CN110714912A - 用于高含气井的螺杆泵组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高含气井的螺杆泵组，由下螺杆泵、上螺杆泵、柔性轴组成。下螺杆泵的定子底端连接第一尾管，第一尾管侧壁上开设多个第一通孔，下螺杆泵的转子的下端插入第一尾管的部位的侧壁的至少一侧呈竖直平面的形状；上螺杆泵的定子底端连接第二尾管，第二尾管侧壁上开设多个第二通孔，上螺杆泵的转子的下端插入第二尾管的部位的侧壁的至少一侧呈竖直平面的形状；第二尾管的底端固定于下螺杆泵的定子的顶端，柔性轴两端分别与下螺杆泵的转子、上螺杆泵的转子连接。本发明具有减少或去除高含气原油所含的气体的有益效果，从而获得低含气或不含气的原油，同时具有螺杆泵能耗低、适应性强的优点。

Description

用于高含气井的螺杆泵组
技术领域
本发明涉及石油天然气钻采装备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于高含气井的螺杆泵组。
背景技术
螺杆泵采油系统具有适用于稠油井、含砂井和低产油井及中后期水驱、聚驱、三元驱油井的优点。然而，当原油中含有大量气体时，螺杆泵采油的优势则会受到限制。现场测试和实验室测试表明，气体空隙率会降低螺杆泵的容积效率，并且在定子弹性体中产生极小的局部应力和加热，增加转动扭矩，导致定子弹性体的机械性能劣化，最终降低螺杆泵的运行寿命。虽然开发了静态和动态的井下分离器，但是在许多情况下，由于流体的极高粘度以及气体分散在液体基质中的方式(泡沫油效应)等原因，气液的分离效率非常差，因此，有效气液分离上述流体的螺杆泵装置是目前所需的。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种用于高含气井的螺杆泵组，在采油系统中对高含气原油进行搅拌，实现原油的两级气液分离，达到减少或去除原油所含的气体的有益效果，从而获得低含气或不含气的原油，同时具有螺杆泵能耗低、适应性强的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于高含气井的螺杆泵组，包括：
下螺杆泵，其包括：
第一尾管，其顶端固定于所述下螺杆泵的定子的底端，且与所述下螺杆泵的定子同轴设置，所述第一尾管侧壁开设有多个第一通孔，所述第一通孔的尺寸为3～20mm，其中，所述下螺杆泵的转子的下端插入所述第一尾管内，所述下螺杆泵的转子位于所述第一尾管内的部位的侧壁至少一侧呈竖直平面的形状；
上螺杆泵，所述上螺杆泵的定子与所述下螺杆泵的定子同轴设置，所述上螺杆泵包括：
第二尾管，其顶端固定于所述上螺杆泵的定子的底端，且与所述上螺杆泵的定子同轴设置，所述第二尾管的底端固定于所述下螺杆泵的定子的顶端，所述第二尾管侧壁开设有多个第二通孔，所述第二通孔的尺寸为3～20mm，其中，所述上螺杆泵的转子的下端插入所述第二尾管内，所述上螺杆泵的转子位于所述第二尾管内的部位的侧壁至少一侧呈竖直平面的形状；
柔性轴，其设于所述下螺杆泵的定子和所述第二尾管内，所述柔性轴的下端与所述下螺杆泵的转子的顶端连接，所述柔性轴的上端与所述上螺杆泵的转子的底端连接；
其中，所述下螺杆泵的排量是所述上螺杆泵的排量的2倍以上。
优选的是，所述下螺杆泵的转子的下端位于所述第一尾管的部位的侧壁的竖直平面为两个且相互平行。
优选的是，所述上螺杆泵的转子的下端位于所述第二尾管的部位的侧壁的竖直平面为两个且相互平行。
优选的是，所述第一通孔为圆孔，多个第一通孔沿所述第一尾管的圆周方向多列设置，同一圆周上的相邻的两个第一通孔之间形成的弧线的弧度为36～60°，同一列上相邻的两个第一通孔的竖直距离是所述第一通孔的孔径的3倍以上。
优选的是，所述第二通孔为圆孔，多个第二通孔沿所述第二尾管的圆周方向多列设置，同一圆周上的相邻的两个第二通孔之间形成的弧线的弧度为36～60°，同一列上相邻的两个第二通孔的竖直距离是所述第二通孔的孔径的3倍以上。
优选的是，所述第一尾管的底部设有限位销，所述限位销的中部开设有油流孔，所述油流孔的孔径小于所述下螺杆泵的转子的底面的尺寸。
优选的是，所述第一尾管的底部设有限位销，所述限位销中部开设有漏斗状圆孔，所述漏斗状圆孔的上开口的孔径大于所述漏斗状圆孔的下开口的孔径，所述限位销位于所述漏斗状圆孔的两侧开设有一对横向截面呈半圆环形的孔，一对横向截面呈半圆环形的孔之间不连通，所述漏斗状圆孔的下开口的孔径小于所述下螺杆泵的转子的底面的尺寸。
优选的是，所述第二尾管的底端与所述下螺杆泵的定子的顶端的连接方式为螺纹连接。
优选的是，所述柔性轴的两端与所述下螺杆泵的转子的顶端、所述上螺杆泵的转子的底端的连接方式均为螺纹连接。
本发明至少包括以下有益效果：
一、螺杆泵组可应用于气液比大于100m3/m3的高含气原油的开采，在采油系统中对高含气原油进行搅拌，实现原油的两级气液分离，减少或去除原油所含的气体，从而获得低含气或不含气的原油；
二、螺杆泵组同时具有螺杆泵能耗低、适应性强的优点；
三、螺杆泵组的限位销中部开设有漏斗状圆孔，限位销上漏斗状圆孔的两侧开设了一对横向截面呈半圆环形的不连通的孔，具有防砂的有益效果，能够避免砂堵，降低设备磨蚀，起到保护设备和保证采油速度的作用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的其中一种技术方案的所述的用于高含气井的螺杆泵组的纵向剖面图；
图2为本发明的其中一个技术方案的所述的下螺杆泵的转子的结构示意图；
图3为本发明的其中一种技术方案的所述的第一尾管的细节图；
图4为本发明的其中一个技术方案的所述的限位销的结构示意图；
图5为本发明的其中一个技术方案的所述的限位销的纵向剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，在本发明的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～5所示，本发明提供一种用于高含气井的螺杆泵组，包括：
下螺杆泵，其包括：
第一尾管7，其顶端固定于所述下螺杆泵的定子6的底端，且与所述下螺杆泵的定子5同轴设置，所述第一尾管7侧壁开设有多个第一通孔10，所述第一通孔10的尺寸为3～20mm，其中，所述下螺杆泵的转子5的下端插入所述第一尾管7内，所述下螺杆泵的转子5位于所述第一尾管7内的部位的侧壁至少一侧呈竖直平面的形状9；
上螺杆泵，所述上螺杆泵的定子2与所述下螺杆泵的定子6同轴设置，所述上螺杆泵包括：
第二尾管3，其顶端固定于所述上螺杆泵的定子2的底端，且与所述上螺杆泵的定子1同轴设置，所述第二尾管3的底端固定于所述下螺杆泵的定子6的顶端，所述第二尾管3侧壁开设有多个第二通孔12，所述第二通孔12的尺寸为3～20mm，其中，所述上螺杆泵的转子1的下端插入所述第二尾管3内，所述上螺杆泵的转子1位于所述第二尾管3内的部位的侧壁至少一侧呈竖直平面的形状11；
柔性轴4，其设于所述下螺杆泵的定子6和所述第二尾管3内，所述柔性轴4的下端与所述下螺杆泵的转子5的顶端连接，所述柔性轴4的上端与所述上螺杆泵的转子1的底端连接；
其中，所述下螺杆泵的排量是所述上螺杆泵的排量的2倍以上。
在上述技术方案中，地面驱动装置通过抽油杆带动上螺杆泵的转子旋转，上螺杆泵的转子通过柔性轴带动下螺杆泵的转子旋转。高含气原油流入下螺杆泵的第一尾管中，通过下螺杆泵转子的旋转，下螺杆泵转子侧壁上的竖直平面搅动原油，通过离心力的作用，原油中的气体通过第一通孔排出，实现原油的一级气液分离，经过一级气液分离后的原油通过下螺杆泵转子和定子的作用举升至上螺杆泵中，此时，原油的气油比大幅降低。经过一级气液分离后的原油进入上螺杆泵的第二尾管中，通过上螺杆泵转子的旋转，上螺杆泵转子侧壁上的竖直平面搅动原油，通过离心力的作用，原油中的气体通过第二通孔排出，实现原油的二级气液分离。经过两级气液分离的原油中含气量很少或者没有，此时，经过二级气液分离的原油正好满足上螺杆泵的小排量要求，原油通过上螺杆泵转子和定子的作用不断举升至油管中。在采油系统中，螺杆泵组对高含气原油进行搅拌，实现原油的两级气液分离，能够减少或去除原油中的气体，从而获得低含气或不含气的原油。
在另一种技术方案中，所述下螺杆泵的转子5的下端位于所述第一尾管7的部位的侧壁的竖直平面9为两个且相互平行。在一级气液分离中，下螺杆泵转子上的两个相互平行的竖直平面能够有效提高下螺杆泵对高含气原油的搅拌效果。
在另一种技术方案中，所述下螺杆泵的转子5的下端位于所述第一尾管7的部位的侧壁的竖直平面9为两个且相互平行；所述上螺杆泵的转子1的下端位于所述第二尾管3的部位的侧壁的竖直平面11为两个且相互平行。在一级气液分离中，下螺杆泵转子上的两个相互平行的竖直平面能够提高下螺杆泵对高含气原油的搅拌效果；在二级气液分离中，上螺杆泵转子上的两个相互平行的竖直平面能够提高上螺杆泵对原油的搅拌效果；从而在很大程度上提高两级气液分离的效果。
在另一种技术方案中，所述第一通孔10为圆孔，多个第一通孔10沿所述第一尾管7的圆周方向多列设置，同一圆周上的相邻的两个第一通孔10之间形成的弧线的弧度为36～60°，同一列上相邻的两个第一通孔10的竖直距离是所述第一通孔10的孔径的3倍以上。在一级气液分离中，第一尾管上分布的多个第一通孔能够在高含气原油中液体不流出的同时增加原油中气体的排出量。
在另一种技术方案中，所述第一通孔10为圆孔，多个第一通孔10沿所述第一尾管7的圆周方向多列设置，同一圆周上的相邻的两个第一通孔10之间形成的弧线的弧度为36～60°，同一列上相邻的两个第一通孔10的竖直距离是所述第一通孔10的孔径的3倍以上；所述第二通孔12为圆孔，多个第二通孔12沿所述第二尾管3的圆周方向多列设置，同一圆周上的相邻的两个第二通孔12之间形成的弧线的弧度为36～60°，同一列上相邻的两个第二通孔12的竖直距离是所述第二通孔12的孔径的3倍以上。在一级气液分离中，第一尾管上分布的多个第一通孔能够在高含气原油中液体不流出的同时增加原油中气体的排出量；在二级气液分离中，第二尾管上分布的多个第二通孔能够在原油中液体不流出的同时增加原油中气体的排出量；从而能够在保障原油中液体不流出的同时最大限度的增加原油中气体的排出量，减少或去除原油中的气体。
在另一种技术方案中，所述第一尾管7的底部设有限位销8，所述限位销8的中部开设有油流孔，所述油流孔的孔径小于所述下螺杆泵的转子5的底面的尺寸。高含气原油通过限位销的油流孔中进入第一尾管中，同时，在螺杆泵组的转子或者采油系统中的抽油杆断裂时，限位销能够承载断裂的转子或抽油杆，防止其掉落井底，起到防护的作用。
在另一种技术方案中，所述第一尾管7的底部设有限位销8，所述限位销8中部开设有漏斗状圆孔13，所述漏斗状圆孔13的上开口的孔径大于所述漏斗状圆孔13的下开口的孔径，所述限位销8位于所述漏斗状圆孔13的两侧开设有一对横向截面呈半圆环形的孔14，一对横向截面呈半圆环形的孔14之间不连通，所述漏斗状圆孔13的下开口的孔径小于所述下螺杆泵的转子5的底面的尺寸。高含气油通过限位销上的一对横向截面呈半圆环形的孔进入下螺杆泵的第一尾管中，如果原油中含砂，由于砂子比原油重，在下螺杆泵转子侧壁上的竖直平面搅动原油的过程中，通过离心力作用，砂子在中心位置沉降并从限位销中部的漏斗状圆孔排出尾管外部，达到防砂的作用。同时，在螺杆泵组的转子或者采油系统中的抽油杆断裂时，限位销能够承载断裂的转子或抽油杆，防止其掉落井底，起到防护的作用。
在另一种技术方案中，所述第二尾管3的底端与所述下螺杆泵的定子6的顶端的连接方式为螺纹连接。上螺杆泵与下螺杆泵采用螺纹连接可便于螺杆泵组的拆卸和组装。
在另一种技术方案中，所述柔性轴4的两端与所述下螺杆泵的转子5的顶端、所述上螺杆泵的转子1的底端的连接方式均为螺纹连接。柔性轴与上螺杆泵的转子、下螺杆泵的转子采用螺纹连接可便于拆卸和组装。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，包括：
下螺杆泵，其包括：
第一尾管，其顶端固定于所述下螺杆泵的定子的底端，且与所述下螺杆泵的定子同轴设置，所述第一尾管侧壁开设有多个第一通孔，所述第一通孔的尺寸为3～20mm，其中，所述下螺杆泵的转子的下端插入所述第一尾管内，所述下螺杆泵的转子位于所述第一尾管内的部位的侧壁至少一侧呈竖直平面的形状；
上螺杆泵，所述上螺杆泵的定子与所述下螺杆泵的定子同轴设置，所述上螺杆泵包括：
第二尾管，其顶端固定于所述上螺杆泵的定子的底端，且与所述上螺杆泵的定子同轴设置，所述第二尾管的底端固定于所述下螺杆泵的定子的顶端，所述第二尾管侧壁开设有多个第二通孔，所述第二通孔的尺寸为3～20mm，其中，所述上螺杆泵的转子的下端插入所述第二尾管内，所述上螺杆泵的转子位于所述第二尾管内的部位的侧壁至少一侧呈竖直平面的形状；柔性轴，其设于所述下螺杆泵的定子和所述第二尾管内，所述柔性轴的下端与所述下螺杆泵的转子的顶端连接，所述柔性轴的上端与所述上螺杆泵的转子的底端连接；其中，所述下螺杆泵的排量是所述上螺杆泵的排量的2倍以上。
2.如权利要求1所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述下螺杆泵的转子的下端位于所述第一尾管的部位的侧壁的竖直平面为两个且相互平行。
3.如权利要求2所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述上螺杆泵的转子的下端位于所述第二尾管的部位的侧壁的竖直平面为两个且相互平行。
4.如权利要求1所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述第一通孔为圆孔，多个第一通孔沿所述第一尾管的圆周方向多列设置，同一圆周上的相邻的两个第一通孔之间形成的弧线的弧度为36～60°，同一列上相邻的两个第一通孔的竖直距离是所述第一通孔的孔径的3倍以上。
5.如权利要求4所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述第二通孔为圆孔，多个第二通孔沿所述第二尾管的圆周方向多列设置，同一圆周上的相邻的两个第二通孔之间形成的弧线的弧度为36～60°，同一列上相邻的两个第二通孔的竖直距离是所述第二通孔的孔径的3倍以上。
6.如权利要求1所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述第一尾管的底部设有限位销，所述限位销的中部开设有油流孔，所述油流孔的孔径小于所述下螺杆泵的转子的底面的尺寸。
7.如权利要求1所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述第一尾管的底部设有限位销，所述限位销中部开设有漏斗状圆孔，所述漏斗状圆孔的上开口的孔径大于所述漏斗状圆孔的下开口的孔径，所述限位销位于所述漏斗状圆孔的两侧开设有一对横向截面呈半圆环形的孔，一对横向截面呈半圆环形的孔之间不连通，所述漏斗状圆孔的下开口的孔径小于所述下螺杆泵的转子的底面的尺寸。
8.如权利要求1所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述第二尾管的底端与所述下螺杆泵的定子的顶端的连接方式为螺纹连接。
9.如权利要求1所述的用于高含气井的螺杆泵组，其特征在于，所述柔性轴的两端与所述下螺杆泵的转子的顶端、所述上螺杆泵的转子的底端的连接方式均为螺纹连接。
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