆泵9的下方设置有锚定工具11，当该悬挂式潜油螺杆泵采油系统下入井中，锚定工具11可用于固定潜油螺杆泵采用管柱，防止管柱震动或歪斜。进一步地，在螺杆泵9和锚定工具11之间还设置有吸液口10，可使得井液从吸液口10进入螺杆泵9。
在上述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置中，可设置导流管4为一个或多个，设置多个导流管4可适应较长的工作轴，如图1所示，可设置导流管4为两段(个)。
下面结合具体实施例，来进一步说明本发明方案。
如图1所示，该悬挂式潜油螺杆泵采油装置可由油管1、油管扶正器2、保护器3、导流管4、潜油电机5、减速器6、悬挂装置7、联轴器8、螺杆泵9、吸液口10、锚定工具11以及潜油电缆12组成。连接时，油管扶正器2套在油管1上，导流管上接头41的上部与油管1可通过螺纹连接，导流管上接头41的下部与保护器3可通过法兰连接；保护器3、潜油电机5、导流管中接头42、减速器6、悬挂装置7、联轴器8、导流管下接头43之间可以为法兰连接；导流管4与导流管上接头41、导流管中接头42和导流管下接头43之间可以为螺纹连接；导流管下接头43、螺杆泵定子92、吸液口10、锚定工具11之间可为螺纹连接；螺杆泵转子91与联轴器8之间可为螺纹连接；潜油电缆12的一端接井口动力电源，潜油电缆12的另一端穿过油管扶正器2和导流管上接头41、保护器3与导流管4之间的环空与潜油电机5连接。其中导流管上接头41的内腔、导流管4与保护器3和潜油电机5之间的环空、导流管中接头42的过液通道、导流管4与减速器6、悬挂装置7和联轴器8之间的环空、导流管下接头43的过液通道互相连通，保证了井液经过吸液口10进入螺杆泵9内后增压，然后通过上述通道进入到油管1内。
工作时，来自地面的动力通过潜油电缆12传递给潜油电机5，潜油电机5做旋转运动，通过减速器6、悬挂装置7、联轴器8带动螺杆泵转子91在螺杆泵定子92中旋转，井液沿着吸液口10进入到螺杆泵的工作腔室，经过逐级加压，依次经过导流管下接头43的过液通道、导流管4与联轴器8、悬挂装置7、减速器6之间的环空、导流管中接头42的过液通道、导流管4与潜油电机5、保护器3之间的环空、导流管上接头41的内腔进入到油管1内，实现人工举升。
本发明实施例通过设置潜油电机位于潜油螺杆泵采油系统的上部，螺杆泵位于下部，并在潜油电机的外部设置导流管，使得从螺杆泵采出的采出液可经潜油电机外部的导流管进入油管，进一步举升至地面，使得该悬挂式潜油螺杆泵采油装置能避免工作轴承受压力、且能加快潜油电机散热。采用本发明实施例在潜油螺杆泵采油系统工作时，潜油电机对工作轴的压力变为对工作轴的拉力，从而减小工作轴的工作受压，避免工作轴中各组件出现故障，且设置潜油电机为永磁低速大扭矩电机，永磁低速大扭矩电机可以直接低速驱动螺杆泵，不需要通过减速器减速，减少了传动环节，提高了系统可靠性；同时所设置的导流管减小了流体过流面积，增加了采出液的流速，从而使设置在导流管内部的潜油泵能很好地散热，延长整机的使用寿命。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，包括：
连接在油管(1)的下方的潜油电机(5)；
连接在所述潜油电机(5)的下方的螺杆泵(9)；以及
设置在所述潜油电机(5)的外部的导流管(4)，所述导流管(4)的下端与所述螺杆泵(9)连通，所述导流管(4)的上端与所述油管(1)连通；
且所述潜油电机(5)为永磁低速大扭矩电机。
2.根据权利要求1所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，在所述潜油电机(5)和所述螺杆泵(9)之间还设置有联轴器(8)，所述联轴器(8)位于所述导流管(4)的内部；所述联轴器(8)为刚性万向节式联轴器或柔性轴式联轴器。
3.根据权利要求2所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，在所述潜油电机(5)和所述联轴器(8)之间还设置有减速器(6)。
4.根据权利要求3所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，在所述减速器(6)和所述联轴器(8)之间还设置有悬挂装置(7)；所述悬挂装置(7)内含有轴承机构。
5.根据权利要求1所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，在所述油管(1)和所述潜油电机(5)之间还设置有油管扶正器(2)；所述油管扶正器(2)套设在所述油管(1)上。
6.根据权利要求5所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，所述油管扶正器(2)和所述潜油电机(5)之间还设置有保护器(3)，所述保护器(3)位于所述导流管(4)的内部。
7.根据权利要求1所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，在所述螺杆泵(9)的下方还设置有锚定工具(11)。
8.根据权利要求7所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，在所述螺杆泵(9)和所述锚定工具(11)之间还设置有吸液口(10)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，所述导流管(4)可以为一个或多个。
10.根据权利要求1-8任一项所述的悬挂式潜油螺杆泵采油装置，其特征在于，所述潜油电机(5)通过潜油电缆(12)与位于井口的动力电源连接。
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