同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置制造方法
【专利摘要】本发明是同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置，由滚动轴承和止推轴承支撑的中间传动轴、各轴承的封闭腔室、封闭腔室中连接中间传动轴的花键轴传动副、连接中间传动轴的万向轴节式传动轴和导流罩组成，本传动保护装置能够有效的抵消螺杆回注泵的向上轴向力，从而避免了该轴向力对同井注采机组动力装置的冲击，也明显减轻了该轴向力使螺杆回注泵产生相对于导流罩轴心偏心运动而形成的剧烈振动，本传动保护装置可以使机组稳定运行360天，已经符合了油田应用的指标要求。
【专利说明】同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于同井注采系统，特别是涉及一种同井注采机组中螺杆回注泵的传动保 护装置。
【背景技术】
[0002] 油田开采至中后期含水率普遍较高，由于含水量连续不断的增加，油水分离处理 量也将随之增加。大量产出的污水经过长程地面集输系统和井下高压回注系统回注，至使 水处理能耗逐年增加，造成开采成本大幅增长。
[0003] 同井注采机组是解决油田上述问题的有效技术手段，但截止目前对于同井注采系 统国内外仍处于研发和可靠性试验阶段。
[0004] 一种处于可靠性试验阶段中的同井注采机组，其基本结构包括导流罩、动力装置、 螺杆采出泵、螺杆回注泵、油水分离用水力旋流器，动力装置的输出轴传动连接于螺杆采出 泵和螺杆回注泵，螺杆采出泵为正旋，螺杆回注泵倒置且为反旋，螺杆采出泵的原油采出口 和螺杆回注泵的注水口分别设置在导流罩的上下两端，注水口和井液射孔之间的导流罩设 置使之隔离的封隔器，油水分离的水力旋流器位于螺杆采出泵下方。
[0005] 上述试验机组的工作原理是：油井射孔的井液通过导流罩引导进入水力旋流器， 根据液体比重差的原理将井液进行油水分离，比重小的原油通过螺杆采出泵举升从原油采 出口采出，比重大的污水向下通过螺杆回注泵加压回注。
[0006] 上述试验机组存在运行稳定性较差的突出问题，最长一次现场连续运行时间仅为 60天，不具备推广使用的条件。
[0007] 影响上述试验机组稳定性的主要表现是：反旋的螺杆回注泵与正旋的螺杆采出泵 所产生的方向相反的轴向力不能平衡抵消，螺杆回注泵产生的向上轴向力将使螺杆回注泵 产生相对于导流罩轴心的偏心运动，该偏心运动致使螺杆回注泵形成非常有害的剧烈振动 而降低其稳定运行时间，更严重的现象是螺杆回注泵与螺杆采出泵发生共振，其破坏力将 超出机组动力装置的承载保护极限而导致机组损坏。
【发明内容】
[0008] 本发明是为了解决上述同井注采机组稳定性较差的技术问题，而公开一种同井注 采机组中螺杆回注泵的传动保护装置。
[0009] 本发明为实现上述目的采取以下技术方案：一种同井注采机组中螺杆回注泵的传 动保护装置，特征是，所述传动保护装置设有由上、下轴承座及滚动轴承和上、下轴承座之 间的第一、第二、第三中间轴承座及止推轴承支撑的中间传动轴，止推轴承由动环和静环构 成，动环固定于中间传动轴，所述第一、第二、第三中间轴承座和下轴承座由上至下依次连 接，所述上轴承座与第一中间轴承座之间设有两端分别与所述轴承座螺纹连接的连接套， 上轴承座及其连接套和依次连接的第一、第二、第三中间轴承座、下轴承座构成封闭腔室， 上轴承座设有与该封闭腔室连通的润滑油注排油口，相连接的第一、第二中间轴承座所对 应的中间传动轴设有第一花键轴传动副，相连接的第二、第三中间轴承座所对应的中间传 动轴设有第二花键轴传动副，所述第二花键轴传动副的花键套为滑动花键套；所述中间传 动轴的上端设有与同井注采机组螺杆采出泵以下主传动轴相连接的螺纹联轴器，上轴承座 设有与螺杆采出泵以下主传动轴相对应的主导流罩相连接的过水上接头，中间传动轴的下 端设有与两柱叉轴节的万向轴节式传动轴传动连接的第三花键轴传动副，万向轴节式传动 轴下端设有与螺杆回注泵传动连接的第四花键轴传动副，所述中间传动轴的下轴承座连接 有过水中接头，过水上接头与过水中接头支撑有上导流罩，过水中接头与对应第四花键轴 传动副的过水下接头支撑有下导流罩，过水下接头与同井注采机组螺杆回注泵相对应的主 导流罩相连接。
[0010] 本发明还可以采取以下技术措施：
[0011] 所述中间传动轴的上、下轴承座分别设有内凸台，该内凸台两侧分别设有作用于 中间传动轴的端面机械密封组件，该端面机械密封组件由弹簧座、弹簧、压盖、碳化硅动环 和碳化硅静环依次连接组成，碳化硅动环与中间传动轴之间、碳化硅静环与内凸台之间分 别设有'〇'形密封圈。
[0012] 所述上轴承座与第一中间轴承座支撑有与中间传动轴之间设有间隔的传热衬套， 传热衬套两端与上轴承座和第一中间轴承座之间分别设有0'形密封圈，传热衬套表面设有 呼吸胶囊，所述呼吸胶囊的两端设有使之紧定于传热衬套表面的弹性卡环。
[0013] 所述万向轴节式传动轴表面设有橡胶护套，橡胶护套两端固定于两柱叉轴节外侧 的轴体。
[0014] 所述第一中间轴承座设有支撑第一花键轴传动副上轴侧的滚动轴承，第二中间轴 承座设有支撑第二花键轴传动副上轴侧的滚动轴承。
[0015] 本发明的有益效果和优点在于：本传动保护装置的中间传动轴上端连接于同井注 采机组螺杆采出泵以下主传动轴，下端连接于万向轴节式传动轴，能够将动力通过本装置 向下传递给倒置的螺杆回注泵且使之反旋。上轴承座及其连接套和依次连接的第一、第二、 第三中间轴承座、下轴承座构成封闭腔室，该封闭腔室集中设置了多级止推轴承和两级花 键轴传动副，能够有效的抵消螺杆回注泵的向上轴向力，从而避免了该轴向力对同井注采 机组动力装置的冲击，也明显减轻了该轴向力使螺杆回注泵产生相对于导流罩轴心偏心运 动而形成的剧烈振动，进而也消除了螺杆回注泵与螺杆采出泵发生共振的隐患。万向轴节 式传动轴的设置能够随机调整螺杆回注泵的偏心运动。当遇到同井注采机组非正常停机 时，螺杆回注泵会出现反向运转而向下移动，第四花键轴传动副设计具有可靠的长度能够 避免螺杆回注泵向下移动造成脱离万向轴节式传动轴事故的发生。本传动保护装置的上下 导流罩可以将分离后的污水向下导入螺杆回注泵，封闭腔室还具有阻挡污水进入的作用， 万向轴节式传动轴设置的橡胶护套也具有同样的作用。封闭腔室中设置的传热衬套和呼 吸胶囊能够通过润滑油排解多级止推轴承产生的摩擦热，而有助于本传动保护装置运行的 稳定性。通过试验可知，本传动保护装置应用在注采分流比为1 :8,采出量10m3/d，回注量 80m3/d，注入层压力lOMPa，工作转速100- 150r/min的同井注采机组中，螺杆回注泵最大工 作扭矩1050N. m，产生60KN向上轴向力和单边大于6毫米的偏心运动，本传动保护装置可以 使机组稳定运行360天，已经符合了油田应用的指标要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 附图1是本传动保护装置整体示意图。
[0017] 附图2是图1A部剖面放大示意图。
[0018] 附图3是图1B部剖面放大示意图。
[0019] 附图4是图1C部剖面放大示意图。
[0020] 附图5是图1D部剖面放大示意图。
[0021] 图中标记：1螺纹联轴器,2过水上接头，3锁母，4上导流罩，5过水中接头，6下导 流罩，7过水下接头，8第四花键轴传动副，9中间传动轴，10上轴承座，10-1过水孔，11端面 机械密封组件，12润滑油注排油口，13滚动轴承，14弹性卡环，15连接套，16呼吸胶囊，17 传热衬套，18第一中间轴承座，19止推轴承，20第一花键轴传动副，21第二中间轴承座，22 第二花键轴传动副，23第三中间轴承座，24下轴承座，25第三花键轴传动副，26万向轴节式 传动轴，27橡胶护套。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
[0023] 如图1所示实施例，本同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置设有由过水中 接头5与相关部件支撑的上导流罩4和下导流罩6,上导流罩4上端由锁母3固定，通过过 水上接头2与同井注采机组的主导流罩连接，传动保护装置内部的中间传动轴上端通过螺 纹联轴器1连接于同井注采机组螺杆采出泵以下的主传动轴，传动保护装置内部的万向轴 节式传动轴下端的第四花键轴传动副8传动连接于倒置的轴螺杆回注泵，并通过过水下接 头7与同井注采机组对应倒置的螺杆回注泵的主导流罩连接。
[0024] 如图2、3、4、5所示，本传动保护装置设有由上轴承座10、下轴承座24及滚动轴承 13和上、下轴承座之间的第一中间轴承座18、第二中间轴承座21、第三中间轴承座23及止 推轴承19支撑的中间传动轴9,止推轴承由动环和静环构成，动环固定于中间传动轴9。
[0025] 所述第一、第二、第三中间轴承座和下轴承座24由上至下依次连接，其中第一、第 二、第三中间轴承座之间由螺钉连接，下轴承座24与第三中间轴承座3螺纹连接。上轴承 座10与第一中间轴承座18之间设有两端分别与所述轴承座螺纹连接的连接套15,上轴承 座10及其连接套15和依次连接的第一、第二、第三中间轴承座、下轴承座24构成封闭腔 室，所述相连接的各部件之间分别设有'〇'形密封圈，上轴承座10还设有与该封闭腔室连 通的润滑油注排油口 12。
[0026] 相连接的第一中间轴承座18、第二中间轴承座21所对应的中间传动轴9设有第一 花键轴传动副20,相连接的第二中间轴承座21、第三中间轴承座23所对应的中间传动轴9 设有第二花键轴传动副22,第二花键轴传动副22的花键套为滑动花键套。
[0027] 中间传动轴9的上端设有与同井注采机组螺杆采出泵以下主传动轴相连接的螺 纹联轴器1，上轴承座10设有与螺杆采出泵以下主传动轴相对应的主导流罩相连接的过水 上接头2,上轴承座10设有过水孔10-1。
[0028] 中间传动轴9的下端设有与两柱叉轴节的万向轴节式传动轴26传动连接的第三 花键轴传动副25,万向轴节式传动轴26下端设有与螺杆回注泵传动连接的第四花键轴传 动副8。
[0029] 中间传动轴9的下轴承座24由螺钉连接过水中接头5,过水上接头2与过水中接 头5支撑有上导流罩4,上导流罩4上端由锁母3固定于过水上接头2。过水中接头5与对 应第四花键轴传动副8的过水下接头7支撑有下导流罩6,下导流罩6两端分别与所述过水 中接头5和过水下接头7螺纹连接，过水下接头7与同井注采机组螺杆回注泵相对应的主 导流罩相连接。
[0030] 如图2、3、4所示，中间传动轴9的上轴承座10、下轴承座24分别设有内凸台，该内 凸台两侧分别设有作用于中间传动轴的端面机械密封组件11，该端面机械密封组件是现有 组件，由弹簧座、弹簧、压盖、碳化硅动环和碳化硅静环依次连接组成，碳化硅动环与中间传 动轴之间、碳化硅静环与内凸台之间分别设有'〇'形密封圈。
[0031] 如图2、3、4所示，上轴承座10与第一中间轴承座18支撑有与中间传动轴9之间 设有间隔的传热衬套17,传热衬套两端与上轴承座和第一中间轴承座之间分别设有0'形 密封圈，传热衬套表面设有呼吸胶囊16,所述呼吸胶囊的两端设有使之紧定于传热衬套表 面的弹性卡环14。传热衬套和呼吸胶囊促使润滑油加快循环排解多级止推轴承19产生的 摩擦热，
[0032] 如图3、4所示，第一中间轴承座18还设有支撑第一花键轴传动副20上轴侧的滚 动轴承13,第二中间轴承座21设有支撑第二花键轴传动副22上轴侧的滚动轴承13。
[0033] 如图5所示，万向轴节式传动轴26表面设有橡胶护套27,橡胶护套两端固定于两 柱叉轴节外侧的轴体。
【权利要求】
1. 同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置，其特征在于：所述传动保护装置设有 由上、下轴承座及滚动轴承和上、下轴承座之间的第一、第二、第三中间轴承座及止推轴承 支撑的中间传动轴，止推轴承由动环和静环构成，动环固定于中间传动轴，所述第一、第二、 第三中间轴承座和下轴承座由上至下依次连接，所述上轴承座与第一中间轴承座之间设有 两端分别与所述轴承座螺纹连接的连接套，上轴承座及其连接套和依次连接的第一、第二、 第三中间轴承座、下轴承座构成封闭腔室，上轴承座设有与该封闭腔室连通的润滑油注排 油口，相连接的第一、第二中间轴承座所对应的中间传动轴设有第一花键轴传动副，相连接 的第二、第三中间轴承座所对应的中间传动轴设有第二花键轴传动副，所述第二花键轴传 动副的花键套为滑动花键套；所述中间传动轴的上端设有与同井注采机组螺杆采出泵以下 主传动轴相连接的螺纹联轴器，上轴承座设有与螺杆采出泵以下主传动轴相对应的主导流 罩相连接的过水上接头，中间传动轴的下端设有与两柱叉轴节的万向轴节式传动轴传动连 接的第三花键轴传动副，万向轴节式传动轴下端设有与螺杆回注泵传动连接的第四花键轴 传动副，所述中间传动轴的下轴承座连接有过水中接头，过水上接头与过水中接头支撑有 上导流罩，过水中接头与对应第四花键轴传动副的过水下接头支撑有下导流罩，过水下接 头与同井注采机组螺杆回注泵相对应的主导流罩相连接。
2. 根据权利要求1所述的同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置，其特征在于： 所述中间传动轴的上、下轴承座分别设有内凸台，该内凸台两侧分别设有作用于中间传动 轴的端面机械密封组件，该端面机械密封组件由弹簧座、弹簧、压盖、碳化硅动环和碳化硅 静环依次连接组成，碳化硅动环与中间传动轴之间、碳化硅静环与内凸台之间分别设有'0' 形密封圈。
3. 根据权利要求1所述的同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置，其特征在于： 所述上轴承座与第一中间轴承座支撑有与中间传动轴之间设有间隔的传热衬套，传热衬套 两端与上轴承座和第一中间轴承座之间分别设有'〇'形密封圈，传热衬套表面设有呼吸胶 囊，所述呼吸胶囊的两端设有使之紧定于传热衬套表面的弹性卡环。
4. 根据权利要求1所述的同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置，其特征在于： 所述万向轴节式传动轴表面设有橡胶护套，橡胶护套两端固定于两柱叉轴节外侧的轴体。
5. 根据权利要求1所述的同井注采机组中螺杆回注泵的传动保护装置，其特征在于： 所述第一中间轴承座设有支撑第一花键轴传动副上轴侧的滚动轴承，第二中间轴承座设有 支撑第二花键轴传动副上轴侧的滚动轴承。
【文档编号】F04C15/00GK104100523SQ201410310004
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】庄朝荣, 贾洪忠, 董树东 申请人:天津荣亨集团股份有限公司