專利名稱：一種全金屬耐高溫螺桿泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺桿泵，尤其是涉及一種全金屬耐高溫螺桿泵。
背景技術(shù)：
螺桿泵作為井下開采技術(shù)中一項非常有潛力有優(yōu)勢的新技術(shù)，近年來在世界各油田中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其具有初始投資小，地面驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，占地面積小，泵效高等特點。目前螺桿泵的應(yīng)用主要集中在稠油冷泵、出砂油藏、海上平臺及節(jié)能環(huán)保等幾大領(lǐng)域。傳統(tǒng)的螺桿泵定子采用丁睛橡膠注襯在鋼套內(nèi)制成。但是這種橡膠定子螺桿泵通常只能應(yīng)付低轉(zhuǎn)速、低粘度及低溫的常態(tài)工作。由于隨著轉(zhuǎn)速的提高，定子與轉(zhuǎn)子之間的摩擦隨之增大，摩擦熱量也隨之增大，對定子的磨損及摩擦過熱會引起橡膠老化和燒損而造成整個定子的報廢，因此，轉(zhuǎn)子的驅(qū)動轉(zhuǎn)速一般在6(Γ90轉(zhuǎn)/分鐘，極限轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分鐘。而由于液體粘度過大使泵體工作過程中的扭矩增大，從而會引起定子襯套橡膠的剝離。此外，橡膠定子螺桿泵也無法在稠油熱采的蒸汽呑吐井中作業(yè)，因為稠油熱采的蒸汽呑吐井中通常需要注入350°C的高溫蒸汽，而橡膠定子的耐溫極限是150°C，當(dāng)遇到200°C以上的高溫蒸汽或在重質(zhì)稠油熱采油田工作時，就會出現(xiàn)橡膠溶脹、溫脹甚至退化剝離的現(xiàn)象，導(dǎo)致泵的損壞。而損壞后的泵還必須起下管柱，這也會增加相關(guān)費用。上述的這些缺陷，嚴(yán)重限制了螺桿泵在稠油熱采領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。為此，人們研制開發(fā)了定子和轉(zhuǎn)子全部采用金屬的全金屬泵。但是現(xiàn)有的全金屬螺桿泵雖然理論上具有耐腐蝕耐高溫的效果，但在實際使用的過程中人們發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的全金屬螺桿泵的工作壽命非常短，最多也僅有90天，就會發(fā)生漏失現(xiàn)象，從而造成了全金屬螺桿泵不能真正的用于實際的生產(chǎn)過程。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，能夠真正用于稠油熱采的蒸汽呑吐井中作業(yè)的全金屬耐高溫螺桿泵。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子和金屬轉(zhuǎn)子，所述的金屬定子的內(nèi)表面與所述的金屬轉(zhuǎn)子的外表面間隙配合，所述的金屬定子包括定子金屬基體和設(shè)置在所述的定子金屬基體內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層，所述的金屬轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子金屬基體和設(shè)置在所述的轉(zhuǎn)子金屬基體外表面的第二硬質(zhì)材料滲層，所述的第一硬質(zhì)材料滲層與所述的第二硬質(zhì)材料滲層的硬度不相同，所述的第一硬質(zhì)材料滲層與所述的第二硬質(zhì)材料滲層的哈氏硬度差為HV20(T500。
所述的第一硬質(zhì)材料滲層的厚度為Γ30微米，所述的第二硬質(zhì)材料滲層的厚度為4 3 0微米。
所述的第一硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV110(T1200的滲碳化鎢層，所述的第二硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV900的等離子滲氮層。
所述的第一硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV110(T1200的滲碳化鎢層，所述的第二硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV70(T900的氣體滲氮層。
所述的金屬定子內(nèi)表面與所述的金屬轉(zhuǎn)子外表面的間隙距離為O. 0Γ0. 4mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于通過在定子內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面設(shè)置硬度不相同的第一硬質(zhì)材料滲層和第二硬質(zhì)材料滲層，提高了全金屬螺桿泵的實際使用過程中的耐腐蝕耐高溫的效果，有效地解決了全金屬螺桿泵工作壽命短的問題，在曙光油田油井試驗中，累計生產(chǎn)634. 3天，累計產(chǎn)液17860. 5噸，產(chǎn)油1171. 5噸，生產(chǎn)末期，油井日產(chǎn)液25.1 噸，日產(chǎn)油O. 8噸，金屬螺桿泵依然能夠維持正常生產(chǎn)。本發(fā)明能夠真正用于稠油熱采的蒸汽呑吐井中作業(yè)，可以滿足350°C以上的工作溫度，極限溫度可以高達500°C;由于定子和轉(zhuǎn)子均為金屬材料，因此采用了間隙配合使工作中的扭矩減小，通過提高轉(zhuǎn)速來增大泵的排量。由于本發(fā)明的耐高溫特點，可以不需要提下管柱而直接通過抽油管注汽，也就是可以實現(xiàn)注采一體化，因此節(jié)省了每次5 10萬的提下管柱作業(yè)費用。此外，本發(fā)明占地面積少，作業(yè)噪音小，井口是機構(gòu)密封，因此對環(huán)境的影響較小。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1的局部放大圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
實施例一如圖所示，一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子I和金屬轉(zhuǎn)子2，金屬定子I的內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2的外表面間隙配合,金屬定子I內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2外表面的間隙距離為O. 01mm，金屬定子I包括定子金屬基體11和設(shè)置在定子金屬基體11內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層12，金屬轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子金屬基體21和設(shè)置在轉(zhuǎn)子金屬基體21外表面的第二硬質(zhì)材料滲層22，第一硬質(zhì)材料滲層12是哈氏硬度為HVl 100的滲碳化鎢層，第一硬質(zhì)材料滲層12的厚度為4微米，第二硬質(zhì)材料滲層22是哈氏硬度為HV900的等離子滲氮層，第二硬質(zhì)材料滲層22的厚度為30微米，第一硬質(zhì)材料滲層12與第二硬質(zhì)材料滲層22的硬度不相同，哈氏硬度差為HV200。
實施例二 如圖所不，一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子I和金屬轉(zhuǎn)子2,金屬定子I的內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2的外表面間隙配合,金屬定子I內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2外表面的間隙距離為O. 4mm,金屬定子I包括定子金屬基體11和設(shè)置在定子金屬基體11內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層12，金屬轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子金屬基體21和設(shè)置在轉(zhuǎn)子金屬基體21外表面的第二硬質(zhì)材料滲層22，第一硬質(zhì)材料滲層12是哈氏硬度為HV1200的滲碳化鎢層，第一硬質(zhì)材料滲層12的厚度為10微米，第二硬質(zhì)材料滲層22是哈氏硬度為HV900的等離子滲氮層，第二硬質(zhì)材料滲層22的厚度為25微米，第一硬質(zhì)材料滲層12與第二硬質(zhì)材料滲層 22的硬度不相同，哈氏硬度差為HV300。
實施例三如圖所不，一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子I和金屬轉(zhuǎn)子2,金屬定子I的內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2的外表面間隙配合,金屬定子I內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2外表面的間隙距離為O. 2mm,金屬定子I包括定子金屬基體11和設(shè)置在定子金屬基體11內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層12，金屬轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子金屬基體21和設(shè)置在轉(zhuǎn)子金屬基體21外表面的第二硬質(zhì)材料滲層22，第一硬質(zhì)材料滲層12是哈氏硬度為HV1150的滲碳化鎢層，第一硬質(zhì)材料滲層12的厚度為15微米，第二硬質(zhì)材料滲層22是哈氏硬度為HV900的等離子滲氮層，第二硬質(zhì)材料滲層22的厚度為20微米，第一硬質(zhì)材料滲層12與第二硬質(zhì)材料滲層 22的硬度不相同，哈氏硬度差為HV250。
實施例四如圖所示，一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子I和金屬轉(zhuǎn)子2，金屬定子I的內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2的外表面間隙配合,金屬定子I內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2外表面的間隙距離為O. 1_，金屬定子I包括定子金屬基體11和設(shè)置在定子金屬基體11內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層12，金屬轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子金屬基體21和設(shè)置在轉(zhuǎn)子金屬基體21外表面的第二硬質(zhì)材料滲層22，第一硬質(zhì)材料滲層12是哈氏硬度為HVllOO的滲碳化鎢層，第一硬質(zhì)材料滲層12的厚度為18微米，第二硬質(zhì)材料滲層22是哈氏硬度為HV900的氣體滲氮層，第二硬質(zhì)材料滲層22的厚度為16微米，第一硬質(zhì)材料滲層12與第二硬質(zhì)材料滲層22 的硬度不相同，哈氏硬度差為HV200。
實施例五如圖所示，一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子I和金屬轉(zhuǎn)子2，金屬定子I的內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2的外表面間隙配合,金屬定子I內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2外表面的間隙距離為O. 05_，金屬定子I包括定子金屬基體11和設(shè)置在定子金屬基體11內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層12，金屬轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子金屬基體21和設(shè)置在轉(zhuǎn)子金屬基體21外表面的第二硬質(zhì)材料滲層22，第一硬質(zhì)材料滲層12是哈氏硬度為HVl 150的滲碳化鎢層，第一硬質(zhì)材料滲層12的厚度為20微米，第二硬質(zhì)材料滲層22是哈氏硬度為HV800的氣體滲氮層，第二硬質(zhì)材料滲層22的厚度為10微米，第一硬質(zhì)材料滲層12與第二硬質(zhì)材料滲層 22的硬度不相同，哈氏硬度差為HV350。
實施例六如圖所示，一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子I和金屬轉(zhuǎn)子2，金屬定子I的內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2的外表面間隙配合,金屬定子I內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子2外表面的間隙距離為O. 3_，金屬定子I包括定子金屬基體11和設(shè)置在定子金屬基體11內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層12，金屬轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子金屬基體21和設(shè)置在轉(zhuǎn)子金屬基體21外表面的第二硬質(zhì)材料滲層22，第一硬質(zhì)材料滲層12是哈氏硬度為HV1200的滲碳化鎢層， 第一硬質(zhì)材料滲層12的厚度為30微米，第二硬質(zhì)材料滲層22是哈氏硬度為HV700的氣體滲氮層，第二硬質(zhì)材料滲層22的厚度為4微米，第一硬質(zhì)材料滲層12與第二硬質(zhì)材料滲層 22的硬度不相同，哈氏硬度差為HV500。
權(quán)利要求
1.一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子和金屬轉(zhuǎn)子，所述的金屬定子的內(nèi)表面與所述的金屬轉(zhuǎn)子的外表面間隙配合，其特征在于所述的金屬定子包括定子金屬基體和設(shè)置在所述的定子金屬基體內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層，所述的金屬轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子金屬基體和設(shè)置在所述的轉(zhuǎn)子金屬基體外表面的第二硬質(zhì)材料滲層，所述的第一硬質(zhì)材料滲層與所述的第二硬質(zhì)材料滲層的硬度不相同，所述的第一硬質(zhì)材料滲層與所述的第二硬質(zhì)材料滲層的哈氏硬度差為HV20(T500。
2.如權(quán)利要求I所述的一種全金屬耐高溫螺桿泵，其特征在于所述的第一硬質(zhì)材料滲層的厚度為Γ30微米，所述的第二硬質(zhì)材料滲層的厚度為Γ30微米。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種全金屬耐高溫螺桿泵，其特征在于所述的第一硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV110(T1200的滲碳化鎢層，所述的第二硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV900的等離子滲氮層。
4.如權(quán)利要求I或2所述的一種全金屬耐高溫螺桿泵，其特征在于所述的第一硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV110(T1200的滲碳化鎢層，所述的第二硬質(zhì)材料滲層是哈氏硬度為HV70(T900的氣體滲氮層。
5.如權(quán)利要求I所述的一種全金屬耐高溫螺桿泵，其特征在于所述的金屬定子內(nèi)表面與所述的金屬轉(zhuǎn)子外表面的間隙距離為O. 0Γ0. 4_。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全金屬耐高溫螺桿泵，包括金屬定子和金屬轉(zhuǎn)子，金屬定子的內(nèi)表面與金屬轉(zhuǎn)子的外表面間隙配合，特點是金屬定子包括定子金屬基體和設(shè)置在定子金屬基體內(nèi)表面的第一硬質(zhì)材料滲層，金屬轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子金屬基體和設(shè)置在轉(zhuǎn)子金屬基體外表面的第二硬質(zhì)材料滲層，第一硬質(zhì)材料滲層與第二硬質(zhì)材料滲層的硬度不相同，第一硬質(zhì)材料滲層與第二硬質(zhì)材料滲層的哈氏硬度差為HV200~500，優(yōu)點在于通過在定子內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子外表面設(shè)置硬度不相同的第一硬質(zhì)材料滲層和第二硬質(zhì)材料滲層，提高了全金屬螺桿泵的實際使用過程中的耐腐蝕耐高溫的效果，有效地解決了全金屬螺桿泵工作壽命短的問題。
文檔編號F04C2/107GK102979717SQ20121055188
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者鄭奮勇, 鄭錦旗 申請人:寧波正鼎石油機械設(shè)備制造有限公司