一种快接式全金属螺杆泵及其操作方法与流程

本发明属于机械，具体地说，涉及石油天然气开采人工举升机械，涉及一种快接式全金属螺杆泵及其操作方法。

背景技术：

1、螺杆泵采油技术在人工举升工艺中是一种公认的低能耗，高效率的举升工艺。螺杆泵具有投资少，体积小，噪音低等优点，在油田的生产应用规模逐年扩大。常规螺杆泵定子材质是橡胶，受橡胶耐温的局限性，螺杆泵在稠油热采领域应用较少。近年来，国内外多个油田都相继开展了耐高温橡胶螺杆泵的研究，但针对高温稠油井依然有较大局限性。

2、全金属螺杆泵定子由传统的橡胶转变为金属材质，可以解决螺杆泵的耐温存在局限性的问题，工作温度可达200℃～350℃。金属螺杆泵和常规螺杆泵一样，结构上由定子和转子组成，定转子之间形成一系列密闭腔室，当转子、定子作相对运动时，密闭腔室能作轴向移动，使液体从一端移向另一端，达到机械能和液体能的转化，从而实现液体的举升作用。只是金属泵的定子和转子都采用金属加工而成，因为它们是金属与金属之间的组合，所以可以适合较高的温度，从根本上克服了传统的举升工艺在超高温条件下“闪蒸”、“气锁”现象的发生。但与常规螺杆泵橡胶与金属的过盈配合特性截然不同，它们的配合属于间隙配合，为了保证产品性能在加工制造上存在很大的难度，受加工长度的限制和加工精度的影响，所以现有技术下全金属螺杆泵的应用场合和举升能力有限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种快接式全金属螺杆泵及其操作方法，用于满足现今油田开发需要，提升举升能力和减小劳动强度，提高螺杆泵使用寿命，降本增效。

2、本发明的实施例是这样实现的：

3、一方面，本发明的实施例提供了一种快接式全金属螺杆泵，包括：转子、组合定子、齿形套，锁紧套，高温密封圈，密封环，锁紧螺母、限位销组件等。转子安装在组合定子内部，并通过螺旋面与组合定子相互啮合。转子上部螺纹实现与抽油杆柱的连接。或螺纹设置在下端，实现转子与动力源连接。组合定子包括上定子和下定子，上定子上的定位凹槽与下定子的定位凸台，确保上定子与下定子的相位对准，两者采用焊接或者组合机构实现连接。其中，组合机构包括齿形套，锁紧套，高温密封圈，密封环，锁紧螺母。齿形套通过其内表面的锯齿螺纹与上定子连接，并通过上定子密封槽内的高温密封圈实现与上定子的有效密封。密封环通过外锥面与齿形套配合，通过内孔上的异性密封带与下定子连接配合，其下端面坐在下定子的接触台肩上。锁紧套通过上端螺纹与下端内孔分别与齿形套和下定子连接。锁紧螺母安装在锁紧套下方，通过螺纹与下定子连接。下定子通过其下端外部螺纹实现与限位组件的连接。在限位销组件中，限位短节上的限位连接孔与限位板上的限位配合面相配合，通过过渡或小过盈配合实现牢固连接承载。

4、进一步的，所述的转子设有与定子相啮合的金属外螺旋面，采用易切削合金钢，外螺旋面经过硬化处理，硬度≥550hv，全长内螺旋面直径偏差控制在0.05mm之内。

5、进一步的，所述的组合定子由上定子和下定子组成，每段定子内表面设有与转子相啮合的金属内螺旋面，内螺旋面经过硬化处理，硬度高于转子硬度，全长内螺旋面直径偏差控制在0.1mm之内。

6、再进一步，两段定子之间设有精确的定位机构，通过凹槽与凸台的相位转换可保证两段螺旋面相位有效对准。

7、再进一步，所述组合定子采用焊接或者采用组合机构连接。

8、再进一步，所述的组合机构包括齿形套、锁紧套、密封圈、密封环及锁紧螺母，所述的齿形套内表面上端有锯齿螺纹，通过锯齿螺纹与上定子连接，中间设有与定子配合的内孔可以实现密封作用，下端有内锥圆，在上紧时起到密封作用；外表面带有螺纹与锁紧套连接。

9、再进一步，所述的密封环带有外锥面与齿形套配合，通过内孔上的异型密封带与下定子连接，下端面坐在下定子的接触台肩上，压紧时起到密封作用。

10、再进一步，所述的锁紧套通过上端螺纹与下端内孔分别与齿形套和下定子连接，起到将两段定子连接在一起的作用。

11、再进一步，所述的锁紧螺母通过螺纹与下定子连接，进一步加固连接，防止松脱。

12、再进一步，所述的限位销组件由限位板和限位短节组成，限位短节设有内腔室采用过渡或小过盈配合固定限位板，并有足够强度支撑转子及抽油杆串的重量，限位板上要设有过流通道，保证有充足介质进入。

13、另一方面，本发明的实施例提供了一种快接式全金属螺杆泵的操作方法，包括以下步骤：

14、步骤1、首先上定子与下定子内螺旋面经过硬化处理，硬度高于转子硬度，全长内螺旋面直径偏差控制在0.1mm之内。

15、步骤2、通过上定子的定位凹槽与下定子的定位凸台的加工，确保上定子与下定子可以有效相位对准；

16、步骤3、通过焊接方式或利用组合机构实现上定子与下定子的牢固连接；

17、步骤4、利用组合机构时，在定子密封槽中安装高温密封圈，并通过锯齿螺纹将上定子与齿形套相连接；在下定子上安装密封环，连接上定子的定位凹槽与下定子的定位凸台以实现上定子与下定子的精准定位，并利用密封锥面实现密封环与齿形套的高压密封，利用密封带实现其与下定子密封凹槽的高压密封，同时其下端面坐在下定子的接触台肩上；利用连接螺纹，在齿形套外安装锁紧套，下定子上带有定位台阶定位锁紧套位置，随后在锁紧套下安装螺母，并利用螺纹将螺母与下定子连接。

18、步骤5、装配转子与定子，转子外螺旋面与定子内螺旋面相互啮合，形成连续密封空腔，达到举升目的。其中，转子外螺旋面经过硬化处理，硬度≥550hv，全长内螺旋面直径偏差控制在0.05mm之内；

19、步骤6、通过转子上部螺纹实现转子与抽油杆柱的连接，或螺纹设置在下端，实现转子与动力源连接；通过下定子下端螺纹实现下定子与限位销组件相连。在限位销组件中，将限位短节上的限位连接孔与限位板上的限位配合面相配合用以安装限位板，通过过渡或小过盈配合实现牢固连接承载。

20、本发明实施例的有益效果是：

21、本发明提供了一种快接式全金属螺杆泵及其操作方法，单段全金属内螺旋定子长度可达4m，一体加工成型，尺寸精度高，提升了全金属螺杆泵的水力性能，通过焊接或快接式结构设计可使举升能力进一步提升。定子内螺旋表面与转子外螺旋表面均经过硬化处理，具有良好的性能，适合推广应用。

技术特征：

1.一种快接式全金属螺杆泵，其特征在于，包括：转子、组合定子、齿形套，锁紧套，高温密封圈，密封环，锁紧螺母、限位销组件，所述转子在组合定子内部，并通过螺旋面与组合定子相互啮合，转子上部螺纹实现与抽油杆柱的连接，或螺纹设置在下端，实现转子与动力源连接，所述的组合定子包括上定子和下定子，所述密封环通过外锥面与齿形套配合，通过内孔上的异形密封带与下定子连接配合，其下端面坐在下定子的接触台肩上，所述锁紧套通过上端螺纹和下端内孔分别与齿形套和下定子连接，所述锁紧螺母安装在锁紧套下方，通过螺纹与下定子连接，所述下定子通过其下端外部螺纹实现与限位组件的连接，在限位销组件中，限位短节上的限位连接孔与限位板上的限位配合面相配合。

2.根据权利要求1所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的转子设有与定子相啮合的金属外螺旋面，采用易切削合金钢，外螺旋面经过硬化处理，硬度≥550hv，全长内螺旋面直径偏差控制在0.05mm之内。

3.根据权利要求1所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的组合定子由上定子和下定子组成，每段定子内表面设有与转子相啮合的金属内螺旋面，内螺旋面经过硬化处理，硬度高于转子硬度，全长内螺旋面直径偏差控制在0.1mm之内。

4.根据权利要求3所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述组合定子中的两段定子之间设有精确的定位机构，通过凹槽与凸台的配合保证两段螺旋面相位有效对准。

5.根据权利要求3所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述组合定子采用焊接或者采用组合机构连接。

6.根据权利要求5所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的组合机构包括齿形套、锁紧套、密封圈、密封环及锁紧螺母。

7.根据权利要求6所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的齿形套内表面上端有锯齿螺纹，通过锯齿螺纹与上定子连接，中间设有与定子配合的内孔用于实现密封作用，下端有内锥圆，在上紧时起到密封作用；外表面带有螺纹与锁紧套连接。

8.根据权利要求6所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的密封环带有外锥面与齿形套配合，通过内孔上的异型密封带与下定子连接。

9.根据权利要求6所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的锁紧套通过上端螺纹与下端内孔分别与齿形套和下定子连接。

10.根据权利要求6所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的锁紧螺母通过螺纹与下定子连接。

11.根据权利要求1所述的快接式全金属螺杆泵，其特征在于，所述的限位销组件由限位板和限位短节组成，限位短节设有内腔室采用过渡或小过盈配合固定限位板，并有足够强度支撑转子及抽油杆串的重量，限位板上要设有过流通道，保证有充足介质进入。

12.一种权利要求1-11任一项所述的快接式全金属螺杆泵的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种快接式全金属螺杆泵及其操作方法，属于石油天然气开采人工举升机械技术领域，其包括转子、组合定子、齿形套，锁紧套，高温密封圈，密封环，锁紧螺母、限位销组件等。同时，本发明还公开了快接式全金属螺杆泵的操作方法。本发明的快接式全金属螺杆泵的结构中，定子之间设有精确的定位机构，通过凹槽与凸台的配合可保证两段螺旋面相位有效对准，组合定子可采用焊接也可采用组合机构连接；定子组合机构连接快捷，具有防脱设计，可实现高压密封；限位销组件结构简单，通过过渡或小过盈配合实现牢固连接承载，并满足过流要求。能提升举升能力和减小劳动强度，提高螺杆泵使用寿命，降本增效，适合推广应用。

技术研发人员：王兴燕,张国田,李兴杰,米凯夫,陈晓军,张赢今,张红军,王方明,于兴胜,王瑞霄,见立银
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15