儲能式直線電機(jī)膠囊泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種儲能式直線電機(jī)膠囊泵。其技術(shù)方案是上殼體內(nèi)部設(shè)有偏心進(jìn)油閥總成和上膠囊泵，偏心進(jìn)油閥總成與上殼體之間的縫隙為液壓油通道，液壓油通道的上端與上膠囊泵內(nèi)部連通，下端與上缸體連通；所述偏心進(jìn)油閥總成位于上殼體的內(nèi)腔偏心處，上膠囊泵與上殼體之間為井液通道，井液通道的上端通過出油閥與上殼體上端連接的油管連通，井液通道的下端與進(jìn)油閥的上端出口連通；通過動子帶動缸體內(nèi)的柱塞上下往復(fù)運(yùn)動，推動液壓油驅(qū)動上膠囊泵的膠囊脹縮把井液舉升到地面。有益效果是：一是上膠囊泵阻隔了井液與直線電機(jī)及液壓缸內(nèi)部運(yùn)動副的接觸，延長泵的使用壽命；二是增加了儲能包，可以提高電機(jī)的工作效率。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種油田井下機(jī)械采油裝置，特別涉及一種儲能式直線電機(jī)膠囊 泵，適用于一般常規(guī)井及含有砂粒、腐蝕性井液的特殊油井、斜井及水平井。 儲能式直線電機(jī)膠囊泵

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在石油開米中，有桿抽油設(shè)備在米油系統(tǒng)中占有相當(dāng)大的比重，目前有桿抽 油系統(tǒng)的最大效率目標(biāo)值不到4 0 %，實(shí)測值只有2 0 %左右。傳統(tǒng)的地面旋轉(zhuǎn)電機(jī)有桿 抽油方式的所有地面與井下設(shè)備多，能量損失大，與抽油機(jī)聯(lián)合工作的井下抽油桿、泵載荷 交替變化造成地面系統(tǒng)工作不穩(wěn)，加劇了動力系統(tǒng)的無功消耗，導(dǎo)致采油系統(tǒng)的低效率運(yùn) 行，又由于抽油桿本身與井液的摩擦及與油管內(nèi)壁的摩擦，造成巨大的能源浪費(fèi)及油管和 抽油桿的損耗，且由于井液與運(yùn)動件接觸，柱塞與泵筒間磨損、腐蝕嚴(yán)重，檢泵周期短，特別 是不適用于高含砂井，斜井及水平井。
[0003] 無桿抽油泵一潛油電泵靠井底的高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)直接驅(qū)動多級離心泵，將井液舉升 至地面。但由于電機(jī)轉(zhuǎn)速高、排量大，不適用于占統(tǒng)治地位的中低產(chǎn)油井，且泵效低、離心葉 片及泵內(nèi)腔接觸井液，損壞快，應(yīng)用范圍受到很大的局限。
[0004] 普通直線電機(jī)抽油泵(現(xiàn)有的新技術(shù))，利用裝在活塞泵下方的直線電機(jī)動子帶動 活塞做上下往復(fù)運(yùn)動，下沖程靠動子自由落體帶動活塞下行，井液進(jìn)入泵內(nèi)，半個沖程周期 電機(jī)閑置不做功；上沖程時靠動子帶動活塞上行，井液舉升到地面，電機(jī)做功，即電機(jī)只有 半個沖程周期在做功，效率低。但由于運(yùn)動副與井液接觸，動子與定子之間的環(huán)空間隙大， 盡管電機(jī)有自我對動子的居中功能，但在上、下兩個沖程的止點(diǎn)轉(zhuǎn)換處動子瞬間停止并落 到定子內(nèi)腔壁上，又由于是上行程排液，動子軸向壓應(yīng)力自下而上逐漸加大使動子彎曲，在 動子的上部尤其嚴(yán)重，在動子離開定子內(nèi)腔的部分更為嚴(yán)重，在所有檢修故障中由于動子 彎曲磨損而損壞電機(jī)的事故占絕大多數(shù)。
[0005] 中國專利文獻(xiàn)號為1844667A，專利名稱為《帶平衡重的井下直線電機(jī)液壓驅(qū)動膠 囊抽油泵》，利用裝在膠囊泵下方的直線電機(jī)動子帶動活塞做上下往復(fù)運(yùn)動推動液壓缸內(nèi) 的液壓油流進(jìn)或流出，迫使膠囊脹縮。當(dāng)上沖程時液壓油吸入液壓缸，膠囊泵膨脹井液進(jìn)入 膠囊泵內(nèi)，平衡重塊也被同時升高儲存了勢能，當(dāng)下沖程時液壓油從液壓缸排出，膠囊泵收 縮井液被擠出膠囊泵并舉升到地面，平衡重塊也被同時下降釋放了勢能，一起對下行的活 塞做功，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動副與井液隔離，動子始終處于拉伸狀態(tài)不易彎曲。但由于下行的拉桿占 據(jù)了活塞橫截面積，使泵的排量變小，配重部分需要占據(jù)更長的井下空間，密封盒始終保持 密封有困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種儲能式直線電機(jī) 膠囊泵，將井液與運(yùn)動副隔離，阻止井液中的砂粒和腐蝕性物質(zhì)對運(yùn)動副的磨損、腐蝕，提 高電機(jī)和泵的工作效率。
[0007] 其技術(shù)方案是包括外殼、定子、動子、上缸體、上柱塞、上膠囊泵、出油閥、電機(jī)鎧裝 電纜引出線、控制裝置和上殼體，定子通過電機(jī)鎧裝電纜引出線與裝在地面的控制裝置連 接，上缸體與上殼體連接，動子的上端與上缸體內(nèi)的上柱塞連接，所述的動子的下端與下缸 體內(nèi)的下柱塞連接，下缸體的上端與電機(jī)的定子連接，下缸體的下端與外殼連接，外殼的下 端設(shè)有堵頭，所述外殼內(nèi)部設(shè)有圓筒形的可壓縮或膨脹的儲能包；所述的上殼體內(nèi)部設(shè)有 偏心進(jìn)油閥總成和上膠囊泵，偏心進(jìn)油閥總成與上殼體之間的縫隙為液壓油通道，液壓油 通道的上端與上膠囊泵內(nèi)部連通，下端與上缸體連通；所述偏心進(jìn)油閥總成位于上殼體的 內(nèi)腔偏心處，偏心進(jìn)油閥總成的內(nèi)部設(shè)有單向的進(jìn)油閥，所述上膠囊泵與上殼體之間為井 液通道，井液通道的上端通過出油閥與上殼體上端連接的油管連通，井液通道的下端與進(jìn) 油閥的上端出口連通；上膠囊泵阻隔了井液與液壓油的接觸，通過動子帶動缸體內(nèi)的柱塞 上下往復(fù)運(yùn)動，推動液壓油驅(qū)動上膠囊泵的膠囊脹縮把井液舉升到地面。
[0008] 上述的上膠囊泵包括膠囊外殼和內(nèi)部設(shè)有的篩管，膠囊外殼的底部和篩管的下端 分別與轉(zhuǎn)換接頭的上端連接，且篩管與液壓油通道連通。
[0009] 上述的轉(zhuǎn)換接頭的下端與偏心進(jìn)油閥總成連接，且偏心側(cè)設(shè)有井液出口。
[0010] 在上、下缸體分別設(shè)有一個壓力釋放平衡孔，在上止點(diǎn)位置把上缸體、電機(jī)定子內(nèi) 腔及下缸體通過平衡孔實(shí)現(xiàn)液壓油互相連通而達(dá)到設(shè)備初始加注液壓油時的平衡狀態(tài)。
[0011] 上述的動子上設(shè)有多個間隔層，每對N - S極的間隔層為耐磨無磁合金加工而成， 在周沿均勻分布有用于液壓油通過的縱向過流槽，每兩個相鄰的間隔層過流槽互相錯開排 列，與電機(jī)定子形成滑動軸承式接觸配合。
[0012] 另外，本實(shí)用新型提到的一種儲能式直線電機(jī)膠囊泵的使用方法是：
[0013] 在上沖程時，被壓縮的儲能包膨脹驅(qū)動下液壓油推動下柱塞向上運(yùn)動，同時電機(jī) 對動子向上做功，一起推動上柱塞推動上液壓缸的液壓油進(jìn)入上膠囊泵內(nèi)部使膠囊膨脹， 偏心進(jìn)油閥總成的進(jìn)油閥關(guān)閉，出油閥打開，上膠囊泵外的井液進(jìn)入油管并舉升到地面；
[0014] 在下沖程時，上膠囊泵內(nèi)的液壓油流回上缸體，膠囊收縮，偏心進(jìn)油閥總成的進(jìn)油 閥打開，出油閥關(guān)閉，井液進(jìn)入膠囊外部，同時動子帶動下缸體內(nèi)的下柱塞下行推動下缸體 內(nèi)的液壓油流入儲能包室并壓縮儲能包，包內(nèi)的氣體壓力升高，把動子下行和電機(jī)下行半 個沖程周期的能量儲存起來，以備在上沖程時儲能包膨脹釋放能量。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果是：一是通過設(shè)有全新的上膠囊泵，從而阻隔了井液與直 線電機(jī)及液壓缸內(nèi)部運(yùn)動副的接觸，避免了運(yùn)動副受井液中的砂粒磨損和有害物質(zhì)腐蝕， 液壓油同時為運(yùn)動副提供潤滑和散熱，延長泵的使用壽命；二是增加了儲能包，通過儲能包 內(nèi)氣體膨脹推動液壓油流回下液壓缸推動下柱塞上行做功釋放儲能，這樣就可以提高電機(jī) 的工作效率；三是具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、制造加工容易、造價低、調(diào)參容易、能量傳遞轉(zhuǎn)換效率 高、電機(jī)的工作效率高及節(jié)電等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，特別適用于平臺井組及高出砂井 及其它不同情況的油井，是對傳統(tǒng)采油方式的重大革新，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 上圖中：堵頭1、外殼2、儲能包3、下缸體4、下柱塞5、定子6、動子7、上缸體8、上 柱塞9、偏心進(jìn)油閥總成10、上膠囊泵11、篩管12、井液13、出油閥14、電機(jī)鎧裝電纜引出線 15、控制裝置16、上殼體17、轉(zhuǎn)換接頭18。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 結(jié)合附圖1，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述：
[0019] 本實(shí)用新型包括堵頭1、外殼2、儲能包3、下缸體4、下柱塞5、定子6、動子7、上缸 體8、上柱塞9、偏心進(jìn)油閥總成10、上膠囊泵11、篩管12、井液13、出油閥14、電機(jī)鎧裝電纜 引出線15、控制裝置16、上殼體17、轉(zhuǎn)換接頭18,定子6通過電機(jī)鎧裝電纜引出線15與裝 在地面的控制裝置16連接，上缸體8與上殼體17連接，動子7的上端與上缸體8內(nèi)的上柱 塞9連接，所述的動子7的下端與下缸體4內(nèi)的下柱塞5連接，下缸體4的上端與電機(jī)的定 子6連接，下缸體4的下端與外殼2連接，外殼2的下端設(shè)有堵頭1，所述外殼2內(nèi)部設(shè)有圓 筒形的可壓縮或膨脹的儲能包3 ;所述的上殼體17內(nèi)部設(shè)有偏心進(jìn)油閥總成10和上膠囊 泵11，偏心進(jìn)油閥總成10與上殼體17之間的縫隙為液壓油通道，液壓油通道的上端與上膠 囊泵11內(nèi)部連通，下端與上缸體8連通；所述偏心進(jìn)油閥總成10位于上殼體17的內(nèi)腔偏 心處，偏心進(jìn)油閥總成10的內(nèi)部設(shè)有單向的進(jìn)油閥，所述上膠囊泵11與上殼體17之間為 井液通道，井液通道的上端通過出油閥14與上殼體17上端連接的油管連通，井液通道的下 端與進(jìn)油閥的上端出口連通；上膠囊泵11阻隔了井液與液壓油的接觸，通過動子7帶動缸 體內(nèi)的柱塞上下往復(fù)運(yùn)動，推動液壓油驅(qū)動上膠囊泵的膠囊脹縮把井液舉升到地面。
[0020] 上述的上膠囊泵11包括膠囊外殼和內(nèi)部設(shè)有的篩管12,膠囊外殼的底部和篩管 12的下端分別與轉(zhuǎn)換接頭18的上端連接，且篩管12與液壓油通道連通。
[0021] 上述的轉(zhuǎn)換接頭18的下端與偏心進(jìn)油閥總成10連接，且偏心側(cè)設(shè)有井液出口。
[0022] 在上、下缸體分別設(shè)有一個壓力釋放平衡孔，在上止點(diǎn)位置把上缸體、電機(jī)定子內(nèi) 腔及下缸體通過平衡孔實(shí)現(xiàn)液壓油互相連通而達(dá)到設(shè)備初始加注液壓油時的平衡狀態(tài)，圖 中未示出。
[0023] 上述的動子7上設(shè)有多個間隔層，每對N - S極的間隔層為耐磨無磁合金加工而 成，在周沿均勻分布有用于液壓油通過的縱向過流槽，每兩個相鄰的間隔層過流槽互相錯 開排列，與電機(jī)定子6形成滑動軸承式接觸配合，這樣就對N - S極起到保護(hù)作用。這樣也 可以保證電機(jī)的動子在電機(jī)定子的內(nèi)腔、下液壓缸及上液壓缸三個的內(nèi)腔自由上下往復(fù)運(yùn) 動，同時可以保證上、下柱塞在上、下各自的液壓缸內(nèi)自由上下往復(fù)運(yùn)動，各個運(yùn)動部件間 隙保存的液壓油也一起做同步運(yùn)動，從而減小了整個系統(tǒng)的運(yùn)動阻力，節(jié)約電能，液壓油給 運(yùn)動副提供潤滑和散熱。
[0024] 另外，本實(shí)用新型提到的一種儲能式直線電機(jī)膠囊泵的使用方法是：
[0025] 把本實(shí)用新型與油管連接下到油井中，并通過電機(jī)鎧裝電纜引出線15與裝在地 面的控制裝置16連接，直線電機(jī)的動子7的上、下端分別與上液壓缸體內(nèi)的上柱塞9和下 液壓缸體內(nèi)的下柱塞5連接,下缸體4的上端與電機(jī)的定子6連接,下端與儲能包3連接， 上膠囊泵11、上、下缸體、儲能包及外殼2連接在一起，外殼2的下端用堵頭1封閉，防止井 液進(jìn)入，全部泵體在出廠時組裝成一個整體并調(diào)試好，便于運(yùn)輸，在現(xiàn)場連接好電纜并檢查 好后，直接吊起來下入井內(nèi)就可以。
[0026] 本實(shí)用新型在上沖程時，被壓縮的儲能包3膨脹驅(qū)動下液壓油推動下柱塞5向上 運(yùn)動，同時電機(jī)對動子7向上做功，一起推動上柱塞9推動上液壓缸的液壓油進(jìn)入上膠囊泵 11內(nèi)部使膠囊膨脹，偏心進(jìn)油閥總成10的進(jìn)油閥關(guān)閉，出油閥14打開，上膠囊泵11外的井 液13進(jìn)入油管并舉升到地面；
[0027] 本實(shí)用新型在下沖程時，上膠囊泵11內(nèi)的液壓油流回上缸體8,膠囊收縮，偏心進(jìn) 油閥總成10的進(jìn)油閥打開，出油閥14關(guān)閉，井液13進(jìn)入膠囊外部，同時動子帶動下缸體4 內(nèi)的下柱塞5下行推動下缸體4內(nèi)的液壓油流入儲能包室并壓縮儲能包3,包內(nèi)的氣體壓力 升高，把動子下行和電機(jī)下行半個沖程周期的能量儲存起來，以備在上沖程時儲能包膨脹 釋放能量。
[0028] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：一是通過設(shè)有全新的上膠囊泵，從而阻隔了井液與直線電 機(jī)及液壓缸內(nèi)部運(yùn)動副的接觸，避免了運(yùn)動副受井液中的砂粒磨損和有害物質(zhì)腐蝕，液壓 油同時為運(yùn)動副提供潤滑和散熱，延長泵的使用壽命；二是增加了儲能包，通過儲能包內(nèi)氣 體膨脹推動液壓油流回下液壓缸推動下柱塞上行做功釋放儲能，這樣就可以提高電機(jī)的工 作效率；三是具有結(jié)構(gòu)簡單可靠、制造加工容易、造價低、調(diào)參容易、能量傳遞轉(zhuǎn)換效率高、 電機(jī)的工作效率高及節(jié)電等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，特別適用于平臺井組及高出砂井及 其它不同情況的油井，是對傳統(tǒng)采油方式的重大革新，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1. 一種儲能式直線電機(jī)膠囊泵，包括外殼（2)、定子（6)、動子（7)、上缸體（8)、上柱塞 (9)、上膠囊泵（11)、出油閥（14)、電機(jī)鎧裝電纜引出線（15)、控制裝置（16)和上殼體（17)， 定子（6 )通過電機(jī)鎧裝電纜引出線（15 )與裝在地面的控制裝置（16 )連接，上缸體（8 )與上 殼體（17)連接，動子（7)的上端與上缸體（8)內(nèi)的上柱塞（9)連接，其特征是：所述的動子 (7 )的下端與下缸體（4)內(nèi)的下柱塞（5 )連接，下缸體（4)的上端與電機(jī)的定子（6 )連接，下 缸體（4)的下端與外殼（2)連接，外殼（2)的下端設(shè)有堵頭（1)，所述外殼（2)內(nèi)部設(shè)有圓筒 形的可壓縮或膨脹的儲能包（3);所述的上殼體（17)內(nèi)部設(shè)有偏心進(jìn)油閥總成（10)和上膠 囊泵（11)，偏心進(jìn)油閥總成（10)與上殼體（17)之間的縫隙為液壓油通道，液壓油通道的上 端與上膠囊泵（11)內(nèi)部連通，下端與上缸體（8)連通；所述偏心進(jìn)油閥總成（10)位于上殼 體（17)的內(nèi)腔偏心處，偏心進(jìn)油閥總成（10)的內(nèi)部設(shè)有單向的進(jìn)油閥，所述上膠囊泵（11) 與上殼體（17)之間為井液通道，井液通道的上端通過出油閥（14)與上殼體（17)上端連接 的油管連通，井液通道的下端與進(jìn)油閥的上端出口連通；上膠囊泵（11)阻隔了井液與液壓 油的接觸，通過動子（7)帶動缸體內(nèi)的柱塞上下往復(fù)運(yùn)動，推動液壓油驅(qū)動上膠囊泵的膠囊 脹縮把井液舉升到地面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能式直線電機(jī)膠囊泵，其特征是：所述的上膠囊泵（11)包 括膠囊外殼和內(nèi)部設(shè)有的篩管（12)，膠囊外殼的底部和篩管（12)的下端分別與轉(zhuǎn)換接頭 (18)的上端連接，且篩管（12)與液壓油通道連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能式直線電機(jī)膠囊泵，其特征是：所述的轉(zhuǎn)換接頭（18)的 下端與偏心進(jìn)油閥總成（10)連接，且偏心側(cè)設(shè)有井液出口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能式直線電機(jī)膠囊泵，其特征是：在上、下缸體分別設(shè)有一 個壓力釋放平衡孔，在上止點(diǎn)位置把上缸體、電機(jī)定子內(nèi)腔及下缸體通過平衡孔實(shí)現(xiàn)液壓 油互相連通而達(dá)到設(shè)備初始加注液壓油時的平衡狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能式直線電機(jī)膠囊泵，其特征是：所述的動子（7)上設(shè)有多 個間隔層，每對N - S極的間隔層為耐磨無磁合金加工而成，在周沿均勻分布有用于液壓油 通過的縱向過流槽，每兩個相鄰的間隔層過流槽互相錯開排列，與電機(jī)定子（6)形成滑動軸 承式接觸配合。
【文檔編號】F04B47/06GK203892170SQ201420274635
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】許一星, 劉喬珊 申請人:許一星, 劉喬珊