專利名稱：：井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及油田采油
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及無桿采油，是一種井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)。適用于定向井、斜井易發(fā)生桿管偏磨的采油井。
背景技術(shù)：
：目前，在機(jī)械采油中，抽油機(jī)有桿泵舉升系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、可靠耐用、適應(yīng)性廣等優(yōu)勢(shì)占據(jù)了主導(dǎo)地位，約占人工舉升井?dāng)?shù)的90%左右。但也存在一些不足之處首先，抽油桿與油管之間存在固有的往復(fù)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(yán)重。其次，過多的傳動(dòng)環(huán)節(jié)、以及需要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(dǎo)致抽油機(jī)有桿泵系統(tǒng)效率降低、維護(hù)工作量加大，增加了原油的開采成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下電機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油泵舉升原油。與抽油機(jī)有桿泵采油系統(tǒng)相比，從根本上消除了桿管偏磨問題，減少了傳動(dòng)環(huán)節(jié)，提高采油效率。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)，主要由壓力平衡裝置、三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)、機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、下缸筒和下堵頭組成。其特征在于壓力平衡裝置包括上隔環(huán)、呼吸孔、平衡活塞和上缸筒，上缸筒頂部有螺紋，能與油管連接，上缸筒壁上開有呼吸孔，在上缸筒內(nèi)有平衡活塞，平衡活塞套在電機(jī)軸的外壁上。上缸筒的下端固定有三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)軸中心有軸向通孔，電機(jī)軸上端延伸到上隔環(huán)以上。在三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的下端固定有下缸筒，下缸筒的下端固定有下堵頭。機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)在下缸筒內(nèi)，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括聯(lián)軸器、螺母和絲杠。聯(lián)軸器上端與電機(jī)軸下端連接，聯(lián)軸器下端與螺母上端連接。螺母與絲杠采用螺紋配合，絲杠的下端穿過下堵頭中心孔。為了提高密封性，在絲杠與下堵頭之間有密封圈。相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5由端蓋、電機(jī)外殼、定子和轉(zhuǎn)子四部分組成，電機(jī)總長(zhǎng)2.2m，電機(jī)外殼外徑108mm、內(nèi)徑98mm。定子由定子鐵心和定子繞組組成，定子鐵心用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，定子繞組線為直徑2.5mm的圓銅線。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成，轉(zhuǎn)子鐵心用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子繞組采用籠形繞組，即在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)槽中插入一根銅導(dǎo)條，在銅導(dǎo)條兩端各用一個(gè)銅環(huán)把導(dǎo)條連接起來，銅導(dǎo)條直徑5.3mm。裝配時(shí)將三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5的端蓋用螺紋連接在電機(jī)外殼的一端，然后將定子裝入電機(jī)外殼中，再將轉(zhuǎn)子插入定子中心孔中，最后在電機(jī)外殼的另一端用螺紋連接端蓋。簡(jiǎn)述井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)的工作原理和工作過程，有利于理解本實(shí)用新型。參閱圖1。壓力平衡裝置起到平衡壓力作用，確保系統(tǒng)內(nèi)外的壓力平衡。三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5在系統(tǒng)的中部，通過電纜供電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)下部，通過與電機(jī)軸6連接的螺母8將電機(jī)軸6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲杠10的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。螺母8與聯(lián)軸器7連接做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，絲杠10做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。絲杠10做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)能帶動(dòng)下部的抽油泵柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把地層的液體抽汲出來。絲杠10和電機(jī)軸6均設(shè)計(jì)有中心孔，井下液體能通過絲杠10和電機(jī)軸6的中心孔，進(jìn)入到上部油管內(nèi)，最后到達(dá)地面。上行程時(shí)，三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5正向旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器7帶動(dòng)螺母8正向旋轉(zhuǎn)，絲杠10向上運(yùn)動(dòng)，絲杠IO下部連接的抽油泵柱塞上行，固定閥打開、游動(dòng)閥關(guān)閉，完成抽油泵的吸入過程；下行程時(shí)，三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5反向旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器7帶動(dòng)螺母8反向旋轉(zhuǎn)，絲杠10向下運(yùn)動(dòng)，抽油泵柱塞下行，固定閥關(guān)閉、游動(dòng)閥打開，完成抽油泵的排出過程。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)置于井下，通過絲杠將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)抽油泵實(shí)現(xiàn)舉升抽油。與抽油機(jī)有桿泵采油系統(tǒng)相比，取消了抽油桿，從根本上消除了管桿偏磨問題；實(shí)現(xiàn)了電機(jī)軸到抽油泵柱塞的"零傳動(dòng)"，消除了沖程損失，有利于提高抽油泵泵效和系統(tǒng)效率；應(yīng)用數(shù)控方式調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，降低了后期運(yùn)行維護(hù)成本和工人勞動(dòng)強(qiáng)度；不需要抽油機(jī)、井口占地面積少。圖1是本實(shí)用新型井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖中，l.上隔環(huán)，2.呼吸孔，3.平衡活塞，4.上缸筒，5.三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，6.電機(jī)軸，7.聯(lián)軸器，8.螺母，9.下缸筒，IO.絲杠，ll.下堵頭，12.密封圈。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:以一個(gè)外徑108mm、長(zhǎng)度6.7m的井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)為例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖1。本實(shí)用新型井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)，主要由壓力平衡裝置、三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5、機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、下缸筒9和下堵頭11組成。壓力平衡裝置包括上隔環(huán)1、呼吸孔2、平衡活塞3和上缸筒4，上缸筒1外徑108mm、內(nèi)徑98mm，上缸筒4頂部有M108X1.5的外螺紋，通過一個(gè)轉(zhuǎn)換接箍(一端為M108X1.5的內(nèi)螺紋，一端為27/8TBG內(nèi)螺紋)與27/8平式油管連接，上缸筒4壁上開有2個(gè)直徑10mm的呼吸孔，上缸筒4內(nèi)部有一個(gè)平衡活塞3，平衡活塞3的內(nèi)孔為30mm，平衡活塞3套在電機(jī)軸6的外壁上，平衡活塞3上部與上隔環(huán)1之間的空間與油套環(huán)空連通，平衡活塞3下部與三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5和機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)內(nèi)部連通，當(dāng)三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5和機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)內(nèi)部壓力與環(huán)空壓力不平衡時(shí)，平衡活塞3自動(dòng)運(yùn)動(dòng)使壓力達(dá)到平衡。相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5由端蓋、電機(jī)外殼、定子和轉(zhuǎn)子四部分組成，電機(jī)總長(zhǎng)2.2m，電機(jī)外殼外徑108mm、內(nèi)徑98mm。定子由定子鐵心和定子繞組組成，定子鐵心用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，定子繞組線為直徑2.5mm的圓銅線。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成，轉(zhuǎn)子鐵心用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子繞組采用籠形繞組，即在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)槽中插入一根銅導(dǎo)條，在銅導(dǎo)條兩端各用一個(gè)銅環(huán)把導(dǎo)條連接起來，銅導(dǎo)條直徑5.3mm。裝配時(shí)將三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5端蓋用螺紋連接在電機(jī)外殼的一端，然后將定子裝入電機(jī)外殼中，再將轉(zhuǎn)子插入定子中心孔中，最后在電機(jī)外殼的另一端用螺紋連接端蓋。本領(lǐng)域技術(shù)人員能根據(jù)相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5的結(jié)構(gòu)，完成設(shè)計(jì)與制造。下面給出三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5的電磁設(shè)計(jì)參數(shù)，提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員參考。見表1、表2。表l三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)電磁參數(shù)設(shè)計(jì)表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)電磁參數(shù)設(shè)計(jì)表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在上缸筒4的下端采用M98X1.5的螺紋與一個(gè)三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5連接。電機(jī)軸6外徑為30mm、長(zhǎng)度為2955mm，電機(jī)軸6中心有軸向通孔，孔徑為16mm。三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5的下端采用M98X1.5的螺紋與下缸筒9連接，下缸筒9外徑108mm、內(nèi)徑98mm、長(zhǎng)度3870mm。下缸筒9的下端固定有下堵頭11。機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)在下缸筒9內(nèi)，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括聯(lián)軸器7、螺母8和絲杠10。聯(lián)軸器7上端與三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)5固定，下端與螺母8的頂端固定。螺母8與絲杠10采用矩形螺紋配合，螺距10mm。螺母8外徑75mm、長(zhǎng)度400mm。絲杠10公稱直徑為50mm、長(zhǎng)度1200mm、內(nèi)孔直徑16mm。絲杠10的下端穿過下堵頭11中心孔。在絲杠10與下堵頭11之間有三道密封圈12。電機(jī)軸6通過聯(lián)軸器7與機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的螺母8連接在一起，螺母8在電機(jī)軸6的帶動(dòng)下做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)絲杠10做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在下堵頭11的下端有外螺紋，能與下部抽油泵的外殼連接；在絲杠11的下端外螺紋，能與下部抽油泵的柱塞連接。權(quán)利要求一種井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)，主要由壓力平衡裝置、三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)(5)、機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、下缸筒(9)和下堵頭(11)組成，其特征在于壓力平衡裝置包括上隔環(huán)(1)、呼吸孔(2)、平衡活塞(3)和上缸筒(4)，上缸筒(4)頂部有螺紋，上缸筒壁上開有呼吸孔(2)，在上缸筒(4)內(nèi)有平衡活塞(2)，平衡活塞(2)套在電機(jī)軸(6)的外壁上，上缸筒(4)的下端固定有三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)(5)，三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)(5)的電機(jī)軸(6)中心有軸向通孔，電機(jī)軸上端延伸到上隔環(huán)以上，在三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)(5)的下端固定有下缸筒(9)，下缸筒(9)的下端固定有下堵頭(11)，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)在下缸筒(9)內(nèi)，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括聯(lián)軸器(7)、螺母(8)和絲杠(10)，聯(lián)軸器(7)上端與電機(jī)軸(6)下端連接，聯(lián)軸器(7)下端與螺母(8)上端連接，螺母(8)與絲杠(10)采用螺紋配合，絲杠(10)的下端穿過下堵頭(11)中心孔，在絲杠(10)與下堵頭(11)之間有密封圈(12)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)，其特征是所述的三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)(5)由端蓋、電機(jī)外殼、定子和轉(zhuǎn)子四部分組成，電機(jī)總長(zhǎng)2.2m，電機(jī)外殼外徑108mm、內(nèi)徑98mm;定子由定子鐵心和定子繞組組成，定子鐵心用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，定子繞組線為直徑2.5mm的圓銅線；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成，轉(zhuǎn)子鐵心用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子繞組采用籠形繞組，即在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)槽中插入一根銅導(dǎo)條，在銅導(dǎo)條兩端各用一個(gè)銅環(huán)把導(dǎo)條連接起來，銅導(dǎo)條直徑5.3mm;裝配時(shí)將三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)(5)的端蓋用螺紋連接在電機(jī)外殼的一端，然后將定子裝入電機(jī)外殼中，再將轉(zhuǎn)子插入定子中心孔中，最后在電機(jī)外殼的另一端用螺紋連接端蓋。專利摘要井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)，應(yīng)用于油田采油
技術(shù)領(lǐng)域：
。由壓力平衡裝置、三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)、機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、下缸筒和下堵頭組成。在上缸筒內(nèi)有平衡活塞和上隔環(huán)，上缸筒壁上有呼吸孔，上缸筒的下端固定有三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)，電機(jī)軸中心有軸向通孔，在三相異步旋轉(zhuǎn)電機(jī)下端固定有下缸筒和下堵頭，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)在下缸筒內(nèi)，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括聯(lián)軸器、絲杠和螺母，聯(lián)軸器上端與電機(jī)軸連接、下端與螺母連接，絲杠下端穿過下堵頭中心孔。電機(jī)軸經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，絲杠在螺母的驅(qū)動(dòng)下做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)抽油泵實(shí)現(xiàn)舉升抽油。井下旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無桿采油系統(tǒng)解決了定向井存在的桿管偏磨問題，提高了抽油泵效率、降低能耗。文檔編號(hào)E21B43/00GK201546684SQ200920246829公開日2010年8月11日申請(qǐng)日期2009年11月11日優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日發(fā)明者徐永高,朱洪征,李樓樓,楊華,楊承宗,桂捷,樊松,甘慶明,趙振峰,郭方元,黃偉申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司