[发明专利]大功率潜油直线电机隔膜泵

说明书

技术领域：

本发明涉及石油机械技术领域，确切地说它是一种大功率潜油直线电机隔膜泵。

背景技术：

目前，在石油工业系统，采油装置主要有潜油电泵、螺杆泵及柱塞泵等，使用这些泵采油各有其优缺点，潜油泵排量大，操作管理简单，但初期投资高，耗能也高；螺杆泵初期投入少，适应性广泛，但泵的寿命短，故障率高。目前，采用柱塞泵的普通游梁式抽油机采油仍占主导地位，技术成熟、装置耐用、故障率低，但结构复杂，需要地面上的抽油机和上千米长的抽油杆，系统效率低，特别是耗能较高。

随着井深和产量的增加，同时随着油井开采条件的复杂化(如高粘、多砂、多气、水淹和强腐蚀性等)，有杆抽油设备的缺点愈来愈明显，抽油机的重量增大，抽油杆的事故增加，而抽油泵的排量下降。

为了减轻抽油机的重量，减少抽油杆的事故和免除抽油泵排量下降的特点，必须彻底改变有杆抽油设备的工作方式，发展无杆抽油设备。无杆抽油设备的特点是：取消抽油杆，把电动机移到井下，直接带动泵抽油。这样，就较好地解决抽油杆的偏磨现象，降低抽油设备的故障率，提高采油效率。

中国专利号200320129410.3公开了一种名称为“圆筒形稀土永磁直线电动机驱动的节能潜油电泵采油装置”的发明专利，它由柱塞泵和直线电动机两部分组成，柱塞泵置于直线电机下端，直线电机是圆筒形同步稀土永磁直线电机。中国专利号200420040122.5公开了一种名称为“一种电磁驱动装置”的发明装置，它将电磁驱动直线电机壳体采用注塑密封，以保证在高温高压地下溶液中不腐蚀、不渗漏，机体上部连接出油管，其直线电机轴杆采用空心圆管，作为抽油通道，在机体底部和轴杆上下两端，装有单向向上的进、出油阀门。中国专利号200410023948.5公开了一种名称为“潜式永磁直线往复泵”，它的具体结构同上述发明的结构基本相同。即采用一个柱塞泵安装在电机的下方。

隔膜泵的作用原理相同于单作用柱塞泵，隔膜泵的工作参数完全取决于柱塞泵的结构和运动参数。隔膜是一种隔离元件，随着柱塞的往复运动，由于隔膜和柱塞间工作液的位移使隔膜也产生上下往复运动。这时，通过吸入阀和排出阀进行泵的吸入过程和排出过程，将油液沿油管排到地面。

由于隔膜泵的所有元件，除吸入阀和排除阀外，都在干净的润滑油中工作，不和被输送油液直接接触，所以隔膜泵能在极其复杂开采条件的油井中有效的工作。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大功率潜油直线电机隔膜泵，它是一种无杆抽油设备，具有更高的效率，并且结构简单，特别是具有显著的节能效果。

本发明是这样实现的，它采用直线电机技术与液压传动隔膜泵相结合。它包括缓冲器5、柱塞泵6、柱塞的弹性复位装置7、永磁动子4、永磁直线电动机定子2和圆柱形壳体3所组成。其特征在于：在圆柱形壳体3内的上部装有隔膜8、隔膜腔分两条通道，分别装有吸入球阀9和排除球阀10，在壳体内腔，从隔膜到补偿器间充满具有良好润滑和绝缘性能的油，作为柱塞泵的工作液。隔膜8下面依次安装弹簧复位装置7、柱塞泵6、缓冲器5、永磁直线电动机动子4、永磁直线电动机定子2、弹性补偿器1。弹性补偿器是在当下泵入井时用来平衡壳体内腔油压和井中周围介质压力以及补偿温度变化时油体积的改变。缓冲器和电动机永磁动子等移动零件都装在直线轴承上。隔膜泵由油管12下入井中，在油管上固定有电缆11。

隔膜由固定用的台阶、加固的刚性中心部分和装有两个波形片的弹性工作部分组成。刚性中心部分的振幅、隔膜直径和波行片的尺寸的确定，应使弹性工作部分所受的张力在泵工作过程最小。隔膜的寿命主要取决于材料多次歪曲的疲劳强度和弹性工作部分的刚性强度。隔膜泵所能给出的最大举升力，主要取决于柱塞泵所配套的潜油永磁直线电机的推力大小。

本发明的优点是：大功率潜油直线电机隔膜泵的结构和作用原理方面的特点使它非常适宜于复杂开采条件的中小排量井。在同一高含砂量和高含水量的油井中工作，有杆抽油设备的平均修理间隔期短，而采用大功率潜油直线电机隔膜泵后，平均修理间隔期长，费用低，在使用过程中泵的排量随压力变化小，排量均匀，没有造成稳固的油水乳化液。和有杆抽油设备的井下部分相比较，隔膜泵的金属消耗量和装机功率可降1-2倍，同时延长油管的使用寿命。由于大功率潜油直线电机隔膜泵运动位移较短，潜油机与地面设备连接可采用两芯作为动力电缆，这样可节省大量的铜材，降低了使用成本，有利于该设备的推广。实验证实：工作500-600天后，隔膜泵中的柱塞泵和潜油直线电机等的主要零件工作表面只有轻微磨损，仍保持良好的工作能力。在试验中没有出现隔膜报废现象。

附图说明：