一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，屬于采礦【技術(shù)領(lǐng)域】，它包括套管、電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、扶正軸承組件、螺桿泵、專用連接器、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)和油管，所述電機(jī)布置在井筒底部，電機(jī)輸出軸通過(guò)電機(jī)保護(hù)器、扶正軸承組件與螺桿泵轉(zhuǎn)子輸入端連接，所述螺桿泵轉(zhuǎn)子輸出端與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)連接，所述專用連接器由內(nèi)軸和外殼組成，它將螺桿泵定子和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，所述油管連接在專用井口與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)之間，所述套管嵌裝在井筒內(nèi)壁上，上述各組成元件均套裝在套管的內(nèi)部。本發(fā)明填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在煤層氣大斜度井和多分支水平井排采技術(shù)方面的空白，較傳統(tǒng)排采方式實(shí)現(xiàn)了采氣量的成倍增加，同時(shí)減少了排采設(shè)備的地面占用面積。
【專利說(shuō)明】一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層氣排采設(shè)備，尤其是一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，屬于采礦【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣(俗稱瓦斯)，一種新型潔凈能源，它是一種與煤伴生并以吸附狀態(tài)自生自儲(chǔ)于煤層中的非常規(guī)天然氣?，F(xiàn)階段煤層氣的開(kāi)采一般遵循“排水-降壓-采氣”的采集機(jī)理進(jìn)行，也就是通過(guò)機(jī)械設(shè)備將煤層中的水排出以降低井下壓力，使吸附在煤基質(zhì)孔隙內(nèi)表面的煤層氣被解吸出來(lái)，并通過(guò)擴(kuò)散和流動(dòng)兩種不同的方式運(yùn)移到井筒，這樣不僅使煤層氣這一潔凈能源得到利用，而且在后期煤炭開(kāi)采作業(yè)時(shí)，會(huì)大大減少瓦斯爆炸事故發(fā)生的幾率。
[0003]目前國(guó)內(nèi)普遍采用的煤層氣排采設(shè)備為抽油機(jī)和地面驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵，二者都屬于地面驅(qū)動(dòng)排采設(shè)備，通常用于直井和小斜度井(井斜< 50° )排采生產(chǎn)方式；對(duì)于大斜度井(井斜> 50° )排采方式來(lái)講，傳統(tǒng)的抽油機(jī)和地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵普遍存在抽油桿和油管磨損嚴(yán)重問(wèn)題，在較短時(shí)間內(nèi)抽油桿就會(huì)磨斷，發(fā)生故障率極高；而針對(duì)多分支水平井排采方式，傳統(tǒng)的抽油機(jī)和地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵則完全無(wú)能為力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種能解決傳統(tǒng)的抽油機(jī)和地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵桿管磨損及井斜度大排采困難的問(wèn)題、適用于多分支水平井和大斜度井排采方式的煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備。
[0005]本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，它與地面控制系統(tǒng)及專用井口配合完成煤層氣的排采作業(yè)，它包括套管、電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、扶正軸承組件、螺桿泵、專用連接器、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)和油管，所述電機(jī)布置在井筒底部，電機(jī)通過(guò)電纜與地面控制系統(tǒng)連接，電機(jī)輸出軸通過(guò)電機(jī)保護(hù)器、扶正軸承組件與螺桿泵轉(zhuǎn)子輸入端連接，所述螺桿泵轉(zhuǎn)子輸出端與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)連接，所述專用連接器由內(nèi)軸和外殼組成，它將螺桿泵定子和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，所述油管連接在專用井口與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)之間，所述套管嵌裝在井筒內(nèi)壁上，電機(jī)、電機(jī)保護(hù)器、扶正軸承組件、螺桿泵、專用連接器、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)和油管均套裝在套管的內(nèi)部。
[0006]上述煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，所述專用軸向力承載機(jī)構(gòu)包括專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體、承重軸承組件、空心傳動(dòng)軸和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)機(jī)械密封單元，所述專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體一端與油管連接，另一端與專用連接器的外殼連接，所述空心傳動(dòng)軸布置在專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體內(nèi)部，它與螺桿泵轉(zhuǎn)子輸出端連接，在專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體與空心傳動(dòng)軸之間設(shè)置承重軸承組件和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)機(jī)械密封單元，所述承重軸承組件用于承擔(dān)由螺桿泵轉(zhuǎn)子傳遞的軸向拉力，并通過(guò)專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體、專用連接器的外殼將軸向拉力傳遞給螺桿泵的定子。
[0007]上述煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，所述扶正軸承組件包括花鍵套、扶正軸承組件機(jī)械密封單元、扶正軸承、扶正軸承組件殼體、傳動(dòng)軸和連接座,所述扶正軸承組件殼體一端與螺桿泵的進(jìn)液管連接，另一端通過(guò)連接座與電機(jī)保護(hù)器連接，所述傳動(dòng)軸布置在扶正軸承組件殼體內(nèi)部，在其輸出端設(shè)置與螺桿泵轉(zhuǎn)子輸入端裝配的花鍵套，其輸入端通過(guò)電機(jī)保護(hù)器與電機(jī)輸出軸連接，在扶正軸承組件殼體與傳動(dòng)軸之間設(shè)置扶正軸承和扶正軸承組件機(jī)械密封單元，所述扶正軸承用于校正螺桿泵轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的偏心問(wèn)題，保證電機(jī)動(dòng)力能夠平穩(wěn)地傳遞到螺桿泵轉(zhuǎn)子上。
[0008]上述煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，所述螺桿泵為左旋螺桿泵結(jié)構(gòu)。
[0009]上述煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，所述電機(jī)為低速大扭矩電機(jī)。
[0010]本發(fā)明為一種適用于多分支水平井和大斜度井排采方式的煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，它通過(guò)布置在井筒底部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)，并在螺桿泵輸出端設(shè)置了專用軸向力承載機(jī)構(gòu)，由承重軸承組件來(lái)承擔(dān)螺桿泵轉(zhuǎn)子傳遞的軸向拉力，并通過(guò)專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體、專用連接器將軸向拉力傳遞給螺桿泵的定子，因此避免了螺桿泵巨大的軸向力對(duì)電機(jī)造成的損壞；本發(fā)明在電機(jī)保護(hù)器和螺桿泵之間設(shè)置了扶正軸承組件，用以將電機(jī)的扭矩傳遞到螺桿泵上，因此解決了螺桿泵轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的偏心問(wèn)題，保證了電機(jī)動(dòng)力能夠平穩(wěn)地傳遞到螺桿泵轉(zhuǎn)子上；本發(fā)明采用左旋螺桿泵結(jié)構(gòu)，它與右旋油管配合，有效地避免了傳統(tǒng)右旋螺桿泵轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中油管脫扣現(xiàn)象的發(fā)生，這樣就不需在螺桿泵定子上設(shè)置錨定器，減少了零部件數(shù)量，降低了設(shè)備采購(gòu)及維護(hù)成本；本發(fā)明采用低速大扭矩電機(jī)作為動(dòng)力源，具有優(yōu)異的低速大扭矩特性，能很好地解決螺桿泵停泵后啟動(dòng)困難的問(wèn)題?？傊?，本發(fā)明填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在煤層氣大斜度井和多分支水平井排采技術(shù)方面的空白，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用取得了很好的效果，與地面排采方式相比，實(shí)現(xiàn)了采氣量的成倍增加，而且減少了排采設(shè)備的地面占用面積。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1是本發(fā)明總體布置示意圖；
圖2是專用軸向力承載機(jī)構(gòu)示意圖；
圖3是專用軸向力承載機(jī)構(gòu)、專用連接器、螺桿泵裝配關(guān)系示意圖；
圖4是扶正軸承組件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是螺桿泵、扶正軸承組件、電機(jī)保護(hù)器及電機(jī)裝配關(guān)系示意圖；
圖6是本發(fā)明的排水路線示意圖。
[0013]圖中各標(biāo)號(hào)清單為:1、電機(jī)，2、套管，3、電機(jī)保護(hù)器，4、扶正軸承組件，4-1、花鍵套，4-2、扶正軸承組件機(jī)械密封單元，4-3、扶正軸承，4-4、扶正軸承組件殼體，4-5、傳動(dòng)軸，
4-6、連接座，5、螺桿泵，5-1、轉(zhuǎn)子，5-2、定子，5-3、進(jìn)液管，6、專用連接器，6-1、內(nèi)軸，6-2、夕卜殼，7、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)，7-1、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體，7-2、承重軸承組件，7-3、空心傳動(dòng)軸，7-4、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)機(jī)械密封單元，8、油管，9、專用井口，10、電纜，11、地面控制系統(tǒng)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]參看圖1、圖3，本發(fā)明與地面控制系統(tǒng)11及專用井口 9配合完成煤層氣的排采作業(yè)，它包括套管2、電機(jī)1、電機(jī)保護(hù)器3、扶正軸承組件4、螺桿泵5、專用連接器6、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7和油管8，所述電機(jī)I布置在井筒底部，電機(jī)I通過(guò)電纜10與地面控制系統(tǒng)11連接，電機(jī)輸出軸通過(guò)電機(jī)保護(hù)器3、扶正軸承組件4與螺桿泵5的轉(zhuǎn)子5-1輸入端連接，所述轉(zhuǎn)子5-1的輸出端與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7連接，所述專用連接器6由內(nèi)軸6-1和外殼6-2組成，它將螺桿泵的定子5-2和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7連接起來(lái)，所述油管8連接在專用井口 9與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7之間，所述套管2嵌裝在井筒內(nèi)壁上，電機(jī)1、電機(jī)保護(hù)器
3、扶正軸承組件4、螺桿泵5、專用連接器6、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7和油管8均套裝在套管2的內(nèi)部。
[0015]參看圖1、圖2、圖3，本發(fā)明的專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7包括專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體7-1、承重軸承組件7-2、空心傳動(dòng)軸7-3和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)機(jī)械密封單元7-4，所述專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體7-1 —端與油管8連接，另一端與專用連接器6的外殼6-2連接，所述空心傳動(dòng)軸7-3布置在專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體7-1內(nèi)部，通過(guò)專用連接器6的內(nèi)軸6-1與螺桿泵的轉(zhuǎn)子5-1輸出端連接，在專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體7-1與空心傳動(dòng)軸7-3之間設(shè)置承重軸承組件7-2和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)機(jī)械密封單元7-4，所述承重軸承組件7-2用于承擔(dān)由螺桿泵轉(zhuǎn)子5-1傳遞的軸向拉力，并通過(guò)專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體7-1、專用連接器6的外殼6-2將軸向拉力傳遞給螺桿泵5的定子5-2。
[0016]參看圖1、圖4、圖5，本發(fā)明的扶正軸承組件4包括花鍵套4-1、扶正軸承組件機(jī)械密封單元4-2、扶正軸承4-3、扶正軸承組件殼體4-4、傳動(dòng)軸4-5和連接座4_6，所述扶正軸承組件殼體4-4 一端與螺桿泵5的進(jìn)液管5-3連接，另一端通過(guò)連接座4-6與電機(jī)保護(hù)器3連接，所述傳動(dòng)軸4-5布置在扶正軸承組件殼體4-4內(nèi)部，在其輸出端設(shè)置與螺桿泵轉(zhuǎn)子
5-1輸入端裝配的花鍵套4-1，其輸入端通過(guò)電機(jī)保護(hù)器3與電機(jī)I輸出軸連接，在扶正軸承組件殼體4-4與傳動(dòng)軸4-5之間設(shè)置扶正軸承4-3和扶正軸承組件機(jī)械密封單元4-2，所述扶正軸承4-3用于校正螺桿泵轉(zhuǎn)子5-1在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的偏心問(wèn)題，保證電機(jī)動(dòng)力能夠平穩(wěn)地傳遞到螺桿泵轉(zhuǎn)子5-1上。
[0017]參看圖1?圖5，圖中所示為本發(fā)明在多分支水平井排采方式下的具體實(shí)施例，它通過(guò)布置在井筒底部的電機(jī)I驅(qū)動(dòng)螺桿泵5運(yùn)轉(zhuǎn)，并在螺桿泵的轉(zhuǎn)子5-1輸出端設(shè)置了專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7，由承重軸承組件7-2來(lái)承擔(dān)螺桿泵轉(zhuǎn)子5-1傳遞的軸向拉力F，并通過(guò)專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體7-1、專用連接器6將軸向拉力F傳遞給螺桿泵的定子5-2，因此避免了螺桿泵轉(zhuǎn)子5-1巨大的軸向力對(duì)電機(jī)I造成的損壞；本發(fā)明在電機(jī)保護(hù)器3和螺桿泵5之間設(shè)置了扶正軸承組件4，用以將電機(jī)I輸出軸的扭矩傳遞到螺桿泵5上，因此解決了螺桿泵轉(zhuǎn)子5-1在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的偏心問(wèn)題，保證了電機(jī)動(dòng)力能夠平穩(wěn)地傳遞到螺桿泵轉(zhuǎn)子5-1上；本發(fā)明采用左旋螺桿泵結(jié)構(gòu)，它與通過(guò)右旋螺紋結(jié)構(gòu)連接的油管8配合，有效地避免了傳統(tǒng)右旋螺桿泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中油管8脫扣現(xiàn)象的發(fā)生，這樣就不需在電機(jī)I下端設(shè)置錨定器，避免了因煤粉沉積、錨定器堵塞及粉埋造成的起下泵困難問(wèn)題，既減少了零部件數(shù)量，又降低了設(shè)備采購(gòu)及維護(hù)成本；本發(fā)明采用低速大扭矩電機(jī)作為動(dòng)力源，優(yōu)選電機(jī)電壓為380V，運(yùn)行轉(zhuǎn)速為20-200r/min，電機(jī)外徑102mm，它既能滿足在多分支水平井5 1/2套管中順利啟下泵組要求，又具有優(yōu)異的低速大扭矩特性，能很好地解決螺桿泵5停泵后啟動(dòng)困難的問(wèn)題。
[0018]參看圖1、圖5、圖6，本發(fā)明的工作過(guò)程為:電機(jī)I在地面控制系統(tǒng)11控制下運(yùn)轉(zhuǎn)，其輸出軸通過(guò)電機(jī)保護(hù)器、扶正軸承組件4帶動(dòng)螺桿泵5的轉(zhuǎn)子5-1在定子5-2內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動(dòng)，將由螺桿泵進(jìn)液管5-3進(jìn)入到螺桿泵5中的水推入專用軸向力承載機(jī)構(gòu)7中，然后水流由空心傳動(dòng)軸7-3內(nèi)腔進(jìn)入油管8中，再由油管8經(jīng)專用井口 9抽排到地面上來(lái)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，它與地面控制系統(tǒng)(11)及專用井口(9)配合完成煤層氣的排采作業(yè)，其特征是，它包括套管(2)、電機(jī)(I)、電機(jī)保護(hù)器(3)、扶正軸承組件(4)、螺桿泵(5)、專用連接器(6)、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)(7)和油管(8)，所述電機(jī)(I)布置在井筒底部，電機(jī)(I)通過(guò)電纜(10)與地面控制系統(tǒng)(11)連接，電機(jī)輸出軸通過(guò)電機(jī)保護(hù)器(3)、扶正軸承組件(4)與螺桿泵(5)的轉(zhuǎn)子(5-1)輸入端連接，所述轉(zhuǎn)子(5-1)的輸出端與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)(7 )連接，所述專用連接器(6 )由內(nèi)軸(6-1)和外殼(6-2 )組成，它將螺桿泵的定子(5-2)和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)(7)連接起來(lái)，所述油管(8)連接在專用井口(9)與專用軸向力承載機(jī)構(gòu)(7)之間，所述套管(2)嵌裝在井筒內(nèi)壁上，電機(jī)(I)、電機(jī)保護(hù)器(3)、扶正軸承組件(4)、螺桿泵(5)、專用連接器(6)、專用軸向力承載機(jī)構(gòu)(7)和油管(8)均套裝在套管(2)的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，其特征是，所述專用軸向力承載機(jī)構(gòu)(7 )包括專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體(7-1)、承重軸承組件(7-2 )、空心傳動(dòng)軸(7-3)和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)機(jī)械密封單元(7-4),所述專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體(7-1) —端與油管(8)連接，另一端與專用連接器的外殼(6-2)連接，所述空心傳動(dòng)軸(7-3)布置在專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體(7-1)內(nèi)部，它與螺桿泵的轉(zhuǎn)子(5-1)輸出端連接，在專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體(7-1)與空心傳動(dòng)軸(7-3)之間設(shè)置承重軸承組件(7-2)和專用軸向力承載機(jī)構(gòu)機(jī)械密封單元(7-4)，所述承重軸承組件(7-2)用于承擔(dān)由螺桿泵轉(zhuǎn)子(5-1)傳遞的軸向拉力，并通過(guò)專用軸向力承載機(jī)構(gòu)殼體(7-1)、專用連接器(6)的外殼(6-2)將軸向拉力傳遞給螺桿泵(5)的定子(5-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，其特征是，所述扶正軸承組件(4)包括花鍵套(4-1)、扶正軸承組件機(jī)械密封單元(4-2)、扶正軸承(4-3)、扶正軸承組件殼體(4-4)、傳動(dòng)軸(4-5)和連接座(4-6)，所述扶正軸承組件殼體(4-4) 一端與螺桿泵(5 )的進(jìn)液管(5-3 )連接，另一端通過(guò)連接座(4-6 )與電機(jī)保護(hù)器(3 )連接，所述傳動(dòng)軸(4-5 )布置在扶正軸承組件殼體(4-4 )內(nèi)部，在其輸出端設(shè)置與螺桿泵轉(zhuǎn)子(5-1)輸入端裝配的花鍵套(4-1)，其輸入端通過(guò)電機(jī)保護(hù)器(3)與電機(jī)(I)輸出軸連接，在扶正軸承組件殼體(4-4)與傳動(dòng)軸(4-5)之間設(shè)置扶正軸承(4-3)和扶正軸承組件機(jī)械密封單元(4-2)，所述扶正軸承(4-3)用于校正螺桿泵轉(zhuǎn)子(5-1)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的偏心問(wèn)題，保證電機(jī)動(dòng)力能夠平穩(wěn)地傳遞到螺桿泵轉(zhuǎn)子(5-1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，其特征是，所述螺桿泵(5)為左旋螺桿泵結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤層氣專用井下直驅(qū)排采設(shè)備，其特征是，所述電機(jī)(I)為低速大扭矩電機(jī)。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK103953315SQ201410134005
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】劉欣春, 尚友杰, 韓軍 申請(qǐng)人:唐山玉聯(lián)機(jī)電有限公司