[发明专利]一种转子外置式机泵一体全金属螺杆泵采油装置

说明书

本发明涉及一种螺杆泵采油装置，具体为一种转子外置式机泵一体全金属螺杆泵采油装置，属于采油机械技术领域。包括壳体、位于壳体内的机泵一体式全金属螺杆泵、位于机泵一体式全金属螺杆泵下端的动密封以及位于动密封下端的运动转换机构。本发明通过机泵一体设置降低机组整体长度来改善中、短曲率半径水平井造斜段的通过性，从而避免井下使用时间过长导致结垢卡死机组以及无法起钻修井；同时，通过采用全金属螺杆泵使本发明能够适用于稠油热采工况；此外，运动转换机构能够在完成将电机转子定轴转动转换为螺杆泵转子相对螺杆泵衬套偏心转动的同时，实现对自身的冷却与润滑，极大提高其使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种螺杆泵采油装置，具体为一种转子外置式机泵一体全金属螺杆泵采油装置，属于采油机械技术领域。

背景技术

近几年，低速大扭矩潜油永磁同步电机直接驱动螺杆泵采油作为一项新技术逐渐应用于油田，系统传动方式发生了变化，省去了行星齿轮减速器及其保护器，工作原理为：潜油永磁同步电机安装在井下系统的最底端，其上为电机保护器，保护器轴与螺杆泵转子连接，从而完成电机直接驱动螺杆泵采油作业。低速大扭矩潜油永磁同步电机直接驱动螺杆泵采油虽然使系统效率获得提高，但是仍采用电机与泵的分体结构以及外部连接的传动方式，整机尺寸仍较长，依然难以通过中、短曲率半径水平井造斜段，在此类水平井中的应用受到限制，随着中、短曲率半径水平井逐渐增多，潜油直驱螺杆泵装置的因机组长度较长使其在中、短曲率半径水平井造斜段通过性较差，井下使用时间过长时容易导致结垢卡死机组甚至无法起钻修井的事故。

此外，现有的潜油直驱螺杆泵装置的螺杆泵采用金属转子与橡胶衬套(定子)过盈配合，通过金属转子在橡胶衬套内做偏心转动实现高黏度原油的举升。目前全球有储量可观的非常规油藏需要通过注蒸汽、电加热、注溶剂等稠油热采方式才能实现高效举升，但是由于橡胶衬套不耐高温，在高温下橡胶衬套会在短时间内发生剧烈变形，导致失效使得螺杆泵不能完成举升任务，因此现有的潜油直驱螺杆泵装置的螺杆泵不能适用于稠油热采。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种转子外置式机泵一体全金属螺杆泵采油装置，通过机泵一体设置降低机组整体长度来改善中、短曲率半径水平井造斜段的通过性，从而避免井下使用时间过长导致结垢卡死机组以及无法起钻修井；同时通过采用全金属螺杆泵使其能够适用于稠油热采工况。采用的技术方案如下：

本发明一种转子外置式机泵一体全金属螺杆泵采油装置，包括壳体，所述壳体由上接头、外壳、下接头组成，且外壳上端与上接头螺纹连接，外壳下端与下接头螺纹连接，其特征在于，所述壳体内部上方自外向内依次设置有电机转子、永磁体、电机定子、螺杆泵外壳、螺杆泵衬套、螺杆泵转子，所述永磁体与电机转子固定连接，所述电机定子与永磁体之间设有一定间隙，所述螺杆泵外壳与电机定子固定连接，所述螺杆泵衬套与螺杆泵外壳固定连接，所述螺杆泵转子安装在螺杆泵衬套内，所述螺杆泵外壳与上接头固定连接，所述螺杆泵转子与螺杆泵衬套均由金属材料制成且二者之间设有一定间隙，在所述上接头上端开设有一个用于安装外部电缆的电缆容置斜孔，所述电机定子下端依次设置有绝缘密封垫圈和动密封，所述动密封包括动密封动环和动密封静环，所述动密封动环上端与电机转子螺纹连接，下端与驱动套管螺纹连接，所述动密封静环与螺杆泵外壳固定连接，所述动密封动环与动密封静环通过弓字形结构转动连接且在径向方向上设有一定间隙，所述动密封静环底部沿径向方向向内延伸形成螺杆泵限位凸台，用于对所述螺杆泵衬套进行轴向定位和密封，所述螺杆泵转子下端固定设置有螺杆泵转子连接头，所述螺杆泵转子连接头下端设置有运动转换机构，所述运动转换机构用于将电机转子的定轴转动转换为螺杆泵转子相对螺杆泵衬套的偏心转动，所述运动转换机构下端与驱动套管螺纹连接，上端与螺杆泵转子连接头螺纹连接，所述运动转换机构与下接头之间设置有两个角接触球轴承，所述两个角接触球轴承用于将运动转换机构承受的轴向力传递给所述壳体。

作为本发明的进一步改进，在所述永磁体上下两端分别设置有第一轴承、第二轴承，所述第一轴承、第二轴承内圈均与电机定子过盈连接，所述第一轴承、第二轴承外圈与电机转子过盈连接。