阅读说明：本技术 分离结构及具有该分离结构的潜油电泵机组用排砂装置 (Separation structure and sand discharge device with same for electric submersible pump unit ) 是由 白建平 武荻皓 曲丽峰 白山 曲方舟 曾林锁 李磊 颜伟 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明适用于机械领域,提供了一种分离结构及具有该分离结构的潜油电泵机组用排砂装置,所述分离结构包括用于与驱动机构连接的保护器,保护器一端与连接节连接,连接节内设有套设在驱动轴外侧的排砂件,在驱动轴转动时带动排砂件绕驱动轴的轴心线进行转动,以将进入至连接节内的井液中的杂质进行分离,连接节外侧设有用于排出杂质的排砂孔。本发明通过排砂件将进入至连接节内的井液中的杂质进行分离,再通过排砂孔排出至连接节外部,通过排砂件的分离作业可以减少杂质堆积在连接节与保护器的连接处,有效保证了密封性能,解决了现有潜油电泵在工作中存在井液中的杂质易发生沉积并影响密封性能的问题。(The invention is suitable for the field of machinery and provides a separation structure and a sand discharge device for an electric submersible pump unit with the same, wherein the separation structure comprises a protector used for being connected with a driving mechanism, one end of the protector is connected with a connecting joint, a sand discharge piece sleeved outside a driving shaft is arranged in the connecting joint, the sand discharge piece is driven to rotate around the axial lead of the driving shaft when the driving shaft rotates, so that impurities in well fluid entering the connecting joint are separated, and a sand discharge hole used for discharging the impurities is arranged outside the connecting joint. According to the invention, impurities in well fluid entering the connecting joint are separated through the sand discharging piece and then discharged to the outside of the connecting joint through the sand discharging hole, and the impurities accumulated at the connecting part of the connecting joint and the protector can be reduced through the separation operation of the sand discharging piece, so that the sealing performance is effectively ensured, and the problem that the impurities in the well fluid are easy to deposit and influence the sealing performance in the operation of the existing electric submersible pump is solved.)

分离结构及具有该分离结构的潜油电泵机组用排砂装置

技术领域

本发明属于机械领域，尤其涉及一种分离结构及具有该分离结构的潜油电泵机组用排砂装置。

背景技术

目前，在采油作业中，通常会用到潜油电泵，潜油电泵作为重要的机械采油设备，一般是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，通过潜油电机带动多级离心泵旋转，进而把油井中的井液举升到地面。

其中，潜油电泵的保护器对于潜油电泵的正常工作具有重要意义。保护器的作用是以隔离电机油和井液为主要目的，使电机等驱动机构不仅在油井中运行能够有足够的电机油来提供润滑，同时可以密封电机，防止井液进入电机。

在现阶段利用潜油电泵采油的过程中，保护器端部的机械密封处经常沉积砂石、油泥等杂质，十分容易堆积在机械密封的波形的缝隙里，进而会卡住机械密封使其失去弹性，导致机械密封失效，造成大量泄漏。因此，上述的技术方案在实际使用时还存在以下不足：现有的潜油电泵在工作中存在井液中的杂质易发生沉积，导致影响密封性能的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种分离结构，以解决上述背景技术中提出的现有潜油电泵在工作中存在井液中的杂质易发生沉积并影响密封性能的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种分离结构，包括用于与驱动机构连接的保护器，所述保护器一端与用于供井液传输的连接节连接，所述连接节远离所述保护器的一端设置有开口，其特征在于，所述分离结构还包括：

排砂件，设置在所述连接节内，所述驱动机构的输出端与设置在所述连接节轴心处的驱动轴连接，用于在所述驱动机构的驱动下带动所述驱动轴进行转动，所述排砂件套设在所述驱动轴外侧，用于在所述驱动轴转动时带动所述排砂件绕所述驱动轴的轴心线进行转动，以将进入至所述连接节内的井液中的杂质进行分离；以及

排砂孔，设置在所述连接节外侧，用于与所述连接节内部对应所述排砂件的部分连通，以在所述排砂件将进入至所述连接节内的井液中的杂质进行分离后排出所述连接节。

在本发明的另一个实施例中，还提供了一种潜油电泵机组用排砂装置，包括上述的分离结构，所述潜油电泵机组用排砂装置还包括：轴承支撑座，设置在所述排砂件与所述保护器之间的连接节内部部分，所述轴承支撑座上设置有用于限定所述驱动轴绕所述驱动轴的轴心线进行转动且不发生偏离的轴承。

与现有技术相比，本发明实施例提供的分离结构，包括用于与驱动机构连接的保护器，保护器一端与连接节连接，所述连接节内设有套设在驱动轴外侧的排砂件，驱动机构的输出端与驱动轴连接，在所述驱动轴转动时带动所述排砂件绕所述驱动轴的轴心线进行转动，以将进入至所述连接节内的井液中的杂质进行分离，所述连接节外侧设有用于排出杂质的排砂孔，通过排砂件将进入至所述连接节内的井液中的杂质进行分离，然后通过排砂孔排出至所述连接节外部，通过排砂件的分离作业可以减少杂质堆积在连接节与保护器的连接处，有效保证了密封性能，避免造成大量泄漏，解决了现有潜油电泵在工作中存在井液中的杂质易发生沉积并影响密封性能的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明一实施例提供的分离结构的结构示意图。

图2为本发明一实施例提供的分离结构中排砂件的结构示意图。

图3为本发明一实施例提供的分离结构中排砂件的俯视图。

图4为本发明另一实施例提供的潜油电泵机组用排砂装置的结构示意图。

图中：1-连接节；2-驱动轴；3-排砂件；4-连接件；5-轴承；6-轴承支撑座；7-机械密封；8-保护器；9-油孔；10-排砂孔；11-第一安装孔；12-排砂件主体；13-第二安装孔；14-叶片；15-开口；16-保护介质；17-密封部；18-井液。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1-3所示，为本发明一个实施例提供的一种分离结构的结构图，所述分离结构包括用于与驱动机构(图中未示出)连接的保护器8，所述保护器8一端与用于供井液传输的连接节1连接，所述连接节1远离所述保护器8的一端设置有开口15，其特征在于，所述分离结构还包括：

排砂件3，设置在所述连接节1内，所述驱动机构的输出端与设置在所述连接节1轴心处的驱动轴2连接，用于在所述驱动机构的驱动下带动所述驱动轴2进行转动，所述排砂件3套设在所述驱动轴2外侧，用于在所述驱动轴2转动时带动所述排砂件3绕所述驱动轴2的轴心线进行转动，以将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离；以及

排砂孔10，设置在所述连接节1外侧，用于与所述连接节1内部对应所述排砂件3的部分连通，以在所述排砂件3将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离后排出所述连接节1。

在本发明实施例中，由于设置了排砂件3，通过所述排砂件3将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离，然后通过排砂孔10排出至所述连接节1外部，由于井液等井液在进入连接节1时，含有的砂石、油泥等杂质容易发生沉积，导致杂质堆积在连接节1与保护器8的连接处，进而影响密封性能，导致出现大量泄漏，通过排砂件3的分离作业可以减少杂质堆积在连接节1与保护器8的连接处的情况发生，有效保证了密封性能，避免造成大量泄漏。

在本发明的一个实例中，具体的，排砂件3通过安装在驱动轴2上，并随着驱动轴2同步转动，在排砂件3转动时对井液产生离心力，井液中重质量的固体颗粒杂质在重力和离心力的作用下向斜后方向甩出，再由连接节1上的排砂孔10排出。

在本发明的又一个实例中，所述驱动机构可以是现有的动力驱动设备，例如，可以是现有技术中的电机，所述电机可以为直流电动机、异步电动机或同步电动机，具体根据实际需求进行选择，这里并不作限定，只要其可以驱动驱动轴2转动即可；当所述分离结构用于潜油电泵机组时，对应的，所述连接节1可以是同油管连接以一起下入井内，也可以是与其他的潜油电泵的连接节1进行连接组成潜油电泵机组，地面电源通过变压器、控制屏和动力电缆等现有技术手段将电能输送给驱动机构(即井下潜油电机)，使驱动机构带动驱动轴2进行转动，进而将驱动轴2设置在开口15处的驱动扇叶进行带动旋转，将电能转换成机械能，把油井中的井液举升到地面，所述保护器8与驱动机构连接，通过保护器8隔离电机油和井液，以防止井液进入驱动机构。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述排砂孔10共有多个，且呈圆形阵列均匀设置在所述连接节1外侧，所述排砂孔10朝向所述驱动轴2的一端位于所述排砂件3外侧。

在本发明实施例中，通过排砂件3随着驱动轴2同步转动，在排砂件3转动时对井液产生离心力，井液中重质量的固体颗粒杂质在重力和离心力的作用下向斜后方向甩出，再由连接节1上的排砂孔10排出。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述排砂件3包括：

排砂件主体12，设置在所述驱动轴2上，所述排砂件主体12轴心处设置有用于供所述驱动轴2穿过的第二安装孔13；以及

叶片14，设置在所述排砂件主体12外侧，用于在所述驱动轴2的驱动下产生离心力以将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离。

在本发明实施例中，通过第二安装孔13将排砂件主体12安装在所述驱动轴2上，同时，通过叶片14在所述驱动轴2的驱动下产生离心力以将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离。

在本发明的一个实例中，所述叶片14的具体形状根据需求进行选择，例如，可以是三角形、长方形、半圆柱形，或者多边形中的一种，具体不作限定，但优选三角形，当然，上述只是几种优选的形状，所述叶片14还可以是其他的形状如多段线形状、U型等，具体根据实际需求设定，这里并不作限定，当然为了清楚、详细地体现本方案，以下的实施例中主要以三角形的形式体现叶片14，但这里主要是为了体现方案的可实现性，并不作限定。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述叶片14共设置有多个，且呈圆形阵列均匀设置在所述排砂件主体12外侧，所述叶片14朝向所述排砂孔10的一侧侧边与所述驱动轴2呈倾斜设置，且倾斜夹角大小为10-80°。

在本发明实施例中，通过将所述叶片14朝向所述排砂孔10的一侧侧边与所述驱动轴2呈倾斜设置，进而有利于配合排砂件3的转动使井液中重质量的固体颗粒杂质在重力和离心力的作用下向斜后方向甩出，再由连接节1上的排砂孔10排出。

在本发明的一个实例中，优选的，所述叶片14朝向所述排砂孔10的一侧侧边与所述驱动轴2形成30°的夹角。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述叶片14为三角形结构，共设置有四个，且呈圆形阵列均匀设置在所述排砂件主体12外侧，所述三角形结构的斜边与所述驱动轴2呈倾斜设置，且倾斜夹角大小为20-50°。

在本发明实施例中，通过设置所述叶片14为三角形结构，进而方便井液中重质量的固体颗粒杂质在重力作用下向斜后方向移动。

在本发明的一个实例中，所述排砂件主体12和叶片14共同构成伞体结构，进而可以通过将伞体结构固定安装在驱动轴2上，并随着驱动轴2同步转动，叶片14斜边与驱动轴2成30°夹角，在转动时对井液产生离心力，井液中重质量的固体颗粒杂质在重力和离心力的作用下向斜后方向甩出，再由连接节1上的排砂孔10排出。

在本发明的又一个实例中，所述排砂件3采用现有技术中耐磨、耐腐蚀的镍铸铁制成，当然，也可以根据需求选择其他现有的材料进行制备，这里并不作限定。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述排砂件主体12上还对应设置有多个第一安装孔11，所述第一安装孔11用于安装连接件4，所述连接件4用于将所述排砂件3与所述驱动轴2进行可拆装连接。

在本发明实施例中，通过所述连接件4将所述排砂件3与所述驱动轴2进行可拆装连接，进而可以根据需要对所述排砂件3进行拆卸更换或者维修清洗，简单方便。

在本发明的一个实例中，所述连接件4可以是现有的连接结构，例如，可以采用顶丝、螺杆、螺栓、卡扣等，本实例中，优选的，所述连接件4为顶丝。所述驱动轴2上对应设置有用于与所述第一安装孔11配合的内螺孔，排砂件3通过顶丝固定安装在驱动轴2上。

如图4所示，本发明的一个实施例还提供的一种潜油电泵机组用排砂装置，包括上述的分离结构，所述潜油电泵机组用排砂装置还包括：轴承支撑座6，设置在所述排砂件3与所述保护器8之间的连接节1内部部分，所述轴承支撑座6上设置有用于限定所述驱动轴2绕所述驱动轴2的轴心线进行转动且不发生偏离的轴承5。

在本发明实施例中，所述轴承支撑座6上设置的轴承5限定所述驱动轴2绕所述驱动轴2的轴心线进行转动且不发生偏离。

在本发明的一个实例中，所述排砂件3安装位置在轴承支撑座6上方，通过排砂件3可将井液18中的砂石、油泥等杂质从排砂孔10排出，减少砂石、油泥等杂质发生沉积而导致密封失效，造成电机油大量泄漏。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述保护器8朝向所述连接节1的一端还设置有密封部17，用于隔绝井液18，以限定井液18不进入所述驱动机构。

在本发明实施例中，通过排砂件3挡住了砂石、油泥等杂质不能直接掉进密封部17中。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述密封部17包括：

腔体，设置在对应于所述连接节1与所述保护器8的连接处的连接节1部分；以及

机械密封7，设置在所述腔体内部，所述腔体内还注有保护介质16，用于隔绝井液18，以保护机械密封7不受化学腐蚀。

在本发明实施例中，通过机械密封7起到密封效果，设置在保护器8端部的机械密封7处经常沉积砂石、油泥等杂质，十分容易堆积在机械密封7的波形的缝隙里，进而会卡住机械密7封使其失去弹性，导致机械密封7失效，造成大量泄漏，通过排砂件3将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离，然后通过排砂孔10排出至所述连接节1外部；同时，机械密封7设置在所述腔体内部，所述腔体内还注有保护介质16，用于隔绝井液18，以保护机械密封7不受化学腐蚀。

在本发明的一个实例中，所述保护介质16可以是现有技术中的产品，例如，可以是液体介质，也可以是气体介质，通常，液体介质可以是电机油、水、变压器油、锭子油、密封油、润滑油等。优选的，所述保护介质16为密封油，例如，可以是日本松村石油的MO系列密封油，也可以是江苏惠丰润滑材料股份有限公司的惠丰HFV-MF真空密封油，具体产品根据需求进行选择，这里并不作限定。

作为本发明的一种优选实施例，所述轴承支撑座6内还设置有多个油孔9。在本发明实施例中，通过保护器8、排砂件3和油孔9的配合使用，在保护器8隔离电机油和井液18的同时，使驱动机构不仅在油井中运行能够有足够的电机油来提供润滑，同时，可以密封驱动机构，防止井液18进入驱动机构。

在本发明的一个实例中，通过排砂件3挡住油孔9，使砂石、油泥等杂质不能直接掉进机械密封7所在的腔室中，机械密封7所在的腔室中注满保护介质16，保护介质16化学性能稳定，由它占据空间，隔绝井液18，保护机械密封7不受化学腐蚀。

本发明上述实施例中提供了一种分离结构，包括用于与驱动机构连接的保护器8，所述保护器8一端与连接节1连接，所述连接节1内设有排砂件3，驱动机构的输出端与驱动轴2连接，所述排砂件3套设在所述驱动轴2外侧，用于在所述驱动轴2转动时带动所述排砂件3绕所述驱动轴2的轴心线进行转动，以将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离，所述连接节1外侧设有用于排出杂质的排砂孔10，并基于该分离结构提供了潜油电泵机组用排砂装置，通过排砂件3将进入至所述连接节1内的井液中的杂质进行分离，然后通过排砂孔10排出至所述连接节1外部，通过排砂件3的分离作业可以减少杂质堆积在连接节1与保护器8的连接处，有效保证了密封性能，避免造成大量泄漏，解决了现有潜油电泵在工作中存在井液中的杂质易发生沉积并影响密封性能的问题。

该文中出现的电器均可与外界的主控器及220V市电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均可采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，在此不再详述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。