CN205064261U - 潜油直驱抽油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及采油设备，提供一种潜油直驱抽油装置，包括井上部分以及井下部分，井上部分包括变压器以及控制器，井下部分包括驱动电机以及螺杆泵，驱动电机与螺杆泵之间采用软轴传动连接，驱动电机包括外壳体以及若干单节电机，每一单节电机包括电机定子和电机转子，电机定子的线槽中设置有线圈绕组，电机转子的圆柱形表面上均匀设置有永磁体，相邻两个单节电机的电机转子通过同轴连接器固定连接，控制器电连接至各线圈绕组。本实用新型中驱动电机为永磁电机，其输出转速较低，同时产生较大扭矩，可以直接驱使螺杆泵，不但结构简单，且传动效率比较高，而螺杆泵采用中空等壁厚结构，与驱动电机配合可靠，使用寿命长，可有效降低抽油成本。

Description

潜油直驱抽油装置

技术领域

本实用新型涉及采油设备，尤其涉及一种潜油直驱抽油装置。

背景技术

电潜泵也称电潜螺杆泵，是一种新型的采油设备，是一种非常适用于水平井、斜测井的井下流体提升系统，属于无杆泵系统。这种设备与其它采油设备相比具有以下特点：1、可使用于粘稠井和含沙量较大的油井，为贫油井的开采提供了可能；2、效率高，即使对固相含量高的粘稠流体也有很高的生产效率；3、无杆泵系统消除了管、杆摩擦损耗；4、没有盘根盒，避免了地面漏油；5、扭矩高，能够满足深油井、粘稠井和含沙量较大的油井的需要；6、可以通过电机反转进行反冲洗。由于电潜泵具有以上突出的优点，以及大量油井经过长期开采已进入贫油期，电潜泵正在迅速得到推广应有。但是电潜泵存在一个很大的缺点，即由于电潜泵本身机构所限，其转子本身的工作转速很低，一般在100rpm～300rpm之间，而目前与螺杆泵配套的通用电机转速很高，一般在1000rpm～3000rpm之间，因此目前电潜泵普遍采用电动机加保护器加减速机加螺杆泵方式，减速机将电机的高转速、小扭矩变为螺杆泵转子需要的低转速、大扭矩。在这种结构中，由于减速机所处的空间有限和减速机的减速比较大，减速机强度难以设计制造的足够高，减速机抗扭能力差，使用寿命很短，使用寿命一般只有几个月，严重影响了正常的生产作业，增加了维修使用费用。另外减速机的存在，还使系统效率降低，进一步增加了采油成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种潜油直驱抽油装置，旨在用于解决现有的抽油设备中电机与螺杆泵之间容易产生较大的扭矩，需要使用减速机，致使系统效率较低的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种潜油直驱抽油装置，包括井上部分以及井下部分，所述井上部分包括变压器以及与其电连接的控制器，所述井下部分包括竖直设置的驱动电机以及中空的等壁厚螺杆泵，所述驱动电机与所述螺杆泵之间采用软轴传动连接，所述驱动电机包括外壳体以及设置于所述外壳体内的若干单节电机，每一所述单节电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子的线槽中设置有线圈绕组，所述电机转子的圆柱形表面上均匀设置有永磁体，相邻两个所述单节电机的所述电机转子通过同轴连接器固定连接，所述控制器电连接至各所述线圈绕组。

进一步地，各所述单节电机相同一相的所述线圈绕组串联在一起，所述控制器电连接至其中一所述线圈绕组。

进一步地，每一所述电机定子的所述线槽均为分数槽，且呈斜槽状，所述线圈绕组为单层分数槽集中绕组。

进一步地，于所述外壳体上还设置有保护器，柔性轴与所述保护器连接。

进一步地，所述外壳体呈长条状，其直径为114mm，长度为7.5m。

进一步地，所述螺杆泵的转子包括螺旋杆以及设置于所述螺旋杆一端部的连接头，所述连接头与所述软轴连接，所述螺旋杆具有沿其长度方向贯穿的第一通道，所述连接头具有与所述第一通道连通且贯穿所述连接头的第二通道，且沿长度方向所述螺旋杆与所述连接头的各处壁厚均相等。

进一步地，所述第一通道远离所述第二通道的端部处设置有热洗阀。

进一步地，所述螺杆泵的定子内壁上设置有与所述螺旋杆外壁接触配合的塑胶衬套。

进一步地，于所述螺旋杆的外壁上设置有耐磨层。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的抽油装置中，井上部分为控制部位，井下部分为工作部位，对于井下部分主要由驱动电机驱使螺杆泵工作，驱动电机有多个单节电机，每一单节电机的电机定子上设置线圈绕组，电机转子上设置永磁体，即每一单节电机均为永磁电机，且每一单节电机的电机转子通过连接器同轴设置，在控制器的控制作用下各单节电机均同步旋转，采用一根轴解决各单节电机工作同步问题，控制比较方便，且同步电机整体具有低转速，启动扭矩较大的优点，其可以直接通过软轴驱使螺杆泵工作，即在这种抽油装置中无需减速机，驱动电机与螺杆泵之间的传动效率比较高，另外螺杆泵采用中空的等壁厚结构，在与驱动电机配合时，可靠性高，使用寿命长，从而可以有效保证抽油装置的抽油效率，控制抽油成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的潜油直驱抽油装置的结构示意图；

图2为图1的潜油直驱抽油装置的驱动电机的结构示意图；

图3为图1的潜油直驱抽油装置的驱动电机的俯视图；

图4为图1的潜油直驱抽油装置的等壁厚螺杆泵的转子的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-图4，本实用新型实施例提供一种潜油直驱抽油装置，包括井上部分1以及井下部分2，井上部分1包括变压器11以及控制器12，两者之间为电连接，变压器11为控制器12提供电源，变压器11可直接将电网电源进行调压以供抽油装置使用，井下部分2包括竖直设置的驱动电机21以及中空的等壁厚螺杆泵22，驱动电机21与螺杆泵22之间采用软轴23传动连接，驱动电机21通过软轴23可驱使螺杆泵22的转子旋转，可以实现驱动电机21的同心转动变换为螺杆泵22的偏心转动，细化驱动电机21的结构，其包括外壳体211以及设置于外壳体211内的若干单节电机212，各单节电机212均沿轴向依次排列，每一单节电机212包括电机定子213与电机转子214，在电机定子213的线槽中缠绕有线圈绕组215，而在电机转子214的圆柱形表面上均匀设置有若干永磁体216，每一单节电机212中的各永磁体216与线圈绕组215对应，将相邻两个单节电机212的电机转子214通过同轴连接器217进行固定连接，具体为两个电机转子214的转轴采用连接器217连接，从而使得外壳体211内的各单节电机212的电机转子214同轴，井上部分1的控制器12电连接至各线圈绕组215，即由控制器12对各线圈绕组215供电，细化螺杆泵22的结构，包括等壁厚的空心转子221以及套设于转子221上的定子(图中未示出)，螺杆泵22的转子221与定子之间形成密封的螺旋型腔，当转子221在定子内部转动时，螺旋型腔就会从一端移向另一端而产生泵的作用，吸入口的油液就会随着螺旋型腔的螺旋移向泵出口端排出，并经油管输送到地面，整个过程实现井下稠油的抽取。本实用新型中，控制器12对线圈绕组215供电，使得线圈绕组215产生旋转的磁场，该旋转磁场与永磁体216产生的固有磁场或感生磁场相互作用，从而驱动电机21转子绕轴线转动，实现电能向机械能的转变，即驱动电机21为若干永磁电机组合，且转速由控制器12调节，单节电机212的转速均不会随负载的增大而发生改变，过载能力比较强，另外由于各电机转子214的转轴由连接器217固定连接形成同轴，即通过一轴可以起到控制各单节电机212同步的作用，控制比较方便，且采用这种结构的同步电机，其启动时的扭矩比较大，转速较小，在与螺杆泵22配合使用时无需采用减速机调节输出转速，不但使得抽油装置的结构简单，而且对螺杆泵22的传动效率比较高，另外由于螺杆泵22采用中空的等壁厚结构，其与驱动电机21配合的可靠性比较高，使用寿命长，减小了使用维修费用，提高了设备使用率，提高了采油产量。

参见图1以及图3，优化上述实施例，将各单节电机212相同一相的线圈绕组215串联在一起，而控制器12则电连接至其中一线圈绕组215。本实施例中，相邻的两个单节电机212之间除了上述的机械连接同轴之外，还进行电性连接，使得同相的线圈绕组215依次进行串联，对此控制器12只需电连接至其中一线圈绕组215，其不但方便控制器12对各单节电机212的控制，通常电机定子213中线圈绕组215的电压为660v，同时简化了外壳体211内的结构，安装维修都比较方便。

进一步地，每一单节电机212中，电机定子213的线槽为分数槽，且均呈斜槽状，线圈绕组215采用单层分数槽集中绕组。本实施例中，细化了每一单节电机212中线圈绕组215的绕线方式，采用分数槽的形式绕组可以减少对各永磁体216的脉振损耗，然后采用斜槽的形式缠绕能够减少电机的谐波磁场，从而降低电机的振动和噪声，通常每一电机定子213上线槽的数量为16-20个，优选为18个。对于永磁体216可采用NdFeB(钕铁硼)粉粘接制成，牌号可选择N38UH，其具有较高的永磁性能。各永磁体216均呈瓦片状，采用嵌入式的方式安装于电机转子214上，嵌入方式是径向排列或切向排列，两者均具有良好的动力特性，对于每一单节电机212中，永磁体216的个数为12-20个，优选方案为16个。

参见图1以及图2，优化上述实施例，在驱动电机21的外壳体211上还设置有保护器24，柔性轴与保护器24连接。保护器24通常采用1～2级胶囊和一级沉降的复合式结构，其内腔充有绝缘油并与驱动电机21的外壳体211连通，它可以起到使外壳体211与保护器24内腔之间保持压力平衡和在运行中为驱动电机21补充绝缘油的作用。

继续优化，将外壳体211设置为长条状，各单节电机212沿外壳体211的长度方向依次排列，即驱动电机21整体也呈长条状。采油时可将这种结构的驱动电机21放置在井下，形成下驱动，与螺杆泵22连接时无须抽油杆，无须机械减速装置，提高了系统效率，降低了能耗，节约了生产成本。在优选方案中，外壳体211呈圆柱状，其直径为φ114mm，长度为7.5m，驱动电机21整体的尺寸比较小。

参见图1以及图4，细化等壁厚螺杆泵22的转子221结构，包括螺旋杆222以及连接头223，连接头223通常设置于螺旋杆222沿其长度方向的一端部，螺旋杆222的整体以螺旋的方式沿长度方向延伸形成，而连接头223则为直杆，其主要是转子222与外界的连接部件，在抽油装置中，其与软轴23连接，进而由驱动电机21驱使螺杆泵22的转子旋转，螺旋杆222具有沿其长度方向贯穿的第一通道224，而连接头223也具有将其贯穿的第二通道225，且第一通道224与第二通道225连通，在沿长度方向螺旋杆222与连接头223的各处壁厚均相等。本实施例中，螺旋杆222的第一通道224与连接头223的第二通道225连通，即螺杆泵22的转子221整体为沿其长度方向的中空，对此这种结构的螺杆泵22转子221不但可以像传统的转子221与定子配套使用，同时还通过第一通道224与第二通道225在旋转的过程中产生另外的功能，比如既可将其作为压力测试传递通道，又可作为清防蜡热洗通道，另外由于螺旋杆222的壁厚与连接头223的壁厚相等，螺旋杆222的外表面与第一通道224的外壁线性相同，使得在第一通道224与第二通道225的连接处不会产生较大的抵挡面，进而在抽油时，不会影响油液沿第一通道224与第二通道225的流动以检查井下油层压力，而且采用这种等壁厚的结构也方便对转子整体的加工。

进一步地，在螺旋杆222的外壁上设置有耐磨层(图中未示出)。对于耐磨层可为等离子陶瓷喷涂层、镀红铜层或者橡胶层，对于等离子陶瓷喷涂层的厚度为0.1-1mm，镀红铜层的厚度为0.5-2mm，而橡胶层则为3-5mm，即根据耐磨层材料的不同，耐磨层的厚度也相应发生变化，以使螺杆泵22的转子221在与定子配合时避免螺旋杆222摩擦产生损耗，保证其使用寿命。在螺杆泵22定子内壁上设置有塑胶衬套，该塑胶衬套也为螺旋曲面，可与螺旋杆222的外壁接触配合。在螺杆泵22定子内壁与转子221外壁之间增设有塑胶衬套，其也主要是为了避免螺杆泵22的转子221与定子在联动的过程中，定子内壁产生损耗，提高定子的使用寿命。

进一步地，螺旋杆222与连接头223为一个整体，两者为一体成型制成。制作时，可采用石油用合金钢管，在选择合适的压模后使用压力机一次挤压成型螺旋杆222与连接头223，其不但加工方便，而且还可以减少对材料的损耗。螺杆泵22转子221制作时，主要是确定单步进给量，此参数涉及钢管压制过程中的收缩及延伸，计算不准确时，依据统计数值确定，进给量与旋转量的匹配要依据螺杆泵22导程决定，导程为关键值，其测量方法应用接近法，亦用平均法校核。

优化上述实施例，在螺旋管上设置有热洗阀(图中未示出)，具体将其安设于第一通道224远离第二通道225的端部处。本实施例中，在空心的螺杆泵22转子221上增设热洗阀，热洗阀与第一通道224以及第二通道225配套使用，在抽油装置采油时，可实现不提螺杆泵22转子221即可进行大排量、快速热洗清防蜡工艺。当然还可在螺旋管上设置有测压阀，通过第一通道224与第二通道225配合使用，可实现压力测试功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种潜油直驱抽油装置，包括井上部分以及井下部分，所述井上部分包括变压器以及与其电连接的控制器，其特征在于：所述井下部分包括竖直设置的驱动电机以及中空的等壁厚螺杆泵，所述驱动电机与所述螺杆泵之间采用软轴传动连接，所述驱动电机包括外壳体以及设置于所述外壳体内的若干单节电机，每一所述单节电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子的线槽中设置有线圈绕组，所述电机转子的圆柱形表面上均匀设置有永磁体，相邻两个所述单节电机的所述电机转子通过同轴连接器固定连接，所述控制器电连接至各所述线圈绕组。

2.如权利要求1所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：各所述单节电机相同一相的所述线圈绕组串联在一起，所述控制器电连接至其中一所述线圈绕组。

3.如权利要求2所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：每一所述电机定子的所述线槽均为分数槽，且呈斜槽状，所述线圈绕组为单层分数槽集中绕组。

4.如权利要求1所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：于所述外壳体上还设置有保护器，柔性轴与所述保护器连接。

5.如权利要求1所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：所述外壳体呈长条状，其直径为114mm，长度为7.5m。

6.如权利要求1所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：所述螺杆泵的转子包括螺旋杆以及设置于所述螺旋杆一端部的连接头，所述连接头与所述软轴连接，所述螺旋杆具有沿其长度方向贯穿的第一通道，所述连接头具有与所述第一通道连通且贯穿所述连接头的第二通道，且沿长度方向所述螺旋杆与所述连接头的各处壁厚均相等。

7.如权利要求6所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：所述第一通道远离所述第二通道的端部处设置有热洗阀。

8.如权利要求6所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：所述螺杆泵的定子内壁上设置有与所述螺旋杆外壁接触配合的塑胶衬套。

9.如权利要求6所述的潜油直驱抽油装置，其特征在于：于所述螺旋杆的外壁上设置有耐磨层。