CN214170508U - 一种螺旋往复式井下采油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋往复式井下采油装置，包括外壳体和采油套筒，所述外壳体的内侧壁上部安装有定子铁芯，所述定子铁芯的内侧壁安装有定子绕组，所述采油套筒的外表面上部安装有笼型转子，所述笼型转子的外表面与所述定子绕组的内侧壁相适配；本装置采用机电一体化设计，利用内置定子绕组配合笼型绕组，驱动锥齿轮机构带动四组由摇臂、连接臂、支撑辊等结构所组成的曲柄滑块机构实现长冲程采油，不需要抽油杆的采油方式解决了传统技术中抽油杆与油管之间偏磨以及能量损耗的现象，采油方式和井口都不需要更换，并且在冲程期间利用四组双螺栓采油泵机构实现快速与大面积抽油，极大地提高工作效率与生产质量。

Description

一种螺旋往复式井下采油装置

技术领域

本实用新型涉及油田开采装置技术领域，具体为一种螺旋往复式井下采油装置。

背景技术

目前油田的采油设备大多为常规游梁式采油装置，而传统的游梁式采油装置通常需要大量的铰链四杆机构、带传动机构以及滑块机构之间互相配合，使用电机带动减速机，减速机带动皮带轮，皮带轮带动曲柄连杆将旋转圆运动变成驴头悬点的上下直线往复运动，依靠抽油杆和光杆传递运动，带动井下抽油泵柱塞提上放下，将油带出地面进入输油管道中，这种采油方式的主要问题是附件多，部件的损耗和能量的损耗惊人，在抽油杆上下往复运动过程中，极易造成抽油杆与油管之间偏磨，从而减少设备使用寿命，缩短了作业周期，造成经济性损失；而如果使用直线电机与抽油装置相连，则增加的长度太长(通常在9米以上)，实现不了长冲程，无法完成直线运动，并且使用寿命短、维护不方便。

为此，提出一种螺旋往复式井下采油装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种螺旋往复式井下采油装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种螺旋往复式井下采油装置，包括外壳体和采油套筒，所述外壳体的内侧壁上部安装有定子铁芯，所述定子铁芯的内侧壁安装有定子绕组，所述采油套筒的外表面上部安装有笼型转子，所述笼型转子的外表面与所述定子绕组的内侧壁相适配，所述定子绕组的下表面焊接有空心套筒，所述空心套筒的内侧壁与所述采油套筒的外表面相适配，所述空心套筒的下表面焊接有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮的内侧壁与所述采油套筒的外表面相适配，所述主动锥齿轮的轮齿啮合有四个从动锥齿轮，所述从动锥齿轮的传动轴焊接有连接球，所述连接球的外表面与所述采油套筒的内侧壁焊接，所述从动锥齿轮的后表面上部焊接有固定销轴，所述固定销轴的外表面铰接有摇臂，所述摇臂的外表面通过销轴铰接有连接臂，所述外壳体的内侧壁中部环形一体成型有八个限位板，所述连接臂的两侧面与两个所述限位板的外表面滑动连接，所述连接臂的下表面焊接有支撑辊，所述支撑辊的外表面焊接有支撑板，所述支撑板的外表面安装有双螺栓采油泵机构，所述采油套筒的外表面底部开设有四个滑槽，所述采油套筒的外表面顶部安装有继电器，所述继电器的电性输出端与所述定子铁芯的电性输入端电性连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述外壳体的外表面焊接有保护层。

作为本技术方案的进一步优选的：所述外壳体的内侧壁一体成型有置物腔，所述置物腔的内侧壁安装有环形电加热板，所述继电器的电性输出端与所述环形电加热板的电性输入端电性连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述采油套筒的顶部焊接有法兰盘。

作为本技术方案的进一步优选的：所述采油套筒的外表面一体成型有第一凹合槽，所述第一凹合槽的内侧壁焊接于第一轴承的内瓦，所述第一轴承的外瓦与所述笼型转子的内侧壁焊接，所述采油套筒的外表面一体成型有第二凹合槽，所述第二凹合槽的内侧壁焊接于第二轴承的内瓦，所述第二轴承的外瓦与所述空心套筒的内侧壁焊接，所述采油套筒的外表面一体成型有第三凹合槽，所述第三凹合槽的内侧壁焊接于第三轴承的内瓦，所述第三轴承的外瓦与所述主动锥齿轮的上表面焊接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述双螺栓采油泵机构包括伺服电机、两个传动辊、两个齿轮、泵箱和两个阿基米德蜗杆，所述伺服电机的输出轴与一个所述传动辊焊接，所述传动辊的外表面与所述齿轮的内侧壁焊接，所述齿轮的轮齿与另一个齿轮的轮齿啮合，所述泵箱的内侧壁与所述传动辊的外表面转动连接，所述传动辊的下表面与所述阿基米德蜗杆的上表面焊接，所述阿基米德蜗杆的轮齿与另一个所述阿基米德蜗杆的轮齿啮合，所述泵箱的下表面一体成型有有进水口，所述泵箱的后表面一体成型有出水口，所述出水口的外表面与所述滑槽的内侧壁滑动连接，所述继电器的电性输出端与所述伺服电机的电性输入端电性连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述伺服电机的外表面安装有密封壳体，所述泵箱的外表面焊接有连接支脚，所述连接支脚的外表面与所述支撑板的外表面通过螺钉螺纹连接。

作为本技术方案的进一步优选的：所述传动辊的外表面焊接于滚珠轴承的内瓦，所述滚珠轴承的外瓦与所述泵箱的内侧壁焊接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、本装置采用机电一体化设计，利用内置定子绕组配合笼型绕组，驱动锥齿轮机构带动四组由摇臂、连接臂、支撑辊等结构所组成的曲柄滑块机构实现长冲程采油，不需要抽油杆的采油方式解决了传统技术中抽油杆与油管之间偏磨以及能量损耗的现象，采油方式和井口都不需要更换，并且在冲程期间利用四组双螺栓采油泵机构实现快速与大面积抽油，极大地提高工作效率与生产质量；

二、本装置的采油套筒利用三组凹合槽配合其他相关机构改善装置内部的应力关系，从而极大地提高了设备寿命，内置环形电加热板的设计可以对装置内部进行防蜡，依靠外壳体配合保护层提高抗腐蚀能力，实现本装置在聚合物及强酸、强碱环境下仍能正常工作，从而达到适用范围广泛的工艺需求。

附图说明

图1为本实用新型的剖视一视角立体结构示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

图3为本实用新型的剖视另一视角立体结构示意图；

图4为本实用新型的图3的A区局部放大视角立体结构示意图；

图5为本实用新型的图3的B区局部放大视角立体结构示意图；

图6为本实用新型的采油套筒剖视视角立体结构示意图；

图7为本实用新型的图6的C区局部放大视角立体结构示意图；

图8为本实用新型的摇臂立体结构示意图；

图9为本实用新型的外壳体剖视视角立体结构示意图；

图10为本实用新型的双螺栓采油泵机构剖视视角立体结构示意图；

图中：1、外壳体；101、保护层；102、置物腔；103、限位板；2、定子铁芯；201、定子绕组；3、笼型转子；301、空心套筒；4、环形电加热板；5、主动锥齿轮；6、采油套筒；601、法兰盘；602、第一凹合槽；603、第一轴承；604、第二凹合槽；605、第二轴承；606、第三凹合槽；607、第三轴承；608、滑槽；7、从动锥齿轮；701、连接球；702、固定销轴；8、摇臂；9、连接臂；901、支撑辊；902、支撑板；10、双螺栓采油泵机构；1001、伺服电机；10011、密封壳体；10012、连接支脚；1002、传动辊；1003、齿轮；1004、滚珠轴承；1005、泵箱；1006、阿基米德蜗杆；1007、进水口；1008、出水口；11、继电器。

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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参阅图1-10，本实用新型提供一种技术方案：一种螺旋往复式井下采油装置，包括外壳体1和采油套筒6，外壳体1的内侧壁上部安装有定子铁芯2，定子铁芯2的内侧壁安装有定子绕组201，采油套筒6的外表面上部安装有笼型转子3，笼型转子3的外表面与定子绕组201的内侧壁相适配，定子绕组201的下表面焊接有空心套筒301，空心套筒301的内侧壁与采油套筒6的外表面相适配，空心套筒301的下表面焊接有主动锥齿轮5，主动锥齿轮5的内侧壁与采油套筒6的外表面相适配，主动锥齿轮5的轮齿啮合有四个从动锥齿轮7，从动锥齿轮7的传动轴焊接有连接球701，连接球701的外表面与采油套筒6的内侧壁焊接，从动锥齿轮7的后表面上部焊接有固定销轴702，固定销轴702的外表面铰接有摇臂8，摇臂8的外表面通过销轴铰接有连接臂9，外壳体1的内侧壁中部环形一体成型有八个限位板103，连接臂9的两侧面与两个限位板103的外表面滑动连接，连接臂9的下表面焊接有支撑辊901，支撑辊901的外表面焊接有支撑板902，支撑板902的外表面安装有双螺栓采油泵机构10，采油套筒6的外表面底部开设有四个滑槽608，采油套筒6的外表面顶部安装有继电器11，继电器11的电性输出端与定子铁芯2的电性输入端电性连接。

本实施例中，具体的：外壳体1的外表面焊接有保护层101；保护层101的具体材料为锆合金，依靠外壳体1配合保护层101提高整体装置的抗腐蚀能力，实现本装置在聚合物及强酸、强碱环境下仍能正常工作，从而达到适用范围广泛的需求。

本实施例中，具体的：外壳体1的内侧壁一体成型有置物腔102，置物腔102的内侧壁安装有环形电加热板4，继电器11的电性输出端与环形电加热板4的电性输入端电性连接；内置环形电加热板4的设计可以对装置内部进行加热从而对油田的特殊环境下进行防蜡作业。

本实施例中，具体的：采油套筒6的顶部焊接有法兰盘601；法兰盘601用于连接采油机的上部连接机构。

本实施例中，具体的：采油套筒6的外表面一体成型有第一凹合槽602，第一凹合槽602的内侧壁焊接于第一轴承603的内瓦，第一轴承603的外瓦与笼型转子3的内侧壁焊接，采油套筒6的外表面一体成型有第二凹合槽604，第二凹合槽604的内侧壁焊接于第二轴承605的内瓦，第二轴承605的外瓦与空心套筒301的内侧壁焊接，采油套筒6的外表面一体成型有第三凹合槽606，第三凹合槽606的内侧壁焊接于第三轴承607的内瓦，第三轴承607的外瓦与主动锥齿轮5的上表面焊接；采油套筒6分别利用第一凹合槽602、第二凹合槽604及第三凹合槽606装载第一轴承603、第二轴承605和第三轴承607，从而使得采油套筒6对笼型转子3、空心套筒301及主动锥齿轮5之间的应力及连接关系进行改善与减震处理，减少应力集中现象，从而极大地提高了设备寿命。

本实施例中，具体的：双螺栓采油泵机构10包括伺服电机1001、两个传动辊1002、两个齿轮1003、泵箱1005和两个阿基米德蜗杆1006，伺服电机1001的输出轴与一个传动辊1002焊接，传动辊1002的外表面与齿轮1003的内侧壁焊接，齿轮1003的轮齿与另一个齿轮1003的轮齿啮合，泵箱1005的内侧壁与传动辊1002的外表面转动连接，传动辊1002的下表面与阿基米德蜗杆1006的上表面焊接，阿基米德蜗杆1006的轮齿与另一个阿基米德蜗杆1006的轮齿啮合，泵箱1005的下表面一体成型有有进水口1007，泵箱1005的后表面一体成型有出水口1008，出水口1008的外表面与滑槽608的内侧壁滑动连接，继电器11的电性输出端与伺服电机1001的电性输入端电性连接；双螺栓采油泵机构10中，伺服电机1001驱动传动辊1002旋转，而传动辊1002上的齿轮1003会互相啮合，从而带动两个阿基米德蜗杆1006互相驱动啮合，从而将原油由进水口1007抽取并送至出水口1008排放，达到采油需求。

本实施例中，具体的：伺服电机1001的外表面安装有密封壳体10011，泵箱1005的外表面焊接有连接支脚10012，连接支脚10012的外表面与支撑板902的外表面通过螺钉螺纹连接；密封壳体10011负责密封伺服电机1001的外表面，防止其接触原油导致短路。

本实施例中，具体的：传动辊1002的外表面焊接于滚珠轴承1004的内瓦，滚珠轴承1004的外瓦与泵箱1005的内侧壁焊接；传动辊1002利用滚珠轴承1004改善其与泵箱1005之间的连接与应力关系，减少应力集中现象从而极大地提高了设备寿命。

本实施例中，具体的：继电器11的具体型号为CT-ARE；环形电加热板4的具体型号为ZK-608；伺服电机1001的具体型号为HFF80B4B5。

工作原理或者结构原理：首先通过法兰盘601连接整体机构于采油机；工作时，通过外部控制器向继电器11输入电信号，控制定子铁芯2及定子绕组201通电后产生感应电动势，充当旋转磁场，驱动电磁转矩进行能量转换，将电能转换为机械能带动空心套筒301及主动锥齿轮5旋转，而主动锥齿轮5会啮合带动从动锥齿轮7旋转，从动锥齿轮7在旋转过程中，其固定销轴702结构会由于固定位置关系，自上而下循环驱动，从而带动摇臂8进行铰接与进给运动，形成一组滑块长行程机构，而摇臂8同时配合连接臂9不断调节铰接与进给运动，并在外壳体1的八组限位板103的限位配合下形成定向输出一组低副，从而驱动四组双螺栓采油泵机构10不断地进行长行程采油；

在双螺栓采油泵机构10中，伺服电机1001驱动传动辊1002旋转，而传动辊1002上的齿轮1003会互相啮合，从而带动两个阿基米德蜗杆1006互相驱动啮合，从而将原油由进水口1007抽取并送至出水口1008排放，达到采油需求，同时双螺栓采油泵机构10自身在行程中，出水口1008也会不断地配合与调节其与采油套筒6及滑槽608的位置关系，从而将原油储于采油套筒6内，本装置的长冲程采油以不需要抽油杆的采油方式，解决了传统技术中抽油杆与油管之间偏磨以及能量损耗的现象，采油方式和井口都不需要更换，并且在冲程期间利用四组双螺栓采油泵机构10实现快速与大面积抽油，极大地提高了工作效率与生产质量。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种螺旋往复式井下采油装置，包括外壳体(1)和采油套筒(6)，其特征在于：所述外壳体(1)的内侧壁上部安装有定子铁芯(2)，所述定子铁芯(2)的内侧壁安装有定子绕组(201)，所述采油套筒(6)的外表面上部安装有笼型转子(3)，所述笼型转子(3)的外表面与所述定子绕组(201)的内侧壁相适配，所述定子绕组(201)的下表面焊接有空心套筒(301)，所述空心套筒(301)的内侧壁与所述采油套筒(6)的外表面相适配，所述空心套筒(301)的下表面焊接有主动锥齿轮(5)，所述主动锥齿轮(5)的内侧壁与所述采油套筒(6)的外表面相适配，所述主动锥齿轮(5)的轮齿啮合有四个从动锥齿轮(7)，所述从动锥齿轮(7)的传动轴焊接有连接球(701)，所述连接球(701)的外表面与所述采油套筒(6)的内侧壁焊接，所述从动锥齿轮(7)的后表面上部焊接有固定销轴(702)，所述固定销轴(702)的外表面铰接有摇臂(8)，所述摇臂(8)的外表面通过销轴铰接有连接臂(9)，所述外壳体(1)的内侧壁中部环形一体成型有八个限位板(103)，所述连接臂(9)的两侧面与两个所述限位板(103)的外表面滑动连接，所述连接臂(9)的下表面焊接有支撑辊(901)，所述支撑辊(901)的外表面焊接有支撑板(902)，所述支撑板(902)的外表面安装有双螺栓采油泵机构(10)，所述采油套筒(6)的外表面底部开设有四个滑槽(608)，所述采油套筒(6)的外表面顶部安装有继电器(11)，所述继电器(11)的电性输出端与所述定子铁芯(2)的电性输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋往复式井下采油装置，其特征在于：所述外壳体(1)的外表面焊接有保护层(101)。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋往复式井下采油装置，其特征在于：所述外壳体(1)的内侧壁一体成型有置物腔(102)，所述置物腔(102)的内侧壁安装有环形电加热板(4)，所述继电器(11)的电性输出端与所述环形电加热板(4)的电性输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋往复式井下采油装置，其特征在于：所述采油套筒(6)的顶部焊接有法兰盘(601)。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋往复式井下采油装置，其特征在于：所述采油套筒(6)的外表面一体成型有第一凹合槽(602)，所述第一凹合槽(602)的内侧壁焊接于第一轴承(603)的内瓦，所述第一轴承(603)的外瓦与所述笼型转子(3)的内侧壁焊接，所述采油套筒(6)的外表面一体成型有第二凹合槽(604)，所述第二凹合槽(604)的内侧壁焊接于第二轴承(605)的内瓦，所述第二轴承(605)的外瓦与所述空心套筒(301)的内侧壁焊接，所述采油套筒(6)的外表面一体成型有第三凹合槽(606)，所述第三凹合槽(606)的内侧壁焊接于第三轴承(607)的内瓦，所述第三轴承(607)的外瓦与所述主动锥齿轮(5)的上表面焊接。

6.根据权利要求1所述的一种螺旋往复式井下采油装置，其特征在于：所述双螺栓采油泵机构(10)包括伺服电机(1001)、两个传动辊(1002)、两个齿轮(1003)、泵箱(1005)和两个阿基米德蜗杆(1006)，所述伺服电机(1001)的输出轴与一个所述传动辊(1002)焊接，所述传动辊(1002)的外表面与所述齿轮(1003)的内侧壁焊接，所述齿轮(1003)的轮齿与另一个齿轮(1003)的轮齿啮合，所述泵箱(1005)的内侧壁与所述传动辊(1002)的外表面转动连接，所述传动辊(1002)的下表面与所述阿基米德蜗杆(1006)的上表面焊接，所述阿基米德蜗杆(1006)的轮齿与另一个所述阿基米德蜗杆(1006)的轮齿啮合，所述泵箱(1005)的下表面一体成型有有进水口(1007)，所述泵箱(1005)的后表面一体成型有出水口(1008)，所述出水口(1008)的外表面与所述滑槽(608)的内侧壁滑动连接，所述继电器(11)的电性输出端与所述伺服电机(1001)的电性输入端电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种螺旋往复式井下采油装置，其特征在于：所述伺服电机(1001)的外表面安装有密封壳体(10011)，所述泵箱(1005)的外表面焊接有连接支脚(10012)，所述连接支脚(10012)的外表面与所述支撑板(902)的外表面通过螺钉螺纹连接。

8.根据权利要求6所述的一种螺旋往复式井下采油装置，其特征在于：所述传动辊(1002)的外表面焊接于滚珠轴承(1004)的内瓦，所述滚珠轴承(1004)的外瓦与所述泵箱(1005)的内侧壁焊接。

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