一种往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵的制作方法

本发明涉及石油与天然气开发的人工举升工具领域，特别涉及一种往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵。

背景技术：

1、

2、电动潜油柱塞泵举升工艺属于无杆泵采油技术，主要由井下和地面两部分构成，井下部分包括直线电机、往复式抽油泵和动力电缆；地面部分包括井口和控制柜。该工艺是将直线电机和往复式抽油泵整合为一体下入井底，由直线电机直接驱动往复式抽油泵内的柱塞做上下往复运动，实现抽油目的。

3、国内经过近20年的研制与试验，工艺结构日趋成熟。但在应用实践中，电动潜油柱塞泵经常出现超负荷停机、故障率高，无法大面积推广应用。经过分析，现有直线电机匹配抽油泵存在技术矛盾：抽油泵的冲程越长效率越高，冲次越低，泵效越高；而直线电机速度越低，效率越低，电机功率越大，结构越复杂，可靠性越低。

4、急需一种既满足抽油泵高效率的要求，又满足直线电机的动子速度快，负载低的新技术，从而提高机组的系统效率和可靠性。

技术实现思路

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2、本发明的目的是提供一种往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵，通过增力结构，降低直线电机动子的负载，提高直线电机动子的运动速度，从而显著提高机组效率和可靠性。

3、实现上述发明目的的技术解决方案在于：往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵，主要由上部潜油增压泵壳体、上部排液阀、上部进液阀、上部柱塞腔、上部柱塞杆、密封圈、连通流道、上部活塞腔、上部油管、电缆接头、动子上腔、直线电机定子、动子上部密封、直线电机动子、动子下部密封、动子下腔、下部油管、下部活塞腔、密封圈、下部柱塞杆、下部潜油增压泵壳体、下部柱塞腔、下部排液阀和下部进液阀组成。其特征是：上部潜油增压泵的活塞腔与直线电机内部的动子上腔通过液压油管连通；下部潜油增压泵的活塞腔与直线电机内部的动子下腔通过液压油管连通；直线电机定子内部设置直线电机动子，且直线电机定子的长度与直线电机动子的长度的差值是上部活塞腔或下部活塞腔长度与活塞长度的差值的i倍，其中增力比值i为活塞有效面积与动子两端活塞有效面积之比。

4、上部潜油增压泵的上部排液阀直接与油管连通；下部潜油增压泵的下部排液阀通过连通流道与油管连通；

5、上部潜油增压泵的进液阀为2组或2组以上的球阀均布；下部潜油增压泵的排液阀为2组或2组以上的球阀均布。

6、与传统排水采气的工具和方法相比，往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵和其油气井增产增储的方法具有显著技术进步：

7、1、扬程高、排量范围好，适用范围广。

8、当低压水或者液压油作用在活塞上时，连接在活塞的高压柱塞杆将高压缸内的水推出。根据能量守恒定律，假设无摩擦损耗，两者的作功相等。此时，油压乘以活塞横截面积等于水压乘以柱塞杆横截面积，即水压与油压的比值等于油活塞横截面积与高压柱塞杆横截面积的比值。油活塞横截面积与高压柱塞杆横截面积之比称为“增压比”。气藏埋深一般在 2000～4000，最深井也未超过1万米。根据井下尺寸空间初步估算，利用10mpa 高压油泵，即使采用增压比10：1，排水压力可以达到100mpa，按水的密度估算，泵的扬程达到万米，可以满足国内所有油气井的扬程需求。

9、目前，根据5.5寸套管尺寸，往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵的单级潜油增压泵的最大排量达到 25m3/d，串联四套机组，总排量即可达到100m3/d，显然该排量适用大部分气井排液需求，也满足国内陆地上大部分的油井增产和老井复活的需求。

10、直线电机效率高，结构简单、耐用。

11、增力比i是活塞有效面积与动子两端活塞有效面积的比值，活塞有效面积越大，动子两端活塞面积越小，增力比i越大。

12、排量相同，柱塞的行程和冲次相同情况下，往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵的直线电机动子的速度是与常规直线电机柱塞泵的直线电机动子速度的i倍。动子速度越快，直线电机的效率越高，直线电机的功率越小。a

13、往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵的直线电机动子上部的压力是与潜油增压泵内部的上部活塞腔或下部活塞腔内的压力相同，直线电机动子的负载是活塞作用力的1/i倍，而柱塞杆上部的作用力与活塞作用力相同。采用增力原理，举升相同扬程的液柱，柱塞横截面面积相同情况下，由往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵的直线电机动子的负载是与常规直线电机柱塞泵的直线电机动子负载的1/i倍。增力比i越大，动子的负载越小，直线电机的结构越简单，可靠性越高。

14、实施方式

15、如图1、图2、图3和图4所示，一种往复贯通式直线电机驱动的潜油增压泵，主要由上部潜油增压泵壳体（1）、上部排液阀（2）、上部进液阀（3）、上部柱塞腔（4）、上部柱塞杆（5）、密封圈（6）、连通流道（7）、上部活塞腔（8）、上部液压油管（9）、电缆接头（10）、动子上腔（11）、直线电机定子（12）、动子上部密封（13）、直线电机动子（14）、动子下部密封（15）、动子下腔（16）、下部液压油管（17）、下部活塞腔（18）、密封圈（19）、下部柱塞杆（20）、下部潜油增压泵壳体（21）、下部柱塞腔（22）、下部排液阀（23）和下部进液阀（24）组成。其特征是：上部潜油增压泵的活塞腔（8）与直线电机内部的动子上腔（11）通过上部液压油管（9）连通；下部潜油增压泵的活塞腔（18）与直线电机内部的动子下腔（16）通过下部液压油管（17）连通；直线电机定子内部设置直线电机动子（14），且直线电机定子（12）的长度与直线电机动子（14）的长度的差值是上部活塞腔（8）或下部活塞腔（18）长度与活塞长度的差值的i倍，其中增力比值i为活塞有效面积与动子两端活塞有效面积之比。

16、上部潜油增压泵的上部排液阀（2）直接与油管连通；下部潜油增压泵的下部排液阀（23）通过连通流道（7）与油管连通；

17、上部潜油增压泵的上部进液阀（3）为2组或2组以上的球阀均布；下部潜油增压泵的下部排液阀（23）为2组或2组以上的球阀均布。

18、当直线电机动子（14）由下向上运动时，动子上腔（11）内的液压油通过上部液压油管（9）被推入上部活塞腔（8）并推动上部柱塞杆（5）向上压缩上部柱塞腔（4），上部柱塞腔（4）内的液体通过上部排液阀（2）排出到油管；同时液体由下部进液阀（24）进入下部柱塞腔（22），下部柱塞杆（20）上移，下部活塞腔（18）内的液压油通过下部液压油管（17）进入动子下腔（16）；当直线电机动子（14）由上向下运动时，动子下腔（16）内的液压油通过下部液压油管（17）进入下部活塞腔（18）下部柱塞杆（20）下移，下部柱塞腔（22）内的液体通过下部排液阀（23）进入连通流道（7）向上排出到油管；同时液体由上部进液阀（3）进入上部柱塞腔（4），上部柱塞杆（5）下移，上部活塞腔（8）内的液体通过上部液压油管（9）进入动子上腔（11）。

19、以上所述，只是本发明的较佳实施例而已,本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果,凡在本公开的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。