带碰触阀的螺杆泵技术领域
本发明涉及采油设备技术领域，具体地说是一种带碰触阀的螺杆泵。
背景技术
众所周知，在稠油开采过程中，主要的工艺有蒸汽降粘、电加热、掺化学药剂等，井深在 1000m 以下的稠油井大多数采用注蒸汽、闷井、自喷、机抽的采油工艺方法，随着科技不断发展，注气技术也不断提高，注采一体化工艺广泛的应用在注气采油过程中，实现了从注气到机抽 不动管柱、不作业的方式，节约成本，降低了劳动强度，同时增加了生产效率。
目前，现有的稠油开采主要采用注采泵有四种形式，一种是通过柱塞的出油通道进行注气，其注汽通道和抽油通道相同。此结构泵的凡尔球是用剪钉和剪切杆悬在凡尔球座上部以形成注汽通道，结构复杂。另一种为通过泵筒外侧进行注气，此结构蒸汽不能注到井底，大大减小了注气的效果，三是串联式反馈泵，在注汽前必须将柱塞提出泵筒，操作繁琐。同时由于水平井与地面近似垂直，四是采用地面驱动或潜油螺杆泵，但是目前生产的螺杆泵定子内腔衬有橡胶层，对供液不足井极易造成干磨损坏，在热采井中无法满足高温，橡胶在高温下老化加速，不适合应用于高温油井；此四种泵都不能应用在水平井水平段上，不能适应高温井并且在注汽时必须进行作业施工，不适应现在稠油的开采。
另，市场上出现一种偏心螺杆泵转子，这种偏心转子的实质性不足是：由于设计参数通常采取小的偏心距E和大的转子直径D，形成的转子螺旋线轮廓不明显，这样转子和定子的密封是靠面密封而不是线密封， 再加上转子外表面比较粗糙，这就使泵的水力效率降低，定子易磨损发热，加速定子橡胶的老化。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构新颖、转动灵活、使用寿命长、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、扭矩小的带碰触阀的螺杆泵。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种带碰触阀的螺杆泵，包括螺杆泵转子、螺杆泵定子、螺杆泵扭矩锚、游动凡尔装置、螺杆泵上接头和螺杆泵下接头，所述游动凡尔装置包括游动凡尔球、凡尔座支座和凡尔座压帽，其特征在于所述螺杆泵定子下端与游动凡尔装置间设有碰触阀，所述碰触阀是由阀筒、碰触阀阀体、碰触阀压帽、碰触阀上接头、碰触阀接箍、碰触阀上棘轮、碰触阀下棘轮和复位弹簧，所述碰触阀上接头上端与固定在螺杆泵定子下端的螺杆泵下接头固定连接，下端经碰触阀接箍与碰触阀阀体固定连接，所述碰触阀阀体下端与凡尔座支座固定连接，所述碰触阀阀体内设有阀筒，所述触碰阀阀体与阀筒间设有泄油孔，所述阀筒内壁周向间隔设有导轨条，所述导轨条下端设有斜面，所述阀筒内从上至下依次设有碰触阀压帽、碰触阀上棘轮和碰触阀下棘轮，所述碰触阀上棘轮上端与碰触阀压帽相插接，下端经插轴插在所述碰触阀下棘轮中心孔中，且与所述与碰触阀下棘轮上端面的凹凸面相啮合，所述碰触阀下棘轮外周经设有的斜齿与导轨条相配合，所述下棘轮下端设有凹槽，所述凹槽内设有复位弹簧，所述复位弹簧上端与凹槽相抵触，下端与游动凡尔球固定连接，所述游动凡尔球坐在凡尔座支座上的中心孔上，当螺杆泵转子碰触到碰触阀压帽时，所述碰触阀压帽下压，驱动碰触阀上棘轮下压碰触阀下棘轮，使碰触阀下棘轮沿着阀筒内壁的导轨条轴向位移，当碰触阀下棘轮外周的斜齿上端面与导轨条上端斜面相对应并使斜齿嵌入导轨条下端面，碰触阀下棘轮下端经复位弹簧压迫游动凡尔球，使游动凡尔球将凡尔支座上的油口密封，使井上操作人员在快速感知螺杆泵转子到达套管底部的同时，还能显著提高螺杆泵转子的防碰撞、防弯曲、防磨损以及防止表层损坏的性能，同时，还大大提高了井液防溢流性能和油井的压应力。
本发明所述螺杆泵转子和螺杆泵定子均采用金属材质制成，所述螺杆泵转子和螺杆泵定子的金属材质优选为Cr合金钢、硬质合金钢中的一种，并经过热处理工艺制备而成，以使所述螺杆泵转子和螺杆泵定子在达到转动灵活、抗磨损、抗腐蚀、扭矩小、使用寿命长的作用的同时，还能达到耐高温达380℃，满足了高温热采经和CSS经的采油需要，解决了传统橡胶定子螺杆泵不耐温，易溶胀，易磨损，寿命短、注汽后井液溢流造成无法作业试抽的实质性不足，同时还具有更广泛的应用范围，广泛适用于高粘度，高含砂，高腐蚀，高含气的油井，特别是需热力开采的油井。
本发明可在所述凡尔装置中设有固定凡尔座，所述固定凡尔座下端与凡尔座压帽固定连接，上端与凡尔座支座固定连接，所述固定凡尔座的中心孔小于凡尔座支座的中心孔，以利于游动凡尔球对凡尔座支座的中心孔和固定凡尔座的中心孔进行压应力密封。
本发明所述螺杆泵转子为偏心转子，当采油用小排量、高压头的单螺杆泵时，所述偏心转子的偏心E，直径D，导程T和级数Z可取下列比值：
2 ≤≤2.5 28≤
≤32；
当采油用大排量、中压头的单螺杆泵，可取下列比值
8≤ ≤15 50≤
≤60，
以使转子螺旋线轮廓显著，螺杆泵转子和定子螺杆泵的密封形成线密封，进一步提高泵效，延长了使用寿命。
本发明所述螺杆泵转子和螺杆泵定子的导程由下至上逐渐变小，以利于提高螺杆泵的扬程。
本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、转动灵活、使用寿命长、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、扭矩小等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
附图标记：套管1、螺杆泵转子2、螺杆泵定子3、螺杆泵扭矩锚4、游动凡尔装置、螺杆泵上接头5、螺杆泵下接头6、抽油杆7、尾管8、游动凡尔球9、凡尔座支座10、凡尔座压帽11、碰触阀12、阀筒12、碰触阀阀体13、碰触阀压帽14、碰触阀上接头15、碰触阀接箍16、碰触阀上棘轮17、碰触阀下棘轮18、复位弹簧19、固定凡尔座20、泄油孔21、油管22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如附图所示，一种带碰触阀的螺杆泵，包括套管1、螺杆泵转子2、螺杆泵定子3、螺杆泵扭矩锚4、游动凡尔装置、螺杆泵上接头5、螺杆泵下接头6和油管22，所述游动凡尔装置包括游动凡尔球9、凡尔座支座10和凡尔座压帽11，所述套筒1下端经螺杆泵扭矩锚4与尾管8固定连接，所述套筒1内由上至下依次设有油管22、螺杆泵定子3和游动凡尔球9，所述螺杆泵定子3上端经螺杆泵上接头5与尾管固定连接，下端与凡尔装置间设有碰触阀，所述碰触阀是由阀筒12、碰触阀阀体13、碰触阀压帽14、碰触阀上接头15、碰触阀接箍16、碰触阀上棘轮17、碰触阀下棘轮18和复位弹簧19，所述碰触阀上接头15上端与固定在螺杆泵定子3下端的螺杆泵下接头5固定连接，下端经碰触阀接箍16与碰触阀阀体13固定连接，所述碰触阀阀体13下端与凡尔座支座10固定连接，所述碰触阀阀体13内设有阀筒12，所述触碰阀阀体与阀筒间设有泄油孔21，所述阀筒12内壁周向间隔设有导轨条，所述导轨条下端设有斜面，所述阀筒12内从上至下依次设有碰触阀压帽14、碰触阀上棘轮17和碰触阀下棘轮18，所述碰触阀上棘轮17上端与碰触阀压帽14相插接，下端经插轴插在所述碰触阀下棘轮18中心孔中，且与所述与碰触阀下棘轮18上端面的凹凸面相啮合，所述碰触阀下棘轮18外周经设有的斜齿与导轨条相配合，所述碰触阀下棘轮18下端设有凹槽，所述凹槽内设有复位弹簧19，所述复位弹簧19上端与凹槽相抵触，下端与游动凡尔球9固定连接，所述游动凡尔球9坐在凡尔座支座10上的中心孔上，当螺杆泵转子2碰触到碰触阀压帽14时，所述碰触阀压帽14下压，驱动碰触阀上棘轮17下压碰触阀下棘轮18，使碰触阀下棘轮18沿着阀筒12内壁的导轨条轴向位移，当碰触阀下棘轮18外周的斜齿上端面与导轨条上端斜面相对应并使斜齿嵌入导轨条下端面，碰触阀下棘轮18下端经复位弹簧19压迫游动凡尔球9，使游动凡尔球9将凡尔支座10上的油口密封，使井上操作人员在快速感知螺杆泵转子到达套管底部的同时，还能显著提高螺杆泵转子的防碰撞、防弯曲、防磨损以及防止表层损坏的性能，同时，还大大提高了井液防溢流性能和油井的压应力。
本发明所述螺杆泵转子2和螺杆泵定子3均采用金属材质制成，所述螺杆泵转子2和螺杆泵定子3的金属材质优选为Cr合金钢、硬质合金钢中的一种，并经过热处理工艺制备而成，所述热处理工艺可以采用电解加工法结合抛光处理和表面硬化处理，电解加工法结合抛光处理和表面硬化处理方法均为现有技术，此不详述，以使所述螺杆泵转子和螺杆泵定子在达到转动灵活、抗磨损、抗腐蚀、扭矩小、使用寿命长的作用的同时，还能达到耐高温达380℃，满足了高温热采经和CSS经的采油需要，解决了传统橡胶定子螺杆泵不耐温，易溶胀，易磨损，寿命短、注汽后井液溢流造成无法作业试抽的实质性不足，同时还具有更广泛的应用范围，广泛适用于高粘度，高含砂，高腐蚀，高含气的油井，特别是需热力开采的油井。
本发明可在所述凡尔装置中设有固定凡尔座20，所述固定凡尔座20下端与凡尔座压帽11固定连接，上端与凡尔座支座10固定连接，所述固定凡尔座20的中心孔小于凡尔座支座10的中心孔，以利于进一步提高游动凡尔球对凡尔座支座的中心孔和固定凡尔座的中心孔的压应力密封。
本发明所述螺杆泵转子为偏心转子，当采油用小排量、高压头的单螺杆泵时，所述偏心转子的偏心E，直径D，导程T和级数Z可取下列比值：
2 ≤≤2.5 28≤
≤32；
当采油用大排量、中压头的单螺杆泵，可取下列比值
8≤ ≤15 50≤
≤60，
以使转子螺旋线轮廓显著，螺杆泵转子和定子螺杆泵的密封形成线密封，进一步提高泵效，延长了使用寿命。
本发明所述螺杆泵转子和螺杆泵定子的导程由下至上逐渐变小，以利于提高螺杆泵的扬程。
如附图1所示，本发明在使用时，当需要注汽时，螺杆泵转子2在动力源的驱动下沿着螺杆泵定子3内腔的螺旋线旋转下移，当螺杆泵转子2碰触到碰触阀压帽11时，碰触阀压帽11下压，驱动碰触阀上棘轮17下压碰触阀下棘轮18，使碰触阀下棘轮18沿着阀筒12内壁的导轨条轴向向下位移，当碰触阀下棘轮18外周的斜齿上端面与导轨条上端斜面相对应并使斜齿嵌入导轨条下端面的斜面时，碰触阀下棘轮18下端经复位弹簧19压迫游动凡尔球9，使游动凡尔球9将凡尔支座10和固定凡尔座20上的油口密封，井上操作人员通过尾管内的出油状况即可感知螺杆泵转子达到顶部，还能显著提高螺杆泵转子的防碰撞、防弯曲、防磨损以及防止表层损坏的性能，同时，还大大提高了井液防溢流性能和油井的压应力，当需要抽油时，反向旋转螺杆泵转子3，使碰触阀下棘轮18上升一段距离，使复位弹簧19解除压力，游动凡尔球9解除复位弹簧19的压力，并在井液的沉没度压力作用下离开凡尔支座10和固定凡尔座20上的中心孔，使油液通过碰触阀阀体13内设有的泄油孔进入螺杆泵腔内，实现了螺杆泵抽油作用。
本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、转动灵活、使用寿命长、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、扭矩小等优点。