專利名稱：一種井下螺桿泵抽油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于石油開采的螺桿泵抽油裝置，尤其涉及一種將管柱即作為出油管道又替代驅(qū)動(dòng)桿柱的螺桿泵抽油裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于油井開采的螺桿泵是將井口驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩通過裝在油管內(nèi)部的桿柱傳給井下泵的轉(zhuǎn)子，從而將井液舉升至地面，采出液是在桿柱與管柱之間的環(huán)形空間內(nèi)被舉升至地面的。這種抽油裝置在聚合物驅(qū)舉升和稠油開采上發(fā)揮了很大作用并且近年來使用井?dāng)?shù)逐年增多。然而它仍然具有以下缺點(diǎn)和不足一、初次裝機(jī)成本高，如前所述該抽油裝置是通過桿柱將扭矩傳給井下泵的，桿柱的深度大部份都在千米左右，生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)使用常規(guī)抽油桿作為驅(qū)動(dòng)桿柱經(jīng)常發(fā)生桿柱斷脫等故障，近年來由于研制了專用的空心抽油桿使桿柱斷脫問題得到了一定的緩解，然而專用空心桿的成本高，平均每千米7萬元(含運(yùn)輸費(fèi)用)。另外使用專用空心桿就必須配備3″油管作為管柱，這不僅使原井 油管得不到利用而且還要另外購買3″油管。二、第二個(gè)缺點(diǎn)是桿柱接箍部位與管柱內(nèi)壁發(fā)生磨損，這種磨損輕則傷害油管，重則磨穿管壁，雖然在桿柱上加裝扶正器減輕了這種磨耗，但加裝扶正器以后增大了液流的局部和沿程損失，這種損失在稠油井上就更不容忽視，因?yàn)樗粌H增加功耗更重要的是需要更高揚(yáng)程的泵。另外對(duì)于含砂油井加裝扶正器之后反而加重了桿柱的磨損，這又為桿柱斷脫埋下了更深的隱患。三、第三個(gè)不足是限制了井下泵組最大合理排量的有效發(fā)揮。國內(nèi)外螺桿泵采油的實(shí)踐表明井下螺桿泵在500RPM以下都可以長(zhǎng)壽高效地工作，但由于桿柱偏磨及其傳遞扭矩能力的限制，國內(nèi)采油螺桿泵的平均工作轉(zhuǎn)速不到200RPM，特別是轉(zhuǎn)排量800ml以上的泵其實(shí)際工作轉(zhuǎn)速僅有120RPM，又由于轉(zhuǎn)速的限制，為了滿足大排量油井的需要不得不放大泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)(例如新近出現(xiàn)的1000ml/轉(zhuǎn)和1200ml/轉(zhuǎn)的采油螺桿泵)，大結(jié)構(gòu)參數(shù)的螺桿泵不僅其制造工藝復(fù)雜成本高且其初始扭矩大，機(jī)械效率低。四、第四個(gè)不足是安裝及檢修作業(yè)復(fù)雜，桿柱不僅帶來斷脫偏磨等負(fù)面影響而且在檢修作業(yè)時(shí)還要對(duì)其重復(fù)起出下入油井中，幾乎使檢修作業(yè)增加一倍的工作量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種井下螺桿泵抽油裝置以克服上述現(xiàn)有技術(shù)所有不足，一是取消驅(qū)動(dòng)桿柱并用原井管柱使其實(shí)現(xiàn)作為出油通道和驅(qū)動(dòng)井下轉(zhuǎn)子的雙重功能，從而大幅度降低成套設(shè)備成本。二是免除桿柱偏磨從而延長(zhǎng)檢修周期。三是成倍提高裝置的工作轉(zhuǎn)速從而成倍地降低井下泵組的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種具有安裝及維修作業(yè)簡(jiǎn)單且費(fèi)用低廉的井下螺桿泵抽油裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過提供一種具有如下結(jié)構(gòu)的井下螺桿泵抽油裝置而實(shí)現(xiàn)的，該螺桿泵抽油裝置包括井下管柱、驅(qū)動(dòng)接頭、旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)、撓性軸(或撓性聯(lián)軸節(jié))、泵定子、轉(zhuǎn)子及定子錨定器，所述的井下管柱是由 以下的油管組成的，它具有雙重功能，在作為井下至地面的出油通道的同時(shí)亦取代桿柱驅(qū)動(dòng)井下泵的轉(zhuǎn)子，井口驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)管柱右向旋轉(zhuǎn)，管柱最下端與驅(qū)動(dòng)接頭連接，驅(qū)動(dòng)接頭的作用是將管柱的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過撓性軸傳遞給井下泵的轉(zhuǎn)子，驅(qū)動(dòng)接頭下端的內(nèi)外套分別連有撓性軸和旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)，旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)的作用是在管柱轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)保證管內(nèi)與管外環(huán)形空間的壓力隔離和密封，旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)的下端連接錨定器，其作用是將泵的定子錨定在套管內(nèi)壁上，以防轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)定子轉(zhuǎn)動(dòng)，在錨定器與泵定子之間還裝有加長(zhǎng)短節(jié)以避免轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生干涉，在抽油過程中，管柱通過撓性軸驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)子，井液從泵出口排出經(jīng)過加長(zhǎng)短節(jié)、錨定器的中心管和驅(qū)動(dòng)接頭的軸向過流通孔進(jìn)入管柱內(nèi)腔，并被進(jìn)一步舉升至地面。
作為本實(shí)用新型的另一結(jié)構(gòu)方式也可將定子錨定器裝在泵定子的下端而密封短節(jié)下接頭與加長(zhǎng)短上端直接連在一起即可，抽油過程與前述結(jié)構(gòu)方式基本相同。
作為本實(shí)用新型的又一種實(shí)施方式亦可按下述結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該螺桿泵抽油裝置包括井下管柱、定子加長(zhǎng)短節(jié)、泵定子、轉(zhuǎn)子、撓性軸及錨定器組成，錨定器將撓性軸與轉(zhuǎn)子錨定在井下，定子與管柱最下端連接并且轉(zhuǎn)子裝在定子型腔內(nèi)，在抽油過程中管柱帶動(dòng)定子旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子是通過撓軸被錨定在套管內(nèi)壁上，井液從定子上端排出進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的管柱進(jìn)而被舉升至地面，在這種結(jié)構(gòu)方式中由于管柱為右旋絲扣，因而泵的型線必須為左旋。
無論采取上述的哪種實(shí)施方式，螺桿泵的地面驅(qū)動(dòng)頭都要進(jìn)行改進(jìn)，即必須將其主軸制成空心的并且在其下端制成與油管連接的絲扣，空心主軸的上端設(shè)有出油接頭。
采用上述結(jié)構(gòu)的井下螺桿泵抽油裝置，由于取消了抽油桿柱降低了整套抽油裝置的成本；同時(shí)免除了起下該桿柱的工作量；也正因?yàn)槿∠藯U柱而避免了桿管的偏磨；由于取消了桿柱增加了管內(nèi)過流面積從而大幅度延長(zhǎng)了熱洗清蠟周期。


圖1是本實(shí)用新型井下螺桿泵抽油裝置結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是本實(shí)用新型井下螺桿泵抽油裝置的另一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3是本實(shí)用新型井下螺桿泵抽油裝置的又一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖4是本實(shí)用新型抽油裝置的驅(qū)動(dòng)接頭結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖5是沿圖4中的線A-A橫截面剖視圖。
圖6是本實(shí)用新型抽油裝置的旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖7是本實(shí)用新型抽油裝置的管柱接箍防磨器結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖8是沿圖7中的線B-B橫截面剖視圖。
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)用新型的螺桿泵抽油裝置典型結(jié)構(gòu)示意圖，它包括井下管柱1、驅(qū)動(dòng)接頭2、旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)3、撓性軸4、泵定子5、轉(zhuǎn)子6、及錨定器7、井下管柱是由 以下的油管組成，它具有作為出油通道和驅(qū)動(dòng)井下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的雙重功能。井口驅(qū)動(dòng)頭帶動(dòng)管柱1右向旋轉(zhuǎn)，管柱1最下端與驅(qū)動(dòng)接頭2的絲扣24連接(見圖4)，驅(qū)動(dòng)接頭2的內(nèi)中心21與撓軸4上端絲扣連接，撓軸4的最下端與轉(zhuǎn)了6的上端絲扣連接，轉(zhuǎn)子6安裝在定子5的內(nèi)型腔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)接頭2的外下端23與旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)3的內(nèi)套31絲扣連接(見圖6)，旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)3的下接頭33與定子錨定器7的中心管連接，所述錨定器7的中心管下端與定子5的殼體上端絲扣連接，所述的旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)3的內(nèi)套31及外殼體32上分別設(shè)有限位臺(tái)階34和35，在兩臺(tái)階間留有間隙36，間隙36的串動(dòng)量不應(yīng)小于100mm。在旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)3內(nèi)裝有數(shù)個(gè)內(nèi)襯套37，在各個(gè)襯套37之間裝有密封38，襯套37由鑄鐵或錫青銅制成，密封38由抗磨自潤滑聚合材料制成，如纖維加強(qiáng)的聚醚醚酮。通過鎖緊螺母39將各個(gè)襯套和密封壓緊在外殼體32內(nèi)。此外在定子5的最下端裝有單流閥11，其作用是當(dāng)錨定器7液壓座封時(shí)防止壓力外漏。在管柱1中的每一接箍10上都裝有防磨器8，其作用是防止管柱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其接箍10與套管13內(nèi)壁發(fā)生磨擦，防磨器8的內(nèi)襯管81由金屬制成(見圖8)，外襯套82由磨擦系數(shù)低的彈性體制成，如聚氨酯。防磨器8的內(nèi)通徑應(yīng)能穿過油管，其外徑應(yīng)比油管接箍10大2mm米以上，但不能太接近套管13的內(nèi)徑，否則將無法測(cè)試井下動(dòng)液面。另外，在兩油管連接部位裝有限位環(huán)9，其作用是防止管柱大扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)傷害油管絲。在抽油過程中，管柱1通過撓性軸4驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動(dòng)，井液從泵出口14排出經(jīng)過錨定器7的中心管和驅(qū)動(dòng)接頭2的軸向通孔22進(jìn)入管柱內(nèi)腔15，然后被進(jìn)一步舉升至地面驅(qū)動(dòng)頭12的空心主軸16內(nèi)，而后通過出油接頭17進(jìn)入地面管線。旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)的內(nèi)套31隨管柱1同步轉(zhuǎn)動(dòng)，其外殼體32和泵定子5的殼體一起被錨定在油井套管13的內(nèi)壁上。
作為本實(shí)用新型的另一結(jié)構(gòu)方式是將定子錨定器7裝在定子5的最下端，而密封短節(jié)的下接頭33與定子5的上端直接連在一起即可，同時(shí)取消單流閥11，因?yàn)榇藭r(shí)的錨定器7采用機(jī)械座封式錨定器。該種結(jié)構(gòu)方式的螺桿泵抽油裝置其抽油過程與前述的實(shí)旋方式基本相同。
作為本實(shí)用新型的又一種實(shí)旋方式亦可按下述結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該抽油裝置包括井下管柱1、泵定子5、轉(zhuǎn)子6、撓軸4、上扶正器18、下扶正器19及錨定器7，錨定器7將撓軸4與轉(zhuǎn)子6錨定在井下(見圖3)，定子5的殼體上端與管柱1最下端連接，轉(zhuǎn)子6裝在定子5的型腔內(nèi)，在抽油過程中管柱1帶動(dòng)定子5旋轉(zhuǎn)，同時(shí)上、下扶正器18、19限制定子在套管13內(nèi)的擺動(dòng)，轉(zhuǎn)子6和撓軸4由錨定器7被錨定在套管13的內(nèi)壁上，井液從定子上端14排出，進(jìn)入管柱內(nèi)腔15，進(jìn)而通過主空心軸16和出油接頭17被輸送至地面管線。在這種結(jié)構(gòu)方式中由于油田使用的管柱均為右旋絲扣，因而泵的型線必須為左旋。
按著本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想該抽油裝置及其各部件在結(jié)構(gòu)上還可有多種變化和改進(jìn)，例如可將驅(qū)動(dòng)接頭2安裝在旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)3的內(nèi)部，將其與所述短節(jié)3的內(nèi)套31下端連接，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1.一種井下螺桿泵抽油裝置，由井口驅(qū)動(dòng)頭，井下管柱、泵定子及轉(zhuǎn)子組成，其特征在于井下管柱(1)具有作為出油通道和驅(qū)動(dòng)井下轉(zhuǎn)子(6)轉(zhuǎn)動(dòng)的雙重功能，井口驅(qū)動(dòng)頭(12)帶動(dòng)管柱(1)旋轉(zhuǎn)，其最下端與驅(qū)動(dòng)接頭的絲扣(24)連接，所述驅(qū)動(dòng)接頭的內(nèi)中心(21)與撓軸(4)上端絲扣連接，撓軸(4)的最下端與轉(zhuǎn)子(6)的上端絲扣連接，轉(zhuǎn)子(6)安裝在定子(5)的型腔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)接頭的外下端(23)與旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)的內(nèi)套(31)絲扣連接，旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)下接頭(33)與錨定器(7)的中心管連接，所述錨定器中心管下端與定子(5)的殼體上端連接，所述的旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)的內(nèi)套(31)及外殼體(32)上分別設(shè)有限位臺(tái)階(34)和(35)，并在兩個(gè)臺(tái)階間留有間隙(36)；在旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)內(nèi)裝有襯套(37)和密封(38)；在管柱中的每一接箍上都裝有防磨器(8)；在兩油管連接部位裝有限位環(huán)(9)；地面驅(qū)動(dòng)頭的主軸(16)為空心結(jié)構(gòu)并在其上裝有出油接頭(17)。
2.按照權(quán)利要求1所述的螺桿泵抽油裝置，其特征在于取消單流閥(11)，并將定子錨定器(7)裝在定子(5)的最下端，旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)的下接頭(33)與定子(5)的上端直接連接。
3.一種井下螺桿泵抽油裝置，由井口驅(qū)動(dòng)頭、井下管柱、泵定子及轉(zhuǎn)子組成，其特征在于錨定器(7)將撓軸(4)和轉(zhuǎn)子(6)錨定在井下，定子(5)殼體上端與管柱(1)最下端連接，轉(zhuǎn)子(6)裝在定子(5)的型腔內(nèi)，管柱(1)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)定子(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，上、下扶正器(18)、(19)限制定子在套管(13)內(nèi)的擺動(dòng)；在管柱中的每一接箍上都裝有防磨器(8)；在兩油管連接部位裝有限位環(huán)；地面驅(qū)動(dòng)頭的主軸(16)為空心結(jié)構(gòu)并在其上裝有出油接頭(17)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的螺桿泵抽油裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)中的密封(38)由纖維加強(qiáng)的聚醚醚酮制成。
5.按照權(quán)利要求1或2或3所述的螺桿泵抽油裝置，其特征在于所述的防磨器(8)的外襯套(82)由聚氨酯制成。
6.按照權(quán)利要求3所述的螺桿泵抽油裝置，其特征在于泵定子(5)和轉(zhuǎn)子(6)的型線為左旋。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種由管柱取代抽油桿柱并使其具有作為出油通道和驅(qū)動(dòng)井下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)雙重功能的井下螺桿泵抽油裝置。井口驅(qū)動(dòng)頭帶動(dòng)管柱旋轉(zhuǎn)，并通過驅(qū)動(dòng)接頭和撓軸將扭矩傳給井下泵的轉(zhuǎn)子，通過旋轉(zhuǎn)密封短節(jié)保證了管內(nèi)與管外環(huán)形空間的壓力隔離和密封。泵的定子用錨定器錨定在套管內(nèi)壁上。在管柱的每一油管接箍上裝有防磨器，地面驅(qū)動(dòng)頭主軸為空心結(jié)構(gòu)并在其上裝有出油接頭。由于取消了抽油桿柱使整套抽油裝置的成本大幅度降低，同時(shí)免除了桿管偏磨，避免了起下桿柱的工作量，而且增大了管內(nèi)過流面積延長(zhǎng)清蠟周期。
文檔編號(hào)E21B43/00GK2656626SQ0328449
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者楊振平, 陳金山 申請(qǐng)人:楊振平, 陳金山