一种潜油直线电机的密封系统技术方案

一种潜油直线电机的密封系统，该密封系统设置在潜油直线电机两端的上拉杆和下拉杆周围，实现上拉杆和下拉杆处于动密封的润滑油环境中，所述密封系统包括上波纹管和下波纹管，上波纹管的上端设置有与其贯通的上储液包，下波纹管的上端设置有与其贯通的下储液包，上波纹管和下波纹管分别由若干个分段波纹管垂直拼接组成，任意相邻的分段波纹管之间通过连接法兰盘连接，每个分段波纹管还设置有限位销，本发明专利技术上储液包和下储液包起到补偿作用，补偿油井中的原油对上波纹管和下波纹管的挤压力，限位销用来限制分段波纹管伸张或收缩的行程，以及对应的分段波纹管在上泵筒或下泵筒垂直行走的距离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种潜油直线电机的密封系统，它是一种实现潜油直线电机动态密封的装置系统，属于井下采油设备

技术介绍
传统抽油设备主要是游梁式抽油机一抽油泵装置，整套设备分为地面和井下，由于油井开采条件复杂多变，随着井深和产量的不断增加，这种抽油机重量大、事故多、排量低的缺点变得非常明显。传统采油设备的缺点为(I)偏磨:抽油杆在上下往复运动中很难始终保持与油管轴心平行，尤其是斜井，经常因偏磨拉断，甚至发生将泵筒磨漏的情况；高损耗:抽油机的主要功率大部分消耗在机械传动中，直接用于抽取油液功率很小，一般有用功仅为20%—30% ； (3)笨重且占地面积大:抽油机的质量大，耗钢多，占地面积大；(4)容易造成卡泵:游梁式抽油机采油时，油液中的尘沙只能往柱塞泵上端堆积，抽油泵的柱塞上冲运动时容易造成卡泵；(5)不适合贫油井:遇到贫油井，抽油泵的柱塞空载运行，发生塞筒干磨，不仅空耗资源，而且容易造成塞筒干磨后退火软化；(6)高额的维护成本:传统的抽油机体积庞大，维护繁琐，成本高。潜油直线电机通过直线电机置于油井下直接带动抽油泵往复抽油，形成了一套高效直线电机无杆抽油技术，并且现在该技术得到很好的应用，取代传统的抽油设备，但是目前的已有直线电机在油井下面作业时，动子及拉杆四周的润滑油会泄露或动子的润滑直接使用井液，作业一段时间后，动子及拉杆四周的润滑油会全部流失，油井中含水、盐、沙等杂质的井液会进到到定子内腔及管筒中，导致动子及拉杆在作业工程中，表面磨损严重，磁钢严重腐蚀，甚至会发生断裂，由于井下作业，维修繁琐，成本高。专利技术人经过检索发现专利号为201410726053.1，为一种用于电动潜油往复泵采油系统的密封装置，该专利公开了一种用于电动潜油往复泵采油系统的密封装置，包括电动潜油往复泵泵筒、抽油泵拉杆，还包括直线电机，直线电机的上下端分别被上波纹管和下波纹管密封包围，上波纹管和下波纹管外分别设置上波纹管防护管和下波纹管防护管，采用高弹性耐蚀橡胶波纹管，实现了潜油直线电机运动部分与井液的彻底隔离，同时在波纹管内充满润滑油，使动子轴始终处在良好的润滑状态，保证了电动潜油往复泵采油系统的无故障工作时间。但是，在该专利中，专利技术人并没有考虑到电动潜油往复泵的实际工作环境，潜油直线电机泵组是需要在一千米甚至五千米深的油井内工作的，油井中的动液面高度是不确定的，而且同一口井从下泵到正常抽油过程中，其动液面高度也是不断变化的，因此井液对整个潜油直线电机的压力也会随着动液面高度不同或变化而不停地变化，由波纹管够成的密封系统会随着压力的变化因得不到补偿而发生形变，不能保持最好的运行状态；而橡胶材质的波汶管在其形状得不到保证的情况下，不停地的压缩、伸长会很快失效，而导致整个密封系统失效。另一方面，在动子运动过程中，上波纹管与下波纹管内的润滑油需要通过定子内腔与动子形成的气隙相互不停地交换，因润滑油有一定的粘度，故会周期性地在上波纹管及下波纹管中产生压力变化，压力会造成波纹管的非自由形变，而导致波纹管的寿命急骤下降甚至根本无法实现正常的伸缩。因此该专利是无法真正被运用到油井作业生产中的。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种潜油直线电机的密封系统，具体技术方案如下: 一种潜油直线电机的密封系统，该密封系统设置在潜油直线电机两端的上拉杆和下拉杆周围，实现上拉杆、动子和下拉杆处于完全密封的润滑油环境中， 所述潜油直线电机包括定子和动子，所述动子在定子内部直线往复运动，所述上拉杆和下拉杆分别安装固定在动子的两端，所述潜油直线电机的两端分别设置有上连接管和下连接管，上拉杆和下拉杆均通过动子带动在上连接管和下连接管中往复运动； 所述上连接管的顶部设置有油泵，所述下连接管的底部设置有堵头，所述上连接管和下连接管四周表面均匀分布有若干个呼吸孔； 所述密封系统包括上波纹管、下波纹管、上储液包和下储液包， 所述上储液包设置在上波纹管靠近潜油直线电机的一端，所述上储液包与上波纹管密封对接、内部相互贯通，所述上储液包和上波纹管内装有润滑油，所述上拉杆设置在上波纹管和上储液包的轴向中心线上，所述上拉杆的顶部设置有上拉杆连接座，所述上拉杆连接座的下端与上波纹管密封，上端通过油泵连接杆连接油泵； 所述下储液包设置在下波纹管靠近潜油直线电机的一端，所述下储液包与下波纹管密封对接、内部相互贯通，所述下储液包和下波纹管内装有润滑油，所述下拉杆和下储液包设置在下波纹管的轴向中心线上，所述下波纹管的下端密封设置有底部法兰； 所述上储液包和下储液包靠近潜油直线电机的一端分别通过密封法兰与定子密封固定； 所述上储液包的弹性变形系数小于上波纹管的弹性变形系数，下储液包的弹性变形系数小于下波纹管的弹性变形系数。所述上波纹管和下波纹管分别由若干个分段波纹管轴向拼接组成，任意相邻的分段波纹管之间通过波纹管连接法兰连接。所述每个分段波纹管设置有用来限制分段波纹管轴向伸缩的行程以及对应的分段波纹管在上连接管或下连接管轴向行走的距离的限位销。所述限位销包括设置在上连接管和下连接管管壁的腰形槽，波纹管连接法兰设置有卡扣在腰形槽中的销子，所述波纹管连接法兰上下移动时，销子跟随波纹管连接法兰在腰形槽中上下移动，所述腰形槽的长度为对应分段波纹管允许的位移行程。所述限位销包括硬撑杆和链条，所述硬撑杆的一端与波纹管连接法兰固定，另一端与链条的一端连接，所述链条的另一端和与其相邻靠近的波纹管连接法兰连接。本专利技术的工作原理是: 将设有本专利技术密封系统的潜油直线电机投放到油井下面作业时，潜油直线电机深入到油井下面的原油中，井液从上连接管和下连接管四周的呼吸孔中进入到上连接管和下连接管内，上波纹管和下波纹管的外面充满井液，井液对上波纹管、下波纹管及上储液包、下储液包有向内的挤压作用，同时，由于上储液包及下储液包的弹性系数比上波纹管和下波纹管的弹性系数小，储液包先被压缩而使密封系统内部润滑油压力升高，直至润滑油压力与外部井液压力相等，而使上波纹管和下波纹管内外受到的压力达到平衡状态，上波纹管和下波纹管的形状得到很好的保持，在动子运动时波纹管的压缩和伸张能在最小变形和最小应力状态下自然伸缩。 潜油直线电机运行后，动子在定子内轴向往复运动，动子带动上拉杆和下拉杆往复移动；当动子向下运动时，下拉杆向下运动，下波纹管开始伸长，内腔体积变大，这时润滑油的填充来源于两个方面，一方面是上波纹管及上储液包中润滑油通于动子与定子之的间隙流动到下波纹管内来，另一方面是下储液包中润滑油的补给；因下储液包的及时补给，使得下波纹管的内外压差几乎不存在，下波纹管自由地伸张。此时上波纹管随着动子的下移而处于压缩过程中，波纹管内部的润滑油会去向两个地方，一方面通过定子内腔与动子形成的气隙流向下波纹管内，另一方面润滑油储存至上储液包中；因上储液包的及时吸收，使得上波纹管的内外压差几乎不存在，上波纹管自由的收缩。当动子向上运动时，其过程与上述过程相反进行，上、下波纹管仍能在最小的压差下接近自由地伸张和压缩运动。本专利技术的有益效果是: 1.上储液包和下储液包起到补偿作用，本专利技术插入到油井中井液的深度不同，上波纹管和下波纹四周受到井液的压力不同；本专利技术插入到油井中原油的深度不同时，上储液包和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种潜油直线电机的密封系统，该密封系统设置在潜油直线电机两端的上拉杆和下拉杆周围，实现上拉杆、动子和下拉杆处于完全密封的润滑油环境中，所述潜油直线电机包括定子和动子，所述动子在定子内部直线往复运动，所述上拉杆和下拉杆分别安装固定在动子的两端，所述潜油直线电机的两端分别设置有上连接管和下连接管，上拉杆和下拉杆均通过动子带动在上连接管和下连接管中往复运动；所述上连接管的顶部设置有油泵，所述下连接管的底部设置有堵头，所述上连接管和下连接管四周表面均匀分布有若干个呼吸孔；其特征是所述密封系统包括上波纹管、下波纹管、上储液包和下储液包，所述上储液包设置在上波纹管靠近潜油直线电机的一端，所述上储液包与上波纹管密封对接且内部相互贯通，所述上储液包和上波纹管内装有润滑油，所述上拉杆设置在上波纹管和上储液包的轴向中心线上，所述上拉杆的顶部设置有上拉杆连接座，所述上拉杆连接座的下端与上波纹管密封，上端通过油泵连接杆连接油泵；所述下储液包设置在下波纹管靠近潜油直线电机的一端，所述下储液包与下波纹管密封对接且内部相互贯通，所述下储液包和下波纹管内装有润滑油，所述下拉杆和下储液包设置在下波纹管的轴向中心线上，所述下波纹管的下端密封设置有底部法兰；所述上储液包和下储液包靠近潜油直线电机的一端分别通过密封法兰与定子密封固定；所述上储液包的弹性变形系数小于上波纹管的弹性变形系数，下储液包的弹性变形系数小于下波纹管的弹性变形系数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛国清，
申请(专利权)人：薛国清，
类型：发明
国别省市：江苏;32