專利名稱：雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田采油系統(tǒng)用的采油裝置，特別是一種顯著延長使用周期、加大采 油量、擴(kuò)大適用范圍的雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置。
背景技術(shù)：
目前，由于油田采油系統(tǒng)中采用的潛油螺桿泵裝置，采油的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能顯著、無桿管 偏磨、占地面積小、適合含砂和含水量較多的油田，所以得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)、外油田 在采油過程中，為了獲得環(huán)保、節(jié)能、高效等優(yōu)點(diǎn)，其潛油螺桿泵采油系統(tǒng)普遍都在對其 機(jī)械傳動裝置進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)有潛油螺桿泵采油系統(tǒng)用的機(jī)械傳動裝置，如各種減速器、聯(lián) 軸節(jié)及其組合機(jī)構(gòu)等較多，但均不能直接運(yùn)用于潛油螺桿泵采油系統(tǒng)。因其無法傳遞和承 受較大的軸向壓力，不能自動對螺桿泵轉(zhuǎn)子偏心量調(diào)整和難以在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)對傳動部件 進(jìn)行自潤滑保護(hù)，對含砂量大的采油系統(tǒng)中使用的潛油螺桿泵也一直沒有理想的防止泥沙 沉積的措施，故降低了采油效率，增加了維護(hù)成本。專利公告號為CN2173871Y的"雙 向?qū)ΨQ單螺桿抽油泵"，該裝置將對稱布置雙向工作的兩個螺桿泵的螺桿通過撓軸連接起 來，試圖以兩個螺桿轉(zhuǎn)子抵消軸向力，這種均衡軸向力的設(shè)計不合理，無法在深井內(nèi)得到 實(shí)際應(yīng)用。為此，專利公告號為CN2821226Y的"電潛螺桿泵上的壓力平衡裝置"、專利 公告號為CN100434701C的"一種電潛螺桿泵的軸向力液力止推機(jī)構(gòu)"的報導(dǎo)中都公開 了對螺桿軸向力進(jìn)行平衡抵消的設(shè)計，但由于受使用條件的限制，其使用壽命都達(dá)不到理 想周期。
針對上述存在的問題，本發(fā)明人曾設(shè)計出一種"電潛螺桿泵采油系統(tǒng)機(jī)械傳動裝置" (專利公告號為CN201059345Y)，該機(jī)械傳動裝置除具有傳遞扭矩大、傳動效率高的特 點(diǎn)外，還能對螺桿泵轉(zhuǎn)子偏心量實(shí)現(xiàn)較大范圍的調(diào)整，顯著提高其使用壽命和采油效率， 不僅可以對含水量多、含氣量大的油田進(jìn)行正常開采作業(yè)，而且能有效地防止含砂量大的 采油系統(tǒng)發(fā)生泥沙沉積。該裝置包括分別與置于油井套管內(nèi)的潛油電機(jī)、螺桿泵相接的漸 開線行星減速器、油保護(hù)器(強(qiáng)力潤滑自動補(bǔ)償保護(hù)器)、球鉸型自動調(diào)心聯(lián)軸體等件。 這種機(jī)械傳動裝置的特點(diǎn)是聯(lián)軸器的下部裝有隔離密封把上、下油隔開，下面在裝置內(nèi) 用的是潤滑油，只有在聯(lián)軸器的隔離密封上部開有原油進(jìn)口，在潛油螺桿泵旋轉(zhuǎn)時原油從 這些孔進(jìn)入泵的下端入口。潛油螺桿泵通過旋轉(zhuǎn)向上推油的同時，存在一個方向向下的反 作用力，這個反力就由設(shè)在隔離密封下的推力軸承來承載，并且都要采用一種持殊結(jié)構(gòu)的 限徑軸承來承載反力。但是，在軸承外徑受限的情況下，無法設(shè)計出壽命更好的軸承，因此，限徑軸承的使用壽命仍達(dá)不到理想周期，軸承的疲勞破壞會導(dǎo)致整個采油系統(tǒng)癱瘓。 為解決這個使用壽命短的問題，也曾設(shè)計出了許多不同結(jié)構(gòu)的軸承，由于螺桿的反力很大， 加之井下復(fù)雜作業(yè)的工況，仍然滿足不了采油裝置長期作業(yè)的要求。
因油井的尺寸限定了該裝置的推力軸承外徑尺寸，在軸承外徑受限的情況下，無法設(shè) 計出壽命更好的軸承，軸承的疲勞破壞會導(dǎo)致整個采油系統(tǒng)癱瘓。軸承的使用壽命是動負(fù) 荷系數(shù)與實(shí)際負(fù)載之商的一個指數(shù)倍，在限徑條件下不可能把動負(fù)荷系數(shù)提高得很大，結(jié) 果使大多數(shù)的此種采油系統(tǒng)中的采油裝置都會因?yàn)檩S承的抗疲勞能力不足，而首先遭到破 壞。軸承破壞以后阻力的突然加大會繼續(xù)損壞系統(tǒng)中的減速機(jī)和電機(jī)等部件。要維持繼續(xù) 生產(chǎn)不僅要取出被損壞了的采油裝置，還要再下一套新的采油裝置，從而造成了很大的經(jīng) 濟(jì)損失。所以還不能充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置，它解決了現(xiàn)有潛油螺桿泵采 油裝置存在的軸承使用壽命短等問題，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計科學(xué)，受力分布匹配合理，除具有 電潛螺桿泵采油系統(tǒng)機(jī)械傳動裝置的優(yōu)點(diǎn)外，還能有效地提高軸承的使用壽命，大大延長 采油裝置的使用周期，降低維護(hù)成本，顯著提高采油作業(yè)效率和產(chǎn)油量。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置包括由下往上依次聯(lián)接 在井管中的潛油電機(jī)及其驅(qū)動的行星減速器、螺桿泵和與泵體連接的油保護(hù)器、推力聯(lián)軸 器、出油單向閥及輸油管組，其技術(shù)要點(diǎn)是所述螺桿泵采用帶有上進(jìn)油孔的排量小的上 螺桿泵和帶有下進(jìn)油孔的排量大的下螺桿泵，所述上、下螺桿泵的旋向相反的泵桿通過組 裝在匯流體內(nèi)的萬向聯(lián)軸器鉸接在一起，所述上螺桿泵的泵體通過組裝在一起的分流套、 壓緊套與所述出油單向閥和輸油管組聯(lián)接，通過隔流體組裝在一起的所述導(dǎo)流體和分流套
內(nèi)分別設(shè)置軸向匯流出油孔，所述下螺桿泵的泵體通過過渡套與所述的匯流體聯(lián)接。
所述推力聯(lián)軸器的輸出齒輪軸與所述下螺桿泵的泵桿聯(lián)接，所述推力聯(lián)軸器的花鍵軸
通過油保護(hù)器、行星減速器聯(lián)接潛油電機(jī)驅(qū)動軸。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是由于本發(fā)明采用本發(fā)明人在先專利"電潛螺桿泵采
油系統(tǒng)機(jī)械傳動裝置"的機(jī)械傳動裝置，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計科學(xué)，是采用同一個萬向聯(lián)軸器 同時聯(lián)接上、下兩個螺桿泵的旋向相反的泵桿(轉(zhuǎn)子)，帶有上進(jìn)油孔的排量小的上螺桿 泵是從泵的上端進(jìn)油，其泵桿整體受力方向向上；帶有下進(jìn)油孔的排量大的下螺桿泵是從 泵的下端進(jìn)油，其泵桿整體受力方向向下，所以受力分布匹配合理，上、下這兩個油流的 壓力方向相反，可在很大程度上抵消一部分下螺桿泵的泵桿對下面裝置中軸承的反作用 力，使下方軸承承受的反作用合力變小。與現(xiàn)有"雙向?qū)ΨQ單螺桿抽油泵"相比，本發(fā)明 采用的是雙向非對稱單螺桿抽油泵，經(jīng)過科學(xué)計算和合理匹配，上面的排量小，下面的排量大，這樣，整個系統(tǒng)的軸向力由兩個聯(lián)軸機(jī)構(gòu)分解承擔(dān)，有效地提高每個聯(lián)軸機(jī)構(gòu)中軸 承的使用壽命，這是提高整個采油系統(tǒng)使用壽命的關(guān)鍵。這樣，推力軸承所接受的實(shí)際負(fù) 荷值就會很小，因此，將有效地提高軸承的使用壽命，它解決了現(xiàn)有潛油螺桿泵采油裝置 存在的軸承使用壽命短等問題。除具有電潛螺桿泵采油系統(tǒng)機(jī)械傳動裝置的優(yōu)點(diǎn)外，還能 有效地提高軸承的使用壽命，大大延長采油裝置的使用周期，降低維護(hù)成本。
因該裝置是在一口油井內(nèi)采用兩個螺桿泵聯(lián)合作業(yè)，單位時間內(nèi)油量有了大幅度提 升，產(chǎn)量也相應(yīng)的提高，故顯著提高采油作業(yè)效率和產(chǎn)油量。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

圖1是本發(fā)明的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中序號說明l井管、2錨定器、3潛油電機(jī)、4行星減速器、5油保護(hù)器、6推力 聯(lián)軸器、7下進(jìn)油孔、8過渡套、9下螺桿泵、IO匯流體、ll萬向聯(lián)軸器、12導(dǎo)流體、13 上螺桿泵、14隔流體、15分流套、16上進(jìn)油孔、17匯流出油孔、18壓緊套、19出油單 向閥、20輸油管組。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。該雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置是下到油田的 井管1中進(jìn)行作業(yè)的，并利用錨定器2將該裝置在井管1中進(jìn)行定心固定。其包括由下往 上依次聯(lián)接在井管l中的潛油電機(jī)3、行星減速器4、油保護(hù)器5、推力聯(lián)軸器6、過渡套 8、下螺桿泵9、匯流體IO、萬向聯(lián)軸器ll、導(dǎo)流體12、上螺桿泵13、隔流體14、分流 套15、壓緊套18、出油單向閥19及輸油管組20等件。其中有些部件，如錨定器2、潛 油電機(jī)3、萬向聯(lián)軸器ll、 18壓緊套、出油單向闊19、輸油管組20等的結(jié)構(gòu)基本上采用 通用部件，有些部件與本發(fā)明人在先專利"電潛螺桿泵采油系統(tǒng)機(jī)械傳動裝置"(專利公告 號為CN201059345Y)中的一些部件結(jié)構(gòu)相同。如行星減速器4即為其漸開線行星減速器， 油保護(hù)器5即為其強(qiáng)力潤滑自動補(bǔ)償保護(hù)器，推力聯(lián)軸器6即為其球鉸型自動調(diào)心聯(lián)軸體。 所用螺桿泵采用帶有上進(jìn)油孔16的排量小的上螺桿泵13和帶有下進(jìn)油孔7的排量大的下 螺桿泵9。其上、下螺桿泵13、 9的旋向相反的泵桿通過組裝在匯流體10內(nèi)的萬向聯(lián)軸 器11鉸接在一起。上螺桿泵13的泵體(定子)通過組裝在一起的分流套15、壓緊套18 與出油單向閥19和輸油管組20聯(lián)接。匯流體10和導(dǎo)流體12、隔流體14、分流套15、 壓緊套18、出油單向閥19和通往地上的輸油管組20通過螺紋連接在一起。下螺桿泵9 的泵體(定子)通過過渡套8、油保護(hù)器5和推力聯(lián)軸器6固定聯(lián)接在行星減速器4的外 殼上。導(dǎo)流體12和分流套15通過隔流體14組裝在一起，在導(dǎo)流體12和分流套15內(nèi)分 別設(shè)置軸向匯流出油孔17，下螺桿泵9的泵體通過過渡套8與匯流體10聯(lián)接。推力聯(lián)軸器6的輸出齒輪軸與下螺桿泵9的泵桿聯(lián)接，推力聯(lián)軸器6的花鍵軸通過油 保護(hù)器5、行星減速器4聯(lián)接潛油電機(jī)3驅(qū)動軸。通過推力聯(lián)軸器6的輸出齒輪軸及其外 齒內(nèi)套與同一內(nèi)齒外套相嚙合所組成的零齒差內(nèi)嚙合齒輪副傳動，利用兩個齒輪的徑向變
位和切向變位的優(yōu)化組合，可以保證單向偏心量最大達(dá)到6mm，兩對內(nèi)嚙合齒輪副保證 了雙向偏心量最大達(dá)到12mm，以適應(yīng)螺桿泵轉(zhuǎn)子的偏心運(yùn)動要求。這樣可使油保護(hù)器5 和行星減速器4不承擔(dān)螺桿泵轉(zhuǎn)子反饋回來的軸向力，并使行星減速器4輸出軸的定軸轉(zhuǎn) 動轉(zhuǎn)換為單螺桿泵轉(zhuǎn)子行星偏轉(zhuǎn)運(yùn)動。分流套15的定位是用壓緊套18實(shí)現(xiàn)的。出油的單 向閥19與輸油管組20連通，將油引到地上。
釆油作業(yè)時，潛油電機(jī)3驅(qū)動行星減速器4旋轉(zhuǎn)，帶動油保護(hù)器5和推力聯(lián)軸器6 花鍵軸一起轉(zhuǎn)動，并通過推力聯(lián)軸器6的輸出齒輪軸帶動下螺桿泵9和通過萬向聯(lián)軸器 11鉸接的上螺桿泵13轉(zhuǎn)動。原油分別從下螺桿泵9的下進(jìn)油孔7和上螺桿泵13的上進(jìn) 油孔16進(jìn)入兩個泵的吸入?yún)^(qū)，經(jīng)兩個泵傳至匯流體10。匯流后的原油流經(jīng)導(dǎo)流體12和 分流套15的軸向匯流出油孔17，再經(jīng)單向閥19進(jìn)入輸油管組20。
權(quán)利要求
1、一種雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置，包括由下往上依次聯(lián)接在井管中的潛油電機(jī)及其驅(qū)動的行星減速器、螺桿泵和與泵體連接的油保護(hù)器、推力聯(lián)軸器、出油單向閥及輸油管組，其特征在于所述螺桿泵采用帶有上進(jìn)油孔的排量小的上螺桿泵和帶有下進(jìn)油孔的排量大的下螺桿泵，所述上、下螺桿泵的旋向相反的泵桿通過組裝在匯流體內(nèi)的萬向聯(lián)軸器鉸接在一起，所述上螺桿泵的泵體通過組裝在一起的分流套、壓緊套與所述出油單向閥和輸油管組聯(lián)接，通過隔流體組裝在一起的所述導(dǎo)流體和分流套內(nèi)分別設(shè)置軸向匯流出油孔，所述下螺桿泵的泵體通過過渡套與所述的匯流體聯(lián)接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置，其特征在于所述推力聯(lián) 軸器的輸出齒輪軸與所述下螺桿泵的泵桿聯(lián)接，所述推力聯(lián)軸器的花鍵軸通過油保護(hù)器、 行星減速器聯(lián)接潛油電機(jī)驅(qū)動軸。
全文摘要
一種雙進(jìn)單出潛油螺桿泵采油裝置，它解決了現(xiàn)有潛油螺桿泵采油裝置存在的軸承使用壽命短等問題，其包括由下往上依次聯(lián)接在井管中的潛油電機(jī)、行星減速器、螺桿泵、油保護(hù)器、推力聯(lián)軸器、出油單向閥及輸油管組，其技術(shù)要點(diǎn)是螺桿泵采用帶有上進(jìn)油孔的排量小的上螺桿泵和帶有下進(jìn)油孔的排量大的下螺桿泵，上、下螺桿泵旋向相反的泵桿通過萬向聯(lián)軸器鉸接在一起，上螺桿泵的泵體與出油單向閥和輸油管組聯(lián)接，導(dǎo)流體和分流套內(nèi)分別設(shè)置軸向匯流出油孔。其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計科學(xué)，受力分布匹配合理，除具有電潛螺桿泵采油系統(tǒng)機(jī)械傳動裝置的優(yōu)點(diǎn)外，能有效地提高軸承的使用壽命，延長采油裝置的使用周期，降低維護(hù)成本，顯著提高采油作業(yè)效率和產(chǎn)油量。
文檔編號F04B47/02GK101624981SQ20091001296
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者周作督, 張幼軍, 王世杰 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)