CN109723631A - 一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵 - Google Patents

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曹砚锋
纪树立
于继飞
甄东芳
杨阳
高强
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Abstract

本发明涉及一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其包括外套筒、防砂系统总成、泵筒总成和柱塞总成;外套筒包括由下向上依次连接的电泵外套筒、外套上接头、吊卡短节和抽油管接箍;泵筒总成包括依次连接的泵筒下接头、泵筒、泵筒上接头、电泵盲孔固定阀罩和电泵固定阀罩,且泵筒下接头与电泵外套筒下端相连;柱塞总成包括依次连接的刮砂光杆、光杆接头、推杆、第一内接头、下游动凡尔罩、柱塞、第二内接头、游动凡尔罩和电泵刮砂杯;防砂系统总成包括依次连接的泵连管、防砂接头和筛管;刮砂光杆外壁、防砂接头内壁、泵连管上壁、筛管下壁所围空间内设置有多刀刃防砂装置。本发明可广泛应用于海上大功率潜油直线电机领域。

Description

一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵
技术领域
本发明属于数控往复式潜油电泵技术领域,更具体地说,涉及一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵。
背景技术
目前,传统的采油机械由抽油机、抽油杆和抽油泵组成,抽油机通过抽油杆带动抽油泵的柱塞上下往复运动,将地下的油液举升到地面,但是其具有体积大、运行成本高、功耗大、定向井检泵周期短及容易对环境造成污染等缺点。申请号为200410050431.5的发明专利申请公开了一种数控往复式潜油电泵,主要包括潜油直线电机和电动柱塞泵。其中,潜油直线电机的动子与电动柱塞泵的推杆和柱塞连接,利用直线电机动子往复运动的特点带动柱塞泵的推杆和柱塞往复运动,将原油举升实现采油。该专利将动力装置与抽油泵结为一体,省去了抽油机和抽油杆,显著地提高了采油效率和设备的使用寿命。随后,为了避免油井中的砂和垢对电动柱塞泵和潜油直线电机的定子、动子造成伤害,对电动柱塞泵的防砂结构进行了大量设计,但是这些防砂结构的耐久性和防砂效果均不佳,影响电泵系统的整体运行。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,可有效避免油井中的砂和垢对抽油泵和电机的定子、动子造成伤害,提高电泵系统的整体运行效率和使用寿命。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其包括外部固定部分和内部往复运动部分,所述外部固定部分包括外套筒和防砂系统总成,所述内部往复运动部分包括泵筒总成和柱塞总成;所述外套筒包括由下向上依次连接的电泵外套筒、外套上接头、吊卡短节和抽油管接箍;所述泵筒总成包括由下向上依次连接的泵筒下接头、泵筒、泵筒上接头、电泵盲孔固定阀罩和电泵固定阀罩,所述泵筒下接头与所述电泵外套筒下端相连,所述电泵盲孔固定阀罩和电泵固定阀罩内设置有固定阀球;所述柱塞总成包括从下至上依次连接的刮砂光杆、光杆接头、推杆、第一内接头、下游动凡尔罩、柱塞、第二内接头、游动凡尔罩和电泵刮砂杯;所述刮砂光杆下端与电机动子相连,由电机动子提供动力;所述防砂系统总成包括泵连管、防砂接头、筛管和多刀刃防砂装置;所述泵连管设置在所述刮砂光杆外侧,其上端与所述防砂接头下端内壁螺纹连接,所述防砂接头上端内壁连接管壁上开设有进液孔的所述筛管,所述刮砂光杆外壁、防砂接头内壁、泵连管上壁、筛管下壁所围空间内设置所述多刀刃防砂装置。
进一步地,所述多刀刃防砂装置包括由下而上依次设置的内层、中间层和外层刮砂杯,所述内层刮砂杯内设置有用于套设在所述刮砂光杆外的合金导套,所述中间层刮砂杯搭接在所述内层刮砂杯上方并焊接固定,所述外层刮砂装置搭接在所述中间层刮砂杯上方并焊接固定,且所述内层刮砂杯的外壁与所述中间层刮砂杯的内壁之间、所述中间层刮砂杯的外壁与所述外层刮砂杯的内壁之间均留有间距。
进一步地,所述内层刮砂杯自上而下包括内层上刮砂段、内层中间刮砂段和内层下刮砂段;所述内层上刮砂段呈上小下大的锥台状,所述内层上刮砂段的内壁上端与所述刮砂光杆外壁相抵,所述内层上刮砂段的内壁下端与所述刮砂光杆外壁之间留有间隙,所述内层上刮砂段壁上均匀开设有沿轴向的割缝;所述内层中间刮砂段的内壁与所述内层上刮砂段的内壁下端齐平,所述内层中间刮砂段的外径与所述内层上刮砂段下端的外径相等;所述内层下刮砂段呈圆筒状,其内部设置有合金导套,且所述内层下刮砂段的外径大于所述内层上刮砂段和内层中间刮砂段的外径。
进一步地,所述内层刮砂杯的上刮砂段的割缝长度为40mm,割缝宽度为0.1mm。
进一步地,所述中间层刮砂杯包括中间层上刮砂段和中间层中间刮砂段;所述外层刮砂杯包括外层上刮砂段和外层中间刮砂段;所述中间层上刮砂段和外层上刮砂段均呈上小下大的圆锥形管状,且所述中间层上刮砂段和外层上刮砂段的上端均与所述刮砂光杆外壁相抵,所述中间层上刮砂段和外层上刮砂段的内壁下端与所述刮砂光杆外壁之间留有间隙,所述中间层和外层上刮砂段壁上均匀开设有沿轴向的割缝;所述中间层和外层中间刮砂段呈圆筒状,且所述中间层中间刮砂段搭接在所述内层下刮砂段的上部并焊接固定,所述外层上刮砂段搭接在所述中间层中间刮砂段的上部并焊接固定;所述中间层中间刮砂杯和外层中间刮砂杯上均开有过孔。
进一步地,所述中间层和外层刮砂杯的上刮砂段的割缝长度为40mm,割缝宽度为0.1mm。
进一步地,所述光杆接头自下而上包括下连接段、辅助段和上连接段,所述下连接段呈圆柱状,用于伸入所述刮砂光杆内并与所述刮砂光杆螺纹连接,所述上连接段套在所述推杆下端并与所述推杆螺纹连接,所述辅助段内开设有三个过孔;所述推杆管壁下端开设有三个进油槽,且三个进油槽与所述辅助段内的三个过孔相连通;所述推杆管壁上端开有两个进油槽,所述推杆内部设置有中空通道,所述中空通道分别与所述推杆上、下端面开设的进油槽连通;所述下游动凡尔罩和游动凡尔罩内分别设置有游动阀球。
进一步地,所述光杆接头上连接段的上端呈上小下大的圆锥形,在所述泵筒下接头内卡装有与所述光杆接头上端相配合的接头座。
进一步地,所述电泵刮砂杯由材质为40Cr的钢材经过热处理工艺制作,其刃部硬度为HRC58,根部硬度为弹性硬度HRC23,且所述电泵刮砂杯侧壁上均匀开设有长度32mm宽度0.1mm的割缝。
进一步地,所述电泵刮砂杯与所述柱塞等径,与所述泵筒的间隙为0.08mm。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明由于在柱塞总成外部设置有防砂系统总成,能够有效避免油井中的砂和垢对抽油泵和电机的定子、动子造成伤害,提高电泵系统的整体运行效率和使用寿命。2、本发明由于多刀刃防砂装置包括由下而上依次设置的内层、中间层和外层刮砂杯,多层刮砂结构设计增强其刮砂能力。3、本发明由于各层刮砂杯自上而下包括多个刮砂段,各层上刮砂段的内壁下端与刮砂光杆外壁之间留有间隙,各层上刮砂段壁上均匀开设有沿轴向的割缝,割缝长度为40mm,割缝宽度为0.1mm,该结构设计确保有效的将0.1mm以上的沙砾刮出;4、本发明由于推杆内设有进油通道,推杆管壁下端开设有三个进油槽,推杆管壁上端开有两个进油槽,确保进油通道畅通。5、本发明由于电泵刮砂杯由材质为40Cr的钢材经过热处理工艺制作,其刃部硬度为HRC58,根部硬度为弹性硬度HRC23,能够有效避免砂子对刮砂被造成损伤。6、本发明由于电泵刮砂杯与柱塞等径,与泵筒的间隙为0.08mm,能够确保0.08mm以上的沙粒能够有效的被挡在柱塞外,避免沙粒进入柱塞与泵筒之间的间隙。因此,本发明可以广泛应用于海上大功率潜油直线电机中。
附图说明
图1是本发明用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵的装配示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示,本发明提供的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,包括外部固定部分和内部往复运动部分。其中,外部固定部分包括外套筒和防砂系统总成,内部往复运动部分包括泵筒总成和柱塞总成。
泵筒总成包括泵筒1、泵筒下接头2、泵筒上接头3、电泵盲孔固定阀罩4、电泵固定阀罩5和两固定阀球6。其中,泵筒1下端连接泵筒下接头2,上端依次连接泵筒上接头3、电泵盲孔固定阀罩4和电泵固定阀罩5,且泵筒1、泵筒上接头3、电泵盲孔固定阀罩4及电泵固定阀罩5均位于外套筒内。两固定阀球6分别设置在电泵盲孔固定阀罩4和电泵固定阀罩5内。
柱塞总成包括从下至上依次连接的刮砂光杆7、光杆接头8、推杆9、第一内接头10、下游动凡尔罩11、柱塞12、第二内接头13、游动凡尔罩14和电泵刮砂杯15。其中,刮砂光杆7下端与电机动子相连,由电机动子提供动力;推杆9管壁下端面均匀开设有三个进油槽,推杆9管壁上端面对称开设有两个进油槽,推杆9内部设置中空通道,中空通道分别与上端面和下端面的进油槽相连通;光杆接头8自下而上包括下连接段、辅助段和上连接段,下连接段呈圆柱状,用于伸入刮砂光杆7内并与刮砂光杆7螺纹连接,上连接段套设在推杆9下端并与推杆9下端面螺纹连接,辅助段内开设有三个过孔,且三个过孔与推杆9管壁下端面的三个进油槽贯通;下游动凡尔罩15和游动凡尔罩9内分别设置有一游动阀球16。
外套筒包括抽油管接箍17、吊卡短节18、外套上接头19和电泵外套筒20。其中,电泵外套筒20下端与泵筒总成中的泵筒下接头2上端外侧相连,电泵外套筒20上端通过外套上接头19与吊卡短节18和抽油管接箍17相连。
防砂系统总成包括泵连管21、防砂接头22、筛管23和多刀刃防砂装置24。其中,泵连管21设置在刮砂光杆7外侧,其上端与防砂接头22下端内壁螺纹连接,防砂接头22上端内壁连接管壁上开设有进液孔的筛管23,筛管23上端与泵筒总成中的泵筒下接头2下端相连;刮砂光杆7外壁、防砂接头22内壁、泵连管21上壁、筛管23下壁所围空间内设置多刀刃防砂装置24。
进一步地,防砂接头22的管壁上开设有出砂孔。
进一步地,多刀刃防砂装置24包括由下而上依次设置的内层、中间层和外层刮砂杯,内层刮砂杯内设置有用于套设在刮砂光杆7上的合金导套,中间层刮砂杯搭接在内层刮砂杯上方并焊接固定,外层刮砂杯搭接在中间层刮砂杯上方并焊接固定,且内层刮砂杯的外壁与中间层刮砂杯的内壁之间、中间层刮砂杯的外壁与外层刮砂杯的内壁之间均留有间距。
进一步地,多刀刃防砂装置24的内层刮砂杯自上而下包括上刮砂段、中间刮砂段和下刮砂段;上刮砂段呈上小下大的锥台状,上刮砂段的内壁上端与刮砂光杆20外壁相抵,上刮砂段的内壁下端与刮砂光杆7外壁之间留有间隙,上刮砂段壁上开设有沿轴向的割缝;中间刮砂段的内壁与上刮砂段的内壁下端齐平,且中间刮砂段的外径与上刮砂段下端的外径相等;下刮砂段呈圆筒状,且下刮砂段的外径大于上刮砂段和中间刮砂段的外径。
进一步地,中间层刮砂杯包括中间层上刮砂段和中间层中间刮砂段;外层刮砂杯包括外层上刮砂段和外层中间刮砂段;中间层上刮砂段和外层上刮砂段均呈上小下大的圆锥形管状,且中间层上刮砂段和外层上刮砂段的上端均与刮砂光杆外壁相抵,中间层上刮砂段和外层上刮砂段的内壁下端与刮砂光杆外壁之间留有间隙,中间层和外层上刮砂段壁上均匀开设有沿轴向的割缝;中间层和外层中间刮砂段呈圆筒状,且中间层中间刮砂段搭接在内层下刮砂段的上部并焊接固定,外层上刮砂段搭接在中间层中间刮砂段的上部并焊接固定;中间层中间刮砂段和外层中间刮砂段上均开有过砂孔。
进一步地,推杆9采用无缝钢管外表面镍基合金粉喷焊技术制作。
进一步地,电泵刮砂杯15由材质为40Cr的钢材经过热处理工艺,使其刃部硬度达到HRC58,根部硬度为弹性硬度HRC23,并通过线切割工艺纵向等分6~10份(根据泵径确定等分数量),长度32mm宽度0.1mm的割缝。
进一步地,电泵刮砂杯15与柱塞12等径,与泵筒1的间隙为0.08mm。
下面对本发明的工作原理做详细介绍。
1、电泵的工作原理:电机动子下行时带动柱塞12等往复运动部分下行,两套固定阀球6关闭,同时柱塞12内上下两套游动阀球16开启,井液在泵腔内的负压及套管内液柱压力的双重作用下,通过筛管23管壁上的进液孔和推杆9的进液通道快速进入泵腔;电机动子上行时,柱塞12内上下两套游动阀球16关闭,井液在直线电机的举升下推开两套固定阀球6,井液进入固定上端的油管内被不断地举升到地面。
2、电泵刮砂杯15的工作原理:柱塞12上行时,泵腔内的液柱压力压在电泵刮砂杯15刃口处,使其向外弹出与泵筒1壁紧密配合,将贴附在泵筒1壁上的砂粒、垢块等杂物刮下与井液共同举升到地面;柱塞12下行时,固定阀球6关闭,电泵刮砂杯15上部没有了压力在根部弹性的作用下刃口恢复到原位,完成一次举升动作。
3、多刀刃防砂装置24的工作原理:多刀刃防砂装置24是由三个独立的不锈弹簧钢内表面刮砂杯组合而成,三个杯体均采用线切割工艺纵向等分8份,长度40mm宽度0.1mm的割缝。外层和中间层刮砂杯在杯壁上铣有出砂槽,内层刮砂杯内部安装合金导套,用以支撑刮砂光杆7在刮砂杯内居中运行不会产生偏磨现象。柱塞12下行时多刀刃防砂装置24的每一个刮砂杯均与刮砂光杆7紧密配合,将刮砂光杆7上的砂粒等杂物刮下,外层刮砂杯刮下的砂粒等杂物直接通过防砂接头22的排砂槽排出,如果外层刮砂杯不能完全刮出砂粒等杂物,中间层刮砂杯将继续把剩余的砂粒等杂物刮下,并通过外层刮砂杯在杯壁上铣的出砂槽排出。内层刮砂杯工作原理同上。
上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:其包括外部固定部分和内部往复运动部分,所述外部固定部分包括外套筒和防砂系统总成,所述内部往复运动部分包括泵筒总成和柱塞总成;
所述外套筒包括由下向上依次连接的电泵外套筒、外套上接头、吊卡短节和抽油管接箍;
所述泵筒总成包括由下向上依次连接的泵筒下接头、泵筒、泵筒上接头、电泵盲孔固定阀罩和电泵固定阀罩,所述泵筒下接头与所述电泵外套筒下端相连,所述电泵盲孔固定阀罩和电泵固定阀罩内设置有固定阀球;
所述柱塞总成包括从下至上依次连接的刮砂光杆、光杆接头、推杆、第一内接头、下游动凡尔罩、柱塞、第二内接头、游动凡尔罩和电泵刮砂杯;所述刮砂光杆下端与电机动子相连,由电机动子提供动力;
所述防砂系统总成包括泵连管、防砂接头、筛管和多刀刃防砂装置;所述泵连管设置在所述刮砂光杆外侧,其上端与所述防砂接头下端内壁螺纹连接,所述防砂接头上端内壁连接管壁上开设有进液孔的所述筛管,所述刮砂光杆外壁、防砂接头内壁、泵连管上壁、筛管下壁所围空间内设置所述多刀刃防砂装置。
2.如权利要求1所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述多刀刃防砂装置包括由下而上依次设置的内层、中间层和外层刮砂杯,所述内层刮砂杯内设置有用于套设在所述刮砂光杆外的合金导套,所述中间层刮砂杯搭接在所述内层刮砂杯上方并焊接固定,所述外层刮砂装置搭接在所述中间层刮砂杯上方并焊接固定,且所述内层刮砂杯的外壁与所述中间层刮砂杯的内壁之间、所述中间层刮砂杯的外壁与所述外层刮砂杯的内壁之间均留有间距。
3.如权利要求2所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:
所述内层刮砂杯自上而下包括内层上刮砂段、内层中间刮砂段和内层下刮砂段;
所述内层上刮砂段呈上小下大的锥台状,所述内层上刮砂段的内壁上端与所述刮砂光杆外壁相抵,所述内层上刮砂段的内壁下端与所述刮砂光杆外壁之间留有间隙,所述内层上刮砂段壁上均匀开设有沿轴向的割缝;
所述内层中间刮砂段的内壁与所述内层上刮砂段的内壁下端齐平,所述内层中间刮砂段的外径与所述内层上刮砂段下端的外径相等;
所述内层下刮砂段呈圆筒状,其内部设置有合金导套,且所述内层下刮砂段的外径大于所述内层上刮砂段和内层中间刮砂段的外径。
4.如权利要求3所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述内层刮砂杯的上刮砂段的割缝长度为40mm,割缝宽度为0.1mm。
5.如权利要求2所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述中间层刮砂杯包括中间层上刮砂段和中间层中间刮砂段;所述外层刮砂杯包括外层上刮砂段和外层中间刮砂段;
所述中间层上刮砂段和外层上刮砂段均呈上小下大的圆锥形管状,且所述中间层上刮砂段和外层上刮砂段的上端均与所述刮砂光杆外壁相抵,所述中间层上刮砂段和外层上刮砂段的内壁下端与所述刮砂光杆外壁之间留有间隙,所述中间层和外层上刮砂段壁上均匀开设有沿轴向的割缝;
所述中间层和外层中间刮砂段呈圆筒状,且所述中间层中间刮砂段搭接在所述内层下刮砂段的上部并焊接固定,所述外层上刮砂段搭接在所述中间层中间刮砂段的上部并焊接固定;
所述中间层中间刮砂杯和外层中间刮砂杯上均开有过孔。
6.如权利要求5所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述中间层和外层刮砂杯的上刮砂段的割缝长度为40mm,割缝宽度为0.1mm。
7.如权利要求1所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述光杆接头自下而上包括下连接段、辅助段和上连接段,所述下连接段呈圆柱状,用于伸入所述刮砂光杆内并与所述刮砂光杆螺纹连接,所述上连接段套在所述推杆下端并与所述推杆螺纹连接,所述辅助段内开设有三个过孔;所述推杆管壁下端开设有三个进油槽,且三个进油槽与所述辅助段内的三个过孔相连通;所述推杆管壁上端开有两个进油槽,所述推杆内部设置有中空通道,所述中空通道分别与所述推杆上、下端面开设的进油槽连通;所述下游动凡尔罩和游动凡尔罩内分别设置有游动阀球。
8.如权利要求7所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述光杆接头上连接段的上端呈上小下大的圆锥形,在所述泵筒下接头内卡装有与所述光杆接头上端相配合的接头座。
9.如权利要求1所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述电泵刮砂杯由材质为40Cr的钢材经过热处理工艺制作,其刃部硬度为HRC58,根部硬度为弹性硬度HRC23,且所述电泵刮砂杯侧壁上均匀开设有长度32mm宽度0.1mm的割缝。
10.如权利要求1所述的一种用于海上大功率潜油直线电机的抽油泵,其特征在于:所述电泵刮砂杯与所述柱塞等径,与所述泵筒的间隙为0.08mm。
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