[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)子內(nèi)置式機泵一體全金屬螺桿泵采油裝置

在審

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113062859A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖文生;譚利萍;崔俊國;王鴻雁;周于富;梅連朋;劉占鵬;高翔;秦浩智;李長江;康永田;劉琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F04C2/107
• 分類號: F04C2/107;F04C13/00;F04C15/00;E21B43/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種螺桿泵采油裝置，具體為一種轉(zhuǎn)子內(nèi)置式機泵一體全金屬螺桿泵采油裝置，屬于采油機械技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過機泵一體設(shè)置降低機組整體長度來改善中、短曲率半徑水平井造斜段的通過性，從而避免井下使用時間過長導致結(jié)垢卡死機組以及無法起鉆修井；同時通過采用全金屬螺桿泵使本發(fā)明能夠適用于稠油熱采工況；本發(fā)明的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)在實現(xiàn)將電機轉(zhuǎn)子定軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為螺桿泵襯套相對螺桿泵轉(zhuǎn)子做偏心轉(zhuǎn)動的同時，還實現(xiàn)對自身的冷卻與潤滑，極大提高了使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種螺桿泵采油裝置，具體為一種轉(zhuǎn)子內(nèi)置式機泵一體全金屬螺桿泵采油裝置，屬于采油機械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近幾年，低速大扭矩潛油永磁同步電機直接驅(qū)動螺桿泵采油作為一項新技術(shù)逐漸應(yīng)用于油田，系統(tǒng)傳動方式發(fā)生了變化，省去了行星齒輪減速器及其保護器，工作原理為：潛油永磁同步電機安裝在井下系統(tǒng)的最底端，其上為電機保護器，保護器軸與螺桿泵轉(zhuǎn)子連接，從而完成電機直接驅(qū)動螺桿泵采油作業(yè)。低速大扭矩潛油永磁同步電機直接驅(qū)動螺桿泵采油雖然使系統(tǒng)效率獲得提高，但是仍采用電機與泵的分體結(jié)構(gòu)以及外部連接的傳動方式，整機尺寸仍較長，依然難以通過中、短曲率半徑水平井造斜段，在此類水平井中的應(yīng)用受到限制，隨著中、短曲率半徑水平井逐漸增多，潛油直驅(qū)螺桿泵裝置的因機組長度較長使其在中、短曲率半徑水平井造斜段通過性較差，井下使用時間過長時容易導致結(jié)垢卡死機組甚至無法起鉆修井。

此外，現(xiàn)有的潛油直驅(qū)螺桿泵裝置的螺桿泵采用金屬轉(zhuǎn)子與橡膠襯套(定子)過盈配合，通過金屬轉(zhuǎn)子在橡膠襯套內(nèi)做偏心轉(zhuǎn)動實現(xiàn)高黏度原油的舉升。目前全球有儲量可觀的非常規(guī)油藏需要通過注蒸汽、電加熱、注溶劑等稠油熱采方式才能實現(xiàn)高效舉升，但是由于橡膠襯套不耐高溫，在高溫下橡膠襯套會在短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變形，導致失效使得螺桿泵不能完成舉升任務(wù)，因此現(xiàn)有的潛油直驅(qū)螺桿泵裝置的螺桿泵不能適用于稠油熱采。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種轉(zhuǎn)子內(nèi)置式機泵一體全金屬螺桿泵采油裝置，通過機泵一體設(shè)置降低機組整體長度來改善中、短曲率半徑水平井造斜段的通過性，從而避免井下使用時間過長導致結(jié)垢卡死機組以及無法起鉆修井；同時通過采用全金屬螺桿泵使其能夠適用于稠油熱采工況。采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明涉及的是一種轉(zhuǎn)子內(nèi)置式機泵一體全金屬螺桿泵采油裝置，其特征在于，包括自上而下依次螺紋連接的上接頭、上外殼、上套管、下外殼、下套管、下接頭，所述上接頭開設(shè)有電纜連接通道，外部電纜一端穿過電纜連接通道與電機定子連接，另一端與外部供電電源連接，所述上外殼在徑向方向上由外而內(nèi)設(shè)置有電機定子、永磁體、電機轉(zhuǎn)子、螺桿泵襯套、螺桿泵轉(zhuǎn)子，所述電機定子與上外殼固定連接，所述永磁體、電機轉(zhuǎn)子、螺桿泵襯套依次固定連接，所述電機定子與永磁體之間設(shè)有一定間隙，所述螺桿泵轉(zhuǎn)子安裝在螺桿泵襯套內(nèi)，所述螺桿泵轉(zhuǎn)子與螺桿泵襯套均由金屬材料制成且二者之間設(shè)有一定間隙，在所述電機轉(zhuǎn)子外側(cè)永磁體上下兩端分別設(shè)置有第一密封裝置與第二密封裝置，所述第一密封裝置包括第一動密封以及分別設(shè)置于第一動密封上下兩端的第一推力軸承與第二推力軸承，所述第二密封裝置包括第二動密封以及分別設(shè)置于第二動密封上下兩端的第三推力軸承與第四推力軸承，所述上套管底部沿徑向方向向內(nèi)延伸形成螺桿泵限位凸臺，用于對所述螺桿泵襯套進行軸向定位和密封，所述螺桿泵轉(zhuǎn)子下端設(shè)置有運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，所述運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)上下兩端分別與螺桿泵轉(zhuǎn)子、下套管螺紋連接，并且用于將電機轉(zhuǎn)子定軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為螺桿泵襯套相對螺桿泵轉(zhuǎn)子做偏心轉(zhuǎn)動，所述第一動密封包括與上接頭固連的第一密封靜環(huán)以及與電機轉(zhuǎn)子固連的第一密封動環(huán)，所述第一密封靜環(huán)與第一密封動環(huán)通過弓字形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，且在第一密封靜環(huán)與第一密封動環(huán)的徑向方向上設(shè)有一定間隙，所述第二動密封包括與上套管固連的第二密封靜環(huán)以及與電機轉(zhuǎn)子固連的第二密封動環(huán)，所述第二密封靜環(huán)與第二密封動環(huán)通過弓字形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，且在第二密封靜環(huán)與第二密封動環(huán)的徑向方向上設(shè)有一定間隙。

作為進一步改進，所述螺桿泵襯套與螺桿泵轉(zhuǎn)子的斷面線型均為短幅內(nèi)擺線等距型，并且所述螺桿泵轉(zhuǎn)子與螺桿泵襯套的頭數(shù)比為1:2或2:3。