[发明专利]一种叠片式螺旋举升设备及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及举升高温流体的螺旋举升技术，具体地说是一种用金属材料制造的用于稠油热采技术的螺旋举升设备及成型方法。 

背景技术

据统计，世界石油资源中稠油、特稠油和天然沥青的储量约为1000×10⁸t。稠油资源相对丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、中国等，其重油及沥青砂资源约为4000×10⁸t—6000×10⁸t,稠油年产量高达1.27×10⁸t以上。在如此大规模的开发过程中，受其开发难度大的影响，世界各国先后投入大量的科研技术力量开展相关研究，截至目前，稠油开采可分为热采和冷采2类，其中以蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、热水驱等热力开采为主，应用冷采相对较少，主要集中在委内瑞拉、加拿大等国。热力开采的方法各异，但其基本思路大致相同，即降低井底稠油粘度，提高原油的流度，通过相应的举升方式，实现高效开采的目的。热力开采过程中，蒸汽、热油的注入，使得井筒温度处于高温状态（通常高达350℃），严重降低井下设备使用寿命。 

目前国外举升工艺主要有蒸汽吞吐技术、蒸汽驱技术、火驱技术、蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD) 、水平压裂辅助蒸汽驱(FAsT)技术及蒸汽与非凝析气推进(SAGP)技术等，大部分采用普通有杆泵进行开采，为提高稠油热采举升效果，国外也进行了多种特种抽油泵的研究，但效果并不理想，主要体现在抽油泵不能下深到斜井段和水平段；而且稠油井粘度高，抽油杆下行困难，举升效率低；同时抽油杆往复运动偏磨严重，致使油田在以水平井、大斜度井和斜直井开发的稠油热采油藏开发过程中，抽油机有杆泵举升存在很大的不足，开发难度大大增加。总之，稠油热采井开发中常用的抽油机有杆泵举升方式，在稠油粘度高，容易导致抽油杆下行困难、降低举升效率，在热来热多的水平井、斜直井的稠油热采中陷入技术瓶颈。 

有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的全金属螺旋举升工艺，同时引出全新的螺旋举升设备及其外螺旋体的制造方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种叠片式螺旋举升设备及工艺，解决了稠油热采井中无法在高温环境下高效举升的问题。叠片式螺旋举升工艺克服了抽油机有杆泵的不足，而且能提高稠油热采井的举升效率。 

为了达成上述目的，本发明提供了叠片式螺旋举升设备，包括外螺旋体、内螺旋体及进液装置，所述外螺旋体其中一端固定，另一端连接进液装置；所述内螺旋体整体呈螺旋状，外螺旋体的内腔为与内螺旋体形状相适应间隙配合的螺旋腔，通过内螺旋体高速转动进行举升；所述外螺旋体包括多个连接在一起的叠片式外螺旋体短接，所述叠片式外螺旋体短接包括套筒及被套筒套在其内的组叠而成的金属外螺旋叠片。 

所述多个外螺旋体短接通过接箍两两相接，所述接箍通过螺纹旋拧在要对接的外螺旋体短接金属叠片两端部外侧。 

所述外螺旋体叠片内螺旋腔用电溶蚀加工的方式进行表面处理；所述内螺旋体直接采用数控车床加工成形，转子也用电溶蚀加工的方式进行表面处理。 

为了达成上述目的，本发明还提供了一种叠片式螺旋举升设备的外螺旋体的制造方法，其步骤如下： 

a、采用金属薄片组叠而成外螺旋体叠片，把外螺旋体叠片镶套在套筒内，组成其中一个外螺旋体短接；按以上方式制造多个外螺旋体短接；

b、在外螺旋体内形成的内螺旋腔用电解加工的方式进行表面处理使表面粗糙度达到Ra3.2；

c、最终通过接箍将外螺旋体短接组合成整体的外螺旋体。

相较于现有技术，本发明其外螺旋体由金属合金薄片组叠而成，镶套在套筒内，组成外螺旋体短接，同时为提高叠片式螺旋举升设备螺旋腔表面光洁度，叠片式螺旋举升设备要进行电溶蚀加工的方式进行表面处理，最终通过接箍将外螺旋体短接组合成整体的螺旋举升系统；内螺旋体直接采用数控车床加工成形，再通过表面处理提高转子精度及光洁度，使之达到设计要求。本发明在合金螺旋叠片组合成型的基础上，采用电溶蚀加工工艺技术，采用叠片成型外螺旋体与外螺旋体螺旋腔电溶蚀加工相结合的方法。提高叠片式螺旋举升设备内螺旋腔的精度，其稳定工作温度高达450℃，完全能够满足热采350℃的温度要求，实现高温环境下高效举升，满足热采井开采的需求；同时实现注采一体化，缩短施工周期，减少能量损失。 

附图说明

图1为本发明一种叠片式螺旋举升设备的结构示意图； 

图2为本发明一种叠片式螺旋举升设备的外螺旋体短接图；