專利名稱：井下直線電機抽油泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種抽油泵，尤其涉及一種井下直線電才幾抽油泵。主要適用 于油田的石油開采應用領i或。 背景4支術
目前使用的直線電機抽油泵有如下缺陷直線電動機氣隙沒有保護措 施，使原油、泥沙進入氣隙中易卡死動子、腐蝕動子上的7lc久》茲鐵；電機工 作后密封的電樞內的變壓器油由于溫度升高而膨脹，因無泄壓裝置使電樞變 形，造成動子掃膛，損壞內套，原油進入繞組，絕緣被破壞電機不能工作； 焊接連接而成的多個單節電樞無法保證多節電樞內徑的同軸度和直線度，而 造成動子掃膛；動子切向結構的磁路磁極，因軸徑過小而強度不夠，產生有 害撓度，也造成動子掃膛。現有直線電機抽油泵的油路采用油田使用的柱塞 泵的結構，但這些部件原受拉力卻變成受壓力。因受力的改變，具有油路作 用的空心柱塞和柱塞推桿強度顯然不夠，產生的撓度磨擦泵筒，降低了使用 壽命，增加損耗。這樣泵的使用壽命短，無法推廣。
發明內容
本發明為了解決現有直線電機抽油泵結構不合理，而造成動子卡死、掃 膛、磁鐵腐蝕、使用壽命短等不足，而提供了一種井下直線電機抽油泵，它 主要由抽油泵1和直線電動4/L 2兩大部分組成；所述直線電動才幾2的電樞由 多個單節電樞121串聯而成，在泵筒上設有專用閥；每兩單節電樞121之間
通過螺紋連接節連接，即帶止口螺纟丈對絲122與內螺紋壓蓋123旋緊連接， 并通過止口定位和止口端面密封；多個單節電樞121 ^L多個直線電動機的串 聯，各節繞組之間釆用換相連接；在直線電動機2的兩端設有上密封套107 和下密封套101對氣隙111密封，在緊靠上密封套107處設有孔用ST形密 封圈106并與密封活塞114配合；在下密封套101內的游動密封活塞102上 設有軸用ST形密封圏108;在電樞內套125中的動子112的i茲極為徑向,茲3各 磁極，用永久磁鐵133勵磁，并帶有啟動繞組132;在所述直線電動機2的 外殼內還設有空氣膨脹器；所述抽油泵筒210上端的專用閥214，通過泵筒 接頭209與泵筒210連接；在泵筒210中的柱塞211和推桿213為實芯；在 泵筒210外面設有泵殼212上分布有進油孔215;與J求閥206位置相應處設 有進油口 216;進油孔215和進油口 216均與泵殼212內的油腔連通。
本發明的特點及有益效果結構合理，節約能源、不污染環境、適合定 向井使用，可實現根據不同井液的變化隨時進行參數調整。具體表現為
直線電動機中單節電樞之間通過帶止口螺紋對絲連接，采用止口定位和 端面密封，其結構與焊接結構相比，無焊接變形，能保證電樞內套的內徑同 心，密封效果好，而且工藝方法簡單，拆裝方便。
對直線電動機氣隙密封采用小間隙密封結構，起到液壓補償和防止外物 進入電機氣隙的作用。
動子的磁極制成徑向磁路磁極，永久磁鐵放置在密封的殼內，徑向磁路 磁極上設有啟動繞組。此結構與切向石茲路相比，徑向石茲;洛漏》茲小，電機性能 好，并可取得大直徑的動子軸，保證運行時不產生有害的撓度。啟動繞組又 使該電機成為異步啟動直線同步電動機的效果，提高了啟動性能。
單節電樞繞組之間換相接線，多個單節電樞視多個直線電動機的串聯， 用各節繞組之間換相連接消除不對稱電流，可以提高效率減少噪音。
直線電動機外殼內的空氣膨脹器的作用，當密封的電樞內的空氣受熱膨 脹后，通過電樞與膨脹器間的導管，排入膨脹膠管內，可起到泄壓的作用， 進而保證了密封電樞不受膨脹力的擠壓。
對現有管式柱塞泵進行改進，設計了專用閥，改變了傳統的油路，在泵 筒中的柱塞和推桿制成實芯，增加了強度，消除了空心柱塞和推桿撓度大的 問題。
采油時可根據工況，在地面用控制拒根據井液的變化隨時調節"井下直 線電機抽油泵，，的參數，避免出現因液量不足出現空抽現象，可節省能源， 不易損壞油泵。
圖1本發明的整體結構式意圖
圖2是圖1中直線電動機結構示意圖
圖3是圖2中電樞單節連接示意圖
圖4是圖2中動子徑向磁路磁極示意圖
圖5是圖2中空氣膨脹器結構示意圖
圖6是圖2中電樞的三相繞組換相連接的接線示意圖
圖7-1和圖7-2是圖1中抽油泵結構示意圖
圖8是本發明使用狀態結構示意圖
圖9現有直線電機抽油泵結構示意圖
圖IO是圖9中電樞單節連接示意圖
圖11是圖9中動子切向磁路磁極示意圖
具體實施例方式
參看圖1至圖8，井下直線電機抽油泵，它主要由抽油泵1和直線電動 機2兩大部分組成；所述直線電動機2的電樞由多個單節電樞121串聯而 成，在泵筒上設有專用閥；每兩單節電樞121之間通過螺紋連接節連接，即 帶止口螺紋對絲122與內螺紋壓蓋123旋緊連接，并通過止口定位和止口端 面密封；多個單節電樞121視多個直線電動機的串聯，各節繞組之間采用換 相連接；在直線電動機2的兩端設有上密封套107和下密封套101對氣隙 111密封，在緊靠上密封套107處設有孔用ST形密封圏106并與密封活塞 114配合；在下密封套101內的游動密封活塞102上:&有軸用ST形密封圈 108;在電樞內套125中的動子112的》茲極為徑向；茲路》茲極，用永久i茲鐵133 勵磁，并帶有啟動繞組132;在所述直線電動機2的外殼內還設有空氣膨脹 器；所述抽油泵筒210上端的專用閥214，通過泵筒接頭209與泵筒210連 接；在泵筒210中的柱塞211和推桿213為實芯；在泵筒210外面設有泵殼 212上分布有進油孔215;與球閥206位置相應處i殳有進油口 216;進油孔 215和進油口 216均與泵殼212內的油腔連通。
所述各節繞組之間換相連接的接線方法為
第一節151的Al相的尾XI接第二節152的B2相首，第二節152的B2 相的尾Y2接第三節153的C3相首，C3相的尾為Z3;
第一節151的Bl相的尾Yl接第二節152的C2相首，第二節152的C2 相的尾Z2接第三節153的A3相首，A3相的尾為X3;
第一節151的Cl相的尾Zl接第二節152的A2相首，第二節152的A2
相的尾X2接第三節153的B3相首，B3相的尾為Y3。
所述動子112徑向磁路磁極中的動子軸137為導磁扼，極靴134為環型 鋼套以及啟動繞組銅密封蓋132、軸套131、密封圈136與永久石茲鐵133密 封配合；在所述極靴134邊緣焊有非導》茲金屬135,并與啟動繞組銅密封蓋 132焊接密封，啟動繞組銅密封蓋132與軸套通過螺紋緊固，并在其上涂厭 氧膠。
所述空氣膨脹器由膨脹膠管143、膨脹膠管支架146和膨脹器外罩141 組成，其膨脹膠管143與位于電樞和膨脹器間的導管144連通。
所述膨脹膠管支架146由不銹鋼管和螺旋隔板142組成。
所述抽油泵專用閥214的結構中，固定閥202 :&在固定閥座203上，其 一端設有固定閥罩201;與固定閥202相應，在閥座204上設有球閥206, 球閥206通過彈簧座207上的彈簧205及閥座壓緊螺栓208定位。
工作原理
本發明把現有游梁式抽油機在地面上通過抽油桿向上拉柱塞泵的柱塞， 改為用直線電動機在井下向上推柱塞泵的柱塞采油，直線電機抽油泵把地面 上拖動的電動機和地下的泵進行機電一體化結合，即直線電動機通過推桿拉 柱塞向下運動時固定閥關閉，進油的球閥打開，油進入油泵的上腔，直線電 動機通過推桿推柱塞向上運動時進油的球閥關閉，固定閥打開，實現采油。
實施例
參看圖9、圖10和圖11，目前使用的直線電機抽油泵有如下缺陷直 線電動機氣隙305沒有保護措施，原油進入氣隙305,夾雜在原油中的泥沙 沉積在氣隙中，把估文直線運動的動子301卡死；原油中的化學成分腐蝕動子
301上的永久磁鐵，使磁鐵308失去磁性而使電機停止工作。被腐蝕的磁鐵 308膨脹后，由于動子301在氣隙305中被卡住，又使直線電動機停止工 作；由于用電機外殼302和電樞內套304把繞組303密封起來，電樞307里 面充滿變壓器油，電機正常工作后，溫度升高變壓器油膨脹，因無泄壓裝置 使電樞變形，造成動子掃堂，損壞內套，原油進入繞組，絕緣被破壞電機不 能工作；由于電樞由多個單節通過焊接連接而成(參看圖10)，因此無法保 證多節電樞內徑的同軸度和直線度，而造成動子掃膛；參看圖11，動子磁極 釆用切向結構磁路，動子軸309從磁鐵308的中間穿過，為了得到大的磁極 面積，造成動子的軸徑過小，而強度不夠，受到工作壓力后產生的撓度掃 膛，會導致電機工作電流加大，電樞內套304易被磨漏，破壞了繞組絕緣。 泵的結構不合理，游梁式抽油機使用的柱塞泵的柱塞是受拉力的，不產生撓 度，改用直線電動才幾推柱塞后的油路是推桿進油孔311、柱塞推桿312的內 孔、柱塞313的內孔、游動閥314、固定閥315與普通泵一樣沒有改變，但 這些部件原受拉力卻變成受壓力。因受力的改變，具有油路作用的空心柱塞 313和柱塞推桿312強度顯然不夠，產生的撓度磨擦泵筒，降低了使用壽 命，增加損耗，這是原封不動移植造成的。這些結構問題使現有直線電機抽 油泵的使用壽命最長在三個月左右，最短甚至幾天，無法推廣。針對這些問 題提出本發明。
參看圖1至圖8，井下直線電機抽油泵，它主要由抽油泵1和直線電動 機2兩大部分組成。直線電動機由三相變頻器供電，電樞繞組為120°電角 度的三相繞組，動子用永久磁鐵勵磁。直線電動機動子的運動方式為間歇往 復式直線運動，這正符合管式柱塞泵的工作方式。直線電動機2的電樞由多 個單節電樞121串耳關而成，每兩單節電樞121之間通過螺紋連接節連接，即 帶止口螺紋對絲122與內螺紋壓蓋123檸緊，采用止口定位和端面密封，帶 止口螺纟丈對絲122的內徑裝有直線軸承110或滑動軸承，其結構與焊接結構 相比，無焊接變形，能保證電樞內套125的內徑同心，而且工藝方法簡單， 拆裝方便。
對直線電動機氣隙密封采用小間隙密封，在直線電動機2的兩端設有上 密封套107和下密封套101對氣隙密封。在緊靠上密封套107處設有孔用ST 形密封圈106并與密封活塞114配合；在下密封套101內的游動密封活塞 102上設有軸用ST形密封圏108。當動子112向下運動時，游動密封活塞 102隨之向下，當動子112向上運動時，游動密封活塞102隨之向上，起到 液壓補償和防止外物進入電機氣隙的作用。
動子磁極和永久i茲鐵的密封，在電樞內套125中的動子112的》茲極制成 徑向磁路》茲極，動子軸137為導》茲輒，極靴134為環型鋼套并用它和啟動繞 組銅密封蓋132、軸套131、密封圈136將永久磁鐵133密封起來。在極孰 134邊緣焊有非導i茲金屬135,并與啟動繞組銅密封蓋132焊接密封，啟動 繞組銅密封蓋132與軸套通過螺紋緊固，并在其上涂厭氧膠，保證密封可 靠，防止井液腐蝕磁鐵。此結構與切向磁路相比，徑向磁路漏磁小，電機性 能好，并可取得大直徑的動子軸，保證運行時不產生有害的撓度。啟動撓組 又使該電機成為異步啟動直線同步電動機的效果，提高了啟動性能。
各節電樞繞組之間換相連接，因直線電動機的電樞鐵芯不是閉合磁路， 所以繞組中產生不對稱電流。多個單節電樞121視多個直線電動機的串聯， 用各節繞組之間換相連接消除不對稱電流，可以提高效率減少噪音。
其接線方法為
第一節151的Al相的尾XI接第二節152的B2相首，第二節152的B2 相的尾Y2接第三節153的C3相首，C3相的相尾為Z3;
第一節151的Bl相的尾Yl接第二節152的C2相首，第二節152的C2 相的尾Z2接第三節153的A3相首，A3相的相尾為X3;
第一節151的Cl相的尾Zl接第二節152的A2相首，第二節152的A2 相的尾X2接第三節153的B3相首，B3相的相尾為Y3。
三相繞組的絕^^為H級。
在直線電動機2的外殼內還設有空氣膨脹器，該膨脹器由膨脹膠管 143、膨脹膠管支架146和膨脹器外罩141組成，其膨脹膠管143與位于電 樞和膨脹器間的導管144連通。當密封的電樞121內的空氣受熱膨脹后，通 過導管144排入膨脹膠管143內，起到泄壓的作用保證了密封電樞不受膨脹 力。膨脹膠管支架146由不銹鋼管和螺旋隔板142組成，膨脹膠管143盤在 膨脹膠管支架146上，外面用膨脹器外罩141進行保護。
在抽油泵筒210上端的專用閥214，通過泵筒4^頭209與泵筒210連 接；該專用閥214中的固定閥202設在固定閥座203上，其一端設有固定岡 罩201;與固定岡202相應，在閥座204上設有球閥206，球閥206通過彈 簧座207上的彈簧205及閥座壓緊螺栓208定位。其油路是泵殼212的進油 孔215、閥座壓緊螺栓208、球閥206、閥座204、泵筒上接頭209進入泵筒 的上腔。在泵筒210外面設有泵殼212上分布有進油孔215;與球閥206位 置相應處設有進油口 216;進油孔215和進油口 216均與泵殼212內的油腔 連通。在泵筒210中的柱塞211和推桿213制成實芯，增加了強度，消除了
空心柱塞和推桿撓度大的問題，改造后的柱塞泵把抽油機的柱塞改成適合直 線電動機推柱塞采油的一種新抽油泵1。
直線電動機2的密封活塞114與泵的推'桿213連接，直線電動才幾2的外 殼通過篩管217與抽油泵1連接在一起組成本發明。
安裝時，用電纜6將變頻器5 (控制拒)和直線電動機2連接，在地面 空載運行后，把抽油泵1通過密封活塞114、推桿213及篩管217裝配到直 線電動機2上，井下直線電機抽油泵通過接箍4安裝在油管8上，油管8裝 在井口 7上。
工作時，直線電動機2通過推桿213拉柱塞211向下運動時，固定閥 202關閉，進油的i^閥206打開，通過專用閥214油進入抽油泵筒210的上 腔。直線電動機2通過推桿213推柱塞211向上運動時，進油的球閥206關 閉，固定閥202打開，實現采油。采油時可才艮據工況，在地面用控制拒調節 "井下直線電4幾抽油泵"的參數。
權利要求
1、井下直線電機抽油泵，它主要由抽油泵(1)和直線電動機(2)兩大部分組成；所述直線電動機(2)的電樞由多個單節電樞(121)串聯而成，在泵筒上設有專用閥；其特征在于每兩單節電樞(121)之間通過螺紋連接節連接，即帶止口螺紋對絲(122)與內螺紋壓蓋(123)旋緊連接，并通過止口定位和止口端面密封；多個單節電樞(121)視多個直線電動機的串聯，各節繞組之間采用換相連接；在直線電動機(2)的兩端設有上密封套(107)和下密封套(101)密封氣隙(111)，在緊靠上密封套(107)處設有孔用ST形密封圈(106)并與密封活塞(114)配合；在下密封套(101)內的游動密封活塞(102)上設有軸用ST形密封圈(108)；在電樞內套(125)中的動子(112)的磁極為徑向磁路磁極，用永久磁鐵(133)勵磁，并帶有啟動繞組(132)；在所述直線電動機(2)的外殼內還設有空氣膨脹器；所述抽油泵筒(210)上端的專用閥(214)，通過泵筒接頭(209)與泵筒(210)連接；在泵筒(210)中的柱塞(211)和推桿(213)為實芯；在泵筒(210)外面的泵殼(212)上分布有進油孔(215)；與球閥(206)位置相應處設有進油口(216)；進油孔(215)和進油口(216)均與泵殼(212)內的油腔連通。
2、 根據權利要求1所述的井下直線電機抽油泵，其特征在于所述各 節繞組之間換相連接的接線方法為第一節(151) Al相的尾XI接第二節(152) B2相首，第二節(152) B2相的尾Y2接第三節(153)C3相首,C3相的尾為Z3; 第一節(151) Bl相的尾Yl接第二節(152) C2相首，第二節(152) C2相的尾Z2接第三節(153) A3相首，A3相的尾為X3;第一節(151) Cl相的尾Zl接第二節(152) A2相首，第二節(152) A2相的尾X2接第三節(153)B3相首,B3相的尾為Y3。
3、 根據權利要求1所述的井下直線電機抽油泵，其特征在于所述動 子(112)徑向i茲路i茲極中的動子軸(137)為導^茲扼，極執(134)為環型 鋼套以及啟動繞組銅密封蓋(132)、軸套(131)、密封圈(136)與永久,茲 鐵(133)密封配合；在所述極靴(134)邊緣焊有非導》茲金屬(135),并與 啟動繞組銅密封蓋(132)焊接密封，啟動繞組銅密封蓋(132)與軸套通過 螺紋緊固，并在其上涂厭氧膠。
4、 根據權利要求1所述的井下直線電機抽油泵，其特征在于所述空 氣膨脹器由膨脹膠管(143)、膨脹膠管支架(146)和膨脹器外罩(141)組 成，其膨脹膠管(143)與位于電樞和膨脹器間的導管(144)連通。
5、 根據權利要求4所述的井下直線電機抽油泵，其特征在于所述膨 脹膠管支架(146)由不銹鋼管和螺旋隔板(142)組成。
6、 根據權利要求1所述的井下直線電機抽油泵，其特征在于所述抽 油泵專用閥(214)結構中，固定閥(202 )設在固定閥座(203 )上，其一 端設有固定閥罩(201);與固定閥(202 )相應，在閥座(204 )上設有球閥(206 )，球閥(206 )通過彈簧座(207 )上的彈簧(205 )及閥座壓緊螺栓 (208 )定位。
全文摘要
井下直線電機抽油泵，為了解決現有直線抽油泵結構不合理，而造成動子卡死、掃膛、磁鐵腐蝕、使用壽命短等技術問題而設計的它主要由抽油泵和直線電動機兩大部分組成。其中直線電動機的單節電樞間通過帶止口螺紋對絲連接，并通過止口定位和端面密封；各節繞組之間采用換相接線；直線電動機氣隙采用小間隙密封；動子的磁極為徑向磁路磁極；在直線電動機的外殼內還設有空氣膨脹器。直線電動機通過篩管與抽油泵連接，在泵筒的上端設計了專用閥，改變了傳統的油路，在泵筒中的柱塞和推桿采用實芯。本發明的特點及有益效果結構合理，節約能源、不污染環境、適合定向井使用，可實現根據不同井液的變化隨時進行參數調整。
文檔編號H02K3/28GK101363437SQ20081001355
公開日2009年2月11日 申請日期2008年10月8日 優先權日2008年10月8日
發明者蔣世杰, 蔣洪濤 申請人:蔣洪濤