CN2861555Y

CN2861555Y - 地面驱动双螺杆泵采油装置

Info

Publication number: CN2861555Y
Application number: CN 200620088909
Authority: CN
Inventors: 屈秀芬; 王德友; 吴少路
Original assignee: LIAONING HUAFU PETROLEUM HIGH-TECH Co Ltd
Current assignee: LIAONING HUAFU PETROLEUM HIGH-TECH Co Ltd
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2016-01-11

Abstract

本实用新型涉及采油设备，具体为一种地面驱动井下双螺杆泵采油装置，本实用新型是应用于陆上、海洋油田的机械采油井，针对温度高、出砂严重、高油气比、产液粘度大的油井而设计。该装置由驱动头、空心抽油杆、抽油泵等组成，抽油泵为双螺杆泵，采用两根互相啮合的金属螺杆作为转子，定子内表面为圆柱形，定子与转子之间、转子之间的配合均为间隙配合。由于通过蒸汽吞吐、蒸汽驱等热采方式开采的油井温度较高，本实用新型采用金属定子，内表面为圆柱形，且转子之间、定子与转子之间间隙较大，高温时不易卡死，所以耐温水平得到很大提高，完全可以满足热采的需要。

Description

地面驱动双螺杆泵采油装置

所属技术领域

本实用新型涉及采油设备，具体为一种地面驱动井下双螺杆泵采油装置，本实用新型是应用于陆上、海洋油田的机械采油井，针对温度高、出砂严重、高油气比、产液粘度大的油井而设计。

背景技术

随着油田开发进入中、后期，产出液综合含水率大幅度上升，井下情况日趋复杂，井筒环境愈趋恶劣，同时许多难动用储量相继投入开发，螺杆泵采油系统便逐渐成为最有效的人工举升方法之一，因为螺杆泵采油系统不仅适合于高粘度、高含砂、大油气比、低产油田的开发，而且对于普通油藏及水驱油藏后期高含水开采阶段也表现出很好的适应性。螺杆泵采油系统具有体积小、节省钢材、重量轻、维修方便、与抽油机比价格便宜，运行过程中节能效果明显等优点。据统计，到1997年底全国各油田共有地面驱动螺杆泵采油系统生产油井近1500口，已成为我国油田主要的机械采油方式之一。

但是现有的单螺杆泵采油装置系统存在以下不足：

1、耐温不足。由于单螺杆泵的定子用橡胶做成，其内表面为螺旋形，与金属转子形成过盈配合，高温时定子和转子之间没有间隙，易抱死，而且橡胶不耐高温，所以单螺杆泵耐温一般只能达到120℃，而国内稠油油田大多采油蒸汽吞吐或蒸汽驱等技术进行开采，井筒温度可以达到200℃以上，最高达350℃，单螺杆泵无法适应高温井采油。

2、供液不足造成螺杆泵空转时，定子和转子间处于干摩擦状态，易烧坏定子。

3、现有的地面螺杆泵驱动头安全性能较差，一般采用棘轮机构，当井下抽油杆遇卡时，地面驱动头还在旋转，当驱动头停止时，抽油杆已经发生很大的扭转弹性变形，棘轮机构的驱动头释放该扭转变形时是在极短时间内完成的，容易造成安全事故。

4、定子和橡胶转子之间有一定的过盈量，摩擦较大，造成驱动功率浪费较大。

5、在高转速下需要安装减速装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种地面驱动井下双螺杆泵采油装置，要克服的缺点和解决的问题：

1、采油装置耐高温的问题；

2、定子和转子的干摩擦的问题；

3、解决驱动头安全的问题；

4、驱动电机能源浪费问题；

5、解决出砂问题，延长泵的寿命。

本实用新型的技术方案：

一种地面驱动双螺杆泵采油装置，具有驱动头、空心抽油杆、抽油泵，在油田井下的抽油泵为双螺杆泵，采用两根互相啮合的金属螺杆作为转子，定子内表面为圆柱形，定子与转子之间、转子之间的配合均为间隙配合。

所述螺杆分别为主动螺杆和被动螺杆，主动螺杆为主动轴通过键安装有螺旋套构成，被动螺杆为被动轴通过键安装有螺旋套构成，主动螺杆的螺旋套和被动螺杆的螺旋套互相啮合，抽油泵内的传动轴、主动螺杆和被动螺杆之间均采用齿轮传动，空心抽油杆居于油管中心，空心抽油杆通过接头带动传动轴旋转，传动轴通过一对齿轮将动力传给主动轴，主动轴通过齿轮将动力传递到被动轴。

所述主动轴、被动轴和传动轴都依靠轴承固定在抽油泵的泵体内。所述主动螺杆和被动螺杆上的螺旋套均采用旋向相反的两段。

所述定子和转子表面镀有耐磨材料。所述驱动头内设有刹车装置，刹车装置包括刹车片和由空心抽油杆带动的齿轮泵。

在油田井下抽油泵结构中采用双螺杆技术在国内是首创。以前的单螺杆泵只有一根螺旋形金属转子，定子为橡胶材料，其内表面也是螺旋形，与转子形成过盈配合。本实用新型从结构上设计了两根互相啮合的金属螺杆作为转子，定子内表面从螺旋形改为圆柱形，材料改为金属材料，定子与转子之间，转子之间的配合均改为间隙配合。由于金属圆柱形定子的耐温性能很高，且间隙较大，高温时不会因为热涨而卡死，故螺杆泵整体耐温性能得到大幅提高，可以达到350℃。

传动轴、主动螺杆和被动螺杆之间均采用齿轮传动，一方面保证了传动精度，另一方面使得空心抽油杆可以很容易地居于油管中心。

主动螺杆和被动螺杆上的螺旋套均采用旋向相反的两段，从而使螺旋套产生的轴向力可以互相抵消。

定子和转子(螺旋套)表面镀有高强度耐磨材料，如：Ti₄N₃陶瓷镀层，维氏硬度超过HV2500，也可选用高硬度镀铬，硬度达到HRC71，以保证在砂粒通过时可以将其磨碎。遇到油井出砂时，一些砂可以通过油流通道带出，夹在转子之间或定子与定子之间的部分砂粒可以被高表面硬度的定子和转子磨碎，最后带出螺杆泵。

以前单螺杆泵橡胶定子与转子之间在没有油(即供液不足)时，会造成干摩擦，从而损坏螺杆泵。改用双螺杆泵结构后，定子和转子间、转子之间均有一定的间隙，即使供液不足，也不会形成干摩擦从而损坏螺杆泵。

单螺杆泵定子和转子间采用过盈配合，摩擦力较大，造成地面驱动电机很大一部分功率浪费在它们之间的摩擦上。采用双螺杆泵结构后，定子和转子间、定子之间是间隙配合，因而不存在摩擦功率的浪费，从而节约了能源。

为了解决螺杆泵驱动头在空心抽油杆遇卡后突然反转，扭矩释放过快而造成的不安全问题，我们在驱动头内设计一个刹车装置，由空心抽油杆带动一个小齿轮泵，抽油杆正转时齿轮泵不出油，当空心抽油杆反转时，齿轮泵输出的油给刹车片提供制动正压力，空心抽油杆转速越快，该齿轮泵输出油压越大，刹车力矩也越大，从而保证了空心抽油杆扭矩可以缓慢地释放，避免了安全事故的发生。

本实用新型的优点及积极效果：

1、采用该项技术后，通过蒸汽吞吐、蒸汽驱等热采方式开采的油井温度较高，以前单螺杆泵不能满足耐温要求，现采用双螺杆泵后由于采用金属定子，内表面为圆柱形，且转子之间、定子与转子之间间隙较大，高温时不易卡死，所以耐温水平得到很大提高，完全可以满足热采的需要。我国是一个稠油资源非常丰富的国家，该技术实施后可以大幅提高我国稠油热采工艺技术水平。

2、从井下螺杆泵的使用寿命看，通过定子、转子的表面强化，可以磨碎砂粒，使得泵的携砂、抗砂能力得到进一步提高。出砂问题一直是我国原油开采中的老大难问题，该技术实施后可以在很大程度上提高出砂区块的原油产量。

3、相比地面驱动单螺杆泵采油，使用双螺杆泵后地面驱动功率可以大幅度降低，节约了开采成本。

4、另外，相比单螺杆泵采油，该装置由于可以在遇卡后缓慢地释放空心抽油杆扭矩，因而安全性能得到很大提高。

附图说明

图1为本实用新型地面驱动双螺杆泵采油装置结构示意图。

图2为图1中的驱动头结构示意图。

图中，1、变频器；2、驱动头；3、空心抽油杆；4、井口；5、套管；6、油管；7、接头；8、传动轴；9、齿轮；10、轴承；11、主动轴；12、螺旋套；13、定子；14、机械密封总成；15、齿轮；16、被动轴；17、油管锚；18、筛管；19、齿轮泵；20、齿轮；21、制动油管；22、刹车片；23、制动钳；24、键；25、大皮带轮；26、光杆卡子；27、主轴；28、小皮带轮；29、电机；30、箱体。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型结构由变频器1控制驱动头2上的电机29的转速，通过小皮带轮28、大皮带轮25、主轴27、光杆卡子26带动空心抽油杆3旋转，转速可通过变频器1进行调节。空心抽油杆3遇卡后反转时(电机29不转)，通过光杆卡子26、主轴27、齿轮20带动齿轮泵19反转(空心抽油杆正转时齿轮泵不出油)，输出压力油经制动油管21加在刹车片22上，给制动钳23施加制动扭矩，并通过键24、主轴27和光杆卡子26对空心抽油杆3起制动作用，使其转速受到控制，箱体30与井口4相连接。

本实用新型双螺杆泵的泵体通过油管接箍与油管6相联，油管6外侧为套管5，空心抽油杆3通过接头7带动传动轴8旋转，传动轴8通过一对齿轮9将动力传给主动轴11，主动轴11通过齿轮15将动力传递到被动轴16。由于齿轮9和齿轮15的作用，主动轴11和被动轴16可以保证同步运行。

主动轴11、被动轴16和传动轴8都依靠轴承10固定在泵体内，主动轴11、被动轴16上通过键安装有相向放置的螺旋套12，这样可以使螺旋套12产生的轴向力互相抵消。泵有两个吸口，以增大流量。

螺旋套12和定子13表面都经过强化处理，以保证在砂粒通过时可以将其磨碎。

为了保护轴承和齿轮不受原油和砂粒的侵蚀，在螺旋套和轴承、齿轮段之间设计了机械密封总成14。整个油管柱通过油管锚17固定，筛管18的作用是将大量的颗粒比较大的砂粒阻挡在泵外。

Claims

1、一种地面驱动双螺杆泵采油装置，具有驱动头、空心抽油杆、抽油泵，其特征在于：在油田井下的抽油泵为双螺杆泵，采用两根互相啮合的金属螺杆作为转子，定子内表面为圆柱形，定子与转子之间、转子之间的配合均为间隙配合。

2、按照权利要求1所述的地面驱动双螺杆泵采油装置，其特征在于：所述螺杆分别为主动螺杆和被动螺杆，主动螺杆为主动轴通过键安装有螺旋套构成，被动螺杆为被动轴通过键安装有螺旋套构成，主动螺杆的螺旋套和被动螺杆的螺旋套互相啮合，抽油泵内的传动轴、主动螺杆和被动螺杆之间均采用齿轮传动，空心抽油杆居于油管中心，空心抽油杆通过接头带动传动轴旋转，传动轴通过一对齿轮将动力传给主动轴，主动轴通过齿轮将动力传递到被动轴。

3、按照权利要求2所述的地面驱动双螺杆泵采油装置，其特征在于：所述主动轴、被动轴和传动轴都依靠轴承固定在抽油泵的泵体内。

4、按照权利要求2所述的地面驱动双螺杆泵采油装置，其特征在于：所述主动螺杆和被动螺杆上的螺旋套均采用旋向相反的两段。

5、按照权利要求1所述的地面驱动双螺杆泵采油装置，其特征在于：所述定子和转子表面镀有耐磨材料。

6、按照权利要求1所述的地面驱动双螺杆泵采油装置，其特征在于：所述驱动头内设有刹车装置，刹车装置包括刹车片和由空心抽油杆带动的齿轮泵。