[发明专利]带有多级直线电机的抽油泵

说明书

本发明提供一种多级直线电机及其抽油泵，包括上抽油泵、多级直线电机和下抽油泵，单级直线电机通过定子中间接头和动子中间接头分别连接另外一级单级直线电机从而组合成多级直线电机；两个单级直线电机的定子部分由定子中间接头连接在一起，两个单级直线电机的动子部分由动子中间接头连接在一起，动子部分置于定子部分的内孔中。本发明中的多级直线电机及其抽油泵，上下布置抽油泵，在直线电机推力一定的前提下，大大提高了出油量，提高了电机效率；其优点在于降低了直线电机部分的加工难度，降低生产成本，可靠的提高了直线电机推力，能满足各种工况需求，提高电机可靠性和效率，有效防止了直线电机及抽油泵运动部件的撞击，便于安装维护。

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别是涉及一种带有多级直线电机的抽油泵。

背景技术

直线电机及其抽油泵以其节能高效等优点正在推广使用之中。但在实际应用中出现(1)直线电机推力小，使用范围受限(2)直线电机加工成本高、质量不可靠(3)直线电机往复运动时速度不均匀，直线电机电流频繁变化，电机发烧(4)直线电机密封不好，烧电机(5)直线电机及其抽油泵易产生撞击等问题。限制了直线电机及其抽油泵的大面积推广应用。

其实，专利201010269275.7《一种圆筒潜油直线电机及潜油式直线抽油机》里就讲过，潜油直线电机受油井尺寸的限制，推力也相应的受到了限制，导致其推力较小。采用直线电机定子部分由定子外管+线圈+定子内管组成；直线电机动子部分由磁铁保护套+磁铁+定子内管组成的方式来提高电机功率。这种方式是对单位长度的直线电机推力有所提高，但毕竟提高是很有限的，不能成倍的。要成倍的提高直线电机推力就要不断的增加长度(在直线电机外径不变的前提下)，本来井下潜油直线电机就很长，一般在10米左右，长度的不断增加就造成电机加工难度增加，甚至难以加工，电机装配的难度也随之增加，电机质量就不稳定，故障率就高；特别是该专利方案中的定子内管、磁铁保护套因为受直线电机气隙要求的限制，壁厚本来就很薄(通常<1mm)，况且对其直线度、圆度、耐磨的要求还很高，长度增加对加工组装影响很大，常常因为加工精度的影响，会出现定子内套与动子磁铁保护套相互摩擦引起电机故障。专利201710674677.7《一种潜油直线电机》公开的定子部分分成了多段，将定子芯管、定子短节焊接在定子端盖上，但焊接时的高温很容易击穿组装好的定子部分线圈，存在质量隐患，一次性焊死不便于维护；同时其动子部分也是分段连接的，但对动子部分磁环等如何密封没有解决方案，最主要的是电机外壳(定子外管)仍然很长，存在加工组装难度，潜油电机冷却的问题也没有解决；为解决电机动子等碰撞在潜油电机的底部设有缓冲弹簧。

专利201510208190.0《一种潜油直线电机及其动子》就是为了解决动子外套与定子内管之间的摩擦而给中空的动子内筒以及磁铁上开油槽，以达到润滑动子、定子摩擦副的效果，但润滑油很有可能渗入定子线圈里面引起短路。还有专利201721109746.1《一种潜油直线电机动子磁钢防护结构》提供了一种动子磁铁保护套的固定及密封方法，但磁铁保护套很薄，强度有限，很难做到缩口不张开，缩口一旦张开，就失去密封保护功能了。

为解决直线电机推力小的问题，专利201010617157.0《单侧并联直线电机组合驱动皮带式抽油机》采用多台直线电机并联共同驱动负载工作的办法，但对井下直线电机抽油泵不适合。专利200920014565.X《数个直线电机泵组合的抽油装置》采用数个直线电机泵串联使用的方案，依赖分级增压来实现大推力的需要。但带来了泵多故障点多可靠性差的弊病。

为提高直线电机性能和采油装置寿命，专利201611227260.8《一种井下直线电机双作用往复抽油泵采油装置》通过在直线电机上端连接双作用泵同时利用直线电机动子碰撞时的电流畸变来调节电机运行位置，减小系统碰撞。但存在着没有提供从根本上避免电机碰撞的方法，也没有解决电机发烧的问题。同时电机上端连接双作用抽油泵，抽油泵必须采用环形阀或偏置阀，对泵吸入影响很大。专利201720563944.9《一种电动潜油往复双抽油泵》虽然在电机上下布置了单作用抽油泵，但其下端抽油泵的出油管要绕过直线电机外面引到上部油管，井下套管尺寸很有限，直线电机外面很难有空间布置出油管。