专利名称：一种井下螺杆泵抽油装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于石油开采的螺杆泵抽油装置，尤其涉及一种将管柱即作为出油管道又替代驱动杆柱的螺杆泵抽油装置。
背景技术：
现有的用于油井开采的螺杆泵是将井口驱动装置产生的旋转扭矩通过装在油管内部的杆柱传给井下泵的转子，从而将井液举升至地面，采出液是在杆柱与管柱之间的环形空间内被举升至地面的。这种抽油装置在聚合物驱举升和稠油开采上发挥了很大作用并且近年来使用井数逐年增多。然而它仍然具有以下缺点和不足一、初次装机成本高，如前所述该抽油装置是通过杆柱将扭矩传给井下泵的，杆柱的深度大部份都在千米左右，生产实践中发现使用常规抽油杆作为驱动杆柱经常发生杆柱断脱等故障，近年来由于研制了专用的空心抽油杆使杆柱断脱问题得到了一定的缓解，然而专用空心杆的成本高，平均每千米7万元(含运输费用)。另外使用专用空心杆就必须配备3″油管作为管柱，这不仅使原井 油管得不到利用而且还要另外购买3″油管。二、第二个缺点是杆柱接箍部位与管柱内壁发生磨损，这种磨损轻则伤害油管，重则磨穿管壁，虽然在杆柱上加装扶正器减轻了这种磨耗，但加装扶正器以后增大了液流的局部和沿程损失，这种损失在稠油井上就更不容忽视，因为它不仅增加功耗更重要的是需要更高扬程的泵。另外对于含砂油井加装扶正器之后反而加重了杆柱的磨损，这又为杆柱断脱埋下了更深的隐患。三、第三个不足是限制了井下泵组最大合理排量的有效发挥。国内外螺杆泵采油的实践表明井下螺杆泵在500RPM以下都可以长寿高效地工作，但由于杆柱偏磨及其传递扭矩能力的限制，国内采油螺杆泵的平均工作转速不到200RPM，特别是转排量800ml以上的泵其实际工作转速仅有120RPM，又由于转速的限制，为了满足大排量油井的需要不得不放大泵的结构参数(例如新近出现的1000ml/转和1200ml/转的采油螺杆泵)，大结构参数的螺杆泵不仅其制造工艺复杂成本高且其初始扭矩大，机械效率低。四、第四个不足是安装及检修作业复杂，杆柱不仅带来断脱偏磨等负面影响而且在检修作业时还要对其重复起出下入油井中，几乎使检修作业增加一倍的工作量。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种井下螺杆泵抽油装置以克服上述现有技术所有不足，一是取消驱动杆柱并用原井管柱使其实现作为出油通道和驱动井下转子的双重功能，从而大幅度降低成套设备成本。二是免除杆柱偏磨从而延长检修周期。三是成倍提高装置的工作转速从而成倍地降低井下泵组的结构参数。本实用新型的另一目的是提供一种具有安装及维修作业简单且费用低廉的井下螺杆泵抽油装置。
本实用新型的目的是通过提供一种具有如下结构的井下螺杆泵抽油装置而实现的，该螺杆泵抽油装置包括井下管柱、驱动接头、旋转密封短节、挠性轴(或挠性联轴节)、泵定子、转子及定子锚定器，所述的井下管柱是由 以下的油管组成的，它具有双重功能，在作为井下至地面的出油通道的同时亦取代杆柱驱动井下泵的转子，井口驱动装置带动管柱右向旋转，管柱最下端与驱动接头连接，驱动接头的作用是将管柱的旋转运动通过挠性轴传递给井下泵的转子，驱动接头下端的内外套分别连有挠性轴和旋转密封短节，旋转密封短节的作用是在管柱转动的同时保证管内与管外环形空间的压力隔离和密封，旋转密封短节的下端连接锚定器，其作用是将泵的定子锚定在套管内壁上，以防转子运转时带动定子转动，在锚定器与泵定子之间还装有加长短节以避免转子运动时产生干涉，在抽油过程中，管柱通过挠性轴驱动泵转子，井液从泵出口排出经过加长短节、锚定器的中心管和驱动接头的轴向过流通孔进入管柱内腔，并被进一步举升至地面。
作为本实用新型的另一结构方式也可将定子锚定器装在泵定子的下端而密封短节下接头与加长短上端直接连在一起即可，抽油过程与前述结构方式基本相同。
作为本实用新型的又一种实施方式亦可按下述结构来实现，该螺杆泵抽油装置包括井下管柱、定子加长短节、泵定子、转子、挠性轴及锚定器组成，锚定器将挠性轴与转子锚定在井下，定子与管柱最下端连接并且转子装在定子型腔内，在抽油过程中管柱带动定子旋转，而转子是通过挠轴被锚定在套管内壁上，井液从定子上端排出进入旋转的管柱进而被举升至地面，在这种结构方式中由于管柱为右旋丝扣，因而泵的型线必须为左旋。
无论采取上述的哪种实施方式，螺杆泵的地面驱动头都要进行改进，即必须将其主轴制成空心的并且在其下端制成与油管连接的丝扣，空心主轴的上端设有出油接头。
采用上述结构的井下螺杆泵抽油装置，由于取消了抽油杆柱降低了整套抽油装置的成本；同时免除了起下该杆柱的工作量；也正因为取消了杆柱而避免了杆管的偏磨；由于取消了杆柱增加了管内过流面积从而大幅度延长了热洗清蜡周期。
图1是本实用新型井下螺杆泵抽油装置结构剖视图。
图2是本实用新型井下螺杆泵抽油装置的另一实施方式结构剖视图。
图3是本实用新型井下螺杆泵抽油装置的又一实施方式结构剖视图。
图4是本实用新型抽油装置的驱动接头结构剖视图。
图5是沿图4中的线A-A横截面剖视图。
图6是本实用新型抽油装置的旋转密封短节结构剖视图。
图7是本实用新型抽油装置的管柱接箍防磨器结构剖视图。
图8是沿图7中的线B-B横截面剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。
图1是本实用新型的螺杆泵抽油装置典型结构示意图，它包括井下管柱1、驱动接头2、旋转密封短节3、挠性轴4、泵定子5、转子6、及锚定器7、井下管柱是由 以下的油管组成，它具有作为出油通道和驱动井下转子转动的双重功能。井口驱动头带动管柱1右向旋转，管柱1最下端与驱动接头2的丝扣24连接(见图4)，驱动接头2的内中心21与挠轴4上端丝扣连接，挠轴4的最下端与转了6的上端丝扣连接，转子6安装在定子5的内型腔内，驱动接头2的外下端23与旋转密封短节3的内套31丝扣连接(见图6)，旋转密封短节3的下接头33与定子锚定器7的中心管连接，所述锚定器7的中心管下端与定子5的壳体上端丝扣连接，所述的旋转密封短节3的内套31及外壳体32上分别设有限位台阶34和35，在两台阶间留有间隙36，间隙36的串动量不应小于100mm。在旋转密封短节3内装有数个内衬套37，在各个衬套37之间装有密封38，衬套37由铸铁或锡青铜制成，密封38由抗磨自润滑聚合材料制成，如纤维加强的聚醚醚酮。通过锁紧螺母39将各个衬套和密封压紧在外壳体32内。此外在定子5的最下端装有单流阀11，其作用是当锚定器7液压座封时防止压力外漏。在管柱1中的每一接箍10上都装有防磨器8，其作用是防止管柱运转时其接箍10与套管13内壁发生磨擦，防磨器8的内衬管81由金属制成(见图8)，外衬套82由磨擦系数低的弹性体制成，如聚氨酯。防磨器8的内通径应能穿过油管，其外径应比油管接箍10大2mm米以上，但不能太接近套管13的内径，否则将无法测试井下动液面。另外，在两油管连接部位装有限位环9，其作用是防止管柱大扭矩运转时伤害油管丝。在抽油过程中，管柱1通过挠性轴4驱动转子6转动，井液从泵出口14排出经过锚定器7的中心管和驱动接头2的轴向通孔22进入管柱内腔15，然后被进一步举升至地面驱动头12的空心主轴16内，而后通过出油接头17进入地面管线。旋转密封短节的内套31随管柱1同步转动，其外壳体32和泵定子5的壳体一起被锚定在油井套管13的内壁上。
作为本实用新型的另一结构方式是将定子锚定器7装在定子5的最下端，而密封短节的下接头33与定子5的上端直接连在一起即可，同时取消单流阀11，因为此时的锚定器7采用机械座封式锚定器。该种结构方式的螺杆泵抽油装置其抽油过程与前述的实旋方式基本相同。
作为本实用新型的又一种实旋方式亦可按下述结构来实现，该抽油装置包括井下管柱1、泵定子5、转子6、挠轴4、上扶正器18、下扶正器19及锚定器7，锚定器7将挠轴4与转子6锚定在井下(见图3)，定子5的壳体上端与管柱1最下端连接，转子6装在定子5的型腔内，在抽油过程中管柱1带动定子5旋转，同时上、下扶正器18、19限制定子在套管13内的摆动，转子6和挠轴4由锚定器7被锚定在套管13的内壁上，井液从定子上端14排出，进入管柱内腔15，进而通过主空心轴16和出油接头17被输送至地面管线。在这种结构方式中由于油田使用的管柱均为右旋丝扣，因而泵的型线必须为左旋。
按着本实用新型的设计思想该抽油装置及其各部件在结构上还可有多种变化和改进，例如可将驱动接头2安装在旋转密封短节3的内部，将其与所述短节3的内套31下端连接，这样的变换及各部件在结构上的变化均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种井下螺杆泵抽油装置，由井口驱动头，井下管柱、泵定子及转子组成，其特征在于井下管柱(1)具有作为出油通道和驱动井下转子(6)转动的双重功能，井口驱动头(12)带动管柱(1)旋转，其最下端与驱动接头的丝扣(24)连接，所述驱动接头的内中心(21)与挠轴(4)上端丝扣连接，挠轴(4)的最下端与转子(6)的上端丝扣连接，转子(6)安装在定子(5)的型腔内，驱动接头的外下端(23)与旋转密封短节的内套(31)丝扣连接，旋转密封短节下接头(33)与锚定器(7)的中心管连接，所述锚定器中心管下端与定子(5)的壳体上端连接，所述的旋转密封短节的内套(31)及外壳体(32)上分别设有限位台阶(34)和(35)，并在两个台阶间留有间隙(36)；在旋转密封短节内装有衬套(37)和密封(38)；在管柱中的每一接箍上都装有防磨器(8)；在两油管连接部位装有限位环(9)；地面驱动头的主轴(16)为空心结构并在其上装有出油接头(17)。
2.按照权利要求1所述的螺杆泵抽油装置，其特征在于取消单流阀(11)，并将定子锚定器(7)装在定子(5)的最下端，旋转密封短节的下接头(33)与定子(5)的上端直接连接。
3.一种井下螺杆泵抽油装置，由井口驱动头、井下管柱、泵定子及转子组成，其特征在于锚定器(7)将挠轴(4)和转子(6)锚定在井下，定子(5)壳体上端与管柱(1)最下端连接，转子(6)装在定子(5)的型腔内，管柱(1)的旋转带动定子(5)转动，上、下扶正器(18)、(19)限制定子在套管(13)内的摆动；在管柱中的每一接箍上都装有防磨器(8)；在两油管连接部位装有限位环；地面驱动头的主轴(16)为空心结构并在其上装有出油接头(17)。
4.按照权利要求1或2所述的螺杆泵抽油装置，其特征在于所述旋转密封短节中的密封(38)由纤维加强的聚醚醚酮制成。
5.按照权利要求1或2或3所述的螺杆泵抽油装置，其特征在于所述的防磨器(8)的外衬套(82)由聚氨酯制成。
6.按照权利要求3所述的螺杆泵抽油装置，其特征在于泵定子(5)和转子(6)的型线为左旋。
专利摘要本实用新型公开了一种由管柱取代抽油杆柱并使其具有作为出油通道和驱动井下转子转动双重功能的井下螺杆泵抽油装置。井口驱动头带动管柱旋转，并通过驱动接头和挠轴将扭矩传给井下泵的转子，通过旋转密封短节保证了管内与管外环形空间的压力隔离和密封。泵的定子用锚定器锚定在套管内壁上。在管柱的每一油管接箍上装有防磨器，地面驱动头主轴为空心结构并在其上装有出油接头。由于取消了抽油杆柱使整套抽油装置的成本大幅度降低，同时免除了杆管偏磨，避免了起下杆柱的工作量，而且增大了管内过流面积延长清蜡周期。
文档编号E21B43/00GK2656626SQ0328449
公开日2004年11月17日 申请日期2003年9月18日 优先权日2003年9月18日
发明者杨振平, 陈金山 申请人:杨振平, 陈金山