CN112096608A - 全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置和智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置和智能系统，其能有效解决全金属锥形螺杆泵深井作业时，抽油杆受力向下拉伸导致的卡泵以及抽油杆跳动影响泵体运行稳定性的技术问题。全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：包括接圈和设置于接圈内的内传动套、外传动套、轴承和限位块，接圈与油套管固定连接，内传动套安装于抽油杆外周并且位于外传动套的下方，外传动套的外侧壁与接圈的内侧壁螺纹配合，轴承的内圈安装于内轴承套外，轴承的外圈安装于外轴承套内，外轴承套和内轴承套的轴向两端密封配合，外轴承套支撑于外传动套上方，限位块安装于抽油杆外周并且抵靠于内轴承套上。

Description

全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置和智能系统

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，尤其涉及全金属锥形螺杆泵的辅助设备，具体涉及全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置和智能系统。

背景技术

全金属锥度螺杆泵在深井作业时，其转子连接2000-3000米的抽油杆（根据井井深行配制），抽油杆受到原油物态变化时，尤其是遇到稠油的情况，抽油杆会受力向下拉伸，若每米抽油杆拉伸1丝，2000-3000米的抽油杆整体将拉伸2cm~3cm，导致卡泵。此外，深井作业时，抽油杆受到井筒垂直度、转速高低、原油物态变化等影响，容易产生不稳定现象，跳动时有发生，影响泵体运行稳定性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置和智能系统，其能有效解决全金属锥形螺杆泵深井作业时，抽油杆受力向下拉伸导致的卡泵以及抽油杆跳动影响泵体运行稳定性的技术问题。

其技术方案是这样的，全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：包括接圈和设置于接圈内的内传动套、外传动套、轴承和限位块，所述接圈与油套管固定连接，所述内传动套安装于抽油杆外周并且位于外传动套的下方，当抽油杆提升后，所述内传动套能够插入所述外传动套内并与所述外传动套传动配合，所述外传动套的外侧壁与所述接圈的内侧壁螺纹配合，所述轴承的内圈安装于内轴承套外，所述轴承的外圈安装于外轴承套内，所述外轴承套和所述内轴承套的轴向两端密封配合，所述外轴承套支撑于所述外传动套上方，所述限位块安装于抽油杆外周并且抵靠于所述内轴承套上，抽油杆自上而下依次贯穿所述内轴承套和外传动套，抽油杆与所述内轴承套和外传动套之间的间隙构成送油通道。

进一步的，所述内传动套与所述外传动套通过键传动。

进一步的，当抽油杆提升并且所述内传动套插入所述外传动套后，所述内传动套和所述外传动套之间形成有与所述送油通道连通的间隙。

进一步的，所述接圈内还设有止锁垫圈，所述外轴承套抵接于所述止锁垫圈上，所述止锁垫圈抵接于所述外传动套上，所述止锁垫圈与所述接圈通过沿平行于接圈轴线方向延伸的导向结构配合，抽油杆自上而下依次贯穿所述内轴承套、止锁垫圈和外传动套，抽油杆与所述内轴承套、止锁垫圈和外传动套之间的间隙构成送油通道。

进一步的，所述导向结构包括沿平行于接圈轴线方向延伸的导向凸缘和导向凹槽，所述止锁垫圈外侧壁的径向两端分别设有导向凸缘，所述接圈的内侧壁的径向两端设有与所述导向凸缘配合的导向凹槽。

进一步的，所述外轴承套和所述内轴承套的轴向两端通过盘根密封，所述盘根通过锁紧螺母顶紧，所述锁紧螺母的外侧壁与所述外轴承套的内侧壁螺纹配合。

全金属锥形螺杆泵的智能系统，包括全金属锥形螺杆泵和提升装置，所述提升装置用于提升或下放抽油杆，其特征在于：所述智能系统还包括上述限位装置。

进一步的，全金属锥形螺杆泵的转子连接转动驱动装置，所述转动驱动装置包括直驱同步电机、母传动套和公传动套，所述母传动套与直驱同步电机的转子的套管部位同轴固定，所述公传动套插装于所述母传动套内，所述公传动套与所述母传动套传动配合并能够相对于母传动套上下滑动，所述提升装置包括转子提升驱动装置、夹持装置和转动连接组件，所述转子提升驱动装置包括提升驱动单元和升降套，所述升降套与公传动套自内而外套设于抽油杆外，所述升降套在所述提升驱动单元的驱动下向上运动时同步带动转动连接组件提升，所述升降套在所述提升驱动单元的驱动下向下运动时同步带动转动连接组件下降；

所述夹持装置包括夹爪，所述夹爪能够夹持固定抽油杆；

所述转动连接组件包括连接件和第一轴承，所述公传动套的上端向上伸出直驱同步电机后固定连接所述连接件，所述升降套的上端贯穿公传动套后通过所述第一轴承与所述连接件转动配合，所述连接件设有穿孔，所述抽油杆穿过所述穿孔、所述第一轴承的中心孔后与所述夹爪可拆卸地连接，所述夹爪支撑于所述连接件顶部并与连接件传动配合。

进一步的，所述提升驱动单元为液压缸或伺服电缸，所述液压缸、所述伺服电缸的输出轴为上下两端开口的套管结构，所述输出轴套设于所述抽油杆外并且传动套的下端支撑于输出轴的上端。

进一步的，所述提升驱动单元包括蜗轮、蜗杆和伺服电机，所述蜗轮套设于所述升降套外并与所述升降套螺纹配合，所述蜗杆安装于所述伺服电机的输出端并与所述蜗轮配合。

本发明的上置式限位装置和智能系统，抽油杆通过限位块支撑于内轴承套上，由于内轴承套通过轴承与外轴承套配合，外轴承套支撑于外传动套上，外传动套与接圈固定连接，接圈与油套管固定连接，即在全金属螺杆泵工作过程中，抽油杆能够通过限位块与限位装置的配合形成稳定支撑，并通过轴承消除周有感回转运动对接圈、油套管等零部件的影响，从而避免抽油杆受力向下拉伸导致的卡泵以及抽油杆跳动影响泵体运行稳定性。同时，该限位装置能够与提升装置配合，当抽油杆提升后，内传动套插入外传动套内，当抽油杆旋转后，能够带动内、外传动套同步旋转，由于外传动套与接管为螺纹配合，当外传动套旋转时，能够带动内、外轴承套沿接管轴线方向同步升降，以调节限位块的支撑高度，即在不需要起泵的情况下，调节转子与定子的间隙，提高泵效，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的限位装置的结构示意图。

图2为本发明的限位装置的接圈、外传动套、内传动套剖面结构示意图。

图3为本发明的提升装置的结构示意图。

图4为本发明的提升装置的公传动套、母传动套剖面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，包括接圈1和设置于接圈1内的内传动套11、外传动套10、止锁垫圈9、轴承6和限位块3，接圈1与油套管固定连接，内传动套11安装于抽油杆2外周并且位于外传动套10的下方，外传动套10的外侧壁与接圈1的内侧壁螺纹配合，止锁垫圈9抵接于外传动套10上，止锁垫圈9与接圈1通过沿平行于接圈1轴线方向延伸的导向结构配合，轴承6的内圈固定安装于内轴承套4外，轴承6的外圈固定安装于外轴承套5内，外轴承套5和内轴承套4的轴向两端密封配合，通过内、外轴承套以及盘根的设置，实现对轴承6的密封，避免原油中的砂子进入轴承，延长轴承使用寿命，外轴承套5抵接于止锁垫圈9上，限位块3安装于抽油杆2外周并且抵靠于内轴承套4上，抽油杆2自上而下依次贯穿内轴承套4、止锁垫圈9和外传动套10，抽油杆2与内轴承套4、止锁垫圈9和外传动套10之间的间隙构成送油通道，当抽油杆2提升后，内传动套11能够插入外传动套10内并与外传动套10键传动配合，并且内传动套11形成有自上而下贯穿的穿孔11a，穿孔11a与送油通道连通，可以确保在泵效调解过程中，全金属锥形螺杆泵仍然能够实现采油。

导向结构包括沿平行于接圈1轴线方向延伸的导向凸缘和导向凹槽1a，止锁垫圈9外侧壁的径向两端分别设有导向凸缘，接圈1的内侧壁的径向两端设有与导向凸缘配合的导向凹槽1a。

外轴承套5和内轴承套4的轴向两端通过盘根7密封，盘根7通过锁紧螺母8顶紧，锁紧螺母8的外侧壁与外轴承套5的内侧壁螺纹配合。图1中，仅示出了外轴承套5和内轴承套4下端的盘根7以及用于顶紧盘根7的锁紧螺母8。

在全金属锥形螺杆泵工作过程中，若泵效到达预设范围，抽油杆高度维持恒定，此时，内传动套位于外传动套下方，抽油杆与内轴承套、止锁垫圈和外传动套之间的间隙构成送油通道；若应转子、定子磨损，泵效低于预设范围，提升装置带动抽油杆上升高度h₀，内传动套插入外传动套内，外传动套受到抽油杆的带动同步转动，由于外传动套与接管为螺纹配合，外传动套沿接管旋转下移h₁，止锁垫圈、内、外轴承套、限位块、抽油杆和转子同步下移h₁，当抽油杆再次下移，并且限位块重新支撑于内轴承套上后，限位块、抽油杆、转子相当于调节前下移了h₁，使得泵效恢复到预设范围内。若一次调节无法恢复，可以进行多次调节。

全金属锥形螺杆泵的智能系统，包括全金属锥形螺杆泵、提升装置和上述限位装置，提升装置用于提升或下放抽油杆。

全金属锥形螺杆泵的转子连接转动驱动装置，如图3、图4所示，转动驱动装置包括直驱同步电机12、母传动套13和公传动套14，母传动套13与直驱同步电机12的转子的套管部位同轴固定，公传动套14插装于母传动套13内，公传动套14与母传动套13传动配合并能够相对于母传动套13上下滑动，具体的，母传动套的内孔截面13a和公传动套的外轮廓截面14a均为正六边形，提升装置包括转子提升驱动装置、夹持装置和转动连接组件，转子提升驱动装置包括提升驱动单元和升降套19，升降套19与公传动套14自内而外套设于抽油杆外，升降套19在提升驱动单元的驱动下向上运动时同步带动转动连接组件提升，升降套19在提升驱动单元的驱动下向下运动时同步带动转动连接组件下降；

夹持装置包括夹爪18，夹爪18能够夹持固定抽油杆2；

转动连接组件包括连接件15（由上连接件15a和下连接件15b组合而成）和第一轴承，公传动套14的上端向上伸出直驱同步电机12后固定连接连接件，升降套19的上端贯穿公传动套14后通过第一轴承16与连接件转动配合，连接件设有穿孔，抽油杆2穿过穿孔、第一轴承16的中心孔后与夹爪18可拆卸地连接，夹爪18支撑于连接件15顶部并通过键连的方式与连接件15传动配合；

提升驱动单元包括蜗轮22、蜗杆21和伺服电机20，蜗轮22套设于升降套19外并与升降套19螺纹配合，蜗杆21安装于伺服电机22的输出端并与蜗轮22配合。

其中，智能系统中的提升装置部分的工作原理可参见实用新型专利CN201921471526.2。

Claims (10)

1.全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：包括接圈和设置于接圈内的内传动套、外传动套、轴承和限位块，所述接圈与油套管固定连接，所述内传动套安装于抽油杆外周并且位于外传动套的下方，当抽油杆提升后，所述内传动套能够插入所述外传动套内并与所述外传动套传动配合，所述外传动套的外侧壁与所述接圈的内侧壁螺纹配合，所述轴承的内圈安装于内轴承套外，所述轴承的外圈安装于外轴承套内，所述外轴承套和所述内轴承套的轴向两端密封配合，所述外轴承套支撑于所述外传动套上方，所述限位块安装于抽油杆外周并且抵靠于所述内轴承套上，抽油杆自上而下依次贯穿所述内轴承套和外传动套，抽油杆与所述内轴承套和外传动套之间的间隙构成送油通道。

2.根据权利要求1所述的全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：所述内传动套与所述外传动套通过键传动。

3.根据权利要求1所述的全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：当抽油杆提升并且所述内传动套插入所述外传动套后，所述内传动套和所述外传动套之间形成有与所述送油通道连通的间隙。

4.根据权利要求1所述的全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：所述接圈内还设有止锁垫圈，所述外轴承套抵接于所述止锁垫圈上，所述止锁垫圈抵接于所述外传动套上，所述止锁垫圈与所述接圈通过沿平行于接圈轴线方向延伸的导向结构配合，抽油杆自上而下依次贯穿所述内轴承套、止锁垫圈和外传动套，抽油杆与所述内轴承套、止锁垫圈和外传动套之间的间隙构成送油通道。

5.根据权利要求1所述的全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：所述导向结构包括沿平行于接圈轴线方向延伸的导向凸缘和导向凹槽，所述止锁垫圈外侧壁的径向两端分别设有导向凸缘，所述接圈的内侧壁的径向两端设有与所述导向凸缘配合的导向凹槽。

6.根据权利要求1所述的全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，其特征在于：所述外轴承套和所述内轴承套的轴向两端通过盘根密封，所述盘根通过锁紧螺母顶紧，所述锁紧螺母的外侧壁与所述外轴承套的内侧壁螺纹配合。

7.全金属锥形螺杆泵的智能系统，包括全金属锥形螺杆泵和提升装置，所述提升装置用于提升或下放抽油杆，其特征在于：所述智能系统还包括权利要求1~6中任一所述限位装置。

8.根据权利要求7所述的全金属锥形螺杆泵的智能系统，其特征在于：全金属锥形螺杆泵的转子连接转动驱动装置，所述转动驱动装置包括直驱同步电机、母传动套和公传动套，所述母传动套与直驱同步电机的转子的套管部位同轴固定，所述公传动套插装于所述母传动套内，所述公传动套与所述母传动套传动配合并能够相对于母传动套上下滑动，所述提升装置包括转子提升驱动装置、夹持装置和转动连接组件，所述转子提升驱动装置包括提升驱动单元和升降套，所述升降套与公传动套自内而外套设于抽油杆外，所述升降套在所述提升驱动单元的驱动下向上运动时同步带动转动连接组件提升，所述升降套在所述提升驱动单元的驱动下向下运动时同步带动转动连接组件下降；

所述夹持装置包括夹爪，所述夹爪能够夹持固定抽油杆；

所述转动连接组件包括连接件和第一轴承，所述公传动套的上端向上伸出直驱同步电机后固定连接所述连接件，所述升降套的上端贯穿公传动套后通过所述第一轴承与所述连接件转动配合，所述连接件设有穿孔，所述抽油杆穿过所述穿孔、所述第一轴承的中心孔后与所述夹爪可拆卸地连接，所述夹爪支撑于所述连接件顶部并与连接件传动配合。

9.根据权利要求8所述的全金属锥形螺杆泵的智能系统，其特征在于：所述提升驱动单元为液压缸或伺服电缸，所述液压缸、所述伺服电缸的输出轴为上下两端开口的套管结构，所述输出轴套设于所述抽油杆外并且传动套的下端支撑于输出轴的上端。

10.根据权利要求8所述的全金属锥形螺杆泵的智能系统，其特征在于：所述提升驱动单元包括蜗轮、蜗杆和伺服电机，所述蜗轮套设于所述升降套外并与所述升降套螺纹配合，所述蜗杆安装于所述伺服电机的输出端并与所述蜗轮配合。

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