CN214145456U - 一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其能解决现有金属螺杆泵注气效率低、能耗高以及存在安全隐患的技术问题。该智能化采油系统，其特征在于：全金属螺杆泵安装于井下并包括定子和转子，定子的内螺纹曲面和转子的外螺纹曲面均为锥形螺旋结构并；旋转驱动单元包括直驱同步电机、母传动套、公传动套和卡紧件，母传动套与直驱同步电机的转子的套管部位同轴固定，公传动套插装于母传动套内，公传动套与母传动套传动配合并能够相对于母传动套上下滑动，紧件支撑于公传动套上并与公传动套传动配合；提升驱动单元安装于井口装置上并位于公传动套下方，提升驱动单元的输出端通过轴承与公传动套配合并能够驱动公传动套升降。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统。
背景技术
常见的石油开采设备主要包括磕头机和螺杆泵，螺杆泵又分为全金属螺杆泵和橡胶螺杆泵，其中，螺杆泵相较于磕头机具有以下优势：
1、需要空间小，就地面驱动装置一块即能够节约2/3的安装空间；
2、动能损耗低，磕头机有部分动能是无用的，不出油的，而全金属螺杆泵工作过程中是连续出油的；
3、调控方便，通过控制电机转速就可以控制出油量；
4、适用性好，对稠油开采有很好的效果，适合各种粘度；
5、流量均匀、振动频率小、低噪音；
6、结构简单、故障率低，不会产生气锁；
7、安装更换简单。
全金属螺杆泵相较于橡胶螺杆泵具有以下优势：可以带泵注汽，即蒸汽直接通过全金属螺杆泵向井内注入，无需提升螺杆泵的定子，工作效率高。
但现有的金属螺杆泵也存在以下缺陷：
1、定子和转子的径向尺寸是沿纵向都是保持均一的，在注气时，一般需要将转子提升至脱离定子，以扩大注气通道的横截面大小，实现快速注气，不仅效率低，而且能耗高；
2、在注气过程中，注气系统出现故障漏气时，气体会形成反喷，存在安全隐患；
3、在注气过程中，转子受高流速气体影响会发生翻转，导致抽油杆脱扣，存在安全隐患。
实用新型内容
本实用新型提供了一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其能解决现有金属螺杆泵注气效率低、能耗高以及存在安全隐患的技术问题。
一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其包括井口装置、全金属螺杆泵、旋转驱动单元和第一提升驱动单元；
其特征在于：
所述井口装置安装于井上；
所述全金属螺杆泵安装于井下并包括定子和转子，所述定子设有内螺纹曲面，所述转子安装于所述定子内并且设有与所述内螺纹曲面配合的外螺纹曲面，所述内螺纹曲面和所述外螺纹曲面均为锥形螺旋结构并且锥度相同；
所述旋转驱动单元包括直驱同步电机、母传动套、公传动套和第一卡紧件，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，所述第一卡紧件支撑于公传动套上并与公传动套传动配合；
所述第一提升驱动单元安装于所述井口装置上并位于所述公传动套下方，所述第一提升驱动单元的输出端通过轴承与所述公传动套配合并能够驱动所述公传动套升降；
所述井口装置和所述定子通过套管连通，所述套管内安装有抽油杆，所述抽油杆的上端贯穿井口装置、公传动套后与第一卡紧件可拆卸地连接，所述抽油杆的下端与所述转子传动连接。
进一步的，所述第一提升驱动单元为中空柱塞液压缸，所述抽油杆贯穿所述中空柱塞液压缸的中空柱塞。
进一步的，所述第一卡紧件包括两块卡紧块，所述卡紧块开设有与所述抽油杆配合的弧形凹槽，两块卡紧块对称拼合并通过螺栓、螺母锁紧，所述卡紧块的下端向下延伸形成扭矩传递部，所述扭矩传递部与公传动套的上端插接配合。
进一步的，所述智能化采油系统还包括第二提升驱动单元，所述井口装置位于所述直驱同步电机的上方设置有支撑架，所述第二提升驱动单元包括横梁、第二卡紧件、平面轴承和升降组件，抽油杆自上而下贯穿平面轴承和横梁，第二卡紧件可拆卸地固定连接于横梁上方的抽油杆，第二卡紧件抵接平面轴承，平面轴承安装于横梁，两个升降组件分设于支撑架的两侧部位并且升降组件的输出端分别与横梁固定连接。
更进一步的，所述升降组件包括伺服电机、蜗轮箱和丝杆，所述蜗轮箱、所述伺服电机安装于支撑架，所述丝杆沿竖向贯穿蜗轮箱并且与蜗轮箱的蜗轮啮合，丝杆的上端连接横梁，两个所述升降组件的蜗轮箱的蜗轮轴通过连接轴同步，所述伺服电机连接一个蜗轮箱的蜗轮轴。
进一步的，所述井口装置周向均匀分布有4根支撑杆，所述支撑杆的上端与井口装置铰接、下端与支撑板铰接，相邻支撑板通过调节杆组件连接，所述调节杆组件包括一对调节杆和调节套筒，所述调节杆的一端与所述支撑板连接、另一端与所述调节套筒螺纹连接，所述一对调节杆的螺纹反向设置。
本实用新型的有益效果如下：
1、转子和定子通过锥形结构的内、外螺旋曲面配合，转子提升后，转子与定子之间的间隙增大，无需将转子完全提升至脱离定子也可以实现注气通道的横截面面积增大，满足快速注气的需求，进而提高注气效率，降低能耗；
2、在注气过程中，注气系统出现故障漏气时，由于转子和定子通过锥形结构的内、外螺旋曲面配合，只需通过第一提升驱动单元或者第二驱动提升单元将转子下放，即可封闭转子与定子之间的型腔，使得气体不会反喷，提高系统的安全性；
3、转子和定子通过锥形结构的内、外螺旋曲面配合，两者所形成的型腔的横截面大小自下而上递增，能够有效克服转子因注气发生的反转现象，防止抽油杆脱扣，提高系统的安全性；
4、第一驱动提升单元、第二驱动提升单元的设置，无需借助外部设备，不受空间、地点、天气的限制，即可随时实现转子、抽油杆的升降调节，节约时间和成本；
5、由于注气时，所有地面设备都是完整状态，所以注气闷井无需很长时间即可实现热采。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图，其中第二驱动提升单元未示出。
图2为本实用新型的第一驱动提升单元、第二驱动提升单元和井口装置配合的结构示意图。
图3为本实用新型的支架的支撑杆、支撑板和调节杆组件配合的结构示意图。
具体实施方式
如图1~图2所示，一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其包括井口装置1、全金属螺杆泵、旋转驱动单元和第一提升驱动单元；
井口装置1安装于井上，其结构为现有常规技术，在此不再赘述；
全金属螺杆泵安装于井下并包括定子7和转子6，定子7设有内螺纹曲面，转子6安装于定子7内并且设有与内螺纹曲面配合的外螺纹曲面，内螺纹曲面和外螺纹曲面均为锥形螺旋结构并且锥度相同；
旋转驱动单元包括直驱同步电机2、母传动套8、公传动套9和第一卡紧件10，母传动套8与直驱同步电机2的转子6的套管4部位同轴固定，公传动套9插装于母传动套8内，公传动套9与母传动套8传动配合并能够相对于母传动套8上下滑动，第一卡紧件10支撑于公传动套9上并与公传动套9传动配合；
第一提升驱动单元安装于井口装置1上并位于公传动套9下方，第一提升驱动单元的输出端通过轴承与公传动套9配合并能够驱动公传动套9升降；
井口装置1和定子7通过套管4连通，套管4内安装有抽油杆5，抽油杆5的上端贯穿井口装置1、公传动套9后与第一卡紧件10可拆卸地连接，抽油杆5的下端与转子6传动连接。
第一提升驱动单元为中空柱塞液压缸3，抽油杆5贯穿中空柱塞液压缸3的中空柱塞，中空柱塞的顶部通过平面轴承与公传动套的底部连接，以防止扭矩传递。
第一卡紧件10包括两块卡紧块，卡紧块开设有与抽油杆5配合的弧形凹槽，两块卡紧块对称拼合并通过螺栓、螺母锁紧，卡紧块的下端向下延伸形成扭矩传递部，扭矩传递部与公传动套9的上端插接配合。
智能化采油系统还包括第二提升驱动单元，井口装置1位于直驱同步电机2的上方设置有支撑架，第二提升驱动单元包括横梁11、第二卡紧件16、平面轴承17和升降组件，抽油杆5自上而下贯穿平面轴承和横梁11，第二卡紧件可拆卸地固定连接于横梁11上方的抽油杆5，第二卡紧件抵接平面轴承，平面轴承安装于横梁11，两个升降组件分设于支撑架的两侧部位并且升降组件的输出端分别与横梁11固定连接，其中，第二卡紧件16的结构可参考第一卡紧件。
升降组件包括伺服电机13、蜗轮箱12和丝杆14，蜗轮箱12、伺服电机13安装于支撑架，丝杆14沿竖向贯穿蜗轮箱12并且与蜗轮箱12的蜗轮啮合，丝杆14的上端连接横梁11，两个升降组件的蜗轮箱12的蜗轮轴通过连接轴15同步，伺服电机13连接一个蜗轮箱12的蜗轮轴，实现各升降组件的同步升降。
图2中，1a、1b为井口装置的两个支撑架。
如图3所示，井口装置周向均匀分布有4根支撑杆18，支撑杆18的上端与支撑架1b下端的法兰盘1b-1铰接、下端与支撑板19铰接，相邻支撑板19通过调节杆组件连接，调节杆组件包括一对调节杆20a、20b和调节套筒21，调节杆的一端与支撑板19连接、另一端与调节套筒螺纹连接，一对调节杆20a、20b与调节套筒21配合的螺纹反向设置。图中22是与支撑杆18配合的铰接座，23是与调节杆配合的连接座。支撑杆、支撑板和调节杆组件构成了井口装置的支架，在智能化采油系统长期使用后，井口装置周围与支撑板抵接的土壤会发生松动，导致支架无法有效支撑井口装置，通过调节杆组件的设置，旋转调节套筒，使支撑杆下部向内、即井口装置一侧移动，支撑杆向内移动时会促使支撑板下移，以压实土壤，确保对井口装置的有效支撑。图3中，未将4根支撑杆全部示出。
Claims (6)
1.一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其包括井口装置、全金属螺杆泵、旋转驱动单元和第一提升驱动单元；
其特征在于：
所述井口装置安装于井上；
所述全金属螺杆泵安装于井下并包括定子和转子，所述定子设有内螺纹曲面，所述转子安装于所述定子内并且设有与所述内螺纹曲面配合的外螺纹曲面，所述内螺纹曲面和所述外螺纹曲面均为锥形螺旋结构并且锥度相同；
所述旋转驱动单元包括直驱同步电机、母传动套、公传动套和第一卡紧件，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，所述第一卡紧件支撑于公传动套上并与公传动套传动配合；
所述第一提升驱动单元安装于所述井口装置上并位于所述公传动套下方，所述第一提升驱动单元的输出端通过轴承与所述公传动套配合并能够驱动所述公传动套升降；
所述井口装置和所述定子通过套管连通，所述套管内安装有抽油杆，所述抽油杆的上端贯穿井口装置、公传动套后与第一卡紧件可拆卸地连接，所述抽油杆的下端与所述转子传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其特征在于：所述第一提升驱动单元为中空柱塞液压缸，所述抽油杆贯穿所述中空柱塞液压缸的中空柱塞。
3.根据权利要求1所述的一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其特征在于：所述第一卡紧件包括两块卡紧块，所述卡紧块开设有与所述抽油杆配合的弧形凹槽，两块卡紧块对称拼合并通过螺栓、螺母锁紧，所述卡紧块的下端向下延伸形成扭矩传递部，所述扭矩传递部与公传动套的上端插接配合。
4.根据权利要求1所述的一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其特征在于：所述智能化采油系统还包括第二提升驱动单元，所述井口装置位于所述直驱同步电机的上方设置有支撑架，所述第二提升驱动单元包括横梁、第二卡紧件、平面轴承和升降组件，抽油杆自上而下贯穿平面轴承和横梁，第二卡紧件可拆卸地固定连接于横梁上方的抽油杆，第二卡紧件抵接平面轴承，平面轴承安装于横梁，两个升降组件分设于支撑架的两侧部位并且升降组件的输出端分别与横梁固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其特征在于：所述升降组件包括伺服电机、蜗轮箱和丝杆，所述蜗轮箱、所述伺服电机安装于支撑架，所述丝杆沿竖向贯穿蜗轮箱并且与蜗轮箱的蜗轮啮合，丝杆的上端连接横梁，两个所述升降组件的蜗轮箱的蜗轮轴通过连接轴同步，所述伺服电机连接一个蜗轮箱的蜗轮轴。
6.根据权利要求1所述的一种全金属锥形螺杆泵的智能化采油系统，其特征在于：所述井口装置周向均匀分布有4根支撑杆，所述支撑杆的上端与井口装置铰接、下端与支撑板铰接，相邻支撑板通过调节杆组件连接，所述调节杆组件包括一对调节杆和调节套筒，所述调节杆的一端与所述支撑板连接、另一端与所述调节套筒螺纹连接，所述一对调节杆的螺纹反向设置。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113982545A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-28 | 普斐特油气工程(江苏)股份有限公司 | 一种油井用的安全型举升高温注气阀 |
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2020
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| CN113982545B (zh) * | 2021-09-28 | 2023-07-28 | 普斐特油气工程(江苏)股份有限公司 | 一种油井用的安全型举升高温注气阀 |
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