一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵系统技术方案

本发明专利技术涉及一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵系统，主要由底座，节能电机，离合器，轴承体部件，万向节部件，转子，接箍，定子，接箍，限位短节，变径接箍和尾管组成。抽采稠油过程中，节能电机下部离合器将动力传给万向节部件，万向节带动抽油泵转子，转子在定子橡胶衬套内部做偏心运动，沿着螺杆泵的全长与定子衬套形成一系列封闭腔室，转子转动时，举升介质沿轴向从吸入端向排出端移动，压力逐级升高，排量保持不变。该螺杆泵系统具有多级超长结构，超出正常长径比范围，采用特殊多级超长轴的加工工艺，相比以往的螺杆泵，扭矩和输出功率更大，对稠油具有更高的采油效果，在相同时间可采出多倍的稠油，且系统结构简单，工作可靠。

A heavy oil thermal recovery multi-stage super long submersible screw pump system

The invention relates to a multi-stage super-long submersible screw pump system for heavy oil thermal recovery, which is mainly composed of a base, an energy-saving motor, a clutch, a bearing body component, a universal joint component, a rotor, a coupling, a stator, a coupling, a limit short joint, a diameter-changing coupling and a tail pipe. In the process of heavy oil extraction, the lower clutch of the energy-saving motor transmits the power to the universal joint parts, the universal joint drives the rotor of the pumping pump, and the rotor makes eccentric movement in the rubber bushing of the stator. A series of closed chambers are formed along the full length of the screw pump and the stator bushing. When the rotor rotates, the lifting medium is discharged along the axial direction from the suction end. When the terminal moves, the pressure increases step by step, and the displacement remains unchanged. The screw pump system has a multi-stage super-long structure, which is beyond the normal length-diameter ratio range. It adopts a special multi-stage super-long shaft processing technology. Compared with the previous screw pump, the torque and output power are greater, and it has a higher oil recovery effect for heavy oil. At the same time, it can produce multiple heavy oil, and the system is simple in structure and reliable in operation.

【技术实现步骤摘要】
一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵系统
本专利技术涉及稠油热采井下采油工具，特别涉及一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵系统。
技术介绍
螺杆泵采油系统是近几年迅速发展起来的机械采油设备，在稠油和出砂采油井中该系统正成为替代抽油机采油的重要方式。螺杆泵采油技术已日臻成熟，一方面，大批新型螺杆泵相继问世，螺杆泵及其配套设备制造质量得到明显的提高，另一方面，螺杆泵采油技术及管理水平也有一定进步。如何进一步提高螺杆泵采油技术和管理水平，已成为国内外各油田普遍关注的问题。最近几年中老油田不断发展，目前原油产量占据重要地位，中老油田原油生产以稠油为主。中老油田稠油热采系统效率的提高对整个石油行业的节能降耗具有积极意义。中老油田稠油生产主要集中在国内的大庆油田、玉门油田等，稠油生产难度高，由于采用掺稀生产，掺稀比不固定，导致井底采油系统中原有粘度变化较大，同时采出液含水率、流量、压力等参数波动剧烈，导致井下采油泵系统运行效率较低。为了提高井下采油泵系统的效率，降低生产运行成本。通过建立中老油田稠油热采系统运行特性分析模型，对中老油田稠油热采系统相关站场的采油螺杆泵及其系统运行效率进行系统分析，对找到解决稠油热采系统效率低的办法具有非常重要的意义。采用化学驱替会造成井下稠油分子结构的破坏，同时对环境也造成污染，井下水源会受到影响；采用注入蒸汽，需要消耗大量的燃料，而且蒸汽躯替效率不能达到合适的要求；采用常规的短导程的螺杆泵需要多级串联螺杆，井下安装困难，转子的强度也不能得到提高，不能改善采油效率。为了满足大部分中老油田的采收率，现有的级数少的螺杆泵已经不能适应长期、稳定的大排量、大扭矩、大输出功率的采油方式。常规的螺杆泵采油装置的转子在定子内旋转时，定子橡胶受到周期性压缩，产生摩擦，使定子出现升温和疲劳。在井温比较高的情况下，加速了橡胶分子链的重新组合，使弹性模量减小，从而降低疲劳特性及金属套和橡胶结合面上粘结剂的强度，也加速定子橡胶的老化而缩短其寿命。因此，选择适宜的泵的转速是很有必要的。一般来说，近几年设计的地面驱动采油螺杆泵，最高转速均在300r/min左右，而最常用的转速为50～200r/min。对于高含砂油井，磨蚀是限制泵转速的又一重要因素。在磨蚀工况下，定子橡胶的磨损量与转速的平方成正比。因此，在高含砂油井，螺杆泵不宜高速运转。上述方法都存在一些不足与缺陷，为克服这些难点，本专利开发了一种多级超长螺杆泵采油系统，采用节能电机驱动转子，定转子为最近开发的多级超长结构，定子橡胶为耐磨损、耐油、耐高温材料，最高转速可达到350r/min，能大大提高采油速度和效率，因为串联级数较少，加强了定转子的强度，适用热采普通稠油油藏，高含水稠油油藏及超稠油油藏。本专利技术通过如下技术方案实现：一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统，从整体结构上来看，一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统，从整体上来看，主要由底座，节能电机，离合器，轴承体部件，万向节部件，转子，接箍，定子，接箍，限位短节，变径接箍，尾管组成。一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的节能电机固定在底座上，节能电机为三相异步电动机，抽采稠油过程中，节能电机下部离合器将动力传给万向节部件，轴承体部件对下部抽油杆柱串支撑作用，万向节部件将动力传递至抽油泵转子，转子在定子的橡胶衬套内部做偏心距为e的偏心运动，螺杆转子和定子的橡胶衬套为过盈配合，保证上、下部的压差，当转子在定子的橡胶衬套内所处位置不同时，它们的接触点也不同。当转子截面位于定子的橡胶衬套长圆形断面两端时，转子与定子的接触为半圆弧线，而在其它位置时，仅有两点接触。由于转子和定子是连续啮合的，这些接触点就构成了空间密封线，在定子橡胶衬套的一个导程T内形成一个封闭腔室，并沿着螺杆泵的全长，在定子橡胶衬套内螺旋面和转子表面形成一系列封闭腔室。抽油杆柱带动转子转动时，举升介质便进入吸入端的第一个腔室，随着转子的转动，这个腔室开始封闭，并沿轴向向排出端移动，封闭腔室在排出端消失，同时在吸入端形成新的封闭腔室。由于封闭腔室的不断形成、运动和消失，使举升介质通过一个接一个的封闭腔室，从吸入端被挤到排出端，压力不断升高，排量保持不变。变径接箍可以根据实际抽油过程中的排量和速度调节外径，稠油或者超稠油沿着尾管进入螺杆泵内部。上述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统定转子的导程长度为180mm，定子最大外径114mm，内径88mm，长度达到6210mm，级数为34，定转子由于长径比很大，超过了正常长径比的范围，需要采用特殊多级超长轴的加工工艺，采油过程中由于导程很大，相比以往的短导程螺杆泵，扭矩和输出功率也很大，无论是对稠油或超稠油的采出效果更佳，可在相同时间内采出多倍的稠油。上述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的电机采用的是最新生产的节能电机，平均耗电量较低。上述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的定子橡胶为耐摩、耐油及耐高温氢化丁腈橡胶材料，使定、转子之间的耐磨性能得到改善，适用于井底温度较高的稠油的开采，定转子之间配合适宜，满足整机长时间工作性能的要求。上述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统最高转速可达350r/min，大大提高采油速度和效率，因为不采用串联形式，加强了定转子的强度，特别适用于中后期老油田热采普通稠油油藏，也适用于高含水稠油油藏及超稠油油藏。上述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的地面驱动装置有可自动调心的推力向心空心滚子轴承，承受泵的轴向负荷和抽油杆柱串的径向载荷，不需要采用皮带和齿轮两级减速，可以用更换带轮的办法调速，也可以调节节能电机的转速调节，结构简单，工作可靠。上述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的螺杆泵部分的接箍、定子壳体、限位短节、变径接箍、尾管通过井下油管螺纹连接，采用N80纲级/油管料，油管螺纹扣型符合APISpecStd5B标准的规定，结构和强度可靠。上扣时，将需要拧紧的丝扣涂上680厌氧密封胶，拧到公扣上螺纹消失处为止。一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统，相比目前已用的采油系统有如下优势：1)定转子为最新开发的多级超长结构，定子橡胶为耐摩、耐油及耐高温材料，最高转速达到350r/min左右，大大提高采油速度和效率，不采用串联方式，加强了定转子的强度，特别适用于中后期老油田热采普通稠油油藏，也适用于高含水稠油油藏及超稠油油藏。2)系统在工作过程中，稠油介质连续吸入和排出，不易砂卡，也不会产生气锁，其泵送的范围很广，不仅适用高粘油、含砂原油等，而且适用于油田排液转注井、完井试油以及煤层气田排水引气等场合。3)此系统是一种新型的采油系统，其结构简单、体积小、重量轻、使用维修方便，合乎节能省电的理念，价格较低。
技术实现思路
本专利技术涉及一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统，此系统由井下多级超长单螺杆泵和地面驱动装置两部分组成，二者由加强级抽油杆作为挠轴连接，把井口动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下，驱动泵工作，其结构简单、体积小、重量轻、使用维修方便，节省电能，价格低，能泵送液体的种类范围较宽，包括高粘油、高含蜡原油、含砂原油。在原油开采中显示出十分优越的性能，是新一代的采油设备。附图说明图1为一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的结构示意图。图2为一种稠油热采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术涉及一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵系统，从整体结构上来看，主要由底座1，节能电机(2)，离合器(3)，轴承体部件(4)，万向节部件(5)，转子(6)，接箍(7)，定子(8)，接箍(9)，限位短接(10)，变径接箍(11)，尾管(12)组成，抽采稠油过程中，节能电机下部离合器(3)将动力传给万向节部件(5)，当抽油杆柱带动转子(6)转动时，举升介质便进入另一个腔室，随着转子(6)的转动，这个腔室开始封闭，并沿着轴向排出端移动，封闭腔室在排出端消失，同时在吸入端形成新的封闭腔室，从吸入端到排出端，介质压力不断升高，排量保持不变。

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵系统，从整体结构上来看，主要由底座1，节能电机(2)，离合器(3)，轴承体部件(4)，万向节部件(5)，转子(6)，接箍(7)，定子(8)，接箍(9)，限位短接(10)，变径接箍(11)，尾管(12)组成，抽采稠油过程中，节能电机下部离合器(3)将动力传给万向节部件(5)，当抽油杆柱带动转子(6)转动时，举升介质便进入另一个腔室，随着转子(6)的转动，这个腔室开始封闭，并沿着轴向排出端移动，封闭腔室在排出端消失，同时在吸入端形成新的封闭腔室，从吸入端到排出端，介质压力不断升高，排量保持不变。2.根据权利要求书1所述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统是定转子的导程长度为180mm，定子(8)最大外径114mm，内径88mm，长度达到6210mm，级数为34，属于多级超长螺杆泵结构，由于长径比很大，超过了正常长径比的范围，属于细长轴的加工。3.根据权利要求书1及2所述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的转子(6)及定子(8)采用特殊多级超长轴的加工工艺，采油过程中由于导程很大，相比以往的短导程螺杆泵，扭矩和输出更大，无论是对稠油或超稠油的采出效果更佳，在相同时间可采出多倍的稠油。4.根据权利要求书1所述一种稠油热采多级超长潜油螺杆泵采油系统的定子(8)的橡胶为耐摩、耐油及耐高温氢化丁腈橡胶材料，使转子(6)、定子(8)之间的耐磨性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙扬，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51