井下雙螺杆泵系統的製作方法

2023-05-21 12:56:41 2

專利名稱：井下雙螺杆泵系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於石油開採的泵。特別是涉及一種能夠適應於井下機械採油領域， 從深井中舉升流體，結構緊湊、加工裝配簡單，在井下運轉的可靠性高的井下雙*杆泵 系統。
背景技術：
金屬雙螺杆泵在地面應用較為廣泛，其主要應用在油氣混輸、食品加工、玻璃製造 等領域。金屬雙螺杆泵的工作原理為，在螺杆轉動過程中，靠雙螺杆與殼體之間形成的 腔室把被輸送流體從吸入口經各腔室增壓後排出到出口。由於螺杆與殼體均為金屬材料， 所以螺杆與殼體之間的配合是間隙配合，其間隙越小，單個腔室的增壓能力就越大，但 加工和裝配難度也隨之增加。由於金屬雙螺杆泵是容積式泵，因此其對超稠流體、高含 氣流體的適應性強，不會發生氣鎖，正因為金屬雙螺杆泵具有這種特性，使其在石油行 業的油氣混輸領域得到了廣泛的應用。
由於金屬雙螺杆泵具有諸多的優點，因此如能將其應用到井下機械採油領域，則可 彌補其它機械採油方式在稠油井和高含氣井中出現的問題。但是，目前地面所應用的金 屬雙螺杆泵由於受空間限制小，所以其一般體積較大，且增壓能力一般都較低，很難適 應於井下機械採油領域。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠適應於井下機械採油領域，從深井中 舉升流體，結構緊湊、加工裝配簡單，在井下運轉的可靠性高的井下雙螺杆泵系統。
本發明所採用的技術方案是 一種井下雙螺杆泵系統，包括有位於泵出口下端的增 壓單元，和位於增壓單元底端的吸入口，還設置有位於吸入口下端，並承受增壓單元反 向軸向力的止推單元；位於止推單元的下端，向增壓單元提供動力源的動力分配單元； 形成在止推單元和動力分配單元內部對其進行潤滑的潤滑系統構成。
所述的增壓單元有一級或一級以上的由螺杆殼體和位於其內的兩根旋向相反的螺杆 組成的單元級。
當所述的增壓單元有一級以上的單元級構成時，其每兩級之間的螺杆是通過具有同 步運動的連接結構進行連接。
所述的吸入口和止推單元之間還設置有防止潤滑系統的潤滑油進入增壓單元的密封 結構，密封結構包括有密封殼和位於其內的密封件，密封件的下端連接止推單元，上端 連接螺杆動力輸出軸，螺杆動力輸出軸貫穿吸入口分別與構成增壓單元最下部的兩個螺 杆連接。
所述的止推單元是由兩套由止推段殼體和位於其內的止推軸承以及貫穿止推軸承的
止推段軸組成的止推結構構成。
所述的止推結構包括有相互連接的上止推段殼體和下止推段殼體；設置於上止推
段殼體內的止推軸承，和貫穿止推軸承且上端與密封結構中的密封件相連，下端設置於
下止推段殼體內並與動力分配單元相連的止推段軸；設置於下止推段殼體內的止推軸承， 和貫穿止推軸承且上端設置於上止推段殼體內且與密封結構中的密封件相連，下端與動 力分配單元相連的止推段軸。
所述的動力分配單元包括有 一端與源動力輸入軸相連的雙萬向聯軸器；與雙萬向 聯軸器的另一端相連的源動力輸出軸；與源動力輸出軸的另一端相連的位於潤滑螺杆殼 體內的潤滑螺杆；與潤滑螺杆的另一端相連且位於同步齒輪殼體內的主動齒輪和位於同 步齒輪殼體內且與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，其中，主動齒輪和從動齒輪的軸分別與 止推單元中的止推段軸相連。
所述的形成在止推單元和動力分配單元之中的潤滑系統包括有位於潤滑螺杆殼體 內的分別與源動力輸出軸及主動齒輪相連的潤滑螺杆；由相互連接的同步齒輪殼體、上 下止推段殼體及密封殼與位於它們之內的各部件所形成的潤滑油通道，以及使潤滑油從 潤滑油通道進入位於各殼體內的部件中並對其進行潤滑的潤滑油入口構成。所述的各潤 滑油入口分別形成在被潤滑部件的殼體上。在潤滑油通道內可設置有潤滑油濾清部件。
本發明的井下雙螺杆泵系統，結構緊湊、設計合理、加工裝配簡單，能夠適應於井 下機械採油領域從深井中舉升流體，在井下運轉的可靠性高。本發明的源動力的驅動裝 置可採用井下潛油電機直接驅動，簡化了整套機械採油系統的結構。


圖1是本發明的井下雙嫘杆泵系統整體結構剖面示意圖； 圖2是圖1的F-F向剖面示意圖3圖2的G-G向剖面示意圖。 其中
1:聯軸器殼體
3:球形雙萬向聯軸器
5:潤滑螺杆
7:從動齒輪
9:止推軸承
11:止推段軸
13:止推軸承
15:螺杆動力輸出軸
17:吸入口
19:螺杆
21:螺杆
2:源動力輸入軸
4:源動力輸出軸
6:主動齒輪
8:下止推段殼體
10:止推段軸
12:上止推段殼體
14:密封殼體
16:螺杆動力輸出軸
18:螺杆
20:螺杆殼體
22:螺杆
23:螺杆殼體 27:潤滑螺杆殼體
24:泵出口
28:同步齒輪殼體
B:止推部分
D:動力分配系統
A:增壓部分 C:潤滑系統
Fl、 F2、 F3、 F4、 F5、 F6:接觸面 Ll、 L2、 L3、 L4:潤滑油循環路線 Kl、 K2、 K3、 K4:潤滑油入口
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的井下雙螺杆泵系統做出詳細說明。
如圖l所示，本發明的井下雙螺杆泵系統，包括有位於泵出口 24下端的增壓單元A， 和位於增壓單元A底端的吸入口 17，還設置有位於吸入口 17下端，並承受增壓單元A 反向軸向力的止推單元B;位於止推單元B的下端，向增壓單元A提供動力源的動力分配 單元D;形成在止推單元B和動力分配單元D內部對其進行潤滑的潤滑系統C構成。
所述的增壓單元A有一級或一級以上的由螺杆殼體23和位於其內的兩根旋向相反的 螺杆21、 22組成的單元級。可根據所要求泵的增壓能力來增減單元級。當所述的增壓單 元A有一級以上的單元級構成時，其每兩級之間的螺杆是通過具有同步運動的連接結構 進行連接。如花鍵連接、插接口連接等。
所述的吸入口 17和止推單元B之間還設置有防止潤滑系統C的潤滑油進入增壓單元 A的密封結構E，密封結構E包括有密封殼體14和位於其內的密封件J1、 J2，密封件J1、 J2的下端連接止推單元B，上端連接螺杆動力輸出軸15、 16,螺杆動力輸出軸15、 16 貫穿吸入口 17分別與構成增壓單元A最下部的兩個螺杆21、 22連接。
所述的止推單元B是由兩套由止推段殼體8、 12和位於其內的止推軸承9、 13以及 貫穿止推軸承9、 13的止推段軸10、 ll組成的止推結構構成。所述的止推結構包括有 相互連接的上止推段殼體12和下止推段殼體8;設置於上止推段殼體12內的止推軸承 13，和貫穿止推軸承13且上端與密封結構E中的密封件J2相連，下端設置於下止推段 殼體8內並與動力分配單元D相連的止推段軸11;設置於下止推段殼體8內的止推軸承 9，和貫穿止推軸承9且上端設置於上止推段殼體12內且與密封結構E中的密封件Jl相 連，下端與動力分配單元D相連的止推段軸IO。
所述的動力分配單元D包括有 一端與源動力輸入軸2相連的雙萬向聯軸器3;與雙 萬向聯軸器3的另一端相連的源動力輸出軸4;與源動力輸出軸4的另一端相連的位於潤 滑螺杆殼體27內的潤滑螺杆5;與潤滑螺杆5的另一端相連且位於同步齒輪殼體28內的 主動齒輪6和位於同步齒輪殼體28內且與主動齒輪6相嚙合的從動齒輪7，其中，主動 齒輪6和從動齒輪7的軸分別與止推單元B中的止推段軸10、 ll相連。所述的源動力輸 入軸2通過連軸器與形成源動力的驅動件相連。本發明的源動力的驅動裝置可採用井下 潛油電機直接驅動。 所述的形成在止推單元B和動力分配單元D之中的潤滑系統C包括有位於潤滑螺 杆殼體27內的分別與源動力輸出軸4及主動齒輪6相連的潤滑螺杆5;由相互連接的同 步齒輪殼體28、上下止推段殼體12、 8及密封殼體14與位於它們之內的各部件所形成的 潤滑油通道L1、 L2、 L3、 L4，以及使潤滑油從潤滑油通道Ll、 L2、 L3、 L4進入位於各殼 體內的部件中並對其進行潤滑的潤滑油入口K1、 K2、 K3、 K4構成。而各潤滑油入口K1、 K2、 K3、 K4分別形成在被潤滑部件的殼體上，如本實施例形成在同步齒輪殼體28、上下 止推段殼體12、 8的上端面上。而且，在潤滑油通道L1、 L2、 L3、 L4內可設置有潤滑油 濾清部件。
本發明的工作原理是其聯軸器殼體1下端與潛油電機保護器相連，電機輸出動力 經源動力輸入軸2和球形雙萬聯軸器3傳遞至源動力輸出軸4，源動力輸出軸4再將源動 力傳遞至潤滑螺杆5，潤滑螺杆5再將動力傳遞至同步齒輪的主動齒輪6進行動力分配， 主動齒輪6和從動齒輪7同步運轉，動力分配後，兩齒輪輸出的同步動力再分別經由止 推段軸IO、 11傳遞至螺杆動力輸出軸15、 16，兩螺杆動力輸出軸15、 16同步運轉且分 別驅動與其相連的螺杆18、 19，如果增壓部分只有一個單元級，則螺杆殼體20與泵出口 24連接，螺杆18、 19進行同步且互不接觸的轉動，根據雙螺杆泵原理，其將在吸入口 17與排出口 24處形成壓差，從而使被增壓流體從吸入口 17進入，經雙螺杆泵18、 19 增壓後，由泵出口24排出，從而達到給流體增壓的目的。增壓時螺杆18、 19產生的反 向軸向力分別經由接觸面F3、 F4傳遞給螺杆動力輸出軸15、 16，再經由接觸面F1、 F2 將軸向力分別傳遞給止推段軸10、 11，止推段軸IO、 ll再通過軸身的臺肩將軸向力分別 作用在止推軸承9、 13上，止推軸承9、 13的定環分別固定在止推段殼體8、 12上，以 此來沐到承載給流體增壓後反向軸向力的目的。
如果增壓部分釆用兩個單元級，則第二級螺杆殼體23與第一級螺杆殼體20相連接， 泵出口24與第二級螺杆殼體23連接，第二級的兩個螺杆21、 22分別與第一級螺杆18、 19相連接，螺杆與螺杆之間通過花鍵進行同步轉動，根據雙螺杆泵原理，在系統運轉時， 被增壓流體由於吸入口 17吸入，經過螺杆和螺杆21、 22增壓後，由泵出口24排出。這 過程中螺杆21、 22所產生的反向軸向力分別通過兩單元級螺杆接觸面F5、 F6傳遞給螺 杆18、 19，螺杆18、 19再連同其給流體增壓本身所產生的軸向力一起由接觸面F3、 F4 傳遞給螺杆動力輸出軸15、 16，再經由接觸面F1、 F2將軸向力分別傳遞給止推段軸10、 11，止推段軸IO、 11再通過軸身的臺肩將軸向力分別作用在止推軸承9、 13上。 如果進行三個單元級以上串連，其實施過程與兩個單元級串連相類似。 為了保證本發明的井下雙螺杆泵系統吸入口 17以下各運動部件可以得到充分的潤 滑，泵體中設計有專門的潤滑系統C，潤滑系統C由潤滑螺杆5和潤滑通道組成，在螺杆 動力輸出軸15、 16上裝有機械密封J1、 J2，可以阻止井液由吸入口 17進入潤滑系統。 在泵運轉過程中，潤滑油經轉動的潤滑螺杆5增壓後，沿潤滑管線L1、 L2、 L3、 L4和零 件的縫隙處循環流動，最終由L4處流入聯軸器殼體1，從而形成潤滑油的循環。在潤滑
油流動的過程中，分別通過入口K1、 K2、 K3、 K4進入止推軸承13、止推軸承9和同步齒 輪6、 7的腔室， 一方面循環的潤滑油可達到給止推軸承、同步齒輪和雙萬向連軸器等運 動部件潤滑的目的，另一方面也可通過潤滑油的流動達到給這些運動部件散熱的目的。
儘管本發明的結構已通過詳細實施過程進行了描述，但是本領域技術人員明顯能在 不脫離本發明內容、精神和範圍內對本申請所述的結構進行拼接或改動，或增減某些部 件，更具體地說，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們 都被視為包括在本發明精神、範圍和內容之中。
權利要求
1.一種井下雙螺杆泵系統，包括有位於泵出口(24)下端的增壓單元(A)，和位於增壓單元(A)底端的吸入口(17)，其特徵在於，還設置有位於吸入口(17)下端，並承受增壓單元(A)反向軸向力的止推單元(B)；位於止推單元(B)的下端，向增壓單元(A)提供動力源的動力分配單元(D)；形成在止推單元(B)和動力分配單元(D)內部對其進行潤滑的潤滑系統(C)。
2. 根據權利要求1所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的增壓單元(A) 有一級或一級以上的由螺杆殼體(23)和位於其內的兩根旋向相反的螺杆(21、 22)組 成的單元級。
3. 根據權利要求2所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，當所述的增壓單元(A) 有一級以上的單元級構成時，其每兩級之間的螺杆是通過具有同步運動的連接結構進行 連接。
4. 根據權利要求1所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的吸入口 (17)和 止推單元(B)之間還設置有防止潤滑系統(C)的潤滑油進入增壓單元(A)的密封結構(E)，密封結構(E)包括有密封殼體(14)和位於其內的密封件(Jl、 J2)，密封件 (Jl、 J2)的下端連接止推單元(B)，上端連接螺杆動力輸出軸(15、 16)，螺杆動力輸出軸(15、 16)貫穿吸入口 (17)分別與構成增壓單元(A)最下部的兩個螺杆(21、22)連接。
5. 根據權利要求1所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的止推單元(B) 是由兩套由止推段殼體(8、 12)和位於其內的止推軸承(9、 13)以及貫穿止推軸承(9、 13)的止推段軸(10、 11)組成的止推結構構成。
6. 根據權利要求5所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的止推結構包括有 相互連接的上止推段殼體(12)和下止推段殼體(8);設置於上止推段殼體(12)內的 止推軸承(13)，和貫穿止推軸承(13)且上端與密封結構(E)中的密封件(J2)相連， 下端設置於下止推段殼體(8)內並與動力分配單元(D)相連的止推段軸(11);設置 於下止推段殼體(8)內的止推軸承(9),和貫穿止推軸承(9)且上端設置於上止推段 殼體(12)內且與密封結構(E)中的密封件(Jl)相連，下端與動力分配單元(D)相 連的止推段軸(10)。
7. 根據權利要求1所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的動力分配單元(D) 包括有一端與源動力輸入軸(2)相連的雙萬向聯軸器(3);與雙萬向聯軸器(3)的 另一端相連的源動力輸出軸(4);與源動力輸出軸(4)的另一端相連的位於潤滑螺杆 殼體(27)內的潤滑螺杆(5);與潤滑螺杆(5)的另一端相連且位於同步齒輪殼體(28) 內的主動齒輪(6)和位於同步齒輪殼體(28)內且與主動齒輪(6)相嚙合的從動齒輪(7),其中，主動齒輪(6)和從動齒輪(7)的軸分別與止推單元(B)中的止推段軸 (10、 11)相連。
8. 根據權利要求1所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的形成在止推單元 (B)和動力分配單元(D)之中的潤滑系統(C)包括有位於潤滑螺杆殼體(27)內的分別與源動力輸出軸(4)及主動齒輪(6)相連的潤滑螺杆(5);由相互連接的同步齒 輪殼體(28)、上下止推段殼體(12、 8)及密封殼體(14)與位於它們之內的各部件所 形成的潤滑油通道(Ll、 L2、 L3、 L4)，以及使潤滑油從潤滑油通道(Ll、 L2、 L3、 L4) 進入位於各殼體內的部件中並對其進行潤滑的潤滑油入口 (Kl、 K2、 K3、 K4)構成。
9. 根據權利要求8所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的各潤滑油入口 (Kl、 K2、 K3、 K4)分別形成在被潤滑部件的殼體上。
10. 根據權利要求8所述的井下雙螺杆泵系統，其特徵在於，所述的潤滑油通道(L1、 L2、 L3、 L4)內可設置有潤滑油濾清部件。
全文摘要
一種井下雙螺杆泵系統，包括有位於泵出口下端的增壓單元，和位於增壓單元底端的吸入口，還設置有位於吸入口下端的止推單元；位於止推單元的下端，向增壓單元提供動力源的動力分配單元；形成在止推單元和動力分配單元內部的潤滑系統構成。吸入口和止推單元之間還設置有密封結構。止推單元是由兩套由止推段殼體和位於其內的止推軸承以及貫穿止推軸承的止推段軸組成的止推結構構成。動力分配單元包括有依次相連的雙萬向聯軸器；源動力輸出軸；潤滑螺杆；主動齒輪和從動齒輪。本發明結構緊湊、設計合理、加工裝配簡單，能夠適應於井下機械採油領域從深井中舉升流體，在井下運轉的可靠性高。驅動可採用井下潛油電機直接驅動，簡化了整套機械採油系統的結構。
文檔編號F04C2/16GK101187367SQ20061013061
公開日2008年5月28日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者劉志龍, 屈文濤, 徐建寧, 志 李, 李海峰, 寧 趙 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油基地集團有限責任公司