CN113279733B - 一种新型石油中继泵 - Google Patents

Abstract

本申请披露了一种新型石油中继泵，包括泵体、进油口、出油口，进油口处设置有进料阀，出油口处设置有排放阀，泵体内对称设置有至少一组连体活塞室，每个连体活塞室相对装配有2个输送活塞，进油口进料阀和出油口排放阀与两输送活塞在活塞室反向运动最大行程所围成的空腔一同构成输送腔，泵体上连接有同步传动机构，包括传动室和驱动仓，传动室内设置有同步组件，驱动仓内设置有驱动组件，同步组件与驱动组件连接。采用两输送活塞对置设置，降低运转产生的机械振动，工作平稳，既继承了活塞泵的优点，又克服了现行混输泵的缺陷，可满足油田油井高速、高效、长时、大容量中继泵输送需求，完全可替代现行其他混输中继泵，市场前景广阔。

Description

一种新型石油中继泵

技术领域

本发明涉及石油化工设备技术领域。

背景技术

在石油开采中，自喷井很少，大多井都要靠相应机械来提升。纵观全球油田、油井，以“磕头机”俗称的游梁抽油机比比皆是，而游梁抽油机中最核心的活塞泵所扮演的角色，就是负责把井下石油提升到井口。油井中开采出来的，除了常规的原油、水、天然气外，还含有矿物质，石蜡，水合物及各种腐蚀性或有毒有害物资，如硫化氢，各种溶解性的酸、碱、盐等等，还可能含有固体颗粒，如沙子、管道中的铁屑、焊渣等，组份相当复杂。

近年来，油气混输技术在石油开采中广受青睐，该技术较好地解决了偏远油井产出物的集中转运，对于油田节能增效，保护环境，有效地回收油、气资源非常有益。混输泵是油气混输的关键设备，由于大多数贫油井、高含气油井产出物不但粘稠含腊，而且泥沙、水和有害腐蚀气体混于其中，这种多相介质，现行的活塞泵、螺杆泵、隔膜泵、以及偏心旋转泵等难以适应，不但效率不高，工况腐蚀、磨损还易造成密封失效、轴承损坏，使用寿命较低，无法满足油田常规季检周期要求，维护使用成本增加。

中心处理站通常建在交通相对便利的地方，要将井口提升上来的油、气、泥、沙、水等介质的混合物输送到中心处理站，除了输送管路外，还需要中继泵作为油气混合物管路输送的动力。

于中继泵输送的是井口出来未经处理的介质，各个油田及油井应用工况及输送的介质可能相差特别大，加之油井偏僻荒凉，中继泵必须适应复杂严苛的运行工况。除了制造技术成熟、价格低廉，还必须对工况和环境要求低，工作稳定可靠，耐磨耐腐蚀，使用维修要求低。经过长期使用筛选，偏心旋转泵、螺旋杆泵都能满足要求。

参照图1，偏心旋转泵的核心部件由定盘和安装在偏心轴的转子组成，进口和出口都设计在泵盘上，偏心轴在电机的驱动下带动转子做偏心运动，不断地改变转子与泵盘进口与出口之间形成的泵腔，从大到小周而复始地变化。当进口腔容积由小变大时，进口管路中的油气混合物由进口被推入泵中；当转子继续运动进口腔容积由大变小时，出口腔容积慢从小变大，泵中的油气混合物由出口被推挤到出口管路，由此往复运动完成的油气混合物中继泵送任务。

油气开采中机井大多在荒野僻壤，大多无人驻守，机井采油连续开机昼夜不停，采用季检维修检查，机井采油及输送配套设备必须稳定可靠，使用寿命最低应能满足季检要求。否则，不但增加设备、人员成本，更重要的是将影响机井产油量。

虽然偏心旋转泵在石油开采中适应强，抽排量大，使用维护成本低，但其运转振动大，产品失效快，寿命不足以与油井季检周期匹配。经对某油田现行中继输送的莫瓦克泵使用情况统计，经常出现轴变形偏磨、密封破损、轴承易损坏等故障，寿命最短的约半月(不足1000小时)，一般在2个月到2个半月(1400～1800小时)，很少能到3个月(约2000小时)，油田为此很头痛，迫切需要可靠寿命更长的产品。

偏心旋转泵转子的偏心安置和偏心运转，实际应用较强机械振动不可避免，不仅限制了运转速率的提升，还容易出现密封失效、破损等故障，也是被诟病的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：为了针对现有技术中偏心旋转泵机械振动较强，限制运转速率、容易密封失效、破损等故障的问题，披露了一种新型石油中继泵，本申请在活塞泵的基础上，采用两输送活塞对置，抵消降低曲轴运动产生的机械振动，工作平稳、安全可靠，既继承了活塞泵的优点，又克服了现行混输泵的缺陷，可满足油田油井高速、高效、长时、大容量中继泵送需求，完全可替代现行其他混输中继泵，市场前景广阔。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种新型石油中继泵，包括泵体、进油口、出油口，所述进油口处设有进料阀，所述出油口处设有排放阀，所述泵体内对称设有至少一组连体活塞室，每组所述连体活塞室相对装配有2个输送活塞，所述进油口端进料阀和出油口端排放阀与两输送活塞在连体活塞室反向运动最大行程所围成的空腔一同构成输送腔，所述泵体上连接有驱动所述输送活塞同步转动的同步传动机构，所述同步传动机构包括设于所述泵体两侧的传动室和驱动仓，所述驱动仓正对所述连体活塞室设置，所述传动室内设有同步组件，所述驱动仓内设有驱动所述输送活塞的驱动组件，所述同步组件与所述驱动组件连接，所述同步传动机构由电机驱动。

通过上述方案，通过对称设置至少一组连体活塞室且每个连体活塞室设置2个输送活塞，当泵体的进油口、出油口与油井相应管路连接后，且泵动力源电机电源接通启动时，泵就开始进行油井抽送上来的油、气、沙等混合物中继泵送任务，通过电机驱动传动室内的同步传动机构转动，继而带动驱动仓内的驱动组件运转，继而驱动输送活塞同时启动，输送活塞同步转动,在电机的带动下，泵通过输送活塞在连体活塞室内往复进行吸、排运动，执行不间断的中继泵油，具体为输送活塞由驱动组件驱动向相互远离一侧运动，此时进料阀开启，排放阀关闭，输送腔内形成吸力将油气液混合物吸入，随后输送活塞相对运动，此时排放阀开启，进料阀关闭，促使输送腔内物料沿排放阀挤出，如此周而复始，完成输送任务，本申请采用两输送活塞对置，降低运转产生的机械振动，工作平稳、安全可靠，既继承了活塞泵的优点，又克服了现行混输泵的缺陷，可满足油田油井高速、高效、长时、大容量中继泵送需求，完全可替代现行其他混输中继泵，市场前景广阔。

进一步的，所述驱动组件包括设于驱动仓内的曲轴，所述曲轴包括曲轴下轴颈、曲轴上轴颈、曲轴连杆轴颈，所述曲轴对称设置于所述泵体两侧的驱动仓内，所述输送活塞上设有与所述曲轴连杆轴颈活动连接的活塞连杆，所述曲轴连杆轴颈与所述活塞连杆一端活动连接，所述活塞连杆另一端与输送活塞活动连接，所述曲轴两端与所述驱动仓间设有轴承和轴承座。

通过上述方案，同步组件带动曲轴同步转动，从而通过曲轴连杆轴颈带动活塞连杆运动，驱动两侧输送活塞同步做相向或相背运动，降低运转产生的机械振动，工作平稳、安全可靠。

进一步的，，所述同步组件包括设于2个所述传动室间的主传动杆，所述主传动杆两端设有第一伞齿轮，所述第一伞齿轮与所述主传动杆间采用键连接，所述驱动仓上端设有与所述驱动组件连接的曲轴，所述曲轴下轴颈下端端部设有与所述第一伞齿轮啮合的第二伞齿轮，所述第二伞齿轮与曲轴下轴颈间采用键连接，所述传动室于所述主传动杆间设有轴承。

通过上述方案，电机转动带动主传动杆转动，继而主传动杆上的第一伞齿轮转动，带动啮合的第二伞齿轮转动，继而将动力同步传导至驱动组件，继而带动曲轴转动，位于泵体两侧的曲轴同步转动，继而驱动输送活塞同步运转，结构简单，运行稳定。

进一步的，所述传动室与所述主传动杆插接开口处设有机械密封。

通过上述方案，设置机械密封避免外界杂物进入传动室和轴承处，提升对恶劣环境的适应性。

进一步的，所述输送腔呈对称的“十”字形结构。

通过上述方案，输送腔呈对称的“十”字形结构，其分布均匀，承受冲击也能将冲击均匀分散至各个内壁。

进一步的，所述泵体于连体活塞室、所述进油口、所述出油口部分外周设有强化梁。

通过上述方案，设置强化梁提升装置整体的结构强度。

进一步的，所述泵体呈长方体，所述连体活塞室位于长方体中间，所述输送活塞一字对头设置。

通过上述方案，连体活塞室均布于长方体中间，所述输送活塞一字对头设置，没有笨重的缸座，既方便均衡整体配重，且活塞运动冲击对消降低震动。

进一步的，所述泵体外周螺栓连接有强化板。

通过上述方案，设置强化板进一步提升泵体的结构强度，提升装置的抗震能力。

本发明的有益效果如下：

1、本发明结构简单，通过对称设置至少一组连体活塞缸且每组连体活塞缸设置2个输送活塞，当泵体的进油口、出油口与油井相应管路连接后，且泵动力源电机电源接通启动时，泵就开始进行油井抽送上来的油、气、沙等混合物中继泵送任务，通过电机驱动传动室内的同步传动机构转动，继而带动驱动仓内的驱动组件运转，继而驱动输送活塞同时启动，输送活塞同步转动,在电机的带动下，泵通过输送活塞在连体活塞室内往复进行吸、排运动，执行不间断的中继泵油，具体为输送活塞由驱动组件驱动向相互远离一侧运动，此时进料阀开启，排放阀关闭，输送腔内形成吸力将油气液混合物吸入，随后输送活塞相对运动，此时排放阀开启，进料阀关闭，促使输送腔内物料沿排放阀挤出，如此周而复始，完成输送任务。本申请采用两输送活塞对置，降低运转产生的机械振动，工作平稳、安全可靠，既继承了活塞泵的优点，又克服了现行混输泵的缺陷，可满足油田油井高速、高效、长时、大容量中继泵送需求，完全可替代现行其他混输中继泵，市场前景广阔；

2、电机转动带动主传动杆转动，继而主传动杆上的第一伞齿轮转动，带动啮合的第二伞齿轮转动，继而带动曲轴转动，位于泵体两侧的曲轴同步转动，继而将动力同步传导至驱动组件，驱动输送活塞同步运转，结构简单，运行稳定；

3、曲轴同步转动，从而通过曲轴连杆颈带动输送活塞杆运动，驱动两侧输送活塞同步做相向或相背运动，降低运转产生的机械振动，工作平稳、安全可靠。

附图说明

图1是现有技术中旋转泵的结构示意图；

图2本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的剖面结构示意图；

图4是本发明的俯视图；

附图标记：10、泵体；11、进油口；12、出油口；13、活塞连杆；15、连体活塞室；16、输送活塞；17、输送腔；18、传动室；19、驱动仓；20、强化梁；21、强化板；22、主传动杆；23、第一伞齿轮；24、曲轴下轴颈；25、第二伞齿轮；26、机械密封；27、曲轴；28、曲轴上轴颈；29、曲轴连杆轴颈；30、轴承；31、轴承座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图2到4所示，本实施例提供一种新型石油中继泵，包括泵体10、进油口11、出油口12，进油口11处设置有进料阀(图中未装配未画出)，出油口12处设置有排放阀(图中未装配未画出)，泵体10内对称设置有1组(也可多组)连体活塞室15，本实施例中，设置有一组连体活塞室15，连体活塞室15相对装配有2个输送活塞16，进油口11端进料阀和出油口12端间排放阀与输送活塞16在连体活塞室15反向最大行程所围的空腔一同构成输送腔17，泵体10上连接有驱动输送活塞16同步转动的同步传动机构，同步传动机构包括设于泵体10两侧的传动室18和驱动仓19，驱动仓19正对连体活塞室15设置，传动室18内设置有同步组件，驱动仓19内设置有驱动输送活塞16的驱动组件，同步组件与驱动组件连接，同步传动机构由电机驱动。当泵体10的进油口11、出油口12与油井相应管路连接后，且泵动力源电机电源接通启动时，泵就开始将油井抽送上来的油、气、沙等混合物进行中继泵送。电机驱动传动室18内的同步传动机构转动，继而带动驱动仓19内的驱动组件运转，继而驱动输送活塞16同时启动并同步转动,在电机的带动下，泵通过输送活塞16在连体活塞室15内往复进行吸、排运动，执行不间断的中继泵油。具体为输送活塞16由驱动组件驱动向相互反向运动时，进料阀开启，排放阀关闭，输送腔17内形成吸力将油气液混合物吸入，随后输送活塞16相对运动时，排放阀开启，进料阀关闭，促使输送腔17内物料沿排放阀挤出，如此周而复始，完成输送任务。

参照图2和图3，为了提升装置整体抗震能力，减少机械振动，输送腔17呈对称的“十”字形结构，泵体10于连体活塞室15、进油口11、出油口12部分外周设置有强化梁20，泵体10呈长方体，连体活塞室15设置于长方体中间，输送活塞16一字对头设置，泵体10外周螺栓连接有强化板21。输送腔17呈对称的“十”字形结构，其分布均匀，承受冲击也能将冲击均匀分散至各个内壁，设置强化梁20提升装置整体的结构强度。连体活塞室15均布于长方体中间，输送活塞16一字对头设置，方便均衡整体配重，减少震动，设置强化班进一步提升泵体10的结构强度，提升装置的抗震能力。

参照图3，2个传动室18和驱动仓19对称设置于泵体10两侧。驱动仓19的驱动组件包括设于2个驱动仓19内的曲轴27，输送活塞16上设置有活塞连杆13，曲轴27两端与驱动仓19间设置有轴承30和轴承座31，曲轴27包括曲轴下轴颈24、曲轴上轴颈28、曲轴连杆轴颈29等，曲轴下轴颈24端部与同步组件连接，传动室18中的同步组件包括设于2个传动室18间的主传动杆22和第一伞齿轮23、第二伞齿轮25，第一伞齿轮23设置于主传动杆22两端，与主传动杆22间采用键连接，传动室18于主传动杆22连接处设置有轴承，传动室18与主传动杆22插接开口处设置有机械密封26，机械密封26避免外界杂物进入传动室18和轴承处，提升对恶劣环境的适应性，与第一伞齿轮23啮合的第二伞齿轮25设置在曲轴下轴颈24端部，第二伞齿轮25与曲轴下轴颈24间采用键连接，曲轴连杆轴颈29与输送活塞16通过活塞连杆13活动连接。电机转动带动主传动杆22转动，继而主传动杆22上的第一伞齿轮23转动，带动啮合的第二伞齿轮25转动，继而带动曲轴下轴颈24转动，曲轴下轴颈24又将动力同步传导至曲轴27，曲轴27则通过与其上的曲轴连杆轴颈29活动连接的活塞连杆13驱动输送活塞16同步运转，进行相向与相背往复运动，完成油井提取物的传送。本实例设计构思巧妙，结构对称，运行稳定，安全可靠。

实施原理：本发明披露了一种新型石油中继泵，通过对称设置连体活塞缸和对置活塞16，以及同步传动驱动机构及技术，当泵体10的进油口11、出油口12与油井相应管路连接后，且泵动力源电机电源接通启动时，泵就开始进行油井抽送上来的油、气、沙等混合物的中继泵送，通过电机驱动传动室18内的同步传动机构转动，即电机转动带动主传动杆22转动，继而主传动杆22上的第一伞齿轮23转动，带动啮合的第二伞齿轮25转动，继而带动曲轴下轴颈24转动，由于曲轴下轴颈24与曲轴27同体，于是将动力同步传导至驱动组件，继而带动驱动仓19内的驱动组件运转，即曲轴下轴颈24转动，同步带动曲轴27转动，曲轴27上曲轴连杆轴颈29与活塞连杆13一端活动相连，活塞连杆13另一端则与活塞16活动相连，曲轴下轴颈24带动曲轴27转动，则引起曲轴连杆轴颈29带动连杆13驱动输送活塞16运动的连锁反应，从而通过曲轴27驱动活塞16同步做相向相背运动，活塞16的对置对冲对消效应降低运转产生的机械振动。在电机的带动下，泵通过输送活塞16在连体活塞室15内往复进行吸、排运动，执行不间断的中继泵油，具体为输送活塞16由驱动组件驱动反向运动时，进料阀开启，排放阀关闭，输送腔17内形成负压将油气液混合物吸入，随后输送活塞16相对运动时，排放阀开启，进料阀关闭，挤压输送腔17内物料排出，如此周而复始，完成输送任务，本申请采用两输送活塞16对置，降低运转产生的机械振动，工作平稳、安全可靠，既继承了活塞泵的优点，又克服了现行混输泵的缺陷，可满足油田油井高速、高效、长时、大容量中继泵送需求，完全可替代现行其他混输中继泵，市场前景广阔。

Claims (5)

1.一种新型石油中继泵，其特征在于，包括泵体(10)、进油口(11)、出油口(12)，所述进油口(11)处设有进料阀，所述出油口(12)处设有排放阀，所述泵体(10)内设有至少一组连体活塞室(15)，每组所述连体活塞室(15)相对装配有两个输送活塞(16)，所述进油口(11)端进料阀和出油口(12)端排放阀与两输送活塞(16)在连体活塞室(15)反向运动到最大行程所围成的空腔一同构成输送腔(17)，所述泵体(10)上连接有驱动所述输送活塞(16)同步转动的同步传动机构，所述同步传动机构包括设于所述泵体(10)两侧的传动室(18)和驱动仓(19)，所述驱动仓(19)正对所述连体活塞室(15)设置，所述传动室(18)内设有同步组件，所述驱动仓(19)内设有驱动所述输送活塞(16)的驱动组件，所述同步组件与所述驱动组件连接，所述同步传动机构由电机驱动；

所述驱动组件包括设于驱动仓(19)内的曲轴(27)，所述曲轴(27)包括曲轴下轴颈（24）、曲轴上轴颈(28)、曲轴连杆轴颈(29)，所述曲轴(27)对称设置于所述泵体(10)两侧的驱动仓(19)内，所述曲轴下轴颈（24）与所述同步组件连接，所述输送活塞(16)上设有与所述曲轴连杆轴颈(29)活动连接的活塞连杆（13），所述曲轴连杆轴颈(29)与所述活塞连杆（13）一端活动连接，所述活塞连杆（13）另一端与输送活塞(16)活动连接，所述曲轴(27)两端与所述驱动仓(19)间设有轴承(30)和轴承座（31）；

所述同步组件包括设于两个所述传动室(18)间的主传动杆(22)，所述主传动杆(22)两端设有第一伞齿轮(23)，所述第一伞齿轮(23)与所述主传动杆(22)间采用键连接，所述驱动仓(19)上端设有与所述驱动组件连接的曲轴下轴颈(24)，所述曲轴下轴颈（24）下端端部设有与所述第一伞齿轮(23)啮合的第二伞齿轮(25)，所述第二伞齿轮(25)与曲轴下轴颈（24）间采用键连接，所述传动室(18)与所述主传动杆(22)间设有轴承；

所述泵体(10)呈长方体，所述连体活塞室(15)位于长方体中间，两个所述输送活塞(16)一字对头设置。

2.根据权利要求1所述的一种新型石油中继泵，其特征在于，所述传动室(18)与所述主传动杆(22)插接开口处设有机械密封(26)。

3.根据权利要求1所述的一种新型石油中继泵，其特征在于，所述输送腔(17)呈对称的“十”字形结构。

4.根据权利要求1所述的一种新型石油中继泵，其特征在于，所述泵体(10)于连体活塞室(15)、所述进油口(11)、所述出油口(12)部分外周设有强化梁(20)。

5.根据权利要求1所述的一种新型石油中继泵，其特征在于，所述泵体(10)外周螺栓连接有强化板(21)。