一種潛油直線電機的密封系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種潛油直線電機的密封系統(tǒng)，它是一種實現(xiàn)潛油直線電機動態(tài)密封的裝置系統(tǒng)，屬于井下采油設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)抽油設(shè)備主要是游梁式抽油機一抽油泵裝置，整套設(shè)備分為地面和井下，由于油井開采條件復(fù)雜多變，隨著井深和產(chǎn)量的不斷增加，這種抽油機重量大、事故多、排量低的缺點變得非常明顯。傳統(tǒng)采油設(shè)備的缺點為(I)偏磨:抽油桿在上下往復(fù)運動中很難始終保持與油管軸心平行，尤其是斜井，經(jīng)常因偏磨拉斷，甚至發(fā)生將泵筒磨漏的情況；
[2]高損耗:抽油機的主要功率大部分消耗在機械傳動中，直接用于抽取油液功率很小，一般有用功僅為20%—30% ； (3)笨重且占地面積大:抽油機的質(zhì)量大，耗鋼多，占地面積大；
(4)容易造成卡泵:游梁式抽油機采油時，油液中的塵沙只能往柱塞泵上端堆積，抽油泵的柱塞上沖運動時容易造成卡泵；(5)不適合貧油井:遇到貧油井，抽油泵的柱塞空載運行，發(fā)生塞筒干磨，不僅空耗資源，而且容易造成塞筒干磨后退火軟化；(6)高額的維護(hù)成本:傳統(tǒng)的抽油機體積龐大，維護(hù)繁瑣，成本高。
[0003]潛油直線電機通過直線電機置于油井下直接帶動抽油泵往復(fù)抽油，形成了一套高效直線電機無桿抽油技術(shù)，并且現(xiàn)在該技術(shù)得到很好的應(yīng)用，取代傳統(tǒng)的抽油設(shè)備，但是目前的已有直線電機在油井下面作業(yè)時，動子及拉桿四周的潤滑油會泄露或動子的潤滑直接使用井液，作業(yè)一段時間后，動子及拉桿四周的潤滑油會全部流失，油井中含水、鹽、沙等雜質(zhì)的井液會進(jìn)到到定子內(nèi)腔及管筒中，導(dǎo)致動子及拉桿在作業(yè)工程中，表面磨損嚴(yán)重，磁鋼嚴(yán)重腐蝕，甚至?xí)l(fā)生斷裂，由于井下作業(yè)，維修繁瑣，成本高。
[0004]發(fā)明人經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)專利號為201410726053.1，專利名稱為一種用于電動潛油往復(fù)泵采油系統(tǒng)的密封裝置，該專利公開了一種用于電動潛油往復(fù)泵采油系統(tǒng)的密封裝置，包括電動潛油往復(fù)泵泵筒、抽油泵拉桿，還包括直線電機，直線電機的上下端分別被上波紋管和下波紋管密封包圍，上波紋管和下波紋管外分別設(shè)置上波紋管防護(hù)管和下波紋管防護(hù)管，采用高彈性耐蝕橡膠波紋管，實現(xiàn)了潛油直線電機運動部分與井液的徹底隔離，同時在波紋管內(nèi)充滿潤滑油，使動子軸始終處在良好的潤滑狀態(tài)，保證了電動潛油往復(fù)泵采油系統(tǒng)的無故障工作時間。但是，在該專利中，發(fā)明人并沒有考慮到電動潛油往復(fù)泵的實際工作環(huán)境，潛油直線電機泵組是需要在一千米甚至五千米深的油井內(nèi)工作的，油井中的動液面高度是不確定的，而且同一口井從下泵到正常抽油過程中，其動液面高度也是不斷變化的，因此井液對整個潛油直線電機的壓力也會隨著動液面高度不同或變化而不停地變化，由波紋管夠成的密封系統(tǒng)會隨著壓力的變化因得不到補償而發(fā)生形變，不能保持最好的運行狀態(tài)；而橡膠材質(zhì)的波汶管在其形狀得不到保證的情況下，不停地的壓縮、伸長會很快失效，而導(dǎo)致整個密封系統(tǒng)失效。另一方面，在動子運動過程中，上波紋管與下波紋管內(nèi)的潤滑油需要通過定子內(nèi)腔與動子形成的氣隙相互不停地交換，因潤滑油有一定的粘度，故會周期性地在上波紋管及下波紋管中產(chǎn)生壓力變化，壓力會造成波紋管的非自由形變，而導(dǎo)致波紋管的壽命急驟下降甚至根本無法實現(xiàn)正常的伸縮。因此該專利是無法真正被運用到油井作業(yè)生產(chǎn)中的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種潛油直線電機的密封系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下:
一種潛油直線電機的密封系統(tǒng)，該密封系統(tǒng)設(shè)置在潛油直線電機兩端的上拉桿和下拉桿周圍，實現(xiàn)上拉桿、動子和下拉桿處于完全密封的潤滑油環(huán)境中，
所述潛油直線電機包括定子和動子，所述動子在定子內(nèi)部直線往復(fù)運動，所述上拉桿和下拉桿分別安裝固定在動子的兩端，所述潛油直線電機的兩端分別設(shè)置有上連接管和下連接管，上拉桿和下拉桿均通過動子帶動在上連接管和下連接管中往復(fù)運動；
所述上連接管的頂部設(shè)置有油泵，所述下連接管的底部設(shè)置有堵頭，所述上連接管和下連接管四周表面均勻分布有若干個呼吸孔；
所述密封系統(tǒng)包括上波紋管、下波紋管、上儲液包和下儲液包，
所述上儲液包設(shè)置在上波紋管靠近潛油直線電機的一端，所述上儲液包與上波紋管密封對接、內(nèi)部相互貫通，所述上儲液包和上波紋管內(nèi)裝有潤滑油，所述上拉桿設(shè)置在上波紋管和上儲液包的軸向中心線上，所述上拉桿的頂部設(shè)置有上拉桿連接座，所述上拉桿連接座的下端與上波紋管密封，上端通過油泵連接桿連接油泵；
所述下儲液包設(shè)置在下波紋管靠近潛油直線電機的一端，所述下儲液包與下波紋管密封對接、內(nèi)部相互貫通，所述下儲液包和下波紋管內(nèi)裝有潤滑油，所述下拉桿和下儲液包設(shè)置在下波紋管的軸向中心線上，所述下波紋管的下端密封設(shè)置有底部法蘭；
所述上儲液包和下儲液包靠近潛油直線電機的一端分別通過密封法蘭與定子密封固定；
所述上儲液包的彈性變形系數(shù)小于上波紋管的彈性變形系數(shù)，下儲液包的彈性變形系數(shù)小于下波紋管的彈性變形系數(shù)。
[0006]所述上波紋管和下波紋管分別由若干個分段波紋管軸向拼接組成，任意相鄰的分段波紋管之間通過波紋管連接法蘭連接。
[0007]所述每個分段波紋管設(shè)置有用來限制分段波紋管軸向伸縮的行程以及對應(yīng)的分段波紋管在上連接管或下連接管軸向行走的距離的限位銷。
[0008]所述限位銷包括設(shè)置在上連接管和下連接管管壁的腰形槽，波紋管連接法蘭設(shè)置有卡扣在腰形槽中的銷子，所述波紋管連接法蘭上下移動時，銷子跟隨波紋管連接法蘭在腰形槽中上下移動，所述腰形槽的長度為對應(yīng)分段波紋管允許的位移行程。
[0009]所述限位銷包括硬撐桿和鏈條，所述硬撐桿的一端與波紋管連接法蘭固定，另一端與鏈條的一端連接，所述鏈條的另一端和與其相鄰靠近的波紋管連接法蘭連接。
[0010]本發(fā)明的工作原理是:
將設(shè)有本發(fā)明密封系統(tǒng)的潛油直線電機投放到油井下面作業(yè)時，潛油直線電機深入到油井下面的原油中，井液從上連接管和下連接管四周的呼吸孔中進(jìn)入到上連接管和下連接管內(nèi)，上波紋管和下波紋管的外面充滿井液，井液對上波紋管、下波紋管及上儲液包、下儲液包有向內(nèi)的擠壓作用，同時，由于上儲液包及下儲液包的彈性系數(shù)比上波紋管和下波紋管的彈性系數(shù)小，儲液包先被壓縮而使密封系統(tǒng)內(nèi)部潤滑油壓力升高，直至潤滑油壓力與外部井液壓力相等，而使上波紋管和下波紋管內(nèi)外受到的壓力達(dá)到平衡狀態(tài)，上波紋管和下波紋管的形狀得到很好的保持，在動子運動時波紋管的壓縮和伸張能在最小變形和最小應(yīng)力狀態(tài)下自然伸縮。
[0011 ] 潛油直線電機運行后，動子在定子內(nèi)軸向往復(fù)運動，動子帶動上拉桿和下拉桿往復(fù)移動；當(dāng)動子向下運動時，下拉桿向下運動，下波紋管開始伸長，內(nèi)腔體積變大，這時潤滑油的填充來源于兩個方面，一方面是上波紋管及上儲液包中潤滑油通于動子與定子之的間隙流動到下波紋管內(nèi)來，另一方面是下儲液包中潤滑油的補給；因下儲液包的及時補給，使得下波紋管的內(nèi)外壓差幾乎不存在，下波紋管自由地伸張。此時上波紋管隨著動子的下移而處于壓縮過程中，波紋管內(nèi)部的潤滑油會去向兩個地方，一方面通過定子內(nèi)腔與動子形成的氣隙流向下波紋管內(nèi)，另一方面潤滑油儲存至上儲液包中；因上儲液包的及時吸收，使得上波紋管的內(nèi)外壓差幾乎不存在，上波紋管自由的收縮。當(dāng)動子向上運動時，其過程與上述過程相反進(jìn)行，上、下波紋管仍能在最小的壓差下接近自由地伸張和壓縮運動。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
1.上儲液包和下儲液包起到補償作用，本發(fā)明插入到油井中井液的深度不同，上波紋管和下波紋四周受到井液的壓力不同；本發(fā)明插入到油井中原油的深度不同時，上儲液包和下儲液包首先發(fā)生相應(yīng)的變形，讓上波紋管和下波紋管不因周圍井液壓力的不同而變形；
2.上儲液包和下儲液包在動子運動時能及時補充或吸收上波紋管和下波紋管伸長或壓縮時體積變化而帶來的壓差，使得波紋管能在更小的差壓下伸長或壓縮，使得波紋管壽命最大化；
3.上波紋管和下波紋管均設(shè)置成若干個分段波紋管，由于上波紋管和下波紋管很長，很長的上波紋管和下波紋管插入到油井的原油中，上波紋管和下波紋管的不同高度上受到的原油擠壓力不同，導(dǎo)致在不分段的上波紋管和下波紋管在沒有工作時，自身就會發(fā)生變形，上拉桿或下拉桿運動過程中，上波紋管和下波紋管變形不均勻，容易造成上波紋管或下波紋管破損，甚至無法正常工作，分段波紋管具有一定的變形范圍量，當(dāng)上波紋管或下波紋管內(nèi)部的上拉桿或下拉桿長度變化時，每個分段波紋管能夠在自己的變形范圍量內(nèi)變形，上波紋管和下波紋管不僅能夠保持垂直的位置關(guān)系，還能保持穩(wěn)定的變形，達(dá)到穩(wěn)定的工作效果，具有較長的使用壽命；
4.限位銷能夠限制任意相鄰的分段波紋管保持軸向?qū)?，且限制每個分段波紋管的移動行程，在實際工作中，每個分段波紋管均會有恰當(dāng)?shù)淖冃我苿有谐獭?br>【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是圖1中的A處局部放大圖，
圖3是圖1中的B處局部放大圖，
圖4是圖1