[發明專利]一種井下永磁直線電機驅動的無桿采油裝置

在審

• 申請號: 201310571887.5
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN104632139A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 楊海濤;朱天壽;慕立俊;曾亞勤;黃偉;甘慶明;李明;辛宏;張磊;韓二濤
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F04B47/00
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明是針對油田無桿采油技術而設計的井下永磁直線電機驅動的無桿采油系統，適用于定向井、斜井等易發生桿管偏磨的采油井，屬于石油天然氣工業井下作業工具技術領域。

背景技術

在目前的機械采油方式中，抽油機有桿泵舉升系統以其結構簡單、技術成熟、可靠耐用、適應性廣等優勢占據了主導地位，約占人工舉升井數的90％左右。但其也存在一些不足之處：首先，抽油桿與油管之間存在固有的偏磨問題，隨著油田含水的上升、泵掛的加深和特殊軌跡井的增多，這一問題變得越來越嚴重。其次，過多的傳動環節、克服抽油桿本身重量及彈性變形要消耗一部分功率，最終導致抽油機有桿泵系統效率降低、維護工作量加大，增加了原油的開采成本。

井下永磁直線電機驅動的無桿采油系統是將永磁直線電機置于井下，通過磁激勵將電能轉變為直線往復運動機械能，不需要任何中間轉換機構的傳動裝置，從而直接驅動抽油泵實現舉升抽油。與抽油機有桿泵采油系統相比，由于不需要抽油桿，消除了沖程損失，提高了抽油泵泵效和系統運行效率、降低能耗，也從根本上解決了定向井普遍存在的桿管偏磨問題；應用數控方式調整系統運行參數，降低了后期運行維護成本和勞動強度；系統地面部分只有控制柜，井口占地面積少。

發明內容

本發明的目的是提供一種井下永磁直線電機驅動的無桿采油系統。與抽油機有桿泵采油系統相比，從根本上消除了桿管偏磨問題，減少了傳動環節，有利于系統效率的提高。

本發明的具體技術方案：本發明由前活塞管、磁鋼、尾管三部分組成；前活塞管在系統的最上端，起到平衡壓力差和防砂的作用。磁鋼在系統的中部，通過電纜供電產生磁激勵，使得動子做直線往復運動。尾管在系統下端起到對動子限位、電機防砂的作用。

下拉抽油泵筒與前活塞管螺紋連接，下拉泵柱塞與電機拉桿通過加銷釘的轉換接頭連接，下拉泵上接箍與油管連接。電機動子帶動下拉泵柱塞抽油，原油由泵筒進入油管。

上行程時，電機動子向上運行帶動下拉泵柱塞向上運行，進油閥開啟、出游閥關閉，完成抽油泵的吸入過程；下行程時，電機動子向下運行帶動下拉泵柱塞向下運行，進油閥關閉、出油閥開啟，完成抽油泵的排出過程。

本發明實現了無需抽油桿采油，從根本上解決了定向井無法消除的桿管偏磨問題；實現了電機到抽油泵的“零傳動”，消除了沖程損失，提高了抽油泵泵效和系統效率，減少了作業安全風險。

附圖說明

圖1為前活塞管柱剖面構造示意圖

圖中，1、下拉泵柱塞，2、前活塞接箍，3、上活塞螺母，4、防砂盤根，5、導流管，6、前活塞管，7、連接軸，8、轉換接頭，9、前防砂活塞，10、動密封件，11、下活塞螺母，12、前活塞定位螺釘。

圖2為磁鋼剖面構造示意圖

圖中，13、電纜，14、護線套管，15、引出線螺母，16、引出線墊片，17、動子緩沖墊，18、碟簧擋板，19、防砂盤根，20、定子，21、外筒，22、引出線連接法蘭，23、引出線管，24、動子鎖緊螺母，25、緩沖碟簧，26、動密封件27、動子，28動子支撐環。

圖3為尾管柱剖面構造示意圖

圖中，29、活塞螺母，30、動密封件，31、碟簧擋板，32、動子緩沖墊，33、尾管，34、尾管螺母，35、支撐管，36、上動子鎖緊螺釘，37、防砂盤根，38、后防砂活塞，39、緩沖碟簧，40、下動子鎖緊螺釘。

具體實施方式

以一個井下永磁直線電機驅動的無桿采油裝置為例，對本發明做詳細說明。

參閱圖1，下拉泵柱塞1與電機拉桿通過加銷釘的轉換接頭8連接，下拉泵下外管與電機前活塞接箍2連接，下拉泵上接箍與油管尾端連接，通過作業車將油管、下拉泵和井下直線電機下入井內預定深度。

前防砂活塞9通過兩端的上活塞螺母3、下活塞螺母11與連接軸7連接，前防砂活塞9上裝有防砂盤根4及動密封件10，共同起到對電機的密封作用。

前活塞管6上套有導流管5，通過前活塞定位螺釘12固定，導流管5既起到電機的呼吸作用，也有著過濾井液雜質的作用。

參閱圖2，電機動子27上端裝有防砂盤根19及動密封件26與連接軸7通過動子鎖緊螺母24連接，為防止動子失步，在連接軸上裝有限位器：動子緩沖墊17、碟簧擋板18、緩沖碟簧25。

為保證電機動子運行的直線度，在動子與定子20之間裝有一系列的動子支撐環28。

在電機電纜13引出處裝有引出線螺母15、引出線墊片16、引出線連接法蘭22、引出線管23。電纜引出線套有護線套管14。