井下双螺杆泵系统 【技术领域】
本发明涉及一种用于石油开采的泵。特别是涉及一种能够适应于井下机械采油领域，从深井中举升流体，结构紧凑、加工装配简单，在井下运转的可靠性高的井下双螺杆泵系统。
背景技术
金属双螺杆泵在地面应用较为广泛，其主要应用在油气混输、食品加工、玻璃制造等领域。金属双螺杆泵的工作原理为，在螺杆转动过程中，靠双螺杆与壳体之间形成的腔室把被输送流体从吸入口经各腔室增压后排出到出口。由于螺杆与壳体均为金属材料，所以螺杆与壳体之间的配合是间隙配合，其间隙越小，单个腔室的增压能力就越大，但加工和装配难度也随之增加。由于金属双螺杆泵是容积式泵，因此其对超稠流体、高含气流体的适应性强，不会发生气锁，正因为金属双螺杆泵具有这种特性，使其在石油行业的油气混输领域得到了广泛的应用。
由于金属双螺杆泵具有诸多的优点，因此如能将其应用到井下机械采油领域，则可弥补其它机械采油方式在稠油井和高含气井中出现的问题。但是，目前地面所应用的金属双螺杆泵由于受空间限制小，所以其一般体积较大，且增压能力一般都较低，很难适应于并下机械采油领域。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够适应于井下机械采油领域，从深井中举升流体，结构紧凑、加工装配简单，在井下运转的可靠性高的井下双螺杆泵系统。
本发明所采用的技术方案是：一种井下双螺杆泵系统，包括有位于泵出口下端的增压单元，和位于增压单元底端的吸入口，还设置有位于吸入口下端，并承受增压单元反向轴向力的止推单元；位于止推单元的下端，向增压单元提供动力源的动力分配单元；形成在止推单元和动力分配单元内部对其进行润滑的润滑系统构成。
所述的增压单元有一级或一级以上的由螺杆壳体和位于其内的两根旋向相反的螺杆组成的单元级。
当所述的增压单元有一级以上的单元级构成时，其每两级之间的螺杆是通过具有同步运动的连接结构进行连接。
所述的吸入口和止推单元之间还设置有防止润滑系统的润滑油进入增压单元的密封结构，密封结构包括有密封壳和位于其内的密封件，密封件的下端连接止推单元，上端连接螺杆动力输出轴，螺杆动力输出轴贯穿吸入口分别与构成增压单元最下部的两个螺杆连接。
所述的止推单元是由两套由止推段壳体和位于其内的止推轴承以及贯穿止推轴承的止推段轴组成的止推结构构成。
所述的止推结构包括有：相互连接的上止推段壳体和下止推段壳体；设置于上止推段壳体内的止推轴承，和贯穿止推轴承且上端与密封结构中的密封件相连，下端设置于下止推段壳体内并与动力分配单元相连的止推段轴；设置于下止推段壳体内的止推轴承，和贯穿止推轴承且上端设置于上止推段壳体内且与密封结构中的密封件相连，下端与动力分配单元相连的止推段轴。
所述的动力分配单元包括有：一端与源动力输入轴相连的双万向联轴器；与双万向联轴器的另一端相连的源动力输出轴；与源动力输出轴的另一端相连的位于润滑螺杆壳体内的润滑螺杆；与润滑螺杆的另一端相连且位于同步齿轮壳体内的主动齿轮和位于同步齿轮壳体内且与主动齿轮相啮合的从动齿轮，其中，主动齿轮和从动齿轮的轴分别与止推单元中的止推段轴相连。
所述的形成在止推单元和动力分配单元之中的润滑系统包括有：位于润滑螺杆壳体内的分别与源动力输出轴及主动齿轮相连的润滑螺杆；由相互连接的同步齿轮壳体、上下止推段壳体及密封壳与位于它们之内的各部件所形成的润滑油通道，以及使润滑油从润滑油通道进入位于各壳体内的部件中并对其进行润滑的润滑油入口构成。所述的各润滑油入口分别形成在被润滑部件的壳体上。在润滑油通道内可设置有润滑油滤清部件。
本发明的井下双螺杆泵系统，结构紧凑、设计合理、加工装配简单，能够适应于井下机械采油领域从深井中举升流体，在井下运转的可靠性高。本发明的源动力的驱动装置可采用井下潜油电机直接驱动，简化了整套机械采油系统的结构。
【附图说明】
图1是本发明的井下双螺杆泵系统整体结构剖面示意图；
图2是图1的F-F向剖面示意图；
图3图2的G-G向剖面示意图。
其中：
1：联轴器壳体 2：源动力输入轴
3：球形双万向联轴器 4：源动力输出轴
5：润滑螺杆 6：主动齿轮
7：从动齿轮 8：下止推段壳体
9：止推轴承 10：止推段轴
11：止推段轴 12：上止推段壳体
13：止推轴承 14：密封壳体
15：螺杆动力输出轴 16：螺杆动力输出轴
17：吸入口 18：螺杆
19：螺杆 20：螺杆壳体
21：螺杆 22：螺杆
23：螺杆壳体 24：泵出口
27：润滑螺杆壳体 28：同步齿轮壳体
A：增压部分 B：止推部分
C：润滑系统 D：动力分配系统
F1、F2、F3、F4、F5、F6：接触面
L1、L2、L3、L4：润滑油循环路线
K1、K2、K3、K4：润滑油入口
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明的井下双螺杆泵系统做出详细说明。
如图1所示，本发明的井下双螺杆泵系统，包括有位于泵出口24下端的增压单元A，和位于增压单元A底端的吸入口17，还设置有位于吸入口17下端，并承受增压单元A反向轴向力的止推单元B；位于止推单元B的下端，向增压单元A提供动力源的动力分配单元D；形成在止推单元B和动力分配单元D内部对其进行润滑的润滑系统C构成。
所述的增压单元A有一级或一级以上的由螺杆壳体23和位于其内的两根旋向相反的螺杆21、22组成的单元级。可根据所要求泵的增压能力来增减单元级。当所述的增压单元A有一级以上的单元级构成时，其每两级之间的螺杆是通过具有同步运动的连接结构进行连接。如花键连接、插接口连接等。
所述的吸入口17和止推单元B之间还设置有防止润滑系统C的润滑油进入增压单元A的密封结构E，密封结构E包括有密封壳体14和位于其内的密封件J1、J2，密封件J1、J2的下端连接止推单元B，上端连接螺杆动力输出轴15、16，螺杆动力输出轴15、16贯穿吸入口17分别与构成增压单元A最下部的两个螺杆21、22连接。
所述的止推单元B是由两套由止推段壳体8、12和位于其内的止推轴承9、13以及贯穿止推轴承9、13的止推段轴10、11组成的止推结构构成。所述的止推结构包括有：相互连接的上止推段壳体12和下止推段壳体8；设置于上止推段壳体12内的止推轴承13，和贯穿止推轴承13且上端与密封结构E中的密封件J2相连，下端设置于下止推段壳体8内并与动力分配单元D相连的止推段轴11；设置于下止推段壳体8内的止推轴承9，和贯穿止推轴承9且上端设置于上止推段壳体12内且与密封结构E中的密封件J1相连，下端与动力分配单元D相连的止推段轴10。
所述的动力分配单元D包括有：一端与源动力输入轴2相连的双万向联轴器3；与双万向联轴器3的另一端相连的源动力输出轴4；与源动力输出轴4的另一端相连的位于润滑螺杆壳体27内的润滑螺杆5；与润滑螺杆5的另一端相连且位于同步齿轮壳体28内的主动齿轮6和位于同步齿轮壳体28内且与主动齿轮6相啮合的从动齿轮7，其中，主动齿轮6和从动齿轮7的轴分别与止推单元B中的止推段轴10、11相连。所述的源动力输入轴2通过连轴器与形成源动力的驱动件相连。本发明的源动力的驱动装置可采用井下潜油电机直接驱动。
所述的形成在止推单元B和动力分配单元D之中的润滑系统C包括有：位于润滑螺杆壳体27内的分别与源动力输出轴4及主动齿轮6相连的润滑螺杆5；由相互连接的同步齿轮壳体28、上下止推段壳体12、8及密封壳体14与位于它们之内的各部件所形成的润滑油通道L1、L2、L3、L4，以及使润滑油从润滑油通道L1、L2、L3、L4进入位于各壳体内的部件中并对其进行润滑的润滑油入口K1、K2、K3、K4构成。而各润滑油入口K1、K2、K3、K4分别形成在被润滑部件的壳体上，如本实施例形成在同步齿轮壳体28、上下止推段壳体12、8的上端面上。而且，在润滑油通道L1、L2、L3、L4内可设置有润滑油滤清部件。
本发明的工作原理是：其联轴器壳体1下端与潜油电机保护器相连，电机输出动力经源动力输入轴2和球形双万联轴器3传递至源动力输出轴4，源动力输出轴4再将源动力传递至润滑螺杆5，润滑螺杆5再将动力传递至同步齿轮的主动齿轮6进行动力分配，主动齿轮6和从动齿轮7同步运转，动力分配后，两齿轮输出的同步动力再分别经由止推段轴10、11传递至螺杆动力输出轴15、16，两螺杆动力输出轴15、16同步运转且分别驱动与其相连的螺杆18、19，如果增压部分只有一个单元级，则螺杆壳体20与泵出口24连接，螺杆18、19进行同步且互不接触的转动，根据双螺杆泵原理，其将在吸入口17与排出口24处形成压差，从而使被增压流体从吸入口17进入，经双螺杆泵18、19增压后，由泵出口24排出，从而达到给流体增压的目的。增压时螺杆18、19产生的反向轴向力分别经由接触面F3、F4传递给螺杆动力输出轴15、16，再经由接触面F1、F2将轴向力分别传递给止推段轴10、11，止推段轴10、11再通过轴身的台肩将轴向力分别作用在止推轴承9、13上，止推轴承9、13的定环分别固定在止推段壳体8、12上，以此来达到承载给流体增压后反向轴向力的目的。
如果增压部分采用两个单元级，则第二级螺杆壳体23与第一级螺杆壳体20相连接，泵出口24与第二级螺杆壳体23连接，第二级的两个螺杆21、22分别与第一级螺杆18、19相连接，螺杆与螺杆之间通过花键进行同步转动，根据双螺杆泵原理，在系统运转时，被增压流体由于吸入口17吸入，经过螺杆和螺杆21、22增压后，由泵出口24排出。这过程中螺杆21、22所产生的反向轴向力分别通过两单元级螺杆接触面F5、F6传递给螺杆18、19，螺杆18、19再连同其给流体增压本身所产生的轴向力一起由接触面F3、F4传递给螺杆动力输出轴15、16，再经由接触面F1、F2将轴向力分别传递给止推段轴10、11，止推段轴10、11再通过轴身的台肩将轴向力分别作用在止推轴承9、13上。
如果进行三个单元级以上串连，其实施过程与两个单元级串连相类似。
为了保证本发明的井下双螺杆泵系统吸入口17以下各运动部件可以得到充分的润滑，泵体中设计有专门的润滑系统C，润滑系统C由润滑螺杆5和润滑通道组成，在螺杆动力输出轴15、16上装有机械密封J1、J2，可以阻止井液由吸入口17进入润滑系统。在泵运转过程中，润滑油经转动的润滑螺杆5增压后，沿润滑管线L1、L2、L3、L4和零件的缝隙处循环流动，最终由L4处流入联轴器壳体1，从而形成润滑油的循环。在润滑油流动的过程中，分别通过入口K1、K2、K3、K4进入止推轴承13、止推轴承9和同步齿轮6、7的腔室，一方面循环的润滑油可达到给止推轴承、同步齿轮和双万向连轴器等运动部件润滑的目的，另一方面也可通过润滑油的流动达到给这些运动部件散热的目的。
尽管本发明的结构已通过详细实施过程进行了描述，但是本领域技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本申请所述的结构进行拼接或改动，或增减某些部件，更具体地说，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容之中。