具有中空结构的潜油直驱螺杆泵及其采油装置的制作方法

本实用新型涉及油井机械采油设备技术领域，具体涉及一种具有中空结构的潜油直驱螺杆泵及其采油装置。

背景技术：

潜油直驱螺杆泵是一种新型的采油设备，是一种非常适用于水平井、斜测井的井下流体提升系统，属于无杆泵系统。这种设备与其它采油设备相比具有以下特点：1、可使用于粘稠井和含沙量较大的油井，为贫油井的开采提供了可能；2、效率高，即使对固相含量高的粘稠流体也有很高的生产效率；3、无杆泵系统消除了管、杆摩擦损耗；4、没有盘根盒，避免了地面漏油；5、扭矩高，能够满足深油井、粘稠井和含沙量较大的油井的需要；6、可以通过电机反转进行反冲洗。由于电潜泵具有以上突出的优点，以及大量油井经过长期开采已进入贫油期，电潜泵正在迅速得到推广应有。但是电潜泵存在一个很大的缺点，即由于电潜泵本身机构所限，其转子本身的工作转速很低，一般在100rpm～300rpm之间，而目前与螺杆泵配套的通用电机转速很高，一般在1000rpm～3000rpm之间，因此目前电潜泵普遍采用电动机加保护器加减速机加螺杆泵方式，减速机将电机的高转速、小扭矩变为螺杆泵转子需要的低转速、大扭矩。在这种结构中，由于所处的空间有限和减速机的减速比较大，减速机强度难以设计制造的足够高，减速机抗扭能力差，使用寿命很短，使用寿命一般只有几个月，严重影响了正常的生产作业，增加了维修使用费用。另外在开采过程中被抽采的井液随着管漏的发生降低了抽采效率。进一步增加了采油成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种既减少了装备采购成本，同时又提高了井内采抽油效率的潜油直驱螺杆泵。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种具有中空结构的潜油直驱螺杆泵，包括竖直设置的驱动电机以及螺杆泵，所述驱动电机与所述螺杆泵之间采用柔性轴传动连接，所述驱动电机包括外壳体以及设置于所述外壳体内的若干单节电机；各个所述单节电机的主轴均为中空结构，相邻两个所述单节电机的转子之间以榫头形式对接，两端通过同轴连接器固定连接形成整体。

作为优选，所述相邻两个电机转子中空上端为凹榫，下端为凸榫，中间加工成孔道。

作为优选，所述凸榫外径上设置了多道O型密封圈，旋插入凹榫之中。

作为优选，所述驱动电机与所述螺杆泵之间还设置有保护器，电机保护器内部主轴也为中空结构，中空结构与电机主轴结构相同，所述保护器外部通过法兰盘和紧固螺栓与电机外壳体连为一体。

作为优选，所述连接器内部设有花键和骨架密封结构。

作为优选，所述柔性轴上端外径上开有若干溢流孔。

作为优选，所述中空轴的孔道直径小于螺杆泵体直径。

作为优选，所述螺杆泵下部设有吸入口。

作为优选，所述在吸入口的下方安装扶正器。

本实用新型实施例还提供一种采油装置，包括设置于井上的电源，还包括上述的潜油泵，所述潜油直驱螺杆泵伸入油井内，且与所述电源电连接。本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型通过中空转子结构应用于直驱永磁同步电机后，螺杆泵将处于电机下端，螺杆泵本体工作时产生的向下轴向力可以由扶正器吸收传递至井壁管上承载，因此系统中可以减少止推装置，有利于增加潜油电动螺杆泵的下井深度，并且能应用于斜井。

2、本实用新型的中空转子结构应用于潜油直驱永磁同步电机利用中空轴孔道输送抽采的井液，从泵抽取通过中空轴传递是一次增压的过程，有利于扬程的提高。

3、本实用新型的中空轴应用于潜油直驱永磁同步电机使系统内润滑系与螺杆泵抽采的井液隔离，保证了系统的对地绝缘性，安全可靠，同时中空轴内流动的井液与润滑系同时发挥着较好的散热和润滑作用。

4、本实用新型的中空转子结构应用于潜油直驱永磁同步电机后由于系统装置减少，既减少了装备采购成本，又减少了下井作业的时间和成本。

附图说明

图1是本实用新型有中空结构的潜油直驱螺杆泵结构剖面示意图；

图2是图1的A处的局部放大示意图；

图3是图1的B处的局部放大示意图；

图4是图1的C处的局部放大示意图；

图5是图1的D处的局部放大示意图；

图中所示：图中标记:1.中空轴；2.电机保护器；3.驱动电机；4.螺杆泵；5.固定连接器；6.溢流孔；7.柔性轴；8.柔性轴输入端；9.吸入口；10.扶正器。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1～5所示，一种具有中空结构的潜油直驱螺杆泵，包括竖直设置的驱动电机3以及螺杆泵4，驱动电机3与螺杆泵4之间采用柔性轴7传动连接，驱动电机3通过柔性轴输入端8可驱使螺杆泵4的转子旋转，可以实现驱动电机3的同心转动变换为螺杆泵4的偏心转动。

本实用新型驱动电机3的具体包括外壳体以及设置于外壳体内的若干单节电机，各单节电机均沿轴向依次排列，每单节电机的主轴均为中空结构(即为中空轴1所示)，相邻两个所述单节电机的转子之间以榫头形式对接，具体来讲，中空轴1的结构是利用电机的转子轴将实心部位改制成一定尺寸的孔道，其贯穿于整个电机。头尾伸出，每段轴以上凹、下突的榫头形式配合一定尺寸对接，在上一节电机中空轴伸出的榫头部外径上加上多节氟橡胶O型密封圈，装入下一节电机中空轴的凹入部，由装配尺寸来保证密封和孔道过流畅通，轴外部使用带有两端骨架密封的固定连接器5连接，使电机转子同轴(如图4所标示)。通过上述中空转子结构应用于直驱永磁同步电机后，螺杆泵4将处于驱动电机3下端，潜油电动螺杆泵本体工作时产生的向下轴向力可以由扶正器10吸收传递至井壁管上承载，因此系统中可以减少止推装置，有利于增加潜油电动螺杆泵的下井深度。轴的伸出部分靠近扶正轴承端是光滑轴体，在榫头和光滑轴体之间设有花键，上长下短，通过两段带有骨架密 封圈密封，内部加工成内花键的固定连接器5实现两相邻单节电机之间的连接和密封，外壳以定位套支撑，使电机形成整体(如图4所标示)。

本实用新型所述螺杆泵4的结构包括等壁厚的空心转子以及套设于转子上的定子(图中未示出)，螺杆泵4的转子与定子之间形成密封的螺旋型腔，当转子在定子内部转动时，螺旋型腔就会从一端移向另一端而产生泵的作用，吸入口的油液就会随着螺旋型腔的螺旋移向泵出口端排出，并经油管输送到地面，整个过程实现井下稠油的抽取，另外螺杆泵4采用中空的等壁厚结构，其与驱动电机3配合的可靠性比较高，使用寿命长，减小了使用维修费用，提高了设备使用率，提高了采油产量。

如图2～3所示，所述驱动电机3与所述螺杆泵4之间还设置有电机保护器2，电机保护器2内部主轴也为中空结构，中空结构与电机主轴结构相同，即通过榫头对接的形式和与驱动电机3的中空轴1连接，电机保护器2外部通过法兰盘和紧固螺栓与驱动电机3外壳体连为一体(如图3标示)。电机保护器2上端通过设置有带骨架密封的对接口与油管对接(如图2标示)。

如图5所示，驱动电机3尾部设置有带骨架密封的转接头，保证尾部轴伸部分的密封，并与柔性轴7固定连接，柔性轴7与螺杆泵4相连，柔性轴7上端外径上开有若干溢流孔6，驱动电机3通过固定连接带动螺杆泵4工作，将井液抽取在螺杆泵体内建压，再通过柔性轴7上的溢流孔6进入到中空轴的孔道，由于孔道直径小于螺杆泵体直径，形成二次建压，将井液通过中空轴孔道油管输送到地面。由于螺杆泵4工作时其偏心轴向力向下使用了中空轴结构后螺杆泵位于驱动电机3下端工作，因此，可以减少止推装置。在螺杆泵4下部设置有吸入口9，所述吸入口9的下方安装扶正器10，利用扶正器10给轴向力卸载至井壁管上。

本实用新型实施例还提供一种采油装置，包括设置于井上的电源(图中未示出)以及设置于井下的上述具有中空结构的潜油直驱螺杆泵，潜油泵与电源电连接。本实施例中，将上述的潜油泵应用于采油装置中，电源电连接至同步电机的变频器，一般在，电源处还设置有信号处理器，信号处理器接收外部的指令信号和传感信号，经处理后控制变频器输出电压的频率，以满足负荷的工作要求，外部指令信号是操作者的运行、停止以及调速等指令信号。传感信号是同步电机的运行工况反馈信号，包括：电压、电流、转速、温度，以及来自油井的其它系统的相关信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。