一种直线电机抽油泵及其泵体的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种直线电机抽油泵及其泵体。其中泵体的游动阀用于控制油液自上而下单向流动，并在泵筒的上端连通有供油液流入的进油管道，在泵筒的下端连通有供油液排入泵体上方的油管的出油管道。这样在柱塞向下移动时，出油管道的管腔被压缩，出油管道内油液压力会高于进油管道内油液压力，但游动阀又会阻止油液自下而上的流经柱塞，以随着柱塞的继续下行，出油管道中油液被柱塞及其上的游动阀压动而进入油管排出，实现泵体的柱塞下冲程排油，此时柱塞与直线电机输出端或直线电机输出端和连杆的重力也作为压动油液外排的一部分动力，从而减少了抽排液过程中柱塞和动子之间的连杆负荷小。
【专利说明】
一种直线电机抽油泵及其泵体
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种直线电机抽油栗及其栗体。
【背景技术】
[0002]目前，我国最广泛应用的有杆栗采油方式，是以抽油机、抽油杆、抽油栗为主要组成部分的抽油系统。它具备结构简单、耐用、可靠性强，操作及管理简单、易于掌握等优点，但存在能耗高、杆管偏磨、调参复杂等问题，制约了油井免修期和系统效率的提高，同时也增加了油井后期的运行、维护费用。
[0003]随着国内多数油田开发相继进入开发中后期，井深不断加深，水平位移增大，井眼轨迹更加复杂，稳油控水和节能要求不断提高，智能、高效、低损耗的采油设备成为研发重点。随着直线电机技术的日益成熟，将直线电机置于井下工作的设想成为现实。直线电机无杆采油工艺技术具备无杆管偏磨、自动化程度高、参数变频调整、地面设备简单、维护费用低、能耗低、效率高、适合低产油井等特点。现有的井下直线电机抽油栗如中国专利文献CN2599279Y(公告日为2004年I月14日)公开的“无杆自动深井抽油栗”，提出不设抽油机和抽油杆，整体结构包括栗体和动力装置，在栗体下部安装直线电机作为动力源。栗体和动力装置结为一体，动力装置有定子和动子，定子的外壳上端联接在栗筒的下端，定子的外壳下端联接筛管，定子的外壳内固定组装环形铁芯，铁芯内埋置环形绕组，动子设置有空心轴，空心轴上端联接在柱塞的下端，空心轴上设置铁芯和短路环。优点是动力装置与栗体结为一体，省去井上抽油机和千米以上抽油杆，节省大量投资，克服现有采油机械诸多弊端，减少了作业时间和成本。由于直线电机安装在栗体的下方，栗体结构进行了重新设计，整体为倒置式，采用上冲程排液及下冲程进液，因此存在以下缺点:由于栗是在上冲程排液，柱塞上部液体压力全部作用在将柱塞与动子连接的连杆上，上行同时还要克服柱塞、连杆及动子自身所受重力，连杆受压，一方面连杆及动子易变形，另一方面由于金属的许用剪切应力=0.5*许用屈服应力(按第三强度理论)；许用剪切应力=0.577*许用屈服应力(按第四强度理论)；一般取[τ] = (0.5?0.577)*[σ]，与承受拉力相比连杆的承载能力大大下降，影响整体能力。因此，只能适用于小规格栗体，冲程较短，且下栗深度较浅。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种抽排液过程中柱塞和动子之间的连杆负荷小的栗体，同时还提供了一种使用该栗体的直线电机抽油栗。
[0005]为了实现以上目的，本实用新型中栗体的技术方案如下:
[0006]栗体，包括上下延伸的栗筒及其内上下导向移动装配的中空的柱塞，柱塞上设有用于控制油液在柱塞内单向流动的游动阀，游动阀用于控制油液自上而下单向流动，并在栗筒的上端连通有供油液流入的进油管道，在栗筒的下端连通有供油液排入栗体上方的油管的出油管道。
[0007]栗筒的上端直接或通过进油管段间接的连接有桥式接头，桥式接头上开设有与进油管段的管腔串接相通的进油通道及与进油通道间隔布置的出油通道，进油通道处于进油管道中，出油通道处于出油管道中。
[0008]栗筒通过进油管段连接桥式接头，进油管段中设有供油液自上而下单向流动的进油固定阀，进油固定阀的进油口连接在桥式接头的进油通道的出口上、出油口连通在栗筒上端的进口上。
[0009 ]出油通道内设有供油液自下而上单向流动的出油固定阀。
[0010]栗筒外间隔套装有外管，外管的内壁面和栗筒的外壁面之间的间隔空腔的底部连通栗筒下端的出油口、顶部与进油管道间隔布置，间隔空腔处于出油管道中。
[0011]本实用新型中直线电机抽油栗的技术方案如下:
[0012]直线电机抽油栗，包括栗体及其上连接的直线电机，栗体包括上下延伸的栗筒及其内上下导向移动装配的中空的柱塞，柱塞上设有用于控制油液在柱塞内单向流动的游动阀，柱塞直接或通过连杆间接的连接在直线电机的输出端上，游动阀用于控制油液自上而下单向流动，并在栗筒的上端连通有供油液流入的进油管道，在栗筒的下端连通有供油液排入栗体上方的油管的出油管道。
[0013]栗筒的上端直接或通过进油管段间接的连接有桥式接头，桥式接头上开设有与进油管段的管腔串接相通的进油通道及与进油通道间隔布置的出油通道，进油通道处于进油管道中，出油通道处于出油管道中。
[0014]栗筒通过进油管段连接桥式接头，进油管段中设有供油液自上而下单向流动的进油固定阀，进油固定阀的进油口连接在桥式接头的进油通道的出口上、出油口连通在栗筒上端的进口上。
[0015]栗筒外间隔套装有外管，外管的内壁面和栗筒的外壁面之间的间隔空腔的底部连通栗筒下端的出油口、顶部与进油管道间隔布置，间隔空腔处于出油管道中。
[0016]直线电机处于栗体的下方，栗体的上端用于连接向上输入的油管。
[0017]本实用新型中栗体的游动阀用于控制油液自上而下单向流动，并在栗筒的上端连通有供油液流入的进油管道，在栗筒的下端连通有供油液排入栗体上方的油管的出油管道。这样在柱塞向上移动时，出油管道被管腔容积增大，出油管道内油液压力会低于进油管道内油液压力，以使油液从栗筒上端的进油管道中自上而下的从柱塞上的游动阀流入栗筒下端的出油管道中，实现栗体的柱塞上冲程抽油，油液作用在柱塞上端的油压将会减少;在柱塞向下移动时，出油管道的管腔被压缩，出油管道内油液压力会高于进油管道内油液压力，但游动阀又会阻止油液自下而上的流经柱塞，以随着柱塞的继续下行，出油管道中油液被柱塞及其上的游动阀压动而进入油管排出，实现栗体的柱塞下冲程排油，此时柱塞与直线电机输出端或直线电机输出端和连杆的重力也作为压动油液外排的一部分动力，从而减少了抽排液过程中柱塞和动子之间的连杆负荷小。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的直线电机抽油栗的实施例的结构示意图。
[0019]图2是图1中抽油栗的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型中直线电机抽油栗的实施例:如图1和图2所示，该抽油栗主要由栗体和直线电机13两部分组成，栗体处于直线电机13的上方，栗头的输入端和直线电机13的输出端通过连杆11连接。栗体包括上接头1、筛管2、桥式接头3、进油固定阀4、外管5、游动阀6、扶正环7、栗筒8、柱塞9、连接接头10，其中上接头I的下端连接筛管2，筛管2的下端连接外管5 ；桥式接头3的上端焊接在上接头I内，桥式接头3的下端连接进油固定阀4，进油固定阀4的下端连接栗筒8，桥式接头3、进油固定阀4和栗筒8—同置于外管5内部;栗筒8和外管5同轴布置，在栗筒8的外壁面和外管5的内壁面之间形成环形管腔;扶正环7在环形管腔中对栗筒8的中部进行扶正;柱塞9沿上下方向导向移动装配在栗筒8中，游动阀6有两个、并分别固定在柱塞9的上下两端，游动阀6和柱塞9共同置于栗筒8内部，游动阀6与柱塞9同步的在栗筒8内同轴上下往复移动;栗筒8的下端连接连接接头10，柱塞9的下端从连接接头10中穿过、并通过连杆11连接直线电机13的输出端。栗体的连接接头1和直线电机13的定子壳体通过扶正总成连接，扶正总成由自上而下依次相连的上管、扶正器12和下管组成，上管的上端连接在连接接头10上，下管的下端连接在直线电机13的定子壳体上，以通过该扶正总成对整个抽油栗进行扶正，保证抽油栗在井下保持居中。
[0021]桥式接头3上开设有相互间隔的进油孔和出油孔，进油孔连通在筛管2和进油固定阀4之间，出油孔连通在环形管腔和上接头I之间，并在出油孔中设有控制自下而上单向流动的出油固定阀14，桥式接头3成功实现了进抽排油通道的转换，保证了液体流动的单向无干扰。连接接头10上开设有上下贯通的桥式油孔，桥式油孔与连接接头10的中心孔间隔布置，桥式油孔连通在环形管腔和上管之间。
[0022]本实施例中筛管2的筛孔、桥式接头3的进油孔、进油固定阀4的阀腔形成了连通在栗筒8上端和油套环空之间的进油管道，连接接头10的中心孔、上管的上端、连接接头10的桥式油孔、环形管腔、桥式接头3的出油孔和上接头I的内孔形成连通在栗筒8下端和油栗以上油管之间的出油管道。
[0023]筛管2与上接头I连接，并置于上接头I外，使得液体进栗前必须通过筛管2，对于出砂井具有一定防砂功能。各游动阀6和固定阀的阀球均采用重质材料，有利于破坏阀座密封面结垢，可用于结垢井。
[0024]本实施例中抽油栗通过改变系统进抽排油方式，设计新型抽油栗结构及其与直线电机13连接方式，将常规直线电机13抽油栗上冲程排液变为下冲程排液，柱塞9上行改为柱塞9下行。在下冲程中，直线电机13拉动连杆11及柱塞9下行，为举升液体，需克服柱塞9以上液柱作用力;连杆11受向下拉力作用，此时柱塞9、连杆11及动子所受重力也成为动力的一部分，下冲程极限载荷(电流)减小了，改善了整体受力。上冲程载荷由过去的空载，变为需要克服柱塞9、连杆11及直线电机13动子所受重力，上冲程载荷有所增加，这样就减小了上下冲程极限载荷(电流)之间的差异，降低了对电网的冲击。在下冲程加载过程中动子处于拉伸状态，而不会出现弯曲变形，避免了动子与定子间接触，减少摩擦磨损，延长了使用寿命;连杆11也由受压改为受拉，强度极限由极限剪切应力[τ]改为屈服极限[ο]，由于一般[τ]=(0.5?0.577)*[σ]，实际上较大幅度地提高了连杆11的承载能力，延长使用寿命。从而在受限的井下空间中，可以充分利用现有动力，满足实际生产中更低能耗、更大下栗深度的要求。
[0025]在其他实施例中，还可以在栗筒的筒壁中设置与中心通道间隔的桥式通道，该桥式通道可作为进油管道或出油管道的一部分或全部，以实现整个抽油栗的集成。
[0026]在其他实施例中，栗筒也可以直接连接在桥式接头上。
[0027]本实用新型中栗体的实施例:本实施例中栗体的结构与上述实施例中栗体的结构相同，因此不再赘述。
【主权项】
1.栗体，包括上下延伸的栗筒及其内上下导向移动装配的中空的柱塞，柱塞上设有用于控制油液在柱塞内单向流动的游动阀，其特征在于，游动阀用于控制油液自上而下单向流动，并在栗筒的上端连通有供油液流入的进油管道，在栗筒的下端连通有供油液排入栗体上方的油管的出油管道。2.根据权利要求1所述的栗体，其特征在于，栗筒的上端直接或通过进油管段间接的连接有桥式接头，桥式接头上开设有与进油管段的管腔串接相通的进油通道及与进油通道间隔布置的出油通道，进油通道处于进油管道中，出油通道处于出油管道中。3.根据权利要求2所述的栗体，其特征在于，栗筒通过进油管段连接桥式接头，进油管段中设有供油液自上而下单向流动的进油固定阀，进油固定阀的进油口连接在桥式接头的进油通道的出口上、出油口连通在栗筒上端的进口上。4.根据权利要求2所述的栗体，其特征在于，出油通道内设有供油液自下而上单向流动的出油固定阀。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的栗体，其特征在于，栗筒外间隔套装有外管，夕卜管的内壁面和栗筒的外壁面之间的间隔空腔的底部连通栗筒下端的出油口、顶部与进油管道间隔布置，间隔空腔处于出油管道中。6.直线电机抽油栗，包括栗体及其上连接的直线电机，栗体包括上下延伸的栗筒及其内上下导向移动装配的中空的柱塞，柱塞上设有用于控制油液在柱塞内单向流动的游动阀，柱塞直接或通过连杆间接的连接在直线电机的输出端上，其特征在于，游动阀用于控制油液自上而下单向流动，并在栗筒的上端连通有供油液流入的进油管道，在栗筒的下端连通有供油液排入栗体上方的油管的出油管道。7.根据权利要求6所述的直线电机抽油栗，其特征在于，栗筒的上端直接或通过进油管段间接的连接有桥式接头，桥式接头上开设有与进油管段的管腔串接相通的进油通道及与进油通道间隔布置的出油通道，进油通道处于进油管道中，出油通道处于出油管道中。8.根据权利要求7所述的直线电机抽油栗，其特征在于，栗筒通过进油管段连接桥式接头，进油管段中设有供油液自上而下单向流动的进油固定阀，进油固定阀的进油口连接在桥式接头的进油通道的出口上、出油口连通在栗筒上端的进口上。9.根据权利要求6所述的直线电机抽油栗，其特征在于，栗筒外间隔套装有外管，外管的内壁面和栗筒的外壁面之间的间隔空腔的底部连通栗筒下端的出油口、顶部与进油管道间隔布置，间隔空腔处于出油管道中。10.根据权利要求6至9中任意一项所述的直线电机抽油栗，其特征在于，直线电机处于栗体的下方，栗体的上端用于连接向上输入的油管。
【文档编号】E21B43/00GK205478234SQ201620132423
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月22日
【发明人】王薇, 刘苓, 邓学峰, 罗懿, 符伟兵, 王萍, 熊佩, 方群, 斯容, 张永刚, 杨欢, 刘学全, 梅洁, 查旋, 柴妮娜
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司石油工程技术研究院