一种密闭提捞入环抽油装置的制作方法

本发明涉及提捞采油领域，具体说是一种密闭提捞入环抽油装置。

背景技术：

提捞采油技术具有能耗小、运行成本低等特点，是高含水开发后期有效的辅助采油方式之一，适合于低产新建产能井、零散油井和已投产的低产和低效抽油井。目前采用的技术和装备主要有提捞车和单井机架提捞装置。提捞车采用敞井口开采，无法实现提捞入环（井底液体提升至井口直接进入集输流程），地层能量损失严重，不利于油井稳产，而且工作范围受区域、气候影响较大。单井机架提捞装置，如北研石油设备制造有限公司生产的“智能间歇提捞式抽油装置”；大庆惠博普石油机械设备制造有限公司申请的专利《智能提捞油机》，专利号ZLCN201020262194.X。这两种代表性的装置虽然可以提捞入环，但存在两方面问题：

一是井口密封问题。为了提捞入环，井口油压需要一定的压力值，井口密封的防喷盒和柔性抽油杆的对偶滑动密封设计能力在15MPa以上。防喷盒现有专利很多，有机械、气动、液压或电磁等方式，无论采用何种方式 ，高压力下都会加速防喷盒和柔性抽油杆的磨损报废从而导致油气泄露污染环境。

二是柔性抽油杆存在成本高、使用寿命低和能耗大的问题。为了满足井口密封要求，柔性抽油杆需采用复合钢丝绳。例如北研石油设备制造有限公司生产的柔性抽油杆（发明专利《一种柔性抽油绳的制造方法》，其专利号为ZLCN201010164396.5）采用捻制设备将多根钢丝股捻制成密封钢绳，在密封钢绳外表面编织捆绑钢绳的丝网，在丝网外表面上涂覆外护密封层，将丝网及密封钢绳封闭在其内。柔性抽油杆制作工艺复杂，成本是普通钢丝绳2倍以上。而且在复合材料弹性模量不同、拉伸载荷作用下的变形不同、防喷盒的摩擦挤压、低温外皮发脆等诸多因素的影响下，在现场使用时，柔性抽油杆使用寿命低，易出现开裂、脱皮、漏水、漏电和井下压力传感器传导的信号不准确甚至是断裂等问题。柔性抽油杆一旦出现问题，就需要更换新的，更换作业时间长，成本高。一根1500米的柔性抽油杆的自重1吨多，提捞作业时，电机的部分功率消耗在柔性抽油杆的自重上，增加了能耗。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种密闭提捞入环抽油装置，以解决井口密封和柔性抽油杆存在成本高、使用寿命低和能耗大的问题。

本发明提供一种密闭提捞入环抽油装置，包括减速电机：

所述减速电机通过联轴器与主轴连接，所述主轴上套有卷筒，所述卷筒上缠绕有牵引绳，所述牵引绳的一端固定在所述卷筒上，所述牵引绳的另一端与抽子连接；

所述卷筒在密封筒内部，所述密封筒的下侧具有开口，所述开口处与连接管的一端密封连接，所述连接管的另一端与采油井口的上端密封连接，所述牵引绳在所述连接管内部；

所述密封筒的两端分别通过旋转轴密封机构密封，所述密封筒、所述连接管和所述旋转轴密封机构形成密闭空间结构。

优选地，所述密闭提捞入环抽油装置进一步包括：

排线传动机构，用于保证所述牵引绳在所述卷筒上每缠绕一周，所述卷筒在所述主轴上的水平行程为所述牵引绳的一个绳宽；

其中，所述排线传动机构在所述密闭空间结构的内部。

优选地，所述卷筒通过滚珠花键与所述主轴连接，所述卷筒包括卷线筒体：

所述卷线筒体两端具有挡线圆板，所述滚珠花键的一端具有花键法兰，所述花键法兰与所述挡线圆板螺栓连接；

其中，所述牵引绳缠绕在所述卷线筒体上。

优选地，所述密封筒包括筒体：

所述筒体的两端都具有向外突出的筒沿，所述筒体的两端分别通过所述筒沿与2个侧板螺栓连接，所述侧板具有主轴连接孔。

优选地，所述旋转轴密封机构包括主轴密封连接孔：

所述主轴密封连接孔内侧具有凹槽，所述凹槽内依次放入O形圈和支持环，所述支持环与所述主轴线密封；

所述主轴密封连接孔两侧具有螺纹孔，所述旋转轴密封机构通过所述螺纹孔与所述侧板连接。

优选地，所述旋转轴密封机构下端具有支座：

所述支座，用于支撑所述旋转轴密封机构。

优选地，所述密封筒进一步包括双孔固定座和单孔固定座：

所述双孔固定座和单孔固定座焊接在密封筒内壁的上表面，所述双孔固定座具有上孔和下孔，所述双孔固定座和单孔固定座之间的距离大于所述卷筒的长度；

所述双孔固定座和单孔固定座，用于与所述排线传动机构连接。

优选地，所述排线传动机构包括主轴齿轮：

所述主轴齿轮通过平键与所述主轴连接，所述主轴齿轮与中间齿轮连接，所述中间齿轮与丝杠齿轮连接，所述丝杠齿轮通过丝杠齿轮轴和所述上孔与往复丝杠的一端连接，所述往复丝杠的另一端与所述单孔固定座连接，所述往复丝杠上套接有滑块；

所述中间齿轮通过中间齿轮轴与所述下孔连接。

优选地，所述滑块包括拨叉：

所述拨叉为圆弧形状，所述拨叉的内侧具有滑块扶正弧面，所述滑块扶正弧面上方具有滑块连接孔；所述拨叉的外侧弧面开有孔槽，所述孔槽开至所述滑块连接孔处；

所述孔槽进一步包括大槽与小槽，所述大槽与丝堵螺纹连接，所述大槽的一侧开口位于所述拨叉的外侧弧面，另一侧开口具有槽径小于所述大槽的小槽；

所述小槽内放置滑动件，所述滑动件的一侧具有月牙形凸起，所述月牙形凸起位于所述滑块连接孔的内侧，另一侧与所述丝堵顶接；

靠近所述主轴齿轮的挡线圆板上端置于所述滑块扶正弧面内侧。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供一种密闭提捞入环抽油装置，由于将密封筒和连接管形成一个密闭的空间，取消了原井口位置的防喷盒和柔性抽油杆的对偶滑动密封，转变成主轴与筒体之间的旋转轴密封，解决现有提捞装备的井口密封难题。

本发明由于取消了柔性抽油杆的密封属性，进而彻底消除现有柔性抽油杆成本高、使用寿命低、能耗大的问题。

本发明可以选用强度更高、重量为钢丝绳20%的尼龙或纤维的牵引绳代替柔性抽油杆，降低电机功率。

本发明可实现单井机架作业或车载流动作业将井液提捞入环。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的密闭提捞入环抽油装置与采油井口装配的示意图；

图2是本发明实施例的主轴的结构示意图；

图3是本发明实施例的主轴花键滑道的结构示意图；

图4是本发明实施例的密封筒的结构示意图；

图5是本发明实施例的排线传动机构以及排线传动机构与主轴的装配结构示意图；

图6是本发明实施例的滑块主视图；

图7是本发明实施例的滑块左视图；

图8是本发明实施例的卷筒的结构示意图；

图9是本发明实施例的旋转轴密封机构结构示意图以及旋转轴密封机构和主轴的装配示意图；

图10是本发明实施例的滚珠花键结构示意图以及滚珠花键与主轴装配的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例的密闭提捞入环抽油装置与采油井口装配的示意图。如图1所示，一种密闭提捞入环抽油装置包括减速电机1、主轴2、密封筒3、排线传动机构4、卷筒5、连接管6、机座7、牵引绳8、抽子9、旋转轴密封机构B。

图1中，减速电机1通过电机底座用螺栓固定在机座7上，减速电机1通过联轴器1-1与主轴2连接，卷筒5套接在主轴2上，卷筒5可以在主轴2上滑动，卷筒5与排线传动机构4连接，排线传动机构4可以驱动卷筒5在主轴2上往复滑动，卷筒5和排线传动机构4都在密封筒3的内部，密封筒3通过旋转轴密封机构B进行密封，旋转轴密封机构B固定在机座7上，密封筒3的下端具有开口，开口处与连接管6连接，卷筒5上缠绕有牵引绳8，牵引绳8的另一端与抽子9连接。

进一步地，图1中，将抽子9放置在连接管6的内部，下放到采油井口10内的油管11或套管12中，用卡箍将连接管6的下端与采油井口10的上端密封连接，使密封筒3、连接管6和油管11或套管12的内部形成一个密闭的空间。取消了A处井口位置的防喷盒和柔性抽油杆的对偶滑动密封装置，转变成主轴与筒体之间的旋转轴密封，解决现有提捞装备的井口密封难题。

进一步地，取消了柔性抽油杆的密封属性，用牵引绳8来代替柔性抽油杆，进而彻底消除现有柔性抽油杆成本高、使用寿命低和能耗大的问题。

更进一步地，牵引绳8可以选用强度更高、重量为钢丝绳20%的尼龙或纤维的牵引绳的一种或几种，降低电机功率。

图2是本发明实施例的主轴的结构示意图。如图2所示，主轴2上具有主轴花键滑道2-1，图1中的卷筒5通过主轴花键滑道2-1与主轴2配合连接。

图3是本发明实施例的主轴花键滑道的结构示意图。如图2所示，主轴花键滑道2-1的形状为在圆形主轴2上每隔120°有一个凸起，通过凸起对卷筒5进行径向定位。

图4是本发明实施例的密封筒的结构示意图。如图4所示，密封筒3包括筒体3-1、侧板3-2、双孔固定座3-3、单孔固定座3-4、筒体密封圈3-5和筒体法兰3-6。

筒体3-1的两端均具有向外突出的筒沿，筒沿上具有螺栓孔，侧板3-2的上也具有螺栓孔，2个侧板3-2通过螺栓孔与筒体3-1螺栓连接。进一步地，侧板3-2和筒体3-1之间具有筒体密封圈3-5，筒体密封圈3-5具有密封作用。筒体3-1的下面具有开口，开口处具有向外的弯折，弯折处与筒体法兰3-6连接，筒体法兰3-6具有螺栓孔，图1中的连接管6一端具有环形法兰盘，环形法兰盘上也具有螺栓孔，筒体法兰3-6与连接管6通过筒体法兰3-6的螺栓孔和连接管6环形法兰盘的螺栓孔连接。

进一步地，在图4中，双孔固定座3-3和单孔固定座3-4分别焊接在筒体3-1上，双孔固定座3-3具有上孔3-3-1和下孔3-3-2，上孔3-3-1和单孔固定座3-4用于与图1中的排线传动机构4固定。

更进一步地，在图4中，双孔固定座3-3和单孔固定座3-4的距离大于图1中的卷筒5的长度。

更进一步地，在图4中，2个侧板3-2的中间位置具有主轴孔，用于图1中的主轴2穿过2个侧板3-2，主轴孔的两侧具有旋转轴密封机构连接口，用于与图1中的旋转轴密封机构连接，具体详见图9中的描述。

图5是本发明实施例的排线传动机构以及排线传动机构与主轴的装配结构示意图。如图5所示，排线传动机构包括主轴齿轮4-1、中间齿轮4-2、丝杠齿轮4-3、往复丝杠4-4、滑块4-5、螺旋槽4-6和平键4-7。

图5中，主轴2带动主轴齿轮4-1转动，主轴齿轮4-1带动中间齿轮4-2转动，中间齿轮4-2带动丝杠齿轮4-3，丝杠齿轮4-3中心具有内孔，往复丝杠4-4通过内孔与丝杠齿轮4-3连接，往复丝杠4-4的另一端固定在图4的单孔固定座3-4上，往复丝杠4-4是立体凸轮副的一种形式，往复丝杠4-4上有两条螺距相同、旋向相反的螺纹槽4-6，螺纹槽4-6两端用过渡曲线连接，往复丝杠4-4上套接有滑块4-5。滑块4-5的具体结构在图6和图7中进行详细说明。

图6是本发明实施例的滑块主视图。

图7是本发明实施例的滑块左视图。

如图6和图7所示，所述滑块4-5包括滑动件4-5-1、拨叉4-5-2、滑块扶正弧面4-5-3、丝堵4-5-4。拨叉4-5-2为圆弧形状，拨叉4-5-2的内侧具有滑块扶正弧面4-5-3，所述滑块扶正弧面4-5-3上方具有滑块连接孔；所述拨叉4-5-2的外侧弧面开有孔槽，所述孔槽开至所述滑块连接孔处。

孔槽进一步包括大槽与小槽，大槽与丝堵4-5-4螺纹连接，大槽的一侧开口位于拨叉4-5-2的外侧弧面，另一侧开口具有槽径小于大槽的小槽；小槽内放置滑动件4-5-1，滑动件4-5-1的一侧具有月牙形凸起，所述月牙形凸起位于所述滑块连接孔的内侧，另一侧与所述丝堵4-5-4顶接。

靠近所述主轴齿轮4-1的挡线圆板5-1上端置于所述滑块扶正弧面4-5-3内侧，具体详见图8中的描述。

进一步地，以下图5结合图6和图7进行说明，通过往复丝杠4-4的旋转，使螺旋槽4-6侧面推动置于螺旋槽4-6内的滑块月牙4-5-1，使滑块4-5作轴向往复运动。当往复丝杠4-4匀速旋转时，滑块4-5除了完成换向动作外还作匀速直线运动。

进一步地，以下结合图4进行说明，将往复丝杠4-4的两端分别用螺母固定在双孔固定座3-3的上孔3-3-1和单孔固定座3-4上，中间齿轮4-2通过中间齿轮轴和螺母固定在双孔固定座3-3的下孔3-3-2上，主轴齿轮4-1用平键4-7与主轴2连接。主轴2依次驱动主轴齿轮4-1、中间齿轮4-2、丝杠齿轮4-3使往复丝杠4-4旋转，往复丝杠4-4驱动滑块4-5作水平往复运动。

图8是本发明实施例的卷筒的结构示意图。如图8所示，卷筒5包括挡线圆板5-1、卷线筒体5-2和滚珠花键5-3。2个挡线圆板5-1分别焊接在卷线筒体5-2的两侧，图1中的牵引绳8缠绕在卷线筒体5-2上，挡线圆板5-1防止牵引绳8脱离卷线筒体5-2，滚珠花键5-3套接在图1中的主轴2上。滚珠花键5-3在图1中的主轴2上做轴向平滑移动，并承受径向传动力矩，滚珠花键5-3的一侧具有法兰盘，法兰盘上具有螺栓孔，2个滚珠花键5-3通过法兰盘上螺栓孔分别2个挡线圆板5-1连接，滚珠花键5-3的具体结构在图10中详细描述。

进一步地，以下结合图6、图7和图8进行说明，将滑块4-5套接在往复丝杠4-4上，靠近丝杠齿轮4-3一侧的挡线圆板5-1置于图6中的内凹面的滑块扶正弧面4-5-3，使滑块扶正弧面4-5-3与挡线圆板5-1的外圈弧面吻合，卷轮5转动时，滑块4-5内的滑块扶正弧面4-5-3与侧板5-1发生滑动的同时，带动卷轮5在图1中的主轴2的主轴花键滑道2-1上做水平往复运动，达到同步排线的目的。

更进一步地，图1的主轴2带动主轴齿轮4-1转动，主轴齿轮4-1带动中间齿轮4-2转动，中间齿轮4-2带动丝杠齿轮4-3，完成调速的作用，保证卷轮5旋转一周，卷轮5在图1中主轴2上的行程为一个线宽。

图9是本发明实施例的旋转轴密封机构结构示意图以及旋转轴密封机构和主轴的装配示意图。如图9所示，旋转轴密封机构B包括O形圈B-1、支持环B-2、密封垫B-3、螺栓孔B-4和支座B-5。

图9中的旋转轴密封机构具有主轴连接口，主轴2通过主轴连接孔与旋转轴密封机构B连接，主轴连接孔上具有环形凹槽，先后塞入O形圈B-1和支持环B-2，O形圈B-1和支持环B-2为轴用组合密封，其工作原理类似唇边密封。

进一步地，以下结合图4和图9进行说明。图9中用于容纳O形圈B-1和支持环B-2的凹糟外侧圆周方向具有螺栓孔B-4，螺栓孔B-4与图4中侧板3-2上主轴孔外侧的孔用螺栓连接，将图4中的密封筒3与图9中的旋转轴密封机构B连接在一起，更进一步地，密封筒3与旋转轴密封机构B之间具有密封垫B-3，密封垫B-3具有密封作用。

图10是本发明实施例的滚珠花键结构示意图以及滚珠花键与主轴装配的示意图。如图10所示，滚珠花键5-3包括卡环5-3-1、密封垫片5-3-2、花键法兰5-3-3、花键外筒5-3-4、钢球5-3-5和保持筒壁5-3-6。

在图10中，滚珠花键5-3内部具有与主轴花键滑道2-1相配合的凹槽，卡环5-3-1通过密封垫片5-3-2与主轴花键滑道2-1紧密配合，保持筒壁5-3-6上具有均匀分布的6个凹槽，6个凹槽内部具有沿槽壁排列的钢球5-3-5，保持筒壁5-3-6外侧具有花键外筒5-3-4，花键外筒5-3-4用于保护滚珠花键5-3的内部机构。滚珠花键5-3的一侧具有花键法兰5-3-3，花键法兰5-3-3上具有螺栓孔，花键法兰5-3-3用于上与图8的2个挡线圆板5-1连接。

进一步地，在图10中，滚珠花键5-3与主轴花键滑道2-1装配后，6列钢球5-3-5沿着主轴花键滑道2-1在轴向滑动，当主轴花键滑道2-1承受扭矩时,在6列负荷钢球5-3-5中与扭矩方向一致的3列钢球均等地承受负荷,反转时,就由反方向的3列钢球承受负荷，滚珠花键5-3一边做轴向平滑移动，一边承受径向传动力矩。

结合图1～图10，本发明的具体装配过程简要描述如下：

牵引绳8的一端与抽子9连接，牵引绳8的另一端固定并缠绕在卷筒5的卷线筒体5-2上。将卷筒5安装在主轴2上，滚珠花键5-3与主轴滑道2-1配合，使卷筒5在主轴2上在能径向自由滑动。

将排线传动机构4上的主轴齿轮4-1用平键4-7固定在主轴2上，将往复丝杠4-4的两端用螺母固定在双孔固定座3-3的上孔3-3-1和单孔固定座3-4上，中间齿轮4-2通过轴固定在双孔固定座3-3的下孔3-3-2上，将滑块4-5套接在往复丝杠4-4上，并将滑块4-5的凹槽卡在挡线圆板5-1上。

将两个侧板3-2用螺栓与筒体3-1连接。

将两个旋转轴密封机构B分别用螺栓通过螺栓孔B-4与密封筒3的两个侧板3-2连接。分别将减速电机1的底座和两个旋转轴密封机构B上的支座B-5底部用螺栓与机座7连接。将减速电机1的输出轴用联轴器1-1与主轴2连接。

将筒体法兰3-6用螺栓与连接管6连接，结合面放置密封圈。

以上是本发明装置的装配过程，该装置可采用用单井机架或车载的形式。

结合图1～图10，本发明的具体工作过程简要描述如下：

提捞作业时，将抽子9下放到采油井口10内的油管11或套管12中，用卡箍将连接管6的下端与采油井口10的上端密封连接，使密封筒3、连接管6和油管11或套管12的内部形成一个密闭的空间。减速电机1驱动主轴2使密封筒3内的卷筒5对牵引绳8做缠绕运动，同时主轴2驱动排线传动机构4，使卷筒5在主轴2上做水平往复运动，使牵引绳8在主轴2轴向位置上保持不变。

通过盘绳和放绳使抽子9在油管11或套管12内进行往复运动，将井底的液体提升至井口直接进入集输流程，保证油井在合理的流压下密闭生产。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。