一种井下永磁直线电机驱动的无杆采油装置.pdf

本发明涉及一种井下永磁直线电机驱动的无杆采油系统，由前活塞管、磁钢、尾管三部分组成；前活塞管在系统的最上端，起到平衡压力差和防砂的作用；磁钢在系统的中部，通过电缆供电产生磁激励，使得动子做直线往复运动；尾管在系统下端起到对动子限位、电机防砂的作用；下拉抽油泵筒与前活塞管螺纹连接，下拉泵柱塞与电机拉杆通过加销钉的转换接头连接，下拉泵上接箍与油管连接，电子动子带动下拉泵柱塞抽油，原油由泵筒进入油管；本系统实现了无需抽油杆采油，从根本上解决了定向井无法消除的杆管偏磨问题；实现了电机到抽油泵的“零传动”，消除了冲程损失，提高了抽油泵泵效和系统效率，减少了作业安全风险。

1.  一种井下永磁直线电机驱动的无杆采油装置，其特征在于：由前活塞管、 磁钢、尾管三部分组成；前活塞管在系统的最上端，起到平衡压力差和防砂的作用； 磁钢在系统的中部，通过电缆供电产生磁激励，使得动子做直线往复运动；尾管在系 统下端起到对动子限位、电机防砂的作用；
下拉抽油泵筒与前活塞管螺纹连接，下拉泵柱塞与电机拉杆通过加销钉的转换接 头连接，下拉泵上接箍与油管连接，电子动子带动下拉泵柱塞抽油，原油由泵筒进入 油管。

2.  根据权利要求1所述的井下永磁直线电机驱动的无杆采油装置，所述的前活塞 管由前活塞接箍，上活塞螺母，防砂盘根，导流管，前活塞管，连接轴，转换接头， 前防砂活塞，动密封件，下活塞螺母，前活塞定位螺钉构成；其特征在于：
下拉泵柱塞与电机拉杆通过加销钉的转换接头连接，下拉泵下外管与电机前活塞接箍 连接，下拉泵上接箍与油管尾端连接，通过作业车将油管、下拉泵和井下直线电机下 入井内预定深度；
前防砂活塞通过两端的上活塞螺母、下活塞螺母与连接轴连接，前防砂活塞上装 有防砂盘根及动密封件，共同起到对电机的密封作用；
前活塞管上套有导流管，通过前活塞定位螺钉固定，导流管既起到电机的呼吸作 用，也有着过滤井液杂质的作用。

3.  根据权利要求1所述的井下永磁直线电机驱动的无杆采油装置，所述的磁钢 由电缆，护线套管，引出线螺母，引出线垫片，动子缓冲垫，碟簧挡板，防砂盘根， 定子，外筒，引出线连接法兰，引出线管，动子锁紧螺母，缓冲碟簧动密封件动子， 动子支撑环构成；其特征在于：电机动子上端装有防砂盘根及动密封件与连接轴通过 动子锁紧螺母连接，为防止动子失步，在连接轴上装有限位器：动子缓冲垫、碟簧挡 板、缓冲碟簧；
为保证电机动子运行的直线度，在动子与定子之间装有一系列的动子支撑环；
在电机电缆引出处装有引出线螺母、引出线垫片、引出线连接法兰、引出线管、 电缆引出线套有护线套管。

4.  根据权利要求1所述的井下永磁直线电机驱动的无杆采油装置，所述的尾管柱由 活塞螺母，动密封件，碟簧挡板，动子缓冲垫，尾管，尾管螺母，支撑管，上动子锁 紧螺钉，防砂盘根，后防砂活塞，缓冲碟簧，下动子锁紧螺钉构成；电机动子下端装 有防砂活塞，通过活塞螺母与上动子锁紧销钉配合连接，防砂活塞上装有防砂盘根及 动密封件；
在防砂活塞下端装有限位器，包括：缓冲碟簧、碟簧挡板、动子缓冲垫、下动子 锁紧螺钉，尾管的下端连接尾管螺母。

一种井下永磁直线电机驱动的无杆采油装置
技术领域
本发明是针对油田无杆采油技术而设计的井下永磁直线电机驱动的无杆采油系 统，适用于定向井、斜井等易发生杆管偏磨的采油井，属于石油天然气工业井下作业 工具技术领域。
背景技术
在目前的机械采油方式中，抽油机有杆泵举升系统以其结构简单、技术成熟、可 靠耐用、适应性广等优势占据了主导地位，约占人工举升井数的90％左右。但其也 存在一些不足之处：首先，抽油杆与油管之间存在固有的偏磨问题，随着油田含水的 上升、泵挂的加深和特殊轨迹井的增多，这一问题变得越来越严重。其次，过多的传 动环节、克服抽油杆本身重量及弹性变形要消耗一部分功率，最终导致抽油机有杆泵 系统效率降低、维护工作量加大，增加了原油的开采成本。
井下永磁直线电机驱动的无杆采油系统是将永磁直线电机置于井下，通过磁激励 将电能转变为直线往复运动机械能，不需要任何中间转换机构的传动装置，从而直接 驱动抽油泵实现举升抽油。与抽油机有杆泵采油系统相比，由于不需要抽油杆，消除 了冲程损失，提高了抽油泵泵效和系统运行效率、降低能耗，也从根本上解决了定向 井普遍存在的杆管偏磨问题；应用数控方式调整系统运行参数，降低了后期运行维护 成本和劳动强度；系统地面部分只有控制柜，井口占地面积少。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下永磁直线电机驱动的无杆采油系统。与抽油机有杆 泵采油系统相比，从根本上消除了杆管偏磨问题，减少了传动环节，有利于系统效率 的提高。
本发明的具体技术方案：本发明由前活塞管、磁钢、尾管三部分组成；前活塞管 在系统的最上端，起到平衡压力差和防砂的作用。磁钢在系统的中部，通过电缆供电 产生磁激励，使得动子做直线往复运动。尾管在系统下端起到对动子限位、电机防砂 的作用。
下拉抽油泵筒与前活塞管螺纹连接，下拉泵柱塞与电机拉杆通过加销钉的转换接 头连接，下拉泵上接箍与油管连接。电机动子带动下拉泵柱塞抽油，原油由泵筒进入 油管。
上行程时，电机动子向上运行带动下拉泵柱塞向上运行，进油阀开启、出游阀关 闭，完成抽油泵的吸入过程；下行程时，电机动子向下运行带动下拉泵柱塞向下运行， 进油阀关闭、出油阀开启，完成抽油泵的排出过程。
本发明实现了无需抽油杆采油，从根本上解决了定向井无法消除的杆管偏磨问 题；实现了电机到抽油泵的“零传动”，消除了冲程损失，提高了抽油泵泵效和系统 效率，减少了作业安全风险。
附图说明
图1为前活塞管柱剖面构造示意图
图中，1、下拉泵柱塞，2、前活塞接箍，3、上活塞螺母，4、防砂盘根，5、导 流管，6、前活塞管，7、连接轴，8、转换接头，9、前防砂活塞，10、动密封件，11、 下活塞螺母，12、前活塞定位螺钉。
图2为磁钢剖面构造示意图
图中，13、电缆，14、护线套管，15、引出线螺母，16、引出线垫片，17、动子 缓冲垫，18、碟簧挡板，19、防砂盘根，20、定子，21、外筒，22、引出线连接法兰， 23、引出线管，24、动子锁紧螺母，25、缓冲碟簧，26、动密封件27、动子，28 动子支撑环。
图3为尾管柱剖面构造示意图
图中，29、活塞螺母，30、动密封件，31、碟簧挡板，32、动子缓冲垫，33、尾 管，34、尾管螺母，35、支撑管，36、上动子锁紧螺钉，37、防砂盘根，38、后防砂 活塞，39、缓冲碟簧，40、下动子锁紧螺钉。
具体实施方式
以一个井下永磁直线电机驱动的无杆采油装置为例，对本发明做详细说明。
参阅图1，下拉泵柱塞1与电机拉杆通过加销钉的转换接头8连接，下拉泵下外 管与电机前活塞接箍2连接，下拉泵上接箍与油管尾端连接，通过作业车将油管、下 拉泵和井下直线电机下入井内预定深度。
前防砂活塞9通过两端的上活塞螺母3、下活塞螺母11与连接轴7连接，前防 砂活塞9上装有防砂盘根4及动密封件10，共同起到对电机的密封作用。
前活塞管6上套有导流管5，通过前活塞定位螺钉12固定，导流管5既起到电 机的呼吸作用，也有着过滤井液杂质的作用。
参阅图2，电机动子27上端装有防砂盘根19及动密封件26与连接轴7通过动 子锁紧螺母24连接，为防止动子失步，在连接轴上装有限位器：动子缓冲垫17、碟 簧挡板18、缓冲碟簧25。
为保证电机动子运行的直线度，在动子与定子20之间装有一系列的动子支撑环 28。
在电机电缆13引出处装有引出线螺母15、引出线垫片16、引出线连接法兰22、 引出线管23。电缆引出线套有护线套管14。
参阅图3，电机动子下端装有防砂活塞38，通过活塞螺母29与上动子锁紧销钉 36配合连接，防砂活塞上装有防砂盘根37及动密封件30，共同起到对电机的密封作 用。
在防砂活塞下端装有限位器，包括：缓冲碟簧39、碟簧挡板31、动子缓冲垫32、 下动子锁紧螺钉40，尾管33的下端连接尾管螺母34与限位器配合防止动子失步。
井下永磁直线电机连接下拉泵进行工作的过程如下：
上行程时，电机动子27向上运行带动下拉泵柱塞向上运行，进油阀开启、出游 阀关闭，完成抽油泵的吸入过程；下行程时，电机动子27向下运行带动下拉泵柱塞 向下运行，进油阀关闭、出油阀开启，完成抽油泵的排出过程。