一種液力驅動螺杆泵舉升裝置的製作方法

2023-08-13 09:00:31 4

本實用新型涉及油井採油領域，特別涉及一種液力驅動螺杆泵舉升裝置。

背景技術：

螺杆泵又叫漸進容積式泵，其由螺旋狀轉子和具有螺旋面的定子組成，轉子與定子的內腔過盈配合形成連續且密封的腔體，通過轉子的旋轉運動實現液體介質的傳輸。螺杆泵因其體積小、工作噪音低等特點，廣泛應用於粘度較大、含砂量較高的原油的開採。使用螺杆泵進行採油時，螺杆泵設置在油井的油層中，頂部通過抽油杆連接至井口的驅動裝置，通過驅動裝置使螺杆泵旋轉，從而將油層中的原油舉升至井口。但在斜度較大的油井中使用螺杆泵時，螺杆泵頂部連接的抽油杆與油管之間會產生嚴重的偏磨現象，導致檢泵周期短，泵油效率低。因此，提供一種適用於斜度較大的油井或水平油井的螺杆泵舉升裝置是十分必要的。

現有技術提供了一種無須連接抽油杆的液力驅動螺杆泵，該液力驅動螺杆泵包括液壓馬達、聯軸器、螺杆泵、封隔器、花管，液壓馬達的外筒體通過管壁帶有透孔的短管形花管與螺杆泵的定子連接，液壓馬達的動力輸出軸通過連軸器與螺杆泵的轉子連接，螺杆泵下端連接封隔器。使用時，將液壓馬達的頂部與油管管柱的底部連接，坐封封隔器，使油套環空形成封閉的環形空間。然後，從井口處沿油管管柱向液壓馬達中注入動力液，在動力液的驅動下液壓馬達帶動螺杆泵旋轉，將螺杆泵下面的原油抽出，並從螺杆泵上端經過花管流入油套環空中，直至返回到地面。同時，動力液經過液壓馬達後從液壓馬達的下端排出，與採出的原油在花管中匯合，並一同返至地面。原油與動力液經過分離後，可進行後續利用。

設計人發現現有技術至少存在以下技術問題：

通過現有技術提供的液力驅動螺杆泵開採原油時，經過液壓馬達流出的動力液與螺杆泵採出的原油在花管中匯合時會產生對流，動力液會對原油的舉升產生阻礙，導致液力驅動螺杆泵的泵效較低。

技術實現要素：

本實用新型實施例所要解決的技術問題在於，提供了一種泵效高、檢泵周期長的液力驅動螺杆泵舉升裝置，具體技術方案如下：

本實用新型實施例提供了一種液力驅動螺杆泵舉升裝置，該裝置包括：螺杆馬達、螺杆泵，所述裝置還包括傳動總成，且所述螺杆馬達、所述傳動總成、所述螺杆泵由上至下順次連接。

其中，所述螺杆馬達包括：第一襯套和同軸設置在所述第一襯套內腔中的第一螺杆，所述第一螺杆與所述第一襯套之間的間隙形成動力液通道，所述第一螺杆為中空的螺旋柱體，並與油管相連通。

所述螺杆泵包括：第二襯套和同軸設置在所述第二襯套內腔中的第二螺杆，所述第二螺杆與所述第二襯套之間的間隙形成產出液通道。

所述傳動總成包括：主體、連接柱、第一徑向軸承、止推軸承、第二徑向軸承。所述主體和所述連接柱均為中空的管狀結構，所述主體兩端分別與所述第一襯套和所述第二襯套連接，所述連接柱同軸設置在所述主體的內腔中，並與所述主體形成環形空間。所述連接柱的下端與所述第二螺杆連接，上端與所述第一螺杆連接並導通，形成輸油通道。所述環形空間中順次設置有第一環形隔段和第二環形隔段，以將所述環形空間順次分隔為相互獨立的動力液段、軸承段和產出液段，所述軸承段內部由上至下順次設置有所述第一徑向軸承、所述止推軸承和所述第二徑向軸承。所述動力液段與所述動力液通道連通，且與所述動力液段相對的所述主體側壁上設置有至少一個動力液孔，以使所述動力液段與油套環空連通。所述產出液段與所述產出液通道連通，且與所述產出液段相對的所述連接柱側壁上設置有至少一個產出液孔，以使所述產出液段與所述輸油通道連通。

具體地，作為優選，所述裝置還包括油管接箍，所述油管接箍設置在所述第一襯套側壁的頂部，用於連接所述油管。

具體地，作為優選，所述裝置還包括尾管，所述尾管設置在所述第二襯套側壁的底部，用於保護所述第二襯套。

具體地，作為優選，所述動力液孔的數量至少為兩個，且所述動力液孔繞所述主體側壁的圓周均勻分布。

具體地，作為優選，所述產出液孔的數量至少為兩個，且所述產出液孔繞所述主體側壁的圓周均勻分布。

具體地，作為優選，所述連接柱的側壁上沿徑向向外設置有一圈凸起臺階，所述止推軸承位於所述凸起臺階的上端面。所述止推軸承包括上軸承主體、下軸承主體以及套裝在所述上軸承主體和所述下軸承主體外部的止推軸承外殼，所述止推軸承外殼中部設置有環形隔板，所述上軸承主體位於所述環形隔板的上端面，所述下軸承主體設置在所述環形隔板的下端面與所述凸起臺階之間。

具體地，作為優選，所述傳動總成的主體側壁上還設置有兩個潤滑油孔，所述潤滑油孔與所述軸承段的內腔相連通。

具體地，作為優選，所述第一環形隔段和所述第二環形隔段的內側壁上均設置有密封槽，所述密封槽中設置有密封圈。

本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

本實用新型實施例提供的液力驅動螺杆泵舉升裝置，通過第一環形隔段和第二環形隔段將傳動總成的環形空間分隔成上部的動力液段、中部的軸承段和下部的產出液段，通過在傳動總成主體的側壁上設置動力液孔，使螺杆馬達中的動力液通道通過動力液段與油套環空相連通，從而使動力液能夠通過油套環空進入螺杆馬達，以驅動螺杆馬達的轉動。動力液沿動力液通道由下至上運動，最終進入螺杆泵上端的油管並返排至地面。通過在傳動總成連接柱的側壁上設置產出液孔，使螺杆泵的產出液通道通過產出液段與輸油通道相連通，從而使油井中的產出液(即原油)在螺杆泵的抽吸和傳送作用下，沿產出液通道、產出液段以及輸油通道由下至上運動，最終進入螺杆泵上端的油管，並與動力液混合後返排至地面，實現原油的開採。通過對傳動總成的結構進行上述改進，改變了動力液和產出液的流動通道，使動力液與產出液在油管中混合時流動方向一致，即兩者都是由下至上運動的，從而避免了動力液對產出液返排過程的阻礙，減少了液體對流給液力驅動螺杆泵舉升裝置造成的衝擊，從而延長了檢泵周期，而且動力液還為產出液的返排提供了動力，因此提高了液力驅動螺杆泵舉升裝置的泵效。同時，該液力驅動螺杆泵舉升裝置使用方便，適於規模化推廣應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型實施例提供的液力驅動螺杆泵舉升裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型又一實施例提供的傳動總成的結構示意圖。

附圖標記分別表示：

1 螺杆馬達，

101 第一襯套，

102 第一螺杆，

103 動力液通道，

104 輸油通道，

2 螺杆泵，

201 第二襯套，

202 第二螺杆，

203 產出液通道，

3 傳動總成，

301 主體，

3011 第一環形隔段，

3012 第二環形隔段，

3013 動力液段，

3014 軸承段，

3015 產出液段，

3016 動力液孔，

3017 潤滑油孔，

302 連接柱，

3021 產出液孔，

3022 凸起臺階，

303 第一徑向軸承，

304 止推軸承，

3041 上軸承主體，

3042 下軸承主體，

3043 止推軸承外殼，

305 第二徑向軸承，

306 限位螺母，

307 密封圈，

4 油管接箍，

5 尾管。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。

本實用新型實施例提供了一種液力驅動螺杆泵舉升裝置，如附圖1和附圖2所示，該裝置包括：螺杆馬達1、螺杆泵2、傳動總成3，且螺杆馬達1、傳動總成3、螺杆泵2由上至下順次連接。

其中，螺杆馬達1包括：第一襯套101和同軸設置在第一襯套101內腔中的第一螺杆102，第一螺杆102與第一襯套101之間的間隙形成動力液通道103，第一螺杆102為中空的螺旋柱體，並與油管相連通。

螺杆泵2包括：第二襯套201和同軸設置在第二襯套201內腔中的第二螺杆202，第二螺杆202與第二襯套201之間的間隙形成產出液通道203。

傳動總成3包括：主體301、連接柱302、第一徑向軸承303、止推軸承304、第二徑向軸承305。主體301和連接柱302均為中空的管狀結構，主體301的兩端分別與第一襯套101和第二襯套201連接，連接柱302同軸設置在主體301的內腔中，並與主體301形成環形空間。連接柱302的下端與第二螺杆202連接，上端與第一螺杆102連接並導通，形成輸油通道104。環形空間中順次設置有第一環形隔段3011和第二環形隔段3012，以將環形空間順次分隔為相互獨立的動力液段3013、軸承段3014和產出液段3015，軸承段3014內部由上至下順次設置有第一徑向軸承303、止推軸承304和徑向軸承。動力液段3013與動力液通道103連通，且與動力液段3013相對的主體301側壁上設置有至少一個動力液孔3016，以使動力液段3013與油套環空連通。產出液段3015與產出液通道203連通，且與產出液段3015相對的連接柱302側壁上設置有至少一個產出液孔3021，以使產出液段3015與輸油通道104連通。

本實用新型實施例提供的液力驅動螺杆泵舉升裝置，通過第一環形隔段3011和第二環形隔段3012將傳動總成3的環形空間分隔成上部的動力液段3013、中部的軸承段3014和下部的產出液段3015，通過在傳動總成3主體301的側壁上設置動力液孔3016，使螺杆馬達1中的動力液通道103通過動力液段3013與油套環空相連通，從而使動力液能夠通過油套環空進入螺杆馬達1，以驅動螺杆馬達1的轉動。動力液沿動力液通道103由下至上運動，最終進入螺杆泵2上端的油管並返排至地面。通過在傳動總成3連接柱302的側壁上設置產出液孔3021，使螺杆泵2的產出液通道203通過產出液段3015與輸油通道104相連通，從而使油井中的產出液(即原油)在螺杆泵2的抽吸和傳送作用下，沿產出液通道203、產出液段3015以及輸油通道104由下至上運動，最終進入螺杆泵2上端的油管，並與動力液混合後返排至地面，實現原油的開採。通過對傳動總成3的結構進行上述改進，改變了動力液和產出液的流動通道，使動力液與產出液在油管中混合時流動方向一致，即兩者都是由下至上運動的，從而避免了動力液對產出液返排過程的阻礙，減少了液體對流給液力驅動螺杆泵舉升裝置造成的衝擊，從而延長了檢泵周期，而且動力液還為產出液的返排提供了動力，因此提高了液力驅動螺杆泵舉升裝置的泵效。同時，該液力驅動螺杆泵舉升裝置使用方便，適於規模化推廣應用。

具體地，螺杆馬達1是液力驅動螺杆泵舉升裝置中的動力部件，通過螺杆馬達1將動力傳遞至傳動總成3，再通過傳動總成3帶動螺杆泵2旋轉，實現螺杆泵2對原油的抽吸和輸送。螺杆馬達1包括：第一襯套101(相當於定子)和同軸設置在第一襯套101內腔中的第一螺杆102(相當於轉子)，第一襯套101的內壁上設置有與第一螺杆102相配合的雙線螺紋，從而使第一螺杆102與第一襯套101之間的間隙形成一條動力液通道103。動力液通道103實際上是一個個連續的封閉空間，隨著第一螺杆102的旋轉，封閉空間沿第一襯套101逐漸向上移動。而動力液是一種具有一定壓力和流速的液體，用於驅動螺杆泵2的運動。油套環空中的動力液從動力液通道103的下端流入，在動力液的驅動下第一螺杆102開始旋轉，從而實現第一螺杆102對傳動總成3和螺杆泵2的驅動，同時，動力液沿動力液通道103逐漸向上端運動，以在螺杆馬達1頂部的油管中與原油匯合併返排至油井的井口。為了便於螺杆馬達1頂部與油管的連接，液力驅動螺杆泵舉升裝置還包括油管接箍4，油管接箍4設置在第一襯套101側壁的頂部。且油管接箍4的內側壁上設置有內螺紋，以與油管下部的外螺紋相配合，使螺杆馬達1與油管通過油管接箍4螺紋連接，便於螺杆馬達1的安裝和拆卸。

具體地，螺杆泵2是液力驅動螺杆泵舉升裝置中的採油部件，螺杆泵2在螺杆馬達1的帶動下轉動。螺杆泵2與螺杆馬達1的結構相似，不同的是，螺杆馬達1中的第一螺杆102是空心的，用於原油的輸送，而螺杆泵2中第二螺杆202是實心的，僅通過第二螺杆202(相當於轉子)與第二襯套201(相當於定子)之間的產出液通道203來抽吸和輸送原油。原油進入第二螺杆202與第二襯套201下端之間的第一個腔室後，隨著第二螺杆202的旋轉，第一腔室逐漸向上運動，以將原油輸送至傳動總成3以及輸油通道104，最終將原油舉升至井口。為了對螺杆泵2的底部進行保護，液力驅動螺杆泵舉升裝置還包括尾管5，尾管5設置在第二襯套201側壁的底部，以避免螺杆泵2的底部與井底砂石直接碰撞而出現損傷，延長螺杆泵2的使用壽命。

具體地，傳動總成3為液力驅動螺杆泵舉升裝置中的連接部件，用以連接螺杆馬達1和螺杆泵2。傳動總成3的主體301相當於外殼，其與螺杆馬達1的第一襯套101和螺杆泵2的第二襯套201連接，共同形成整個液力驅動螺杆泵舉升裝置的外殼體。而傳動總成3的連接柱302相當於一個連接軸，通過連接柱302將螺杆馬達1內部的第一螺杆102與螺杆泵2內部的第二螺杆202連接起來，以使第一螺杆102帶動第二螺杆202旋轉，使螺杆泵2能夠進行正常工作。

具體地，現有技術中的液力驅動螺杆泵2，其動力液是從油管注入的，動力液在液壓馬達中從上至下運動，而產出液則是經過螺杆泵2從下至上運動的，動力液與產出液在花管中混合後通過油套環空返排至地面。由於動力液與產出液混合時兩者流動方向相反，所以動力液會對產出液的返排造成阻礙。而本實用新型實施例提供的液力驅動螺杆泵舉升裝置中，動力液是沿動力液通道103由下至上運動，最終進入油管並返排至地面。產出液則沿產出液通道203和輸油通道104由下至上運動，最終進入油管，並在螺杆馬達1頂部的油管中與動力液混合後返排至地面，實現原油的開採。動力液與產出液混合時兩者都是由下至上運動，其流動方向一致，從而避免了動力液對產出液返排過程的阻礙，減少了液體對流給液力驅動螺杆泵舉升裝置造成的衝擊，進而延長了檢泵周期，而且動力液還為產出液的返排提供了動力，因此提高了液力驅動螺杆泵舉升裝置的泵效。

具體地，如附圖2所示，為了使動力液能通過油套環空進入螺杆馬達1的動力液通道103，傳動總成3主體301的側壁上設置有至少一個動力液孔3016，優選為至少兩個動力液孔3016，具體可為2個、3個、4個、5個等，且多個動力液孔3016在主體301側壁的圓周上均勻分布，從而在保證主體301強度的基礎上，使動力液能夠均勻迅速地進入動力液通道103。同時，傳動總成3的主體301與連接柱302形成的環形空間中設置有第一環形隔段3011和第二環形隔段3012，通過第一環形隔段3011和第二環形隔段3012將環形空間順次分隔成相互獨立的動力液段3013、軸承段3014和產出液段3015，從而使動力液孔3016中流入的動力液進入動力液段3013，並沿動力液段3013向上運動進入動力液通道103，進而驅動螺杆馬達1的第一螺杆102，實現螺杆馬達1的轉動。

具體地，為了使產出液能夠從產出液通道203進入輸油通道104中，傳動總成3的連接柱302側壁上設置有至少一個產出液孔3021，優選為至少兩個產出液孔3021，具體可為2個、3個、4個、5個等，且多個產出液孔3021在連接柱302側壁的圓周上均勻分布，以使產出液能夠均勻迅速地進入輸油通道104。產出液沿螺杆泵2的產出液通道203由下至上運動，並進入傳動總成3的產出液段3015，設置產出液孔3021後，產出液段3015與輸油通道104相連通，從而使產出液能夠進入輸油通道104，並經過油管舉升至地面，實現原油的開採。此外，為了使傳動總成3中的液體流動順暢，減少液體對主體301和連接柱302側壁的衝擊，動力液孔3016與產出液孔3021交錯分布，避免主體301和連接柱302的側壁受力不均，保證傳動總成3的長期使用。

具體地，由於傳動總成3的環形空間上部需要與動力液通道103連通，下部需要與產出液通道203連通，且環空之間還需要設置第一徑向軸承303、止推軸承304和第二徑向軸承305，因此在保證強度的前提下，環形空間應儘可能具有較大的體積。所以，連接柱302的外徑應小於第一螺杆102和第二螺杆202的外徑，以使動力液和產出液能夠順利進入動力液通道103和產出液通道203，保證螺杆馬達1對螺杆泵2的驅動和螺杆泵2對原油的輸送。

具體地，為了實現連接柱302在主體301中的轉動，主體301的環形空間中設置有軸承段3014，軸承段3014中順次設置有第一徑向軸承303、止推軸承304和第二徑向軸承305。其中，第一徑向軸承303套裝在動力液段3013的連接柱302的外側，以承受動力液段3013的徑向載荷，並保證動力液段3013中連接柱302的轉動。第二徑向軸承305套裝在產出液段3015的連接柱302的外側，以承受產出液段3015的徑向載荷，並保證產出液段3015中連接柱302的轉動。而止推軸承304位於第一徑向軸承303和第二徑向軸承305之間，用於承受連接柱302的軸向載荷，保證連接柱302旋轉時的軸向強度。更詳細地，連接柱302側壁的中下部沿徑向向外設置有一圈凸起臺階3022，止推軸承304位於凸起臺階3022的上端面，從而通過凸起臺階3022為止推軸承304提供支撐，使止推軸承304與連接柱302穩固連接，保證止推軸承304的正常使用。為了進一步對止推軸承304的位置進行限定，如附圖2所示，連接柱302上還套裝有限位螺母306，限位螺母306與連接柱302螺紋連接，通過限位螺母306將止推軸承304壓緊在凸起臺階3022上，以使止推軸承304在軸向上的位置保持穩定，保證止推軸承304對連接柱302軸向載荷的承受，使連接柱302具有較高的軸向強度。

具體地，如附圖2所示，止推軸承304包括上軸承主體3041、下軸承主體3042以及套裝在上軸承主體3041和下軸承主體3042外部的止推軸承外殼3043，止推軸承外殼3043中部設置有環形隔板，上軸承主體3041和下軸承主體3042對稱設置在環形隔板的上下端面上，且下軸承主體3042位於環形隔板的下端面和凸起臺階3022之間。通過設置兩圈軸承主體，提高止推軸承304承載軸向載荷的效果。同時，第一徑向軸承303和第二徑向軸承305也包括兩圈軸承主體和一個外殼體，止推軸承外殼3043的上部和下部側壁分別與第一徑向軸承303和第二徑向軸承305的外殼體螺紋連接，以使第一徑向軸承303、止推軸承304和第二徑向軸承305成為一個整體，提高各個軸承的穩定性，保證連接柱302的平穩旋轉。

具體地，為了保證軸承段3014中各軸承的長期使用，傳動總成3的主體301側壁上還設置有兩個潤滑油孔3017，潤滑油孔3017與軸承段3014的內腔相連通，通過潤滑油孔3017即可將潤滑油注入軸承段3014中。由於各軸承之間存在一定的縫隙，潤滑油進入軸承段3014的環形空間後就可以對每個軸承進行潤滑，延長第一徑向軸承303、止推軸承304和第二徑向軸承305的使用壽命，使連接柱302能夠流暢地旋轉，保證採油過程的順利進行。

具體地，為了保證動力液段3013、軸承段3014和產出液段3015的相互獨立，使動力液和產出液能在相應的通道中流動，互不幹擾，在第一環形隔段3011和第二環形隔段3012的內側壁上均設置有密封槽，密封槽中設置有密封圈307。通過密封圈307使第一環形隔段3011和第二環形隔段3012與連接柱302密封接觸，避免動力液段3013、軸承段3014和產出液段3015之間的液體互相滲漏，使液力驅動螺杆泵舉升裝置保持較高的泵效。

具體地，本實用新型實施例提供的液力驅動螺杆泵舉升裝置，在使用時，通過螺杆馬達1頂部的油管接箍4連接至油管管柱的底部。向井口的油套環空中注入動力液，動力液向下流動，經傳動總成3上的動力液孔3016依次進入動力液段3013、動力液通道103，動力液一邊驅動螺杆馬達1的第一螺杆102旋轉，一邊逐漸沿第一襯套101向上運動，最終到達油管接箍4處。同時，第一螺杆102通過傳動總成3的連接柱302帶動第二螺杆202旋轉，螺杆泵2開始工作，將原油抽吸至產出液通道203，並沿第二襯套201逐漸向上運動進入傳動總成3的產出液段3015，再經過連接柱302上的產出液孔3021進入輸油通道104，最終達到油管接箍4處。原油與動力液在油管接箍4處匯合，且流動方向一致，兩者共同通過油管返排至油井井口，實現原油的開採。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。