专利名称：井下双螺杆泵系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于石油开采的泵。特别是涉及一种能够适应于井下机械采油领域， 从深井中举升流体，结构紧凑、加工装配简单，在井下运转的可靠性高的井下双*杆泵 系统。
背景技术：
金属双螺杆泵在地面应用较为广泛，其主要应用在油气混输、食品加工、玻璃制造 等领域。金属双螺杆泵的工作原理为，在螺杆转动过程中，靠双螺杆与壳体之间形成的 腔室把被输送流体从吸入口经各腔室增压后排出到出口。由于螺杆与壳体均为金属材料， 所以螺杆与壳体之间的配合是间隙配合，其间隙越小，单个腔室的增压能力就越大，但 加工和装配难度也随之增加。由于金属双螺杆泵是容积式泵，因此其对超稠流体、高含 气流体的适应性强，不会发生气锁，正因为金属双螺杆泵具有这种特性，使其在石油行 业的油气混输领域得到了广泛的应用。
由于金属双螺杆泵具有诸多的优点，因此如能将其应用到井下机械采油领域，则可 弥补其它机械采油方式在稠油井和高含气井中出现的问题。但是，目前地面所应用的金 属双螺杆泵由于受空间限制小，所以其一般体积较大，且增压能力一般都较低，很难适 应于井下机械采油领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够适应于井下机械采油领域，从深井中 举升流体，结构紧凑、加工装配简单，在井下运转的可靠性高的井下双螺杆泵系统。
本发明所采用的技术方案是 一种井下双螺杆泵系统，包括有位于泵出口下端的增 压单元，和位于增压单元底端的吸入口，还设置有位于吸入口下端，并承受增压单元反 向轴向力的止推单元；位于止推单元的下端，向增压单元提供动力源的动力分配单元； 形成在止推单元和动力分配单元内部对其进行润滑的润滑系统构成。
所述的增压单元有一级或一级以上的由螺杆壳体和位于其内的两根旋向相反的螺杆 组成的单元级。
当所述的增压单元有一级以上的单元级构成时，其每两级之间的螺杆是通过具有同 步运动的连接结构进行连接。
所述的吸入口和止推单元之间还设置有防止润滑系统的润滑油进入增压单元的密封 结构，密封结构包括有密封壳和位于其内的密封件，密封件的下端连接止推单元，上端 连接螺杆动力输出轴，螺杆动力输出轴贯穿吸入口分别与构成增压单元最下部的两个螺 杆连接。
所述的止推单元是由两套由止推段壳体和位于其内的止推轴承以及贯穿止推轴承的
止推段轴组成的止推结构构成。
所述的止推结构包括有相互连接的上止推段壳体和下止推段壳体；设置于上止推
段壳体内的止推轴承，和贯穿止推轴承且上端与密封结构中的密封件相连，下端设置于
下止推段壳体内并与动力分配单元相连的止推段轴；设置于下止推段壳体内的止推轴承， 和贯穿止推轴承且上端设置于上止推段壳体内且与密封结构中的密封件相连，下端与动 力分配单元相连的止推段轴。
所述的动力分配单元包括有 一端与源动力输入轴相连的双万向联轴器；与双万向 联轴器的另一端相连的源动力输出轴；与源动力输出轴的另一端相连的位于润滑螺杆壳 体内的润滑螺杆；与润滑螺杆的另一端相连且位于同步齿轮壳体内的主动齿轮和位于同 步齿轮壳体内且与主动齿轮相啮合的从动齿轮，其中，主动齿轮和从动齿轮的轴分别与 止推单元中的止推段轴相连。
所述的形成在止推单元和动力分配单元之中的润滑系统包括有位于润滑螺杆壳体 内的分别与源动力输出轴及主动齿轮相连的润滑螺杆；由相互连接的同步齿轮壳体、上 下止推段壳体及密封壳与位于它们之内的各部件所形成的润滑油通道，以及使润滑油从 润滑油通道进入位于各壳体内的部件中并对其进行润滑的润滑油入口构成。所述的各润 滑油入口分别形成在被润滑部件的壳体上。在润滑油通道内可设置有润滑油滤清部件。
本发明的井下双螺杆泵系统，结构紧凑、设计合理、加工装配简单，能够适应于井 下机械采油领域从深井中举升流体，在井下运转的可靠性高。本发明的源动力的驱动装 置可采用井下潜油电机直接驱动，简化了整套机械采油系统的结构。
图1是本发明的井下双嫘杆泵系统整体结构剖面示意图； 图2是图1的F-F向剖面示意图3图2的G-G向剖面示意图。 其中
1:联轴器壳体
3:球形双万向联轴器
5:润滑螺杆
7:从动齿轮
9:止推轴承
11:止推段轴
13:止推轴承
15:螺杆动力输出轴
17:吸入口
19:螺杆
21:螺杆
2:源动力输入轴
4:源动力输出轴
6:主动齿轮
8:下止推段壳体
10:止推段轴
12:上止推段壳体
14:密封壳体
16:螺杆动力输出轴
18:螺杆
20:螺杆壳体
22:螺杆
23:螺杆壳体 27:润滑螺杆壳体
24:泵出口
28:同步齿轮壳体
B:止推部分
D:动力分配系统
A:增压部分 C:润滑系统
Fl、 F2、 F3、 F4、 F5、 F6:接触面 Ll、 L2、 L3、 L4:润滑油循环路线 Kl、 K2、 K3、 K4:润滑油入口
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的井下双螺杆泵系统做出详细说明。
如图l所示，本发明的井下双螺杆泵系统，包括有位于泵出口 24下端的增压单元A， 和位于增压单元A底端的吸入口 17，还设置有位于吸入口 17下端，并承受增压单元A 反向轴向力的止推单元B;位于止推单元B的下端，向增压单元A提供动力源的动力分配 单元D;形成在止推单元B和动力分配单元D内部对其进行润滑的润滑系统C构成。
所述的增压单元A有一级或一级以上的由螺杆壳体23和位于其内的两根旋向相反的 螺杆21、 22组成的单元级。可根据所要求泵的增压能力来增减单元级。当所述的增压单 元A有一级以上的单元级构成时，其每两级之间的螺杆是通过具有同步运动的连接结构 进行连接。如花键连接、插接口连接等。
所述的吸入口 17和止推单元B之间还设置有防止润滑系统C的润滑油进入增压单元 A的密封结构E，密封结构E包括有密封壳体14和位于其内的密封件J1、 J2，密封件J1、 J2的下端连接止推单元B，上端连接螺杆动力输出轴15、 16,螺杆动力输出轴15、 16 贯穿吸入口 17分别与构成增压单元A最下部的两个螺杆21、 22连接。
所述的止推单元B是由两套由止推段壳体8、 12和位于其内的止推轴承9、 13以及 贯穿止推轴承9、 13的止推段轴10、 ll组成的止推结构构成。所述的止推结构包括有 相互连接的上止推段壳体12和下止推段壳体8;设置于上止推段壳体12内的止推轴承 13，和贯穿止推轴承13且上端与密封结构E中的密封件J2相连，下端设置于下止推段 壳体8内并与动力分配单元D相连的止推段轴11;设置于下止推段壳体8内的止推轴承 9，和贯穿止推轴承9且上端设置于上止推段壳体12内且与密封结构E中的密封件Jl相 连，下端与动力分配单元D相连的止推段轴IO。
所述的动力分配单元D包括有 一端与源动力输入轴2相连的双万向联轴器3;与双 万向联轴器3的另一端相连的源动力输出轴4;与源动力输出轴4的另一端相连的位于润 滑螺杆壳体27内的润滑螺杆5;与润滑螺杆5的另一端相连且位于同步齿轮壳体28内的 主动齿轮6和位于同步齿轮壳体28内且与主动齿轮6相啮合的从动齿轮7，其中，主动 齿轮6和从动齿轮7的轴分别与止推单元B中的止推段轴10、 ll相连。所述的源动力输 入轴2通过连轴器与形成源动力的驱动件相连。本发明的源动力的驱动装置可采用井下 潜油电机直接驱动。 所述的形成在止推单元B和动力分配单元D之中的润滑系统C包括有位于润滑螺 杆壳体27内的分别与源动力输出轴4及主动齿轮6相连的润滑螺杆5;由相互连接的同 步齿轮壳体28、上下止推段壳体12、 8及密封壳体14与位于它们之内的各部件所形成的 润滑油通道L1、 L2、 L3、 L4，以及使润滑油从润滑油通道Ll、 L2、 L3、 L4进入位于各壳 体内的部件中并对其进行润滑的润滑油入口K1、 K2、 K3、 K4构成。而各润滑油入口K1、 K2、 K3、 K4分别形成在被润滑部件的壳体上，如本实施例形成在同步齿轮壳体28、上下 止推段壳体12、 8的上端面上。而且，在润滑油通道L1、 L2、 L3、 L4内可设置有润滑油 滤清部件。
本发明的工作原理是其联轴器壳体1下端与潜油电机保护器相连，电机输出动力 经源动力输入轴2和球形双万联轴器3传递至源动力输出轴4，源动力输出轴4再将源动 力传递至润滑螺杆5，润滑螺杆5再将动力传递至同步齿轮的主动齿轮6进行动力分配， 主动齿轮6和从动齿轮7同步运转，动力分配后，两齿轮输出的同步动力再分别经由止 推段轴IO、 11传递至螺杆动力输出轴15、 16，两螺杆动力输出轴15、 16同步运转且分 别驱动与其相连的螺杆18、 19，如果增压部分只有一个单元级，则螺杆壳体20与泵出口 24连接，螺杆18、 19进行同步且互不接触的转动，根据双螺杆泵原理，其将在吸入口 17与排出口 24处形成压差，从而使被增压流体从吸入口 17进入，经双螺杆泵18、 19 增压后，由泵出口24排出，从而达到给流体增压的目的。增压时螺杆18、 19产生的反 向轴向力分别经由接触面F3、 F4传递给螺杆动力输出轴15、 16，再经由接触面F1、 F2 将轴向力分别传递给止推段轴10、 11，止推段轴IO、 ll再通过轴身的台肩将轴向力分别 作用在止推轴承9、 13上，止推轴承9、 13的定环分别固定在止推段壳体8、 12上，以 此来沐到承载给流体增压后反向轴向力的目的。
如果增压部分釆用两个单元级，则第二级螺杆壳体23与第一级螺杆壳体20相连接， 泵出口24与第二级螺杆壳体23连接，第二级的两个螺杆21、 22分别与第一级螺杆18、 19相连接，螺杆与螺杆之间通过花键进行同步转动，根据双螺杆泵原理，在系统运转时， 被增压流体由于吸入口 17吸入，经过螺杆和螺杆21、 22增压后，由泵出口24排出。这 过程中螺杆21、 22所产生的反向轴向力分别通过两单元级螺杆接触面F5、 F6传递给螺 杆18、 19，螺杆18、 19再连同其给流体增压本身所产生的轴向力一起由接触面F3、 F4 传递给螺杆动力输出轴15、 16，再经由接触面F1、 F2将轴向力分别传递给止推段轴10、 11，止推段轴IO、 11再通过轴身的台肩将轴向力分别作用在止推轴承9、 13上。 如果进行三个单元级以上串连，其实施过程与两个单元级串连相类似。 为了保证本发明的井下双螺杆泵系统吸入口 17以下各运动部件可以得到充分的润 滑，泵体中设计有专门的润滑系统C，润滑系统C由润滑螺杆5和润滑通道组成，在螺杆 动力输出轴15、 16上装有机械密封J1、 J2，可以阻止井液由吸入口 17进入润滑系统。 在泵运转过程中，润滑油经转动的润滑螺杆5增压后，沿润滑管线L1、 L2、 L3、 L4和零 件的缝隙处循环流动，最终由L4处流入联轴器壳体1，从而形成润滑油的循环。在润滑
油流动的过程中，分别通过入口K1、 K2、 K3、 K4进入止推轴承13、止推轴承9和同步齿 轮6、 7的腔室， 一方面循环的润滑油可达到给止推轴承、同步齿轮和双万向连轴器等运 动部件润滑的目的，另一方面也可通过润滑油的流动达到给这些运动部件散热的目的。
尽管本发明的结构已通过详细实施过程进行了描述，但是本领域技术人员明显能在 不脱离本发明内容、精神和范围内对本申请所述的结构进行拼接或改动，或增减某些部 件，更具体地说，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们 都被视为包括在本发明精神、范围和内容之中。
权利要求
1.一种井下双螺杆泵系统，包括有位于泵出口(24)下端的增压单元(A)，和位于增压单元(A)底端的吸入口(17)，其特征在于，还设置有位于吸入口(17)下端，并承受增压单元(A)反向轴向力的止推单元(B)；位于止推单元(B)的下端，向增压单元(A)提供动力源的动力分配单元(D)；形成在止推单元(B)和动力分配单元(D)内部对其进行润滑的润滑系统(C)。
2. 根据权利要求1所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的增压单元(A) 有一级或一级以上的由螺杆壳体(23)和位于其内的两根旋向相反的螺杆(21、 22)组 成的单元级。
3. 根据权利要求2所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，当所述的增压单元(A) 有一级以上的单元级构成时，其每两级之间的螺杆是通过具有同步运动的连接结构进行 连接。
4. 根据权利要求1所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的吸入口 (17)和 止推单元(B)之间还设置有防止润滑系统(C)的润滑油进入增压单元(A)的密封结构(E)，密封结构(E)包括有密封壳体(14)和位于其内的密封件(Jl、 J2)，密封件 (Jl、 J2)的下端连接止推单元(B)，上端连接螺杆动力输出轴(15、 16)，螺杆动力输出轴(15、 16)贯穿吸入口 (17)分别与构成增压单元(A)最下部的两个螺杆(21、22)连接。
5. 根据权利要求1所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的止推单元(B) 是由两套由止推段壳体(8、 12)和位于其内的止推轴承(9、 13)以及贯穿止推轴承(9、 13)的止推段轴(10、 11)组成的止推结构构成。
6. 根据权利要求5所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的止推结构包括有 相互连接的上止推段壳体(12)和下止推段壳体(8);设置于上止推段壳体(12)内的 止推轴承(13)，和贯穿止推轴承(13)且上端与密封结构(E)中的密封件(J2)相连， 下端设置于下止推段壳体(8)内并与动力分配单元(D)相连的止推段轴(11);设置 于下止推段壳体(8)内的止推轴承(9),和贯穿止推轴承(9)且上端设置于上止推段 壳体(12)内且与密封结构(E)中的密封件(Jl)相连，下端与动力分配单元(D)相 连的止推段轴(10)。
7. 根据权利要求1所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的动力分配单元(D) 包括有一端与源动力输入轴(2)相连的双万向联轴器(3);与双万向联轴器(3)的 另一端相连的源动力输出轴(4);与源动力输出轴(4)的另一端相连的位于润滑螺杆 壳体(27)内的润滑螺杆(5);与润滑螺杆(5)的另一端相连且位于同步齿轮壳体(28) 内的主动齿轮(6)和位于同步齿轮壳体(28)内且与主动齿轮(6)相啮合的从动齿轮(7),其中，主动齿轮(6)和从动齿轮(7)的轴分别与止推单元(B)中的止推段轴 (10、 11)相连。
8. 根据权利要求1所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的形成在止推单元 (B)和动力分配单元(D)之中的润滑系统(C)包括有位于润滑螺杆壳体(27)内的分别与源动力输出轴(4)及主动齿轮(6)相连的润滑螺杆(5);由相互连接的同步齿 轮壳体(28)、上下止推段壳体(12、 8)及密封壳体(14)与位于它们之内的各部件所 形成的润滑油通道(Ll、 L2、 L3、 L4)，以及使润滑油从润滑油通道(Ll、 L2、 L3、 L4) 进入位于各壳体内的部件中并对其进行润滑的润滑油入口 (Kl、 K2、 K3、 K4)构成。
9. 根据权利要求8所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的各润滑油入口 (Kl、 K2、 K3、 K4)分别形成在被润滑部件的壳体上。
10. 根据权利要求8所述的井下双螺杆泵系统，其特征在于，所述的润滑油通道(L1、 L2、 L3、 L4)内可设置有润滑油滤清部件。
全文摘要
一种井下双螺杆泵系统，包括有位于泵出口下端的增压单元，和位于增压单元底端的吸入口，还设置有位于吸入口下端的止推单元；位于止推单元的下端，向增压单元提供动力源的动力分配单元；形成在止推单元和动力分配单元内部的润滑系统构成。吸入口和止推单元之间还设置有密封结构。止推单元是由两套由止推段壳体和位于其内的止推轴承以及贯穿止推轴承的止推段轴组成的止推结构构成。动力分配单元包括有依次相连的双万向联轴器；源动力输出轴；润滑螺杆；主动齿轮和从动齿轮。本发明结构紧凑、设计合理、加工装配简单，能够适应于井下机械采油领域从深井中举升流体，在井下运转的可靠性高。驱动可采用井下潜油电机直接驱动，简化了整套机械采油系统的结构。
文档编号F04C2/16GK101187367SQ20061013061
公开日2008年5月28日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者刘志龙, 屈文涛, 徐建宁, 志 李, 李海峰, 宁 赵 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油基地集团有限责任公司