电动潜油双螺杆泵采油系统 【技术领域】
本发明涉及一种油田油井井下排液采油系统，特别涉及一种油田油井井下排液采油双螺杆泵采油系统。
背景技术
目前世界范围内应用最为广泛的三种主要机械采油系统是“抽油机—抽油杆—抽油泵”式有杆采油系统、电动潜油离心泵(ESP)采油系统、单螺杆泵(PCP)采油系统，但这三种机械采油系统都存在着一些不足。
“抽油机—抽油杆—抽油泵”采油系统虽具有工作比较平稳可靠、操作方便、压力排量调节范围广、易损件寿命长等特点，但其缺点也比较明显：(1)占地面积大，耗费钢材多；(2)难以适应丛式斜井、水平井采油；(3)难以适应高粘度稠油和油、固相混合油质；(4)浪费能源，降低了油气田开发的总体经济效益；(5)结构复杂、易损件多，维修工作量大。
电动潜油离心泵采油系统自井底而上的基本组成依次为“潜油电机—保护器—多级离心泵组件”，通过将动力电缆延伸到井底给潜油电机提供电能，进而驱动离心泵组件旋转。尽管它克服了“抽油机—抽油杆—抽油泵”采油系统的显著缺点，但因离心泵的扬程和排量与其转速有很大关系，一方面使得该系统的下井深度受到限制；另一方面为增加排量只好采用多级离心泵或采用增速措施，由于汽蚀条件的限制而使得其转速不可能无限制增加，从而使得结构复杂化。此外，当原油中含气量较高时离心泵中叶轮和导轮的汽蚀程度将会加重，而当原油中含砂量较高时离心泵中叶轮和导轮的磨损迅速加快，工作寿命急剧减短，从而在某种程度上限制了电动潜油离心泵采油系统的应用范围。
按照对单螺杆泵的驱动方式来分，单螺杆泵采油系统可分为地面机械驱动、井下液压驱动和井下电驱动等三种形式，其中前者目前应用较广。对于地面机械驱动单螺杆泵(RDPCP)采油系统而言，虽然单螺杆泵较之往复式抽油泵更能适应高粘度稠油和油、固相混合油质工况，而且介质由轴向均匀推行流动，内部流速较低，容积也能保持不变。但这种工作方式也存在着“抽油机—抽油杆—抽油泵”采油系统共同的一些缺点，而且由于它内部流体单向流动，整个系统自身不能动态平衡；停泵时还存在因泵回流而产生的抽油杆反转现象，甚至会引起地面驱动的灾难性事故；此外，单螺杆泵的定子和转子之间为过盈配合，起动扭矩较大。
为了克服地面机械驱动单螺杆泵采油系统的缺点，代表世界机械采油设备最高水平的Baker Hughes centrilift、Schlumberger Reda Pumps公司于20世纪90年代中前期推出了电动潜油单螺杆泵采油系统。除了需要克服螺杆泵工作过程中产生地巨大轴向力、螺杆转子的行星运动与输入装置定轴转动等主要矛盾之外，还存在由于潜油电机的高速、小扭矩输出特性与采油用单螺杆泵低速、大扭矩输入特性之间的不匹配问题，为此必须在二者之间增加减速装置，因此该系统自井底而上的基本组成一般依次为“潜油电机—保护器—减速装置—单螺杆泵”。由于国内减速装置设计、制造技术水平等因素制约，该技术迄今在国内尚未得到采油现场的生产性应用。同时客观而言，单螺杆泵采油系统本身也存在一些缺点，例如：(1)当井下含砂量较高而磨粒性较强时，很快就会使得橡胶定子失效，一些井液中的芳香族物质会引起定子橡胶肿胀降解；当钢丝绳过油管起下单螺杆泵采油系统技术(TTC技术)尚未推广使用时，由于更换或修理井下单螺杆泵需要使用修井机将全部油管起出而耗时较长。
鉴于上述原因，有必要进一步研制开发新型井下机械采油系统来克服上述主要机械采油方式的不足。
【发明内容】
针对现有机械采油技术中存在的问题，本发明专利提出了一种具有设备占地面积小、无管杆磨损、系统效率高、安全可靠的电动潜油双螺杆泵采油系统。
为了达到上述目的，本发明电动潜油双螺杆泵采油系统，包括带有动力机组的井下机组部分，其特征在于：所述的井下机组部分包括至少一个压力段和至少一个流量段，所述的压力段和流量段相互串联，即压力段的进口通道与流量段的出口通道相连通；所述的压力段和流量段包括至少一个带有进口通道、出口通道的双螺杆泵组件。
本发明电动潜油双螺杆泵采油系统中双螺杆泵属于容积式泵，容积式泵所输送的流量与输送流体的密度无关，而仅仅是泵结构尺寸和转速的函数；同时容积式泵的压力升高值与所输送的流量无关。因此，不管在泵吸入处体积含气率如何变化或被输送流体的密度如何低，不需要象叶片式泵一样必须改变泵的转速以得到恒定的增压值，并且双螺杆泵的转子能够在高转速下工作而毋须使用减速装置，因此结构较为紧凑。而且本发明可采用井下潜油电机直接驱动，大大提高了机械效率。
【附图说明】
图1为电动潜油双螺杆泵采油系统井下泵组件布局示意图。
图2为双螺杆泵组件中单个模块的结构示意图。
图3为图2所示电动潜油双螺杆采油系统的A-A向剖视示意图。
图4为图2所示电动潜油双螺杆采油系统的B-B向剖视示意图。
图5为图2所示电动潜油双螺杆采油系统的C-C向剖视示意图。
【具体实施方式】
本发明可根据附图进行实施，下面结合附图作进一步详述：
本发明电动潜油双螺杆泵采油系统，包括带有动力机组的井下机组部分，其特征在于：所述的井下机组部分包括至少一个压力段1和至少一个流量段2，所述的压力段1和流量段2相互串联，即压力段1的进口通道与流量段2的出口通道相连通，所述的压力段1和流量段2包括至少一个带有进口通道、出口通道的双螺杆泵组件3。因本发明电动潜油双螺杆泵采油系统中双螺杆泵属于容积式泵，容积式泵所输送的流量与输送流体的密度无关，而仅仅是泵结构尺寸和转速的函数；同时容积式泵的压力升高值与所输送的流量无关。因此，不管在泵吸入处体积含气率如何变化或被输送流体的密度如何低，不需要象叶片式泵一样必须改变泵的转速以得到恒定的增压值，并且双螺杆泵的转子能够在高转速下工作而毋须使用减速装置，因此结构较为紧凑。而且本发明可采用井下潜油电机直接驱动，大大提高了机械效率，
为了提供双螺杆泵所需的流量，所述的流量段泵组件3采用并联方式相联接，数目一般为1-3个，图中3个泵组件的出口通道相连通；即每个泵组件都有一个相对独立的吸入口16，即使其中任何一个吸入口出现障碍或阻塞也不会影响其它吸入口的工作状态。吸入口由下而上依次是第一级吸入口16a、第二级吸入口16b、第三级吸入口16c；每个流量模块上与此对应的有入口通道17、出口通道18。
为了提供双螺杆泵所需的压力，在流量段上部相连的是双螺杆泵的压力段，所述压力段泵组件为3个，所述的3个泵组件的进口通道相连通且出口通道相连通。根据预定的压头可将多个压力段相互串联，即相邻两个压力段的出口通道与进口通道相连通。
本发明的双螺杆泵组件包括带有进口通道26、出口通道27的泵体21，在所述的泵体21内有两根旋向相反(若前者为右旋，则后者为左旋)、相互啮合、互不接触的螺杆转子22，所述的主动螺杆转子伸出泵体外与动力机组相连接(当两个相邻泵组件连接时为两个主动螺杆转了相连接)，所述两根螺杆转子22同一端安装有相互啮合的同步齿轮20，主动螺杆转子22a通过齿轮20将输出扭矩的一半传给从动螺杆转子22b，所述泵体21的内表面与两根螺杆转子22的外圆表面相适配，泵体21与螺杆转子22外圆表面及螺杆转子22与螺杆转子22之间的间隙应尽可能地小，以便于螺杆转子22与泵体21、螺杆转子22与螺杆转子22之间相互形成输送液体的密封腔室。每个模块都采用外置式滚动轴承25，通过螺旋迷宫密封23、金属端面密封24将动力输入端的同步齿轮20/滚动轴承25、动力输出端的滚动轴承25与泵体内腔室的流体介质隔开。
作为本发明的进一步改进，所述的每根螺杆转子22上设有两段旋向相反的螺纹。这样可以使得各个模块的轴向力自行消除；进而不用考虑整个井下双螺杆泵组件的轴向力问题。当然每根螺杆转子22上也可以只设有一段螺纹，此时整个系统需要设置专门的轴向力止推节。为了使进出油的效果更好，进口通道26位于泵体21中部的位置，所述的出口通道27位于泵体21近两端的位置。