本發(fā)明屬于深水油氣開(kāi)采、增壓輸送，特別涉及一種用于深水油氣開(kāi)采的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵。

背景技術(shù)：

1、隨著陸地油氣資源逐漸枯竭，油氣資源豐富的海洋已成為最現(xiàn)實(shí)的能源接替區(qū)，成為能源稀缺時(shí)代的世界焦點(diǎn)，是保障國(guó)家能源安全的必然要求。我國(guó)300多萬(wàn)平方千米的海洋領(lǐng)域蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，深水油氣舉升和運(yùn)輸是海洋油氣開(kāi)發(fā)利用的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)油氣運(yùn)輸主要依賴(lài)于離心泵和螺桿泵等機(jī)械設(shè)備，然而這些設(shè)備在海洋環(huán)境應(yīng)用中存在多種局限性和缺點(diǎn)。例如，離心泵在處理高粘度流體時(shí)效率較低，尤其是在低流量工況下，效率進(jìn)一步下降；在含砂或其他固體顆粒的流體中工作時(shí)，離心泵的葉輪和泵體易發(fā)生磨損；海水環(huán)境中的腐蝕性物質(zhì)可加速泵的腐蝕，影響泵的壽命和可靠性；同時(shí)，離心泵的維護(hù)成本較高，尤其是在海底環(huán)境中，維護(hù)和更換成本更加昂貴。另一方面，螺桿泵對(duì)于極高粘度的流體運(yùn)行效率降低，易發(fā)生堵塞；隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，螺桿泵的容積效率會(huì)因磨損而降低；同時(shí)，螺桿泵對(duì)固體顆粒和雜質(zhì)較為敏感，易發(fā)生損壞。

2、針對(duì)海底油氣開(kāi)采過(guò)程中的流體高粘性、海水腐蝕性和流體含砂等問(wèn)題，絲桿驅(qū)動(dòng)式潛油電泵成為用于深海環(huán)境中的油氣舉升和運(yùn)輸?shù)囊环N關(guān)鍵設(shè)備，能夠有效處理多相流體，包括高粘度、氣液混相、高含固體雜質(zhì)的原油。絲桿驅(qū)動(dòng)式潛油電泵通常設(shè)計(jì)為能承受海底的高壓和低溫環(huán)境，并且具有良好的耐腐蝕性能，結(jié)構(gòu)包含泵體、電機(jī)、往復(fù)機(jī)構(gòu)、柱塞、吸油口和排油口。電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使泵體內(nèi)的柱塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)油氣的吸入和排出?，F(xiàn)有的潛油電泵的流路往往設(shè)計(jì)的較為彎繞，易堵易磨損，且耗能較大，不利于高粘度、高雜質(zhì)原油的采出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種用于深水油氣開(kāi)采的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，其通過(guò)螺旋槽絲桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)油氣舉升及輸送，保證在高含砂量和多種化學(xué)環(huán)境下高能效、高排量的輸送高粘度、氣液混相、高含固體雜質(zhì)原油等多相流體。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種用于深水油氣開(kāi)采的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，包括出油口、排油腔、油氣流通腔d排液閥、螺旋槽絲杠、油氣流通腔e排液閥、潛油電泵殼體、上工作腔、柱塞、油氣流通腔d、油氣流通腔e、下工作腔、油氣流通腔d進(jìn)液閥和油氣流通腔e進(jìn)液閥。排油腔位于潛油泵頂部，并與出油口連通，用于收集來(lái)自油氣流通腔d和e中的油氣，提供排油通道；螺旋槽絲杠與柱塞相配合，安裝在潛油泵內(nèi)缸處，與內(nèi)缸同軸，并在螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；上工作腔和下工作腔分別位于螺旋槽絲杠上方和下方，與柱塞配合形成油氣吸入和排出的空間；油氣流通腔d排液閥、油氣流通腔e排液閥、油氣流通腔d進(jìn)液閥和油氣流通腔e進(jìn)液閥分別安裝在潛油泵的排液端和進(jìn)液端，控制油氣的排出和進(jìn)入。

3、進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述螺旋槽絲杠在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下以一定角速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與之配合的柱塞沿軸向上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下工作腔容積增大，在壓差作用下，油氣流通腔e進(jìn)液閥打開(kāi)，油氣不斷進(jìn)入工作腔，而上工作腔容積減小，內(nèi)部油氣壓力升高，并通過(guò)油氣流通腔d排液閥排出；反之當(dāng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上工作腔容積增大，在壓差作用下，油氣流通腔d進(jìn)液閥打開(kāi)，油氣不斷進(jìn)入工作腔，而下工作腔容積減小，內(nèi)部油氣壓力升高，并通過(guò)油氣流通腔e排液閥排出；隨上工作腔和下工作腔容積的周期性變化，最終實(shí)現(xiàn)油氣用進(jìn)液端吸入，經(jīng)增壓后排出到排液腔，完成介質(zhì)的增壓和輸送。

4、進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述的油氣流通腔d進(jìn)液閥、油氣流通腔d、上工作腔和油氣流通腔d排液閥共同構(gòu)成上工作腔介質(zhì)增壓輸送通道；油氣流通腔e進(jìn)液閥、油氣流通腔e、下工作腔和油氣流通腔e排液閥共同構(gòu)成下工作腔介質(zhì)增壓輸送通道；油氣流通腔d進(jìn)液閥、油氣流通腔d排液閥、油氣流通腔e進(jìn)液閥和油氣流通腔e排液閥通過(guò)壓差實(shí)現(xiàn)通道內(nèi)油氣進(jìn)出的控制。

5、進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述螺旋槽絲杠具有正反向螺旋槽設(shè)計(jì)，用于驅(qū)動(dòng)活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，螺旋槽的設(shè)計(jì)優(yōu)化了力的傳遞和轉(zhuǎn)換效率，減少了能量損失，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)只需要單向運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了電機(jī)長(zhǎng)期正反向反復(fù)切換，降低故障率。

6、進(jìn)一步的，本發(fā)明所述螺旋槽絲杠的上端由上工作腔端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)支撐，下端由潛油電泵殼體底部封板轉(zhuǎn)動(dòng)支撐，上下部的支撐處均設(shè)置密封軸承結(jié)構(gòu)，以減少絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦和磨損。

7、進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述的油氣流通腔d進(jìn)液閥、油氣流通腔d排液閥、油氣流通腔e進(jìn)液閥和油氣流通腔e排液閥均為高精度單向閥，與螺旋槽絲杠的驅(qū)動(dòng)同步工作，以實(shí)現(xiàn)油氣的精確控制。

8、進(jìn)一步的，本文所述的潛油電泵采用模塊化組件，球閥、螺旋槽絲杠、柱塞等設(shè)計(jì)允許快速拆卸和更換，減少了維護(hù)時(shí)間和成本。

9、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

10、1)本發(fā)明中提出的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，正反向螺旋槽設(shè)計(jì)提供了精確的油氣控制能力，通過(guò)精確調(diào)控絲杠轉(zhuǎn)速，可以控制活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而精確控制油氣的吸入和排出，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣流動(dòng)的精確控制，電機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)即可驅(qū)動(dòng)柱塞完成上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，避免了頻繁切換正反轉(zhuǎn)向；

11、2)本發(fā)明中提出的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，設(shè)計(jì)減少了運(yùn)動(dòng)部件之間的直接接觸，從而降低了磨損和故障率，此外，螺旋槽絲杠的幾何形狀有助于均勻分布負(fù)載，減少了局部應(yīng)力集中，這使得電泵在長(zhǎng)期運(yùn)行中更為可靠和耐用；

12、3)本發(fā)明中提出的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，螺旋槽絲杠和活塞的設(shè)計(jì)允許快速拆卸和更換，減少了維護(hù)時(shí)間和成本，簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)也減少了潛在的故障點(diǎn)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性；

13、4)本發(fā)明中提出的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，正反向螺旋槽能夠提供連續(xù)且平穩(wěn)的力輸出，本發(fā)明的電泵能夠?qū)崿F(xiàn)更加平穩(wěn)且高效的油氣輸送，特別是在輸送高粘度、氣液混相、高含固體雜質(zhì)原油等多相流體時(shí)，顯示出更高的輸送能力；

14、5)本發(fā)明中提出的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，優(yōu)化了油氣流動(dòng)路徑和閥門(mén)布局，減少了能源消耗，螺旋槽絲杠的高效驅(qū)動(dòng)方式減少了對(duì)能源的需求，有助于實(shí)現(xiàn)更加綠色和可持續(xù)的油氣開(kāi)采作業(yè)。

技術(shù)特征：

1.一種用于深水油氣開(kāi)采的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，其特征在于，包括出油口(1)、排油腔(2)、油氣流通腔d排液閥(3)、螺旋槽絲杠(4)、油氣流通腔e排液閥(5)、潛油電泵殼體(6)、上工作腔(7)、柱塞(8)、油氣流通腔d(9)、油氣流通腔e(10)、下工作腔(11)、油氣流通腔d進(jìn)液閥(12)和油氣流通腔e進(jìn)液閥(13)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油電泵，其特征在于，所述螺旋槽絲杠(4)上的螺旋槽為正反向螺旋槽，所述正反向螺旋槽的軸向長(zhǎng)度與所述柱塞(8)上下運(yùn)動(dòng)行程一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油電泵，其特征在于，所述螺旋槽絲杠(4)的蓋板與所述內(nèi)筒體內(nèi)壁的端蓋之間設(shè)置密封軸承，所述螺旋槽絲杠(4)與所述封板之間設(shè)置密封軸承。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油電泵，其特征在于，所述油氣流通腔d排液閥(3)、油氣流通腔e排液閥(5)、油氣流通腔d進(jìn)液閥(12)和油氣流通腔e進(jìn)液閥(13)均為單向閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油電泵，其特征在于，所述油氣流通腔d排液閥(3)、油氣流通腔e排液閥(5)、油氣流通腔d進(jìn)液閥(12)和油氣流通腔e進(jìn)液閥(13)均為單向球閥。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于深水油氣開(kāi)采的螺旋槽絲杠驅(qū)動(dòng)式潛油電泵，包括出油口、排油腔、油氣流通腔D排液閥、螺旋槽絲杠、油氣流通腔E排液閥、潛油電泵殼體、上工作腔、柱塞、油氣流通腔D、油氣流通腔E、下工作腔、油氣流通腔D進(jìn)液閥和油氣流通腔E進(jìn)液閥；其通過(guò)螺旋槽絲桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)油氣舉升及輸送，保證在高含砂量和多種化學(xué)環(huán)境下高能效、高排量的輸送高粘度、氣液混相、高含固體雜質(zhì)原油等多相流體。

技術(shù)研發(fā)人員：王振波,李安俊,畢京賀,孫治謙,李強(qiáng),朱麗云,劉兆增
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21