儲能式直線電機膠囊泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種儲能式直線電機膠囊泵。其技術方案是上殼體內(nèi)部設有偏心進油閥總成和上膠囊泵，偏心進油閥總成與上殼體之間的縫隙為液壓油通道，液壓油通道的上端與上膠囊泵內(nèi)部連通，下端與上缸體連通；所述偏心進油閥總成位于上殼體的內(nèi)腔偏心處，上膠囊泵與上殼體之間為井液通道，井液通道的上端通過出油閥與上殼體上端連接的油管連通，井液通道的下端與進油閥的上端出口連通；通過動子帶動缸體內(nèi)的柱塞上下往復運動，推動液壓油驅動上膠囊泵的膠囊脹縮把井液舉升到地面。有益效果是：一是上膠囊泵阻隔了井液與直線電機及液壓缸內(nèi)部運動副的接觸，延長泵的使用壽命；二是增加了儲能包，可以提高電機的工作效率。
【專利說明】儲能式直線電機膠囊泵
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油田井下機械采油裝置，特別涉及一種儲能式直線電機膠囊泵，適用于一般常規(guī)井及含有砂粒、腐蝕性井液的特殊油井、斜井及水平井。
【背景技術】
[0002]目前，在石油開米中，有桿抽油設備在米油系統(tǒng)中占有相當大的比重，目前有桿抽油系統(tǒng)的最大效率目標值不到4 O %，實測值只有2 O %左右。傳統(tǒng)的地面旋轉電機有桿抽油方式的所有地面與井下設備多，能量損失大，與抽油機聯(lián)合工作的井下抽油桿、泵載荷交替變化造成地面系統(tǒng)工作不穩(wěn)，加劇了動力系統(tǒng)的無功消耗，導致采油系統(tǒng)的低效率運行，又由于抽油桿本身與井液的摩擦及與油管內(nèi)壁的摩擦，造成巨大的能源浪費及油管和抽油桿的損耗，且由于井液與運動件接觸，柱塞與泵筒間磨損、腐蝕嚴重，檢泵周期短，特別是不適用于高含砂井，斜井及水平井。
[0003]無桿抽油泵一潛油電泵靠井底的高速旋轉電機直接驅動多級離心泵，將井液舉升至地面。但由于電機轉速高、排量大，不適用于占統(tǒng)治地位的中低產(chǎn)油井，且泵效低、離心葉片及泵內(nèi)腔接觸井液，損壞快，應用范圍受到很大的局限。
[0004]普通直線電機抽油泵(現(xiàn)有的新技術)，利用裝在活塞泵下方的直線電機動子帶動活塞做上下往復運動，下沖程靠動子自由落體帶動活塞下行，井液進入泵內(nèi)，半個沖程周期電機閑置不做功；上沖程時靠動子帶動活塞上行，井液舉升到地面，電機做功，即電機只有半個沖程周期在做功，效率低。但由于運動副與井液接觸，動子與定子之間的環(huán)空間隙大，盡管電機有自我對動子的居中功能，但在上、下兩個沖程的止點轉換處動子瞬間停止并落到定子內(nèi)腔壁上，又由于是上行程排液，動子軸向壓應力自下而上逐漸加大使動子彎曲，在動子的上部尤其嚴重，在動子離開定子內(nèi)腔的部分更為嚴重，在所有檢修故障中由于動子彎曲磨損而損壞電機的事故占絕大多數(shù)。
[0005]中國專利文獻號為1844667A，專利名稱為《帶平衡重的井下直線電機液壓驅動膠囊抽油泵》，利用裝在膠囊泵下方的直線電機動子帶動活塞做上下往復運動推動液壓缸內(nèi)的液壓油流進或流出，迫使膠囊脹縮。當上沖程時液壓油吸入液壓缸，膠囊泵膨脹井液進入膠囊泵內(nèi)，平衡重塊也被同時升高儲存了勢能，當下沖程時液壓油從液壓缸排出，膠囊泵收縮井液被擠出膠囊泵并舉升到地面，平衡重塊也被同時下降釋放了勢能，一起對下行的活塞做功，優(yōu)點是運動副與井液隔離，動子始終處于拉伸狀態(tài)不易彎曲。但由于下行的拉桿占據(jù)了活塞橫截面積，使泵的排量變小，配重部分需要占據(jù)更長的井下空間，密封盒始終保持密封有困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種儲能式直線電機膠囊泵，將井液與運動副隔離，阻止井液中的砂粒和腐蝕性物質對運動副的磨損、腐蝕，提高電機和泵的工作效率。[0007]其技術方案是包括外殼、定子、動子、上缸體、上柱塞、上膠囊泵、出油閥、電機鎧裝電纜引出線、控制裝置和上殼體，定子通過電機鎧裝電纜引出線與裝在地面的控制裝置連接，上缸體與上殼體連接，動子的上端與上缸體內(nèi)的上柱塞連接，所述的動子的下端與下缸體內(nèi)的下柱塞連接，下缸體的上端與電機的定子連接，下缸體的下端與外殼連接，外殼的下端設有堵頭，所述外殼內(nèi)部設有圓筒形的可壓縮或膨脹的儲能包；所述的上殼體內(nèi)部設有偏心進油閥總成和上膠囊泵，偏心進油閥總成與上殼體之間的縫隙為液壓油通道，液壓油通道的上端與上膠囊泵內(nèi)部連通，下端與上缸體連通；所述偏心進油閥總成位于上殼體的內(nèi)腔偏心處，偏心進油閥總成的內(nèi)部設有單向的進油閥，所述上膠囊泵與上殼體之間為井液通道，井液通道的上端通過出油閥與上殼體上端連接的油管連通，井液通道的下端與進油閥的上端出口連通；上膠囊泵阻隔了井液與液壓油的接觸，通過動子帶動缸體內(nèi)的柱塞上下往復運動，推動液壓油驅動上膠囊泵的膠囊脹縮把井液舉升到地面。
[0008]上述的上膠囊泵包括膠囊外殼和內(nèi)部設有的篩管，膠囊外殼的底部和篩管的下端分別與轉換接頭的上端連接，且篩管與液壓油通道連通。
[0009]上述的轉換接頭的下端與偏心進油閥總成連接，且偏心側設有井液出口。
[0010]在上、下缸體分別設有一個壓力釋放平衡孔，在上止點位置把上缸體、電機定子內(nèi)腔及下缸體通過平衡孔實現(xiàn)液壓油互相連通而達到設備初始加注液壓油時的平衡狀態(tài)。
[0011]上述的動子上設有多個間隔層，每對N — S極的間隔層為耐磨無磁合金加工而成，在周沿均勻分布有用于液壓油通過的縱向過流槽，每兩個相鄰的間隔層過流槽互相錯開排列，與電機定子形成滑動軸承式接觸配合。
[0012]另外，本發(fā)明提到的一種儲能式直線電機膠囊泵的使用方法是:
在上沖程時，被壓縮的儲能包膨脹驅動下液壓油推動下柱塞向上運動，同時電機對動子向上做功，一起推動上柱塞推動上液壓缸的液壓油進入上膠囊泵內(nèi)部使膠囊膨脹，偏心進油閥總成的進油閥關閉，出油閥打開，上膠囊泵外的井液進入油管并舉升到地面；
在下沖程時，上膠囊泵內(nèi)的液壓油流回上缸體，膠囊收縮，偏心進油閥總成的進油閥打開，出油閥關閉，井液進入膠囊外部，同時動子帶動下缸體內(nèi)的下柱塞下行推動下缸體內(nèi)的液壓油流入儲能包室并壓縮儲能包，包內(nèi)的氣體壓力升高，把動子下行和電機下行半個沖程周期的能量儲存起來，以備在上沖程時儲能包膨脹釋放能量。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:一是通過設有全新的上膠囊泵，從而阻隔了井液與直線電機及液壓缸內(nèi)部運動副的接觸，避免了運動副受井液中的砂粒磨損和有害物質腐蝕，液壓油同時為運動副提供潤滑和散熱，延長泵的使用壽命；二是增加了儲能包，通過儲能包內(nèi)氣體膨脹推動液壓油流回下液壓缸推動下柱塞上行做功釋放儲能，這樣就可以提高電機的工作效率；三是具有結構簡單可靠、制造加工容易、造價低、調參容易、能量傳遞轉換效率高、電機的工作效率高及節(jié)電等優(yōu)點，可實現(xiàn)機電一體化，特別適用于平臺井組及高出砂井及其它不同情況的油井，是對傳統(tǒng)采油方式的重大革新，具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
上圖中:堵頭1、外殼2、儲能包3、下缸體4、下柱塞5、定子6、動子7、上缸體8、上柱塞
9、偏心進油閥總成10、上膠囊泵11、篩管12、井液13、出油閥14、電機鎧裝電纜引出線15、 控制裝置16、上殼體17、轉換接頭18。
【具體實施方式】
[0015]結合附圖1，對本發(fā)明作進一步的描述:
本發(fā)明包括堵頭1、外殼2、儲能包3、下缸體4、下柱塞5、定子6、動子7、上缸體8、上柱塞9、偏心進油閥總成10、上膠囊泵11、篩管12、井液13、出油閥14、電機鎧裝電纜引出線15、控制裝置16、上殼體17、轉換接頭18，定子6通過電機鎧裝電纜引出線15與裝在地面的控制裝置16連接，上缸體8與上殼體17連接，動子7的上端與上缸體8內(nèi)的上柱塞9連接，所述的動子7的下端與下缸體4內(nèi)的下柱塞5連接，下缸體4的上端與電機的定子6連接，下缸體4的下端與外殼2連接，外殼2的下端設有堵頭1，所述外殼2內(nèi)部設有圓筒形的可壓縮或膨脹的儲能包3 ;所述的上殼體17內(nèi)部設有偏心進油閥總成10和上膠囊泵11，偏心進油閥總成10與上殼體17之間的縫隙為液壓油通道，液壓油通道的上端與上膠囊泵11內(nèi)部連通，下端與上缸體8連通；所述偏心進油閥總成10位于上殼體17的內(nèi)腔偏心處，偏心進油閥總成10的內(nèi)部設有單向的進油閥，所述上膠囊泵11與上殼體17之間為井液通道，井液通道的上端通過出油閥14與上殼體17上端連接的油管連通，井液通道的下端與進油閥的上端出口連通；上膠囊泵11阻隔了井液與液壓油的接觸，通過動子7帶動缸體內(nèi)的柱塞上下往復運動，推動液壓油驅動上膠囊泵的膠囊脹縮把井液舉升到地面。
[0016]上述的上膠囊泵11包括膠囊外殼和內(nèi)部設有的篩管12，膠囊外殼的底部和篩管12的下端分別與轉換接頭18的上端連接，且篩管12與液壓油通道連通。
[0017]上述的轉換接頭18的下端與偏心進油閥總成10連接，且偏心側設有井液出口。
[0018]在上、下缸體分別設有一個壓力釋放平衡孔，在上止點位置把上缸體、電機定子內(nèi)腔及下缸體通過平衡孔實現(xiàn)液壓油互相連通而達到設備初始加注液壓油時的平衡狀態(tài)，圖中未示出。
[0019]上述的動子7上設有多個間隔層，每對N — S極的間隔層為耐磨無磁合金加工而成，在周沿均勻分布有用于液壓油通過的縱向過流槽，每兩個相鄰的間隔層過流槽互相錯開排列，與電機定子6形成滑動軸承式接觸配合，這樣就對N — S極起到保護作用。這樣也可以保證電機的動子在電機定子的內(nèi)腔、下液壓缸及上液壓缸三個的內(nèi)腔自由上下往復運動，同時可以保證上、下柱塞在上、下各自的液壓缸內(nèi)自由上下往復運動，各個運動部件間隙保存的液壓油也一起做同步運動，從而減小了整個系統(tǒng)的運動阻力，節(jié)約電能，液壓油給運動副提供潤滑和散熱。
[0020]另外，本發(fā)明提到的一種儲能式直線電機膠囊泵的使用方法是:
把本發(fā)明與油管連接下到油井中，并通過電機鎧裝電纜引出線15與裝在地面的控制裝置16連接，直線電機的動子7的上、下端分別與上液壓缸體內(nèi)的上柱塞9和下液壓缸體內(nèi)的下柱塞5連接,下缸體4的上端與電機的定子6連接,下端與儲能包3連接,上膠囊泵U、上、下缸體、儲能包及外殼2連接在一起，外殼2的下端用堵頭I封閉，防止井液進入，全部泵體在出廠時組裝成一個整體并調試好，便于運輸，在現(xiàn)場連接好電纜并檢查好后，直接吊起來下入井內(nèi)就可以。
[0021]本發(fā)明在上沖程時，被壓縮的儲能包3膨脹驅動下液壓油推動下柱塞5向上運動，同時電機對動子7向上做功，一起推動上柱塞9推動上液壓缸的液壓油進入上膠囊泵11內(nèi)部使膠囊膨脹，偏心進油閥總成10的進油閥關閉，出油閥14打開，上膠囊泵11外的井液13進入油管并舉升到地面；
本發(fā)明在下沖程時，上膠囊泵11內(nèi)的液壓油流回上缸體8，膠囊收縮，偏心進油閥總成10的進油閥打開，出油閥14關閉，井液13進入膠囊外部，同時動子帶動下缸體4內(nèi)的下柱塞5下行推動下缸體4內(nèi)的液壓油流入儲能包室并壓縮儲能包3，包內(nèi)的氣體壓力升高，把動子下行和電機下行半個沖程周期的能量儲存起來，以備在上沖程時儲能包膨脹釋放能量。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點是:一是通過設有全新的上膠囊泵，從而阻隔了井液與直線電機及液壓缸內(nèi)部運動副的接觸，避免了運動副受井液中的砂粒磨損和有害物質腐蝕，液壓油同時為運動副提供潤滑和散熱，延長泵的使用壽命；二是增加了儲能包，通過儲能包內(nèi)氣體膨脹推動液壓油流回下液壓缸推動下柱塞上行做功釋放儲能，這樣就可以提高電機的工作效率；三是具有結構簡單可靠、制造加工容易、造價低、調參容易、能量傳遞轉換效率高、電機的工作效率高及節(jié)電等優(yōu)點，可實現(xiàn)機電一體化，特別適用于平臺井組及高出砂井及其它不同情況的油井，是對傳統(tǒng)采油方式的重大革新，具有廣闊的應用前景。
【權利要求】
1.一種儲能式直線電機膠囊泵，包括外殼(2)、定子(6)、動子(7)、上缸體(8)、上柱塞(9)、上膠囊泵(11)、出油閥(14)、電機鎧裝電纜引出線(15)、控制裝置(16)和上殼體(17)，定子(6 )通過電機鎧裝電纜引出線(15 )與裝在地面的控制裝置(16 )連接，上缸體(8 )與上殼體(17)連接，動子(7)的上端與上缸體(8)內(nèi)的上柱塞(9)連接，其特征是:所述的動子(7 )的下端與下缸體(4)內(nèi)的下柱塞(5 )連接，下缸體(4)的上端與電機的定子(6 )連接，下缸體(4)的下端與外殼(2)連接，外殼(2)的下端設有堵頭(1)，所述外殼(2)內(nèi)部設有圓筒形的可壓縮或膨脹的儲能包(3);所述的上殼體(17)內(nèi)部設有偏心進油閥總成(10)和上膠囊泵(11)，偏心進油閥總成(10)與上殼體(17)之間的縫隙為液壓油通道，液壓油通道的上端與上膠囊泵(11)內(nèi)部連通，下端與上缸體(8)連通；所述偏心進油閥總成(10)位于上殼體(17)的內(nèi)腔偏心處，偏心進油閥總成(10)的內(nèi)部設有單向的進油閥，所述上膠囊泵(11)與上殼體(17)之間為井液通道，井液通道的上端通過出油閥(14)與上殼體(17)上端連接的油管連通，井液通道的下端與進油閥的上端出口連通；上膠囊泵(11)阻隔了井液與液壓油的接觸，通過動子(7)帶動缸體內(nèi)的柱塞上下往復運動，推動液壓油驅動上膠囊泵的膠囊脹縮把井液舉升到地面。
2.根據(jù)權利要求1所述的儲能式直線電機膠囊泵，其特征是:所述的上膠囊泵(11)包括膠囊外殼和內(nèi)部設有的篩管(12)，膠囊外殼的底部和篩管(12)的下端分別與轉換接頭(18)的上端連接，且篩管(12)與液壓油通道連通。
3.根據(jù)權利要求2所述的儲能式直線電機膠囊泵，其特征是:所述的轉換接頭(18)的下端與偏心進油閥總成(10)連接，且偏心側設有井液出口。
4.根據(jù)權利要求1所述的儲能式直線電機膠囊泵，其特征是:在上、下缸體分別設有一個壓力釋放平衡孔，在上止點位置把上缸體、電機定子內(nèi)腔及下缸體通過平衡孔實現(xiàn)液壓油互相連通而達到設備初始加注液壓油時的平衡狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求1所述的儲能式直線電機膠囊泵，其特征是:所述的動子(7)上設有多個間隔層，每對N — S極的間隔層為耐磨無磁合金加工而成，在周沿均勻分布有用于液壓油通過的縱向過流槽，每兩個相鄰的間隔層過流槽互相錯開排列，與電機定子(6)形成滑動軸承式接觸配合。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的儲能式直線電機膠囊泵，其特征是儲能式直線電機膠囊泵的使用方法是: 在上沖程時，被壓縮的儲能包(3)膨脹驅動下液壓油推動下柱塞(5)向上運動，同時電機對動子(7)向上做功，一起推動上柱塞(9)推動上液壓缸的液壓油進入上膠囊泵(11)內(nèi)部使膠囊膨脹，偏心進油閥總成(10)的進油閥關閉，出油閥(14)打開，上膠囊泵(11)外的井液(13)進入油管并舉升到地面；在下沖程時，上膠囊泵(11)內(nèi)的液壓油流回上缸體(8)，膠囊收縮，偏心進油閥總成(10)的進油閥打開，出油閥(14)關閉，井液(13)進入膠囊外部，同時動子帶動下缸體(4)內(nèi)的下柱塞(5)下行推動下缸體(4)內(nèi)的液壓油流入儲能包室并壓縮儲能包(3)，包內(nèi)的氣體壓力升高，把動子下行和電機下行半個沖程周期的能量儲存起來，以備在上沖程時儲能包膨脹釋放能量。
【文檔編號】F04B53/00GK104019019SQ201410227221
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權日:2014年5月27日
【發(fā)明者】許一星, 劉喬珊 申請人:許一星, 劉喬珊