CN114215743A - 一种超大排量高扬程螺杆泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井采油下技术领域，具体涉及一种超大排量高扬程螺杆泵，包括定子，所述定子包括定子壳体和定子橡胶，所述定子橡胶设于定子壳体内部，定子橡胶外壁与所述定子壳体的内壁贴合，且所述定子橡胶的长度为L2，L2小于L1，所述定子橡胶内设有具有四螺旋线形的输送腔道，所述输送腔道内安装有螺旋转子，所述螺旋转子和输送腔道之间形成多个S形封闭空腔；所述S形封闭空腔随螺旋转子的旋转面不间断地螺旋上升；所述定子壳体的一端设有尾管，所述定子壳体的另一端经定子接头连接有过渡油管；所述尾管的端部连接有限位器，具有排量大、扬程深的优点。
Description
技术领域
本发明涉及井采油下技术领域，具体涉及一种超大排量高扬程螺杆泵。
背景技术
近几年来，地面驱动螺杆抽油泵，在国内外油田上得到了广泛的应用，并为油田的原油开采发挥着重要作用。它广泛用于高粘度、高含沙、高油气比的原油开采。不仅应用于油田原油的开采，而且也应用于煤层气水平井以水为介质的采排。它具有一次性投资少，采油效率高，能耗低、结构简单、作业、安装维修方便等特点。
但超大排量，高扬程油井一直采用耗能巨大的潜油泵抽油，潜油泵被称为电老虎，在目前降耗节能的大环境下，研发新的替代抽油设备，势在必行。
所以，研发能耗低，大排量，高扬程螺杆泵，代替电老虎潜油泵，成为采油设备的一项重大突破。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种超大排量高扬程螺杆泵，研发一种大排量，高扬程，低能耗，低成本的螺杆泵，代替电潜泵。
本发明的基本方案为：一种超大排量高扬程螺杆泵，包括定子，所述定子包括定子壳体和定子橡胶；
所述定子壳体的一端连接过渡油管，所述定子壳体的另一端连接尾管；
所述定子壳体为长管状，且所述定子壳体内部为直通孔，所述定子壳体的长度为L1；
所述定子橡胶设于定子壳体内部，且所述定子橡胶外壁与所述定子壳体的内壁贴合，且所述定子橡胶的长度为L2，L2小于L1；
所述定子橡胶内部设有输送腔道，所述输送腔道呈四螺旋线形，所述螺旋转子与四螺旋线形的输送腔道过盈配合；
所述输送腔道内设有螺旋转子，且所述螺旋转子与输送腔道之间形成多个S形封闭空腔，且S形封闭空腔随螺旋转子的旋转面不间断地螺旋上升。
转子在定子橡胶内转动，定子橡胶是具有四螺旋线的内腔，在螺旋转子和定子橡胶之间有多个S形封闭空腔，从而新形成的空腔完成液体的吸入，经螺旋转子的螺旋举升在螺杆泵的一端排出。
进一步，所述定子橡胶为四头定子橡胶，所述定子橡胶的孔横截面为等边的圆角四边形，且每条边向内缩进距离R，该圆角的半径为r；
所述螺旋转子为三头转子，且所述螺旋转子的横截面的横截面为等边的圆角三边形，且每条边向内缩进距离R，该圆角的半径为r；
R的数值大于r的数值。
进一步，所述尾管包括一体成型的第一管体、第二管体和第三管体，所述第一管体、第二管体和第三管体依次连接；
所述第一管体的内径和第二管体的内径相同，所述第一管体的外径小于所述第二管体的内径，所述第二管体的外径与第三管体的外径相同，且所述第二管体的内径小于所述第三管体的内径；
所述第一管体设于定子壳体内部，且所述第一管体与所述定子壳体螺纹配合。
尾管通过三个内径、外径不一致的第一管体、第二管体和第三管体一体成型，便于同时连接定子壳体和限位器，并且均通过螺纹配合的方式，若其中一个部件发生损坏，可以只替换一个结构。
进一步，所述第三管体连接限位器，所述限位器开有轴向通孔，所述限位器一端设于第三管体内部，且所述限位器与第三管体螺纹配合，所述限位器与第三管体的连接处还设有限位器挡板，所述限位器挡板上开有多个进油孔。
进一步，所述螺旋转子包括一体成型的转子连接头和转子螺旋部，所述转子螺旋部设于定子壳体内，所述转子连接头设于远离尾管的一端，且所述转子连接头外接抽油杆，抽油杆连接驱动装置，抽油杆带动螺旋转子转动。
进一步，所述定子壳体通过定子接头连接过渡油管；所述螺旋转子的转子连接头设于过渡油管内，所述定子接头包括一体成型的第一接头和第二接头；
所述第一接头的外径为D2，内径为d2；
所述第二接头的外径为D3,内径为d3；
所述D3大于D2，且d3大于d2；
所述第一接头设于定子壳体内部，且所述第一接头与定子壳体螺纹连接；
所述过渡油管一端套设于第二接头内部并与其螺纹连接。
进一步，所述第一接头与第二接头的孔内部通过斜面过渡连接，所述斜面的角度为a，且a为5°-15°。
通过该斜面的设计，可以使第二接头与过渡油管的连接更加紧密，且抽油时，液体的流动更加通畅，避免有杂质堆积在第一接头和第二接头的连接处。
进一步，所述螺旋转子是截面为圆形的三头螺杆，所述输送腔道的内部设有与三头螺杆配合的螺旋槽。
进一步，所述螺旋转子在S形封闭空腔内作行星运动。
传动轴带动螺旋转子在具有四螺旋线形的输送腔道内作行星运动，从而使得螺旋转子和输送腔道之间的S形空腔随螺旋转子的旋转面不间断地螺旋上升，由泵下面新形成的空腔完成液体的吸入，经螺旋转子的螺旋举升从端口排出，从而达到不间断的连续采油的目的。
进一步，所述过渡油管的端部连接有变径接头，所述过渡油管通过该变径接头外接抽油管。
利用变径接头可以外接其他结构，若井较深，可以通过变径接头再外接一个定子壳体及其内部的结构，从而满足使用需要。
进一步，所述变径接头包括内部为多级阶梯孔，且所述所述变径接头内径最大处于所述过渡油管外表面螺纹配合。
本发明的工作原理及优点在于：
（1）该种大排量螺杆泵利用外界驱动装置带动传动轴转动，则传动轴带动螺旋转子在具有四螺旋线形的输送腔道内作行星运动，从而使得螺旋转子和输送腔道之间的S形空腔随螺旋转子的旋转面不间断地螺旋上升，由泵下面新形成的空腔完成液体的吸入，经螺旋转子的螺旋举升从端口排出，从而达到不间断的连续采油的目的；
（2）利用三头的螺旋转子和四头的定子橡胶的配合，相对于单头或者双头的转子而言，三头的螺旋转子在相同转速和相同横向尺寸的螺旋段情况下，有着相对而言较大的流量，三头的螺旋转子的偏心距相对较小，因此噪声和振动也就会随之较低，可以允许较高的转速，因此，在相同的转速下，三头的螺旋转子的吸收性能更好，更适合用于大排量抽油；
（3）具有排量大、扬程深的优点，大幅度地提高了单井的产液量，增大了泵的排量；
（4）充分地利用了抽油螺杆泵的机械功率，有效地降低了采油成本；内部没有吸排阀，从而具有抗砂卡、防气锁的功效。
附图说明
图1为本发明一种超大排量高扬螺杆泵的结构示意图；
图2为本发明一种超大排量高扬程螺杆泵的定子接头的结构示意图；
图3为本发明一种超大排量螺杆泵的定子壳体及其内部结构示意图；
图4为本发明一种超大排量高扬程螺杆泵的尾管的结构示意图；
图5为本发明一种超大排量高扬程螺杆泵的侧面剖视的结构示意图；
图6位本发明一种超大排量高扬程螺杆泵的的使用示例的结构示意图；
图7为本发明一种大排量螺杆泵的连接的油气分离器的结构示意图；
附图中涉及到的附图标记有：
定子壳体1；输送腔道2；螺旋转子3，转子连接头301，转子螺旋部302；S形封闭空腔4；尾管5；第一管体501；第二管体502；第三管体503；定子接头6；第一接头601；斜面602；第二接头603；过渡油管7；限位器8；进油孔9；限位器挡板10；变径接头11；定子橡胶12，分离管体13，上接头14，集气通道15，螺旋芯轴16，下接头17，斜向进液孔18。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
如图1-7所示，一种超大排量高扬程螺杆泵，包括定子，所述定子包括包括定子壳体1和定子橡胶12，定子壳体1的一端连接过渡油管7，定子壳体1的另一端连接尾管5；定子壳体1为长管状，且定子壳体1内部为直通孔，定子壳体1的长度为L1；定子壳体1内部设有定子橡胶12，且定子橡胶12外壁与定子壳体1的内壁贴合；且定子橡胶12的长度为L2，L2小于L1。
定子橡胶12内部设有输送腔道2，输送腔道2呈四螺旋线形，螺旋转子3与四螺旋线形的输送腔道2过盈配合；输送腔道2内设有螺旋转子3，且螺旋转子3与输送腔道2之间形成多个S形封闭空腔4，且S形封闭空腔4随螺旋转子3的旋转面不间断地螺旋上升。
转子在定子橡胶12内转动，定子橡胶12是具有四螺旋线的内腔，在螺旋转子3和定子橡胶12之间有多个S形封闭空腔4，从而新形成的空腔完成液体的吸入，经螺旋转子3的螺旋举升在螺杆泵的一端排出。
定子橡胶12为四头定子橡胶12，定子橡胶12的孔横截面为等边的圆角四边形，且每条边向内缩进距离R，该圆角的半径为r；
螺旋转子3为三头转子，且螺旋转子3的横截面的横截面为等边的圆角三边形，且每条边向内缩进距离R，该圆角的半径为r；R的数值大于r的数值。利用三头的螺旋转子3和四头的定子橡胶12的配合，相对于单头或者双头的转子而言，三头的螺旋转子3在相同转速和相同横向尺寸的螺旋段情况下，有着相对而言较大的流量，三头的螺旋转子3的偏心距相对较小，因此噪声和振动也就会随之较低，可以允许较高的转速，因此，在相同的转速下，三头的螺旋转子3的吸收性能更好，更适合用于大排量抽油。
尾管5包括一体成型的第一管体501、第二管体502和第三管体503，第一管体501、第二管体502和第三管体503依次连接；
第一管体501的内径和第二管体502的内径相同，第一管体501的外径小于第二管体502的内径，第二管体502的外径与第三管体503的外径相同，且第二管体502的内径小于第三管体503的内径；
第一管体501设于定子壳体1内部，且第一管体501与定子壳体1螺纹配合。
尾管5通过三个内径、外径不一致的第一管体501、第二管体502和第三管体503一体成型，便于同时连接定子壳体1和限位器8，并且均通过螺纹配合的方式，若其中一个部件发生损坏，可以只替换一个结构。
第三管体503连接限位器8，限位器8开有轴向通孔，限位器8一端设于第三管体503内部，且限位器8与第三管体503螺纹配合，限位器8与第三管体503的连接处还设有限位器挡板10，限位器挡板10上开有多个进油孔9。
螺旋转子3包括一体成型的转子连接头301和转子螺旋部302，转子螺旋部302设于定子壳体1内，转子连接头301设于远离尾管5的一端，且转子连接头301外接抽油杆，抽油杆连接驱动装置，抽油杆带动螺旋转子3转动。
定子壳体1通过定子接头6连接过渡油管7；螺旋转子3的转子连接头301设于过渡油管7内，定子接头6包括一体成型的第一接头601和第二接头603；
第一接头601的外径为D2，内径为d2；
第二接头603的外径为D3,内径为d3；
D3大于D2，且d3大于d2；
第一接头601设于定子壳体1内部，且第一接头601与定子壳体1螺纹连接；
过渡油管7一端套设于第二接头603内部并与其螺纹连接。
第一接头601与第二接头603的孔内部通过斜面602过渡连接，斜面602的角度为a，且a为5°-15°。
通过该斜面602的设计，可以使第二接头603与过渡油管7的连接更加紧密，且抽油时，液体的流动更加通畅，避免有杂质堆积在第一接头601和第二接头603的连接处。
螺旋转子3是截面为圆形的三头螺杆，输送腔道2的内部设有与三头螺杆配合的螺旋槽。螺旋转子3在S形封闭空腔4内作行星运动。传动轴带动螺旋转子3在具有四螺旋线形的输送腔道2内作行星运动，从而使得螺旋转子3和输送腔道2之间的S形空腔随螺旋转子3的旋转面不间断地螺旋上升，由泵下面新形成的空腔完成液体的吸入，经螺旋转子3的螺旋举升从端口排出，从而达到不间断的连续采油的目的。
过渡油管7的端部连接有变径接头11，过渡油管7通过该变径接头11外接抽油管。利用变径接头11可以外接其他结构，若井较深，可以通过变径接头11再外接一个定子壳体1及其内部的结构，从而满足使用需要。变径接头11包括内部为多级阶梯孔，且变径接头11内径最大处于过渡油管7外表面螺纹配合。
油气分离器包括分离管体13，分离管体13内设有旋流室，旋流室的内部安装有螺旋芯轴16，螺旋芯轴16上设有螺旋设置的螺旋槽；分离管体13的一端连接有下接头17，且下街头与分离管体13连接的一端端部设有与旋流室连通的斜向进流孔；分离管体13的另一端连接有上接头14，上接头14的内端部的中部设有集气通道15，上接头14上设有与集气通道15连通的侧向孔；上接头14的内端部设有侧向上升通道，上接头14的外端部设有与上升通道的对接孔。
油气分离器的上接头14与与螺杆泵的底端连接，该种油气分离器中油井内油气混合体经下接头17进入，经过下接头17上的斜向进液孔18旋转进入旋流室，在旋流室中混合体被在带有螺旋槽的螺旋芯轴16作用下强制旋转起来，在离心作用下，混合体内比重较大的液体被逐渐甩向螺旋芯轴16的外侧，而气体因为比重轻，逐渐在螺旋芯轴16的内侧聚集，逐渐分离的油、气沿螺旋芯轴16上升，外侧的油液经外侧的上升通道进入油管，上行进螺杆泵，而内侧的气体在螺旋芯轴16的导引下居中并上行，进入上接头14中心位置的集气通道15，上行从侧向孔进入套管，从而完成油气分离；大幅度减小气对螺杆泵的的损坏，增强了螺杆泵的使用寿命，达到了提高泵效的效果。
经试验，该螺杆泵的成本是电潜泵的1/2，日耗电小于400度电，是电潜泵日耗电2000度的1/5，日节省电费800多元，年节省电费30余万元。
为了延长螺杆泵的使用寿命，定子壳体1外表面还喷涂有一层防腐涂层，防腐涂层是指涂敷在金属表面上使之与周围介质隔离，以控制管道腐蚀的一种覆盖层。应具有良好的电绝缘性和隔水性，与管道表面有较强的附着力，能抗化学破坏和有一定的机械强度。防腐涂层常由三部分组成:第一层是涂在金属表面的底漆，用以增强金属与主要涂料的粘结力；第二层是主要涂料，常用的材料有煤焦油瓷漆、石油沥青、聚乙烯胶粘带、环氧树脂、聚烯烃涂层等，近年来国外使用较多的是后两种；第三层是包扎带，用以保持一定的机械强度，以免在运输和施工过程中受损。
涂层施工完成后必须进行耐冲击、抗剥离及电绝缘性等一系列测试，合格后才能投用。
并且由于螺杆泵整个结构较大，并且使用的场所多为不平坦的山地，在搬运过程中难以避免对定子壳体1外部产生剐蹭，在定子壳体1外部还可以增设橡胶防护套筒，可以防止抽螺杆泵表面喷涂的防腐层在运输的过程中出现刮痕等现象，有利于保持螺杆泵的防腐蚀性能，便于工作人员对螺杆泵的使用。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：包括定子，所述定子包括定子壳体和定子橡胶；
所述定子壳体的一端连接过渡油管，所述定子壳体的另一端连接尾管；
所述定子壳体为长管状，且所述定子壳体内部为直通孔，所述定子壳体的长度为L1；
所述定子橡胶设于定子壳体内部，且所述定子橡胶外壁与所述定子壳体的内壁贴合，且所述定子橡胶的长度为L2，L2小于L1；
所述定子橡胶内部设有输送腔道，所述输送腔道呈四螺旋线形，所述螺旋转子与四螺旋线形的输送腔道过盈配合；
所述输送腔道内设有螺旋转子，且所述螺旋转子与输送腔道之间形成多个S形封闭空腔，且S形封闭空腔随螺旋转子的旋转面不间断地螺旋上升。
2.根据权利要求1所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述定子橡胶为四头定子橡胶，即所述定子橡胶的孔的横截面为等边的圆角四边形，且每条边向内缩进距离R，该圆角的半径为r；
所述螺旋转子为三头转子，且所述螺旋转子的横截面的横截面为等边的圆角三边形，且每条边向内缩进距离R，该圆角的半径为r；
R的数值大于r的数值。
3.根据权利要求2所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述尾管包括一体成型的第一管体、第二管体和第三管体，所述第一管体、第二管体和第三管体依次连接；
所述第一管体的内径和第二管体的内径相同，所述第一管体的外径小于所述第二管体的内径，所述第二管体的外径与第三管体的外径相同，且所述第二管体的内径小于所述第三管体的内径；
所述第一管体设于定子壳体内部，且所述第一管体与所述定子壳体螺纹配合。
4.根据权利要求3所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述第三管体连接限位器，所述限位器开有轴向通孔，所述限位器一端设于第三管体内部，且所述限位器与第三管体螺纹配合，所述限位器与第三管体的连接处还设有限位器挡板，所述限位器挡板上开有多个进油孔。
5.根据权利要求4所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述螺旋转子包括一体成型的转子连接头和转子螺旋部，所述转子螺旋部设于定子壳体内，所述转子连接头设于远离尾管的一端，且所述转子连接头外接抽油杆，抽油杆连接驱动装置，抽油杆带动螺旋转子转动。
6.根据权利要求5所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述定子壳体通过定子接头连接过渡油管，所述螺旋转子的转子连接头设于过渡油管内，所述定子接头包括一体成型的第一接头和第二接头；
所述第一接头的外径为D2，内径为d2；
所述第二接头的外径为D3,内径为d3；
所述D3大于D2，且d3大于d2；
所述第一接头设于定子壳体内部，且所述第一接头与定子壳体螺纹连接；
所述过渡油管一端套设于第二接头内部并与其螺纹连接。
7.根据权利要求5所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述第一接头与第二接头的孔内部通过斜面过渡连接，所述斜面的角度为a，且a为5°-15°。
8.根据权利要求7所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述螺旋转子在S形封闭空腔内作行星运动。
9.根据权利要求8所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述过渡油管的端部连接有变径接头，所述过渡油管通过该变径接头外接抽油管。
10.根据权利要求9所述的一种超大排量高扬程螺杆泵，其特征在于：所述变径接头包括内部为多级阶梯孔，且所述所述变径接头内径最大处于所述过渡油管外表面螺纹配合。
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- 2021-12-28 CN CN202111618966.8A patent/CN114215743A/zh active Pending
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