一体式高温潜油电机的制作方法

1.本发明涉及潜油电机技术领域，特别涉及一种一体式高温潜油电机。


背景技术：

2.随着油田开发的不断深入，机械人工举升采油已经逐渐成为主要的采油方式。受海上平台尺寸和排采工艺设计的限制，目前海上机械采油多采用潜油电泵作为主要的举升设备。但对于渤海海域稠油油田的开发，由于潜油电泵机组耐温较低的限制和结构因素，使得蒸汽吞吐热采工艺受到了限制。若在吞吐前将潜油电泵下入井下，将影响蒸汽的注入温度和干度，影响吞吐效果。若先吞吐自喷，再下入潜油电泵排采，则从自喷到人工举升转换时需要进行压井修井作业，不仅造成产层损伤，引起出砂，还降低了热采的效果，增加作业费用，缩短了吞吐的有效期。因此，急需研究满足海上稠油热采开发的耐高温电泵机组。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述技术问题，提供一种一体式高温潜油电机。
4.本技术是采用以下技术方案得以实现的。
5.一体式高温潜油电机，包括依次连接的组合密封、电机单元和循环动力腔以及穿设在三者之中的电机轴；所述组合密封包括多个串联的密封单元，密封单元内设有连通外部的调节囊安装孔，调节囊安装孔内设有调节囊；位于循环动力腔中的电机轴上安装有叶导轮；所述组合密封与循环动力腔通过压力管线连通。
6.进一步的，组合密封中位于最前端的密封单元与保护器头连接，位于最后端的密封单元与电机单元的电机头连接。
7.进一步的，所述组合密封中设有5-8组密封单元。
8.进一步的，所述电机轴包括上轴和下轴，上轴通过花键套与下轴连接，花键套位于电机头的前端内。
9.进一步的，所述密封单元包括密封座，密封座的中央穿设上轴，在密封座与上轴上设有机械密封。
10.进一步的，所述电机单元的电机头后端与引线连接座连接，引线连接座上设有通道，引接线穿过引线连接座的通道和电机头的过孔引出。
11.进一步的，所述循环动力腔包括壳体，壳体的前端通过轴承座与电机单元的后端连接，壳体的后端与底座连接。
12.进一步的，所述压力管线一端通过npt接头与组合密封连接，npt接头置于组合密封中位于前部的密封单元的调节囊处；压力管线的另一端通过npt接头与叶导轮后方的循环动力腔连接。
13.进一步的，所述电机的外壁上设有压力管线卡，压力管线固定在压力管线卡上。
14.本技术具有以下有益效果。
15.(1)本技术潜油电机解决了现有的潜油机组不耐高温，无法满足海上稠油热采对
潜油机组需耐高温的要求，在电机液循环系统的辅助下，与常规潜油电机相比，本技术电机耐温等级提升超120％以上，为蒸汽吞吐采油工艺提供了设备支持；
16.(2)本技术潜油电机将传统保护器、潜油电机两个部件设计成为整体电机结构，避免了现场电机与保护器的对接，可有效防止杂质进入电机内部，保护电机内部绝缘，出厂前完成注油，节省了现场的工作量及作业时间；
17.(3)本技术循环动力腔内电机轴上安置的叶导轮可随机组转动而转动，将内部的电机液推向npt接头和压力管线，压力管线一端与循环动力腔连接，另一端与组合密封连接，可将电机靠近下方的高温油液通过外部压力管线传导至电机上方，高温油液在流经外部压力管线后降温，再在内部循环至电机下方，实现用油液对机组内部转子进行整体辅助冷却；
18.(4)本技术组合密封中配置有5-8组密封单元，每段密封单元长度为3米左右，通过密封单元的串联延长机组的整体长度，从而增加外部压力管线的长度，提高电机液在外部压力管线中流通时的降温效果(电机内部转子温度比外部环境温度高30℃～45℃)。
附图说明
19.图1是本发明的结构示意图；
20.图2是本发明密封单元的结构示意图；
21.图3是本发明循环动力腔的放大图。
22.其中，1.密封单元、2.密封座、3.保护器头、4.上轴、5.下轴、6、花键套、7.机械密封、8.调节囊、9.端面法兰螺栓、10.电机头、11.轴承座、12.引线连接座、13.法兰螺栓、14.引接线、15.叶导轮、16.调节囊安装孔、17.壳体、18.底座、19.压力管线、20.压力管线卡、101.组合密封、102.电机单元、103.循环动力腔。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。
24.如图1-3所示，一种一体式高温潜油电机，包括组合密封101、电机单元102和循环动力腔103，以及穿设在组合密封101、电机单元102和循环动力腔103中的电机轴。
25.所述电机轴由上轴4、下轴5组成，上轴4通过花键套6与下轴5连接，花键套6位于电机单元102的电机头10前端内部；上轴4与下轴5之间预留间隙，阻止轴向力向下传递。
26.所述组合密封101包括多个串联的密封单元1，密封单元1包括密封座2，多个密封单元1的密封座2之间通过内外螺纹依次连接；所述密封座2的中央穿设上轴4，在密封座2与上轴4上设有机械密封7，机械密封7为金属波纹管型密封，机械密封7径向密封采用柔性石墨，该耐高温材料在保证密封效果的同时，可靠、耐受性好。所述密封座2内设有调节囊安装孔16，调节囊安装孔16与外部连通，在调节囊安装孔16中安装有调节囊8，调节囊8通过端面法兰螺栓9与密封座2连接，调节囊8尾部安置有密封o圈，密封o圈保证“调节囊-电机”内部压力不会泄压，调节囊8与电机的连接部分不会被外部渗入的井液压力干扰，能够准确反映电机内部电机液压强。所述调节囊8可选用焊接金属波纹管，也可采用耐高温橡胶材质，或采用活塞结构。
27.所述组合密封101中，位于最前端的密封单元1的密封座2前端连接保护器头3，位
于最后端的密封单元1的密封座2后端连接电机单元102的电机头10。
28.本技术组合密封101中设置5-8组密封单元1，每段密封单元1长度为3米左右，通过密封单元1的串联延长了机组的整体长度，从而增加外部压力管线19的长度，提高电机液在外部压力管线19中流通时的降温效果(电机内部转子温度比外部环境温度高30℃～45℃)。
29.所述电机头10的后端设有引线连接座12，电机头10与引线连接座12通过法兰螺栓13连接，可直接将引接线14通过电机头10处过孔引出，方便引线连接操作。
30.所述循环动力腔103包括壳体17，壳体17的前端通过轴承座11与电机单元102后端连接，壳体17的后端与底座18连接。位于壳体17内的下轴5上安置有叶导轮15，电机运行时，循环动力腔103内部的叶导轮15随着电机轴的转动一同转动。在位于叶导轮15后方的壳体17侧壁上安置有数个npt接头，叶导轮15转动时，可将电机液推向npt接头的位置，npt接头外接压力管线19，压力管线19的另一端与设置在组合密封101上的npt接头连接，具体的，npt接头设置于组合密封101中位于前部的密封单元1的调节囊8处，该设置位置一方面可延长压力管线19，达到更好的降温效果，另一方面，可以将压力释放到调节囊8附近，使调节囊8吸收或释放井液，平衡电机内外压差。为保证循环动力腔103压力均衡，压力管线19可环绕循环动力腔103均布有多组。另外，本技术可在电机外侧安置有压力管线卡20，压力管线19固定在压力管线卡20上，防止电机下入时压力管线19磕碰。
31.综上，本技术电机可利用电机转动制造压差：循环动力腔103内电机轴上安置的叶导轮15可随机组转动而转动，将内部的电机液推向npt接头和压力管线19位置。
32.本技术电机可利用电机液进行循环冷却并对电机液进行体积补偿：压力管线19一端与循环动力腔103连接，另一端与组合密封101中靠近调节囊8的部分连接，将电机靠近下方的高温油液在叶导轮15作用下通过外部压力管线19传导至电机上方，在外部流经压力管线19降温后，再在内部循环至电机下方(电机内部转子温度比外部环境温度高30℃～45℃)，实现用油液对机组内部转子进行整体辅助冷却。且通过高温油液在电机外部的循环冷却，降低温升温降对电机液体积的影响。
33.本技术电机可利用组合密封的密封单元增加温度梯度差：组合密封101中配置5-8组密封单元1，每段密封单元1长度为3米左右，通过密封单元1的串联延长机组的整体长度，增加外部压力管线19的长度，提高电机液在外部压力管线19中流通时的降温效果(电机内部转子温度比外部环境温度高30℃～45℃)；
34.本技术电机可保持电机内外的压力平衡：压力管线19一端与循环动力腔103连接，另一端与组合密封101中靠近调节囊8的部分连接，将油液进行循环；密封座2中设有调节囊8，调节囊8选用焊接金属波纹管，也可采用耐高温橡胶材质或活塞结构。电机液受热膨胀时，调节囊8容纳膨胀后油液，保持电机内外的压力平衡；电机液遇冷收缩时，调节囊8收缩，外部井液流入调节囊8前方的井液容纳腔，保持电机内外的压力平衡。
35.本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一体式高温潜油电机，其特征在于：包括依次连接的组合密封(101)、电机单元(102)和循环动力腔(103)以及穿设在三者之中的电机轴；所述组合密封(101)包括多个串联的密封单元(1)，密封单元(1)内设有连通外部的调节囊安装孔(16)，调节囊安装孔(16)内设有调节囊(8)；位于循环动力腔(103)中的电机轴上安装有叶导轮(15)；所述组合密封(101)与循环动力腔(103)通过压力管线(19)连通。2.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：组合密封(101)中位于最前端的密封单元(1)与保护器头(3)连接，位于最后端的密封单元(1)与电机单元(102)的电机头(10)连接。3.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：所述组合密封(101)中设有5-8组密封单元(1)。4.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：所述电机轴包括上轴(4)和下轴(5)，上轴(4)通过花键套(6)与下轴(5)连接，花键套(6)位于电机头(10)的前端内。5.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：所述密封单元(1)包括密封座(2)，密封座(2)的中央穿设上轴(4)，在密封座(2)与上轴(4)上设有机械密封(7)。6.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：所述电机单元(102)的电机头(10)后端与引线连接座(12)连接，引线连接座(12)上设有通道，引接线(14)穿过引线连接座(12)的通道和电机头(10)的过孔引出。7.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：所述循环动力腔(103)包括壳体(17)，壳体(17)的前端通过轴承座(11)与电机单元(102)的后端连接，壳体(17)的后端与底座(18)连接。8.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：所述压力管线(19)一端通过npt接头与组合密封(101)连接，npt接头置于组合密封(101)中位于前部的密封单元(1)的调节囊(8)处；压力管线(19)的另一端通过npt接头与叶导轮(15)后方的循环动力腔(103)连接。9.根据权利要求1所述的一体式高温潜油电机，其特征在于：所述电机的外壁上设有压力管线卡(20)，压力管线(19)固定在压力管线卡(20)上。

技术总结
本发明公开了一种一体式高温潜油电机，包括依次连接的组合密封、电机单元和循环动力腔以及穿设在三者之中的电机轴；组合密封包括多个串联的密封单元，密封单元内设有连通外部的调节囊安装孔，调节囊安装孔内设有调节囊；位于循环动力腔中的电机轴上安装有叶导轮；组合密封与循环动力腔通过压力管线连通。本申请电机满足了海上平台稠油热采的高温井况，实现同井注采，避免二次下机组作业；同时避免了现场注油，节省了作业时间和费用；通过叶导轮、压力管线的组合，实现电机液在电机外的冷却降温；通过多个密封单元的串联，提高电机液在外部压力管线中流通时的降温效果；通过调节囊充液膨胀和回弹，起到调节电机液的膨胀收缩、平衡内外压差的作用。外压差的作用。外压差的作用。


技术研发人员：黄新春 黄灵刚 李令喜 付军 刘敏 苗杰 史轩玮 张嵘 袁博 梁恩武 郑天宇 张双双
受保护的技术使用者：中海油能源发展股份有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/9/14