阅读说明：本技术 一种螺杆驱动井下抽油装置 (Screw rod drive is oil jack in pit ) 是由 林海瑞 付建红 苏昱 *** 吴鹏程 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种螺杆驱动井下抽油装置,包括下端盖、换向组件、连接筒Ⅰ、连接筒Ⅱ、连接套筒、滚动螺旋副、上端盖、往复杆、上接头套管、螺母接头、接杆、拉杆；所述拉杆一端与滚动螺旋副连接,另一端分别与下压环、上回程环连接,所述输出轴通过连接套筒与滚动螺旋副连接,所述往复杆位于滚动螺旋副内,另一端位于上接头套管内并通过螺母接头与接杆连接；所述下端盖、连接筒Ⅰ、连接筒Ⅱ、滚动螺旋副、上端盖、上接头套管依次连接。本发明由旋转动力输入,螺杆输出往复运动带动抽油泵采油；相较于其它结构形式的采油机,螺杆驱动采油占有空间相对较小,而且滚珠螺杆或者静压螺杆的传动效率相对较高。(The invention relates to a screw-driven underground oil pumping device which comprises a lower end cover, a reversing assembly, a connecting cylinder I, a connecting cylinder II, a connecting sleeve, a rolling screw pair, an upper end cover, a reciprocating rod, an upper joint sleeve, a nut joint, a connecting rod and a pull rod, wherein the lower end cover is connected with the reversing assembly; one end of the pull rod is connected with the rolling screw pair, the other end of the pull rod is respectively connected with the lower compression ring and the upper return ring, the output shaft is connected with the rolling screw pair through a connecting sleeve, the reciprocating rod is positioned in the rolling screw pair, and the other end of the reciprocating rod is positioned in the upper joint sleeve and is connected with the connecting rod through a nut joint; the lower end cover, the connecting cylinder I, the connecting cylinder II, the rolling spiral pair, the upper end cover and the upper joint sleeve are sequentially connected. The invention inputs rotary power, the screw outputs reciprocating motion to drive the oil pump to extract oil; compared with oil extraction machines with other structural forms, the screw-driven oil extraction machine has the advantages that the occupied space for oil extraction is relatively small, and the transmission efficiency of the ball screw or the static pressure screw is relatively high.)

一种螺杆驱动井下抽油装置

技术领域

本发明涉及一种油田用抽油机，具体涉及到一种螺杆驱动井下抽油装置。

背景技术

随着油藏的开发，陆地优质油藏已经开发殆尽，同时钻井深度不断加大，底层环境原来越复杂，对钻采机械的要求越来越高，以往的抽油杆采油系统在运用时受到一定的限制，并且出现很多问题，随着采油深度的增加，有杆采油设备的效率越来越低，设备事故率越来越高，虽然有一定的缓解措施，但是油杆的偏磨问题得不到根本性地改善，正是由于这些新的工况的出现，促进了无杆抽油设备的开发，并且在近几年得到快速发展。首先从减少抽油杆事故、泵排量降低的改进方向出发，研究出一系列的采油设备产品，彻底改变了采油油设备的工作方式，也有很多陆地运用设备改进运用到地下。井下抽油设备的特点是：没有抽油杆，把采油部分由陆地上放到井下，有的动力设备放到地下，动力设备体积变化较大，由动力设备直接驱动抽油泵在井下工作，直接将油输送到地面。无杆采油凭借取消了抽油杆，减少了附加载荷，效率大大增加，同时，无论是活塞杆还是抽油杆也不会产生偏磨。直接地解决了采油技术目前发展对抽油设备提出的两个最重要问题，一是增加采油设备的效率，提高动力的利用率，二是扩大泵在不同油藏条件下的适应力。现在，技术比较成熟并且应用逐渐广泛的无杆抽油设备有水力活塞泵、水力射流泵、电动潜油离心泵、螺杆泵等。

其中井下螺杆驱动抽油装置为一种新型的采油方式，采用电机驱动，通过传动装置带动螺杆旋转运动，输出直线往复运动从而实现采油，螺杆驱动采油具有井下抽油的优势，省去了抽油杆及其相关的很多问题，此外继承了水力活塞泵活塞的优点，井下电力驱动更加便捷，也没有离心泵的多级增压的繁琐，对油气不敏感，适应强，而且螺杆传动效率高。但是螺杆驱动的抽油机存在电机能耗高、效率低等特点。

发明内容

针对上述问题，本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种螺杆驱动井下抽油装置。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种螺杆驱动井下抽油装置，包括下端盖、换向组件、连接筒Ⅰ、连接筒Ⅱ、连接套筒、滚动螺旋副、上端盖、往复杆、上接头套管、螺母接头、接杆、拉杆；

所述换向组件包括换向轴外壳、顶尾、上限位组件、挡块、旋转转向组件、下限位组件、顶头和依次轴向安装在所述换向轴外壳内的输入轴、输出轴，所述顶尾、上限位组件、挡块依次设置在所述输入轴上，所述下限位组件、顶头依次设置在所述输出轴上；所述顶尾、顶头内均设有圆锥滚子轴承；

所述下限位组件包括下压环、下压杆和套设在输入轴上的顶筒、下圆柱螺栓弹簧、具有径向凹槽的下固定筒圈、下回程环；所述顶筒、下圆柱螺栓弹簧、下回程环均位于下固定筒圈内；所述下圆柱螺栓弹簧一端顶在顶筒上，另一端压在顶尾端面；所述下回程环位于顶筒与挡块之间；所述径向凹槽内设有下弹簧和压住下弹簧的下限位卡；所述下压杆一端顶住下压环，另一端压紧下限位卡；

所述旋转转向组件包括套筒、传动筒、中部支撑轴、中部传动筒、径向滑动轴承、下滑动轴承、安装在下滑动轴承内的下锥齿轮、小锥齿轮、安装在上滑动轴承内的上锥齿轮；所述传动筒套设在所述输入轴端部并位于下锥齿轮内；所述输出轴端部依次设有位于下锥齿轮内的下止推轴承、下压块、下摩擦片、下传动片；所述中部传动筒套设在输出轴上，所述输出轴紧靠中部传动筒的位置上依次设有上摩擦片、上传动片、上压块、上止推轴承；所述中部传动筒、上摩擦片、上传动片、上压块、上止推轴承均位于上锥齿轮内；所述下锥齿轮、小锥齿轮、上锥齿轮依次啮合传动；

所述上限位组件包括上回程环、上压杆和套设在输出轴上的压筒、上圆柱螺栓弹簧、具有径向凹槽的上固定筒圈、上回程环；所述压筒、上圆柱螺栓弹簧、上回程环均位于上固定筒圈内；所述压筒一端压住上止推轴承；所述上圆柱螺栓弹簧一端压在上，另一端顶在顶头底端面；所述上回程环位于压筒与套筒之间；所述径向凹槽内设有上弹簧和压住上弹簧的上限位卡；所述上压杆一端顶住上回程环，另一端压紧上限位卡；

所述拉杆一端与滚动螺旋副上部连接，另一端分别与下压环、上回程环连接；所述压杆一端顶在滚动螺旋副下部，另一端压在下回程环上；所述上压环连接在压杆中部，所述输出轴通过连接套筒与滚动螺旋副连接，所述往复杆位于滚动螺旋副内，另一端位于上接头套管内并通过螺母接头与接杆连接；

所述下端盖、连接筒Ⅰ、连接筒Ⅱ、滚动螺旋副、上端盖、上接头套管依次连接。

进一步的技术方案是，所述下固定筒圈内设有下扶正筒、下扶正圈。

进一步的技术方案是，所述上固定筒圈内设有上扶正筒、上扶正圈。

进一步的技术方案是，所述滚动螺旋副包括外壳、滚动螺旋副螺杆、滚动螺旋副螺母、压环、拉环；所述拉环与拉杆连接，所述所述压杆顶住所述压环；所述连接筒Ⅱ内设有圆锥滚子轴承Ⅱ，所述滚动螺旋副螺杆穿过圆锥滚子轴承Ⅱ，再通过连接套筒与输出轴连接，所述滚动螺旋副螺母连接在滚动螺旋副螺杆上，所述滚动螺旋副螺杆上设有钢球、挡球器；所述压环、拉环分别安装在外壳的内腔两端，所述连接筒Ⅱ、外壳、上端盖依次连接。

进一步的技术方案是，所述所述下端盖、连接筒Ⅰ、连接筒Ⅱ、外壳、上端盖、上接头套管之间均是通过螺栓连接。

进一步的技术方案是，所述下端盖、连接筒Ⅰ、连接筒Ⅱ、外壳、上端盖、上接头套管之间均设有密封圈。

进一步的技术方案是，所述下端盖、顶尾、顶头与输入轴之间分别设有O型密封圈Ⅰ、O型密封圈Ⅱ、O型密封圈Ⅲ。

进一步的技术方案是，所述输出轴上设有顶紧环Ⅰ、垫圈、顶紧螺母，所述顶紧环Ⅰ顶紧所述顶头内的圆锥滚子轴承。

进一步的技术方案是，所述连接筒Ⅰ与顶头之间设有用于顶紧顶头的顶紧环Ⅱ。

本发明具有以下有益效果：本发明由旋转动力输入，螺杆输出往复运动带动抽油泵采油；相较于其它结构形式的采油机，螺杆驱动采油占有空间相对较小，而且滚珠螺杆或者静压螺杆的传动效率相对较高。

附图说明

图1为本发明上部的结构示意图；

图2为本发明中部的结构示意图；

图3为本发明下部的结构示意图；

图4为图中N-N的断面图；

图5为图中J-J的断面图；

图6为图中I-I的断面图；

图7为图中H-H的断面图；

图8为图中G-G的断面图；

图9为图中F-F的断面图；

图10为图中E-E的断面图；

图11为图中D-D的断面图；

图12为图中C-D的断面图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。

如图1-12所示，本发明的一种螺杆驱动井下抽油装置，包括下端盖55、换向组件、连接筒Ⅰ21、连接筒Ⅱ24、连接套筒19、滚动螺旋副、上端盖58、往复杆59、上接头套管60、螺母接头61、接杆62、拉杆22；

所述换向组件包括换向轴外壳16、顶尾54、上限位组件、挡块6、旋转转向组件、下限位组件、顶头36和依次轴向安装在所述换向轴外壳16内的输入轴1、输出轴8，所述顶尾54、上限位组件、挡块6依次设置在所述输入轴1上，所述下限位组件、顶头36依次设置在所述输出轴8上；所述顶尾54、顶头36内均设有圆锥滚子轴承3；

所述下限位组件包括下压环、下压杆51和套设在输入轴1上的顶筒、下圆柱螺栓弹簧52、具有径向凹槽的下固定筒圈、下回程环50；所述顶筒、下圆柱螺栓弹簧52、下回程环50均位于下固定筒圈内；所述下圆柱螺栓弹簧52一端顶在顶筒上，另一端压在顶尾54端面；所述下回程环50位于顶筒与挡块6之间；所述径向凹槽内设有下弹簧和压住下弹簧的下限位卡；所述下压杆51一端顶住下压环，另一端压紧下限位卡；

所述旋转转向组件包括套筒44、传动筒7、中部支撑轴9、中部传动筒10、径向滑动轴承47、下滑动轴承49、安装在下滑动轴承49内的下锥齿轮、小锥齿轮46、安装在上滑动轴承内的上锥齿轮45；所述传动筒7套设在所述输入轴1端部并位于下锥齿轮内；所述输出轴8端部依次设有位于下锥齿轮内的下止推轴承、下压块、下摩擦片、下传动片；所述中部传动筒10套设在输出轴8上，所述输出轴8紧靠中部传动筒10的位置上依次设有上摩擦片11、上传动片12、上压块13、上止推轴承14；所述中部传动筒10、上摩擦片11、上传动片12、上压块13、上止推轴承14均位于上锥齿轮45内；所述下锥齿轮、小锥齿轮46、上锥齿轮45依次啮合传动；

所述上限位组件包括上压环37、上压杆39和套设在输出轴8上的压筒42、上圆柱螺栓弹簧、具有径向凹槽的上固定筒圈38、上回程环；所述压筒42、上圆柱螺栓弹簧、上回程环均位于上固定筒圈38内；所述压筒42一端压住上止推轴承14；所述上圆柱螺栓弹簧一端压在42上，另一端顶在顶头36底端面；所述上回程环位于压筒42与套筒44之间；所述径向凹槽内设有上弹簧和压住上弹簧的上限位卡；所述上压杆39一端顶住上压环37，另一端压紧上限位卡；

本实施例中，所述滚动螺旋副包括外壳30、滚动螺旋副螺杆27、滚动螺旋副螺母28、压环29、拉环57；所述连接筒Ⅱ24内设有圆锥滚子轴承Ⅱ23，所述滚动螺旋副螺杆27穿过圆锥滚子轴承Ⅱ23，再通过连接套筒19与输出轴8连接，其连接套筒19上再设置紧定螺钉20和半圆键32，所述滚动螺旋副螺母28连接在滚动螺旋副螺杆27上，所述滚动螺旋副螺杆27上设有钢球26、挡球器25；所述压环29、拉环57分别安装在外壳30的内腔两端，所述连接筒Ⅱ24、外壳30、上端盖58依次连接；

所述拉杆22一端与拉环57连接，另一端分别与下压环、上回程环连接；所述压杆56一端顶在压环29下部，另一端压在下回程环50上；所述上压环37连接在压杆56中部，所述输出轴8通过连接套筒19与滚动螺旋副连接，所述往复杆59位于滚动螺旋副内，另一端位于上接头套管60内并通过螺母接头61与接杆62连接；所述下端盖55、连接筒Ⅰ21、连接筒Ⅱ24、滚动螺旋副、上端盖58、上接头套管60依次连接。

本发明的换向工作流程是：电机带动输入轴1转动，输入轴1带动传动筒7转动，传动筒7带动下锥齿轮旋转，下锥齿轮带动小锥齿轮46旋转，小锥齿轮46带动上锥齿轮45，同时齿轮外传动使上锥齿轮与下锥齿轮旋转方向相反，实现同轴出现两个旋转方向的旋转。锥齿轮带动各自所驱动的花键，这部分是常动。输入轴1的动力传递到输出轴8需要顶筒和压筒42交替配合，通过顶筒和压筒42对摩擦片的作用，将花键的动力传递到输出轴8。当顶筒顶住传动筒7，传动筒7压紧下摩擦片、下传动片，带动输出轴8，此时压筒是出于分离状态，当压筒42压住上摩擦片11、上传动片12时，顶筒分离，上锥齿轮的动力传递到输出轴8。这是轴动力切换的两个状态。

如图1所示，本发明的状态是压筒42作用于离合器，上锥形齿轮筒输出动力。在壁的四周均布有拉杆22、压杆56，它们被限制在圆弧槽中只能做径向移动，目的是传递行程信息和触动限位卡开关和对弹簧进行压缩。

当滚动螺旋副螺母28运行到上极限位置时，拉环57拉动拉杆22，拉杆22上行，拉杆22带动下压环、上回程环上行，上回程环拉动压筒42上行，离合器动力瞬间脱开，由于轴和螺杆转动惯性继续旋转，滚动螺旋副螺母28继续上行，拉杆22继续上行，下压环压下压杆51，下限位卡回缩达到开启状态，弹簧力作用于顶筒，下部离合器结合，下锥齿轮的动力传递至输出轴8，滚动螺旋副螺母28下行，与此同时，上弹簧压缩，上压杆39上弹，压筒42被上限位卡限制。

当滚动螺旋副螺母28运行到下极限位置时，压环29压动压杆56，压杆56下行，压杆56带动上压环37、下回程环50下行，下回程环50带动顶筒下行，离合器动力瞬间脱开，由于轴和螺杆转动惯性继续旋转，螺母继续下行，压杆56继续下行，上压环37压上压杆39，上限位卡回缩达到开启状态，弹簧作用于压筒42，上部离合器结合，上锥齿轮筒的动力传递至输出轴，滚动螺旋副螺母28上行，与此同时，下弹簧压缩，下压杆51下弹，顶筒被下限位卡限制。继续下一个循环动作。

滚动螺旋副螺母28的上行极限有拉环57，下行极限有压环29，滚动螺旋副螺母28上行到上极限时顶上拉环57，拉环57拉动拉杆22；滚动螺旋副螺母28运行到下极限时压压环29，压环29压动压杆56。由压杆56对下部换向装置进行控制。

本实施例中，为了保证扶正，优选的实施方式是，所述下固定筒圈内设有下扶正筒53、下扶正圈5，所述上固定筒圈38内设有上扶正筒、上扶正圈41。

本实施例中为了便于拆卸，优选的实施方式是，所述所述下端盖55、连接筒Ⅰ21、连接筒Ⅱ24、外壳30、上端盖58、上接头套管60之间均是通过螺栓31连接。

为了提高密封效果，优选的实施方式是，所述下端盖55、连接筒Ⅰ21、连接筒Ⅱ24、外壳30、上端盖58、上接头套管60之间均设有密封圈17，所述下端盖55、顶尾54、顶头36与输入轴1之间分别设有O型密封圈Ⅰ2、O型密封圈Ⅱ4、O型密封圈Ⅲ15。

本实施例中优选的实施方式是，所述输出轴8上设有顶紧环Ⅰ34、垫圈18、顶紧螺母33，所述顶紧环Ⅰ顶紧所述顶头36内的圆锥滚子轴承3，所述连接筒Ⅰ21与顶头36之间设有用于顶紧顶头36的顶紧环Ⅱ35。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。