專利名稱：電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田油井井下排液采油系統(tǒng)，特別涉及一種油田油井井下排液采油雙螺桿泵采油系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的三種主要機(jī)械采油系統(tǒng)是“抽油機(jī)—抽油桿—抽油泵”式有桿采油系統(tǒng)、電動潛油離心泵(ESP)采油系統(tǒng)、單螺桿泵(PCP)采油系統(tǒng)，但這三種機(jī)械采油系統(tǒng)都存在著一些不足。
“抽油機(jī)—抽油桿—抽油泵”采油系統(tǒng)雖具有工作比較平穩(wěn)可靠、操作方便、壓力排量調(diào)節(jié)范圍廣、易損件壽命長等特點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也比較明顯(1)占地面積大，耗費(fèi)鋼材多；(2)難以適應(yīng)叢式斜井、水平井采油；(3)難以適應(yīng)高粘度稠油和油、固相混合油質(zhì)；(4)浪費(fèi)能源，降低了油氣田開發(fā)的總體經(jīng)濟(jì)效益；(5)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損件多，維修工作量大。
電動潛油離心泵采油系統(tǒng)自井底而上的基本組成依次為“潛油電機(jī)—保護(hù)器—多級離心泵組件”，通過將動力電纜延伸到井底給潛油電機(jī)提供電能，進(jìn)而驅(qū)動離心泵組件旋轉(zhuǎn)。盡管它克服了“抽油機(jī)—抽油桿—抽油泵”采油系統(tǒng)的顯著缺點(diǎn)，但因離心泵的揚(yáng)程和排量與其轉(zhuǎn)速有很大關(guān)系，一方面使得該系統(tǒng)的下井深度受到限制；另一方面為增加排量只好采用多級離心泵或采用增速措施，由于汽蝕條件的限制而使得其轉(zhuǎn)速不可能無限制增加，從而使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。此外，當(dāng)原油中含氣量較高時離心泵中葉輪和導(dǎo)輪的汽蝕程度將會加重，而當(dāng)原油中含砂量較高時離心泵中葉輪和導(dǎo)輪的磨損迅速加快，工作壽命急劇減短，從而在某種程度上限制了電動潛油離心泵采油系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
按照對單螺桿泵的驅(qū)動方式來分，單螺桿泵采油系統(tǒng)可分為地面機(jī)械驅(qū)動、井下液壓驅(qū)動和井下電驅(qū)動等三種形式，其中前者目前應(yīng)用較廣。對于地面機(jī)械驅(qū)動單螺桿泵(RDPCP)采油系統(tǒng)而言，雖然單螺桿泵較之往復(fù)式抽油泵更能適應(yīng)高粘度稠油和油、固相混合油質(zhì)工況，而且介質(zhì)由軸向均勻推行流動，內(nèi)部流速較低，容積也能保持不變。但這種工作方式也存在著“抽油機(jī)—抽油桿—抽油泵”采油系統(tǒng)共同的一些缺點(diǎn)，而且由于它內(nèi)部流體單向流動，整個系統(tǒng)自身不能動態(tài)平衡；停泵時還存在因泵回流而產(chǎn)生的抽油桿反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，甚至?xí)鸬孛骝?qū)動的災(zāi)難性事故；此外，單螺桿泵的定子和轉(zhuǎn)子之間為過盈配合，起動扭矩較大。
為了克服地面機(jī)械驅(qū)動單螺桿泵采油系統(tǒng)的缺點(diǎn)，代表世界機(jī)械采油設(shè)備最高水平的Baker Hughes centrilift、Schlumberger Reda Pumps公司于20世紀(jì)90年代中前期推出了電動潛油單螺桿泵采油系統(tǒng)。除了需要克服螺桿泵工作過程中產(chǎn)生的巨大軸向力、螺桿轉(zhuǎn)子的行星運(yùn)動與輸入裝置定軸轉(zhuǎn)動等主要矛盾之外，還存在由于潛油電機(jī)的高速、小扭矩輸出特性與采油用單螺桿泵低速、大扭矩輸入特性之間的不匹配問題，為此必須在二者之間增加減速裝置，因此該系統(tǒng)自井底而上的基本組成一般依次為“潛油電機(jī)—保護(hù)器—減速裝置—單螺桿泵”。由于國內(nèi)減速裝置設(shè)計(jì)、制造技術(shù)水平等因素制約，該技術(shù)迄今在國內(nèi)尚未得到采油現(xiàn)場的生產(chǎn)性應(yīng)用。同時客觀而言，單螺桿泵采油系統(tǒng)本身也存在一些缺點(diǎn)，例如(1)當(dāng)井下含砂量較高而磨粒性較強(qiáng)時，很快就會使得橡膠定子失效，一些井液中的芳香族物質(zhì)會引起定子橡膠腫脹降解；當(dāng)鋼絲繩過油管起下單螺桿泵采油系統(tǒng)技術(shù)(TTC技術(shù))尚未推廣使用時，由于更換或修理井下單螺桿泵需要使用修井機(jī)將全部油管起出而耗時較長。
鑒于上述原因，有必要進(jìn)一步研制開發(fā)新型井下機(jī)械采油系統(tǒng)來克服上述主要機(jī)械采油方式的不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有機(jī)械采油技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明專利提出了一種具有設(shè)備占地面積小、無管桿磨損、系統(tǒng)效率高、安全可靠的電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)，包括帶有動力機(jī)組的井下機(jī)組部分，其特征在于所述的井下機(jī)組部分包括至少一個壓力段和至少一個流量段，所述的壓力段和流量段相互串聯(lián)，即壓力段的進(jìn)口通道與流量段的出口通道相連通；所述的壓力段和流量段包括至少一個帶有進(jìn)口通道、出口通道的雙螺桿泵組件。
本發(fā)明電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)中雙螺桿泵屬于容積式泵，容積式泵所輸送的流量與輸送流體的密度無關(guān)，而僅僅是泵結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速的函數(shù)；同時容積式泵的壓力升高值與所輸送的流量無關(guān)。因此，不管在泵吸入處體積含氣率如何變化或被輸送流體的密度如何低，不需要象葉片式泵一樣必須改變泵的轉(zhuǎn)速以得到恒定的增壓值，并且雙螺桿泵的轉(zhuǎn)子能夠在高轉(zhuǎn)速下工作而毋須使用減速裝置，因此結(jié)構(gòu)較為緊湊。而且本發(fā)明可采用井下潛油電機(jī)直接驅(qū)動，大大提高了機(jī)械效率。


圖1為電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)井下泵組件布局示意圖。
圖2為雙螺桿泵組件中單個模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2所示電動潛油雙螺桿采油系統(tǒng)的A-A向剖視示意圖。
圖4為圖2所示電動潛油雙螺桿采油系統(tǒng)的B-B向剖視示意圖。
圖5為圖2所示電動潛油雙螺桿采油系統(tǒng)的C-C向剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可根據(jù)附圖進(jìn)行實(shí)施，下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述本發(fā)明電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)，包括帶有動力機(jī)組的井下機(jī)組部分，其特征在于所述的井下機(jī)組部分包括至少一個壓力段1和至少一個流量段2，所述的壓力段1和流量段2相互串聯(lián)，即壓力段1的進(jìn)口通道與流量段2的出口通道相連通，所述的壓力段1和流量段2包括至少一個帶有進(jìn)口通道、出口通道的雙螺桿泵組件3。因本發(fā)明電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)中雙螺桿泵屬于容積式泵，容積式泵所輸送的流量與輸送流體的密度無關(guān)，而僅僅是泵結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速的函數(shù)；同時容積式泵的壓力升高值與所輸送的流量無關(guān)。因此，不管在泵吸入處體積含氣率如何變化或被輸送流體的密度如何低，不需要象葉片式泵一樣必須改變泵的轉(zhuǎn)速以得到恒定的增壓值，并且雙螺桿泵的轉(zhuǎn)子能夠在高轉(zhuǎn)速下工作而毋須使用減速裝置，因此結(jié)構(gòu)較為緊湊。而且本發(fā)明可采用井下潛油電機(jī)直接驅(qū)動，大大提高了機(jī)械效率，為了提供雙螺桿泵所需的流量，所述的流量段泵組件3采用并聯(lián)方式相聯(lián)接，數(shù)目一般為1-3個，圖中3個泵組件的出口通道相連通；即每個泵組件都有一個相對獨(dú)立的吸入口16，即使其中任何一個吸入口出現(xiàn)障礙或阻塞也不會影響其它吸入口的工作狀態(tài)。吸入口由下而上依次是第一級吸入口16a、第二級吸入口16b、第三級吸入口16c；每個流量模塊上與此對應(yīng)的有入口通道17、出口通道18。
為了提供雙螺桿泵所需的壓力，在流量段上部相連的是雙螺桿泵的壓力段，所述壓力段泵組件為3個，所述的3個泵組件的進(jìn)口通道相連通且出口通道相連通。根據(jù)預(yù)定的壓頭可將多個壓力段相互串聯(lián)，即相鄰兩個壓力段的出口通道與進(jìn)口通道相連通。
本發(fā)明的雙螺桿泵組件包括帶有進(jìn)口通道26、出口通道27的泵體21，在所述的泵體21內(nèi)有兩根旋向相反(若前者為右旋，則后者為左旋)、相互嚙合、互不接觸的螺桿轉(zhuǎn)子22，所述的主動螺桿轉(zhuǎn)子伸出泵體外與動力機(jī)組相連接(當(dāng)兩個相鄰泵組件連接時為兩個主動螺桿轉(zhuǎn)了相連接)，所述兩根螺桿轉(zhuǎn)子22同一端安裝有相互嚙合的同步齒輪20，主動螺桿轉(zhuǎn)子22a通過齒輪20將輸出扭矩的一半傳給從動螺桿轉(zhuǎn)子22b，所述泵體21的內(nèi)表面與兩根螺桿轉(zhuǎn)子22的外圓表面相適配，泵體21與螺桿轉(zhuǎn)子22外圓表面及螺桿轉(zhuǎn)子22與螺桿轉(zhuǎn)子22之間的間隙應(yīng)盡可能地小，以便于螺桿轉(zhuǎn)子22與泵體21、螺桿轉(zhuǎn)子22與螺桿轉(zhuǎn)子22之間相互形成輸送液體的密封腔室。每個模塊都采用外置式滾動軸承25，通過螺旋迷宮密封23、金屬端面密封24將動力輸入端的同步齒輪20/滾動軸承25、動力輸出端的滾動軸承25與泵體內(nèi)腔室的流體介質(zhì)隔開。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的每根螺桿轉(zhuǎn)子22上設(shè)有兩段旋向相反的螺紋。這樣可以使得各個模塊的軸向力自行消除；進(jìn)而不用考慮整個井下雙螺桿泵組件的軸向力問題。當(dāng)然每根螺桿轉(zhuǎn)子22上也可以只設(shè)有一段螺紋，此時整個系統(tǒng)需要設(shè)置專門的軸向力止推節(jié)。為了使進(jìn)出油的效果更好，進(jìn)口通道26位于泵體21中部的位置，所述的出口通道27位于泵體21近兩端的位置。
權(quán)利要求
1.一種電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)，包括帶有動力機(jī)組的井下機(jī)組部分，其特征在于所述的井下機(jī)組部分包括至少一個壓力段和至少一個流量段，所述的壓力段和流量段相互串聯(lián)，即壓力段的進(jìn)口通道與流量段的出口通道相連通；所述的壓力段和流量段包括至少一個帶有進(jìn)口通道、出口通道的雙螺桿泵組件。
2.如權(quán)利要求1所述的雙螺桿泵，其特征在于所述的流量段泵組件并聯(lián)聯(lián)接，并聯(lián)數(shù)目一般為1-3個，各個泵組件的出口通道相連通。
3.如權(quán)利要求1所述的電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)，其特征在于所述壓力段泵組件為3個，所述的3個泵組件的進(jìn)口通道相連通且出口通道相連通。
4.如權(quán)利要求1所述的電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)系統(tǒng)所要求揚(yáng)程的不同，可以串聯(lián)不同數(shù)目的壓力段。
5.如權(quán)利要求1所述的電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)，其特征在于所述的雙螺桿泵組件的泵體內(nèi)包括旋向相反、相互嚙合、互不接觸的主動螺桿轉(zhuǎn)子和從動螺桿轉(zhuǎn)子，所述的主動螺桿轉(zhuǎn)子伸出泵體外與動力機(jī)組相連接，所述兩根螺桿轉(zhuǎn)子同一端安裝有相互嚙合的齒輪，所述泵體的內(nèi)表面與兩根螺桿的外圓表面相適配。
6.如權(quán)利要求2所述的雙螺桿泵，其特征在于所述的每根螺桿轉(zhuǎn)子上設(shè)有兩段旋向相反的螺紋。
7.如權(quán)利要求2所述的雙螺桿泵，其特征在于每根螺桿轉(zhuǎn)子22上也可以只設(shè)有一段螺紋，此時整個系統(tǒng)需要設(shè)置專門的軸向力止推節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明電動潛油雙螺桿泵采油系統(tǒng)，針對現(xiàn)有機(jī)械采油技術(shù)中占地面積大，效率低等問題，包括帶有動力機(jī)組的井下機(jī)組部分，所述的井下機(jī)組部分包括至少一個壓力段和至少一個流量段，所述的壓力段和流量段相互串聯(lián)，即壓力段的進(jìn)口通道與流量段的出口通道相連通；所述的壓力段和流量段包括至少一個帶有進(jìn)口通道、出口通道的雙螺桿泵組件。上述結(jié)構(gòu)中的泵組件屬于容積式泵，因此所輸送的流量與輸送流體的密度無關(guān)，同時容積式泵的壓力升高值與所輸送的流量無關(guān)。因此結(jié)構(gòu)較為緊湊；而且本發(fā)明可采用井下潛油電機(jī)直接驅(qū)動，大大提高了機(jī)械效率。
文檔編號F04C2/16GK1560476SQ20041000451
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者陳家慶, 周海 申請人:北京石油化工學(xué)院