專利名稱：液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油開(kāi)采的螺桿泵，尤其涉及一種用井下螺桿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的采油螺桿泵。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于油井開(kāi)采的螺桿泵是將井口驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩通過(guò)抽油桿柱傳給井下泵的轉(zhuǎn)子，從而將井液舉升至地面，這種桿式驅(qū)動(dòng)螺桿泵在直井和非稠油井的開(kāi)采上應(yīng)用效果較好，但在斜井和低產(chǎn)稠油井上應(yīng)用受到了很大限制。當(dāng)桿式驅(qū)動(dòng)螺桿泵下入斜井或水平井的造斜段以下時(shí)，桿柱受力關(guān)系變得十分復(fù)雜，極容易引起桿柱斷脫，從而影響油井免修期。當(dāng)桿式驅(qū)動(dòng)螺桿泵用于稠油井時(shí)，由于管柱內(nèi)采出液的黏度大，導(dǎo)致桿柱與采出液的摩擦阻力急劇增大，輕則使設(shè)備的功耗數(shù)倍增加，重則會(huì)損壞桿柱及地面驅(qū)動(dòng)裝置。此外，桿式驅(qū)動(dòng)螺桿泵還存在桿管偏磨，檢修施工作業(yè)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種井下采油螺桿泵以克服現(xiàn)有桿式驅(qū)動(dòng)螺桿泵的技術(shù)不足，本實(shí)用新型的采油螺桿泵取消了驅(qū)動(dòng)桿柱從而避免了桿柱斷脫及偏磨等故障的發(fā)生。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種安裝及檢修作業(yè)簡(jiǎn)單，作業(yè)費(fèi)用低廉的采油螺桿泵。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)提供一種具有如下結(jié)構(gòu)的螺桿泵實(shí)現(xiàn)的。井下設(shè)備總成由螺桿馬達(dá)、螺桿泵及拉力軸承組成，螺桿馬達(dá)和螺桿泵進(jìn)行串聯(lián)安裝，拉力軸承設(shè)置在螺桿馬達(dá)上方或馬達(dá)與泵之間。地面增壓泵將動(dòng)力液加壓后通過(guò)動(dòng)力管路泵入井下螺桿馬達(dá)的入口，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，螺桿馬達(dá)帶動(dòng)井下螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)，從泵出口排出的原油和從馬達(dá)出口排出的作功后的乏動(dòng)力液(以下簡(jiǎn)稱乏液)通過(guò)返回管路被舉升至地面，原油和乏液可以合并后由同一管路返回地面，也可以通過(guò)各自的管路分別返回地面。由于在馬達(dá)和泵的入口及出口之間存在較大的壓力差，此壓差會(huì)給馬達(dá)和泵的轉(zhuǎn)子(也稱螺桿)造成很大的軸向力，同時(shí)馬達(dá)和泵在運(yùn)行中轉(zhuǎn)子始終處于偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，為克服此軸向力并滿足轉(zhuǎn)子的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，在馬達(dá)上方或馬達(dá)與泵之間設(shè)置了撓軸及拉力軸承，拉力軸承設(shè)計(jì)成靜壓滑動(dòng)軸承，利用動(dòng)力液和采出液之間的壓力差使所述軸承動(dòng)環(huán)處于浮動(dòng)狀態(tài)工作，從而可無(wú)限延長(zhǎng)軸承的使用壽命。
地面增壓泵可以是任何種類的增壓泵，如柱塞泵，離心泵等，也可采用螺桿增壓泵，利用螺桿泵作為地面增壓泵的好處是它不怕雜質(zhì)，可用同井采出液作為動(dòng)力液，從而免除了動(dòng)力液分離及過(guò)濾的程序。采用螺桿泵增壓，也要在泵的出口端設(shè)置撓軸及靜壓滑動(dòng)軸承，目的仍然是克服螺桿的軸向力。
為保證稠油井的開(kāi)采，在地面增壓泵的入口端裝有恒溫控制熱交換器，使動(dòng)力液和采出液的溫度始終控制在原油析蠟點(diǎn)或凝固點(diǎn)以上。
采用上述結(jié)構(gòu)的液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵，由于取消了桿柱，在節(jié)省購(gòu)買(mǎi)抽油桿費(fèi)用的同時(shí)免除了起下桿柱的施工費(fèi)用，也因?yàn)槿∠藯U柱，可將其成功地應(yīng)用于斜井或水平井。又由于采用動(dòng)力液驅(qū)動(dòng)井下馬達(dá)，這為地面加熱動(dòng)力液提供了方便，加熱后的動(dòng)力液伴隨原油在凝固點(diǎn)以上被舉升到地面。采用該螺桿泵的另一好處是免除了油井生產(chǎn)過(guò)程中附加的清防蠟措施，提高了油井的運(yùn)行時(shí)率。


圖1是本實(shí)用新型液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵的井下螺桿馬達(dá)、螺桿泵及靜壓滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是本實(shí)用新型另一種結(jié)構(gòu)的井下螺桿馬達(dá)、螺桿泵及靜壓滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3是本實(shí)用新型液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵的地面增壓泵結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1是本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
之一。它是將靜壓滑動(dòng)軸承40a、井下螺桿馬達(dá)20a和井下螺桿泵30a設(shè)計(jì)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，馬達(dá)的動(dòng)力液入口設(shè)在馬達(dá)上方，乏液的排出口和泵出口合并為同一出口并設(shè)在馬達(dá)與泵的串聯(lián)處。在地面增壓的動(dòng)力液經(jīng)過(guò)動(dòng)力管路(圖中未表示)進(jìn)入井下馬達(dá)的入口121，再流經(jīng)馬達(dá)定子123與馬達(dá)轉(zhuǎn)子126之間的腔室125驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子126旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而轉(zhuǎn)子126通過(guò)撓軸132驅(qū)動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)子136旋轉(zhuǎn)，原油從泵入口137進(jìn)入泵定子133和轉(zhuǎn)子136之間的腔室135，繼而被排入腔室138，此時(shí)從馬達(dá)出口排出的乏液與泵排出的原油在腔室138匯合，并經(jīng)出口131排出，再經(jīng)過(guò)返回管路(圖中未表示)被舉升至地面。圖中的124和134分別為馬達(dá)和泵的殼體。上述的螺桿馬達(dá)20a與螺桿泵30a的螺旋方向相反，即若馬達(dá)螺旋方向?yàn)樽笮?，螺桿泵則制成右旋泵；若馬達(dá)螺旋方向?yàn)橛倚?，螺桿泵則制成左旋泵。
如前所述，為了克服螺桿產(chǎn)生的軸向力，在馬達(dá)上部設(shè)置了靜壓滑動(dòng)軸承40a，軸承40a的動(dòng)環(huán)143設(shè)置在軸承定環(huán)的上端，動(dòng)環(huán)143的中心軸與撓軸122連接，在軸承定環(huán)145上設(shè)有阻尼孔144，在動(dòng)環(huán)143外周及上端面的上方設(shè)有腔室142并通過(guò)連通孔141與泵入口壓力或泵出口壓力連通，(連通管路圖中未表示)。動(dòng)力液驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，腔室127中的高壓流體會(huì)有很小很小一部分穿過(guò)阻尼孔144流向軸承動(dòng)環(huán)143的下端面，然后經(jīng)過(guò)間隙146進(jìn)入腔室142，由于腔室142通過(guò)連通孔141與泵入口壓力或泵出口壓力連通，所述動(dòng)環(huán)的上端面受到的是泵入口壓力或泵出口壓力，而所述動(dòng)環(huán)的下端面受到的是馬達(dá)入口壓力，因此軸承動(dòng)環(huán)143受到一向上的力并在軸承定環(huán)145與動(dòng)環(huán)143的摩擦副間連續(xù)形成液墊，這不僅克服了各螺桿的軸向力，而且軸承也不會(huì)磨損。撓軸122的作用是承載螺桿軸向力的同時(shí)滿足螺桿馬達(dá)的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2是本實(shí)用新型的另一實(shí)施方式它是將靜壓滑動(dòng)軸承設(shè)在馬達(dá)與泵之間，并且馬達(dá)的入口設(shè)在馬達(dá)的下端，馬達(dá)出口排出的乏液與泵出口排出的采出液可以走各自單獨(dú)管路也可合并至同一管路返回地面。由地面增壓泵加壓的動(dòng)力液經(jīng)過(guò)動(dòng)力管路(圖中未表示)進(jìn)入井下馬達(dá)的入口221，再流經(jīng)馬達(dá)定子223與馬達(dá)轉(zhuǎn)子226之間的腔室225驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子226旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而轉(zhuǎn)子226通過(guò)撓軸222和232驅(qū)動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)子236旋轉(zhuǎn)，原油從泵入口237進(jìn)入泵定子233與轉(zhuǎn)子236之間的腔室235后被排到泵出口231。圖中的224和234分別為馬達(dá)和泵的殼體。
馬達(dá)及泵在井下運(yùn)行中，馬達(dá)轉(zhuǎn)子存在一向上的力，而泵的轉(zhuǎn)子存在一向下的力，這兩個(gè)方向相反的力所產(chǎn)生的合力的方向和大小也因油井工作狀況的不同而不同，因此，在螺桿馬達(dá)20b與螺桿泵30b之間設(shè)置了靜壓滑動(dòng)軸承40b，軸承40b的動(dòng)環(huán)243設(shè)置在上下定環(huán)245和245a之間，動(dòng)環(huán)243的中心軸分別與撓軸222及232連接，在軸承上下定環(huán)245和245a上分別設(shè)置了阻尼孔244和244a，在動(dòng)環(huán)243的上下端面處分別與上下定環(huán)245和245a留有間隙246和246a，在動(dòng)環(huán)243外圓周處設(shè)置了腔室242，并通過(guò)連通孔241與泵入口壓力連通(連通管路圖中未表示)。當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子向上的力大于泵轉(zhuǎn)子向下的力時(shí)，撓軸222拉著動(dòng)環(huán)243向上并與定環(huán)245靠近，間隙246a變大，由于該間隙的增大，腔室238內(nèi)的流體有一小部分流經(jīng)阻尼孔244a后立即與低壓腔室242連通，此時(shí)動(dòng)環(huán)243下端面受到的是與低壓腔242的壓力相等且方向向上的力，而腔室228中的高壓流體也會(huì)有很小一部分通過(guò)阻尼孔244流向動(dòng)環(huán)243的上端面，再經(jīng)過(guò)間隙246進(jìn)入腔室242，此時(shí)軸承動(dòng)環(huán)243的上端面受到的是與腔室228壓力相等方向向下的力，軸承動(dòng)環(huán)243上下端面的受力差剛好克服了馬達(dá)轉(zhuǎn)子向上的力；反之，當(dāng)泵轉(zhuǎn)子向下的力大于馬達(dá)轉(zhuǎn)子向上的力時(shí)，撓軸232拉著動(dòng)環(huán)243向下并與定環(huán)245a靠近，間隙246變大，正因?yàn)樵撻g隙的增大，腔室228內(nèi)的一小部分流體流經(jīng)阻尼孔244后立即與低壓腔室242連通，此時(shí)動(dòng)環(huán)243上端面受到的是與低壓腔室242壓力相等方向向下的力，而腔室238中的流體也會(huì)有很小一部分通過(guò)阻尼孔244a流向動(dòng)環(huán)243的下端面，再經(jīng)過(guò)間隙246a進(jìn)入腔室242，此時(shí)軸承動(dòng)環(huán)243的下端面受到的是與腔室238壓力相等方向向上的力，軸承動(dòng)環(huán)243上下端面的受力差剛好克服了泵轉(zhuǎn)子向下的力。
圖3是本實(shí)用新型液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵的地面增壓泵結(jié)構(gòu)剖視圖。動(dòng)力液由增壓泵入口337進(jìn)入泵定子333與轉(zhuǎn)子336之間的腔室335，增壓后從泵出口331排出并通過(guò)管路輸送給井下液馬達(dá)。圖中的322是轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)軸。同樣，為克服螺桿的軸向力并保證它的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，在泵的出口端設(shè)置了靜壓滑動(dòng)軸承，軸承的動(dòng)環(huán)343設(shè)置在軸承定環(huán)345的左側(cè)，動(dòng)環(huán)343的中心軸與撓軸332連接，在軸承定環(huán)345上設(shè)有阻尼孔344，在動(dòng)環(huán)343外周及左端面處設(shè)有腔室342并通過(guò)連通管341與泵入口337連通，當(dāng)增壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，出口331中的高壓流體會(huì)有很小很小一部分穿過(guò)阻尼孔344流向軸承動(dòng)環(huán)343的右端面，然后經(jīng)過(guò)間隙346進(jìn)入腔室342，由于腔室342通過(guò)連通管341與泵入口337連通，所述動(dòng)環(huán)343的左端面受到的是泵入口壓力，而所述動(dòng)環(huán)343的右端面受到的是泵出口壓力，因此軸承動(dòng)環(huán)343受到一向左的力并在軸承定環(huán)345與動(dòng)環(huán)343的摩擦副間連續(xù)形成液墊，這不僅克服了螺桿的軸向力，而且軸承也不會(huì)磨損。撓軸332的作用是承載轉(zhuǎn)子軸向力的同時(shí)也滿足其偏心轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述的增壓泵也可用于采油工程的其他領(lǐng)域，如油層調(diào)剖的聚合物注入泵。
按照本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想，該液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵及其各部件在結(jié)構(gòu)上還可有多種變化和改進(jìn)，例如將靜壓滑動(dòng)軸承上的阻尼孔設(shè)置在動(dòng)環(huán)中心軸與定環(huán)之間。將靜壓滑動(dòng)軸承改成動(dòng)壓滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承等。這樣的變換及各部件在結(jié)構(gòu)上的變化均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵，由井下螺桿泵及螺桿馬達(dá)組成，其特征在于靜壓滑動(dòng)軸承(40a)、井下螺桿馬達(dá)(20a)和井下螺桿泵(30a)設(shè)計(jì)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，馬達(dá)的動(dòng)力液入口(121)設(shè)在馬達(dá)上方，乏液的排出口和泵出口合并為同一出口(131)并設(shè)在馬達(dá)與泵的串聯(lián)處，動(dòng)力液進(jìn)入井下馬達(dá)的入口(121)，再流經(jīng)馬達(dá)定子(123)與馬達(dá)轉(zhuǎn)子(126)間的腔室(125)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子(126)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子(126)通過(guò)撓軸(132)驅(qū)動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)子(136)旋轉(zhuǎn)，原油從泵入口(137)進(jìn)入泵定子(133)和轉(zhuǎn)子(136)之間的腔室(135)之后被排入腔室(138)，馬達(dá)排出的乏液與泵排出的原油在腔室(138)匯合，并經(jīng)出口(131)排出，馬達(dá)上部設(shè)置了靜壓滑動(dòng)軸承(40a)，軸承(40a)的動(dòng)環(huán)(143)設(shè)置在軸承定環(huán)(145)的上端，動(dòng)環(huán)(143)的中心軸與撓軸(122)連接，在軸承定環(huán)(145)上設(shè)有阻尼孔(144)，在動(dòng)環(huán)(143)外周及上端面的上方設(shè)有腔室(142)并通過(guò)連通孔(141)與泵入口壓力或泵出口壓力連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵，其特征在于螺桿馬達(dá)(20a)與螺桿泵(30a)的螺旋方向相反，馬達(dá)螺旋方向?yàn)樽笮?，螺桿泵則制成右旋泵，馬達(dá)螺旋方向?yàn)橛倚?，螺桿泵則制成左旋泵。
3.一種液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵，由井下螺桿泵及螺桿馬達(dá)組成，其特征在于靜壓滑動(dòng)軸承(40b)設(shè)在馬達(dá)(20b)與泵(30b)之間，并且馬達(dá)的入口(221)設(shè)在馬達(dá)的下端，馬達(dá)出口(227)排出的乏液與泵的出口(231)排出的采出液可以走各自單獨(dú)管路也可合并至同一管路返回地面，動(dòng)力液進(jìn)入井下馬達(dá)的入口(221)，再流經(jīng)馬達(dá)定子(223)與馬達(dá)轉(zhuǎn)子(226)間的腔室(225)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子(226)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子(226)通過(guò)撓軸(222)和(232)驅(qū)動(dòng)螺桿泵轉(zhuǎn)子(236)旋轉(zhuǎn)，原油從泵入口(237)進(jìn)入泵定子(233)與轉(zhuǎn)子(236)之間的腔室(235)后被排到泵出口(231)，馬達(dá)將乏液從出口(227)排出，靜壓滑動(dòng)軸承(40b)的動(dòng)環(huán)(243)設(shè)置在上下定環(huán)(245)和(245a)之間，動(dòng)環(huán)(243)的中心軸上下分別與撓軸(222)及(232)連接，在軸承上下定環(huán)(245)和(245a)上分別設(shè)置了阻尼孔(244)和(244a)，在動(dòng)環(huán)(243)的上下端面處分別與上下定環(huán)(245)和(245a)留有間隙(246)和(246a)，在動(dòng)環(huán)(243)外圓周處設(shè)置了腔室(242)，并通過(guò)連通孔(241)與泵入口壓力連通。
4.一種液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵的地面增壓泵，由泵定子及泵轉(zhuǎn)子組成，其特征在于轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)軸(322)驅(qū)動(dòng)增壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，動(dòng)力液由增壓泵入口(337)進(jìn)入泵定子(333)與轉(zhuǎn)子(336)之間的腔室(335)，增壓后從泵出(331)排出并通過(guò)管路輸送給井下液馬達(dá)，在泵的出口端設(shè)置了靜壓滑動(dòng)軸承，軸承的動(dòng)環(huán)(343)設(shè)置在軸承定環(huán)(345)的左側(cè)，動(dòng)環(huán)(343)的中心軸與撓軸(332)連接，軸承定環(huán)(345)上設(shè)有阻尼孔(344)，在動(dòng)環(huán)(343)外周及左端面處設(shè)有腔室(342)并通過(guò)連通管(341)與泵入口(337)連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種由井下螺桿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的液力驅(qū)動(dòng)采油螺桿泵，螺桿馬達(dá)和螺桿泵進(jìn)行串聯(lián)安裝，動(dòng)力液驅(qū)動(dòng)井下馬達(dá)，馬達(dá)帶動(dòng)井下泵運(yùn)轉(zhuǎn)，泵排出的原油和馬達(dá)排出的乏液可以合并為同一管路也可以通過(guò)各自的管路返回地面，在馬達(dá)上方或馬達(dá)與泵之間設(shè)置了撓軸和拉力軸承，既克服了馬達(dá)和泵轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的軸向力又滿足了轉(zhuǎn)子的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，在軸承定環(huán)上設(shè)有阻尼孔，在動(dòng)環(huán)外周或上方設(shè)有低壓腔并通過(guò)連通孔與低壓區(qū)連通，軸承動(dòng)環(huán)在壓差作用下克服了轉(zhuǎn)子的軸向力，并在軸承定環(huán)與動(dòng)環(huán)的摩擦副間連續(xù)形成液墊，使軸承不磨損，由于采用了無(wú)桿驅(qū)動(dòng)的方式，使其能夠可靠地用于斜井和水平井，并可通過(guò)加熱動(dòng)力液的方式，成功地開(kāi)采稠油井。
文檔編號(hào)F04B47/08GK2720156SQ20042005011
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者崔乃林 申請(qǐng)人:崔乃林