一种人工举升系统

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1.本发明涉及一种人工举升系统，属于石油工程人工举升技术领域。

背景技术：

2.石油天然气资源的开发逐渐向深层、复杂的领域扩展，在石油工业领域的高速发展背景之下，油田开采加速进行，全社会范围内对于石油的需求量逐渐提高。目前常用的采油方式主要有自喷采油与人工举升采油两大类。其中，人工举升采油是在地层能量无法满足自喷时，采用机械设备补充井筒能量，将井筒中原油举升至地面的采油方式。人工举升采油技术主要分为有杆泵采油、无杆泵采油以及气举采油三大类。电潜泵采油技术是无杆泵采油技术的一种，在石油工程中已有近百年的应用历史，目前全世界使用电潜泵采油的油井占比15～20％。电潜泵采油是通过油管将潜油泵下入井筒，地面电源通过专用电缆线连接潜油电机，进而驱动潜油泵工作，将井筒中的原油举升至地面。目前多使用多级离心泵作为潜油泵，其通过每级叶轮、导轮使井液压力逐步提高，并在电潜泵出口处达到工艺要求的举升扬程。电潜泵采油以其适应性强、工艺简单等显著优势，在陆地和海洋油田都得到了广泛应用。
3.电潜泵的工作性能影响因素包括含气、介质粘性和含砂。对于高含气油井，尽管通过气液分离器等方法在一定程度上可以提高电潜泵对气液两相流的混输能力，但无论哪种方法，都存在其局限性；对于稠油开采，传统的离心泵结构都对流体介质的粘度比较敏感，较高的粘度会导致其性能降低。另外，以热力降粘为主导的稠油开采方式不可避免地为电潜泵带来相对高温的运行工况，从而进一步限制电潜泵的应用和推广。对于油井出砂，在采取防砂措施的同时，还应该提高潜油泵自身对小尺寸砂粒的适应性。

技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种人工举升系统，该电潜泵选用迷宫螺旋泵替代电潜泵系统中的多级离心泵，可以适应高含气、高粘流及含砂工况，并且可通过搭配不同组数和不同结构参数的定、转子对泵送流量、压力进行调节，满足油田具体的工艺需求，克服现有电潜泵在极端工况条件下的应用局限性。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.一种人工举升系统，包括井下部分和辅助设备，所述井下部分包括迷宫螺旋泵、油气分离器和潜油电机，所述辅助设备包括电机保护器、扶正器和多元测试装置，所述迷宫螺旋泵、所述油气分离器、所述电机保护器、所述潜油电机、所述扶正器和所述多元测试装置串联连接在一起；
7.所述迷宫螺旋泵包括转子轴以及套设在所述转子轴外部的定子，所述转子轴的外表面和所述定子的内表面设置有旋向相反的螺纹，且二者之间留有间隙。
8.所述的人工举升系统，优选地，所述迷宫螺旋泵还包括：
9.入口水室和入口水室端盖，二者套设在所述转子轴的第一端，所述入口水室的第
二端与所述定子的第一端可拆卸连接，所述入口水室端盖的第二端与所述入口水室的第一端可拆卸连接；
10.出口水室和出口水室端盖，二者套设在所述转子轴的第二端，所述出口水室的第一端与所述定子的第二端可拆卸连接，所述出口水室端盖的第一端与所述出口水室的第二端可拆卸连接。
11.所述的人工举升系统，优选地，所述转子轴和所述定子之间的间隙为0.25～0.75mm。
12.所述的人工举升系统，优选地，所述转子轴和所述定子的螺纹齿形角为20～60
°
、螺纹导程角为10～20
°
。
13.所述的人工举升系统，优选地，所述入口水室的底部设置有低点排放口。
14.所述的人工举升系统，优选地，所述迷宫螺旋泵还包括两轴承座和两轴承，分别装配在所述转子轴的第一端和第二端，所述轴承套设在所述转子轴上，所述轴承座通过紧定套对所述轴承的内圈进行定位。
15.所述的人工举升系统，优选地，所述入口水室端盖上设置有凹槽，所述凹槽内装配有唇形密封圈，作为泵入口端的轴封；所述迷宫螺旋泵出口端设置有机械密封件，用于出口端轴封。
16.所述的人工举升系统，优选地，所述迷宫螺旋泵出口端还设置有轴套，所述轴套与所述转子轴之间通过o形密封圈进行密封。
17.所述的人工举升系统，优选地，所述转子轴的数量至少为一个，所述定子的数量至少为一个，当二者均为两个及以上时，串联组合在一起。
18.所述的人工举升系统，优选地，所述井下部分还包括泄油阀、单流阀和泵出口接头，所述泄油阀、所述单流阀和所述泵出口接头依次串联在所述迷宫螺旋泵的上方；
19.所述人工举升系统还包括地面系统，所述地面系统包括依次电连接的变压器、控制柜和接线盒，所述接线盒通过动力电缆和引接电缆与所述井下部分电连接。
20.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
21.1、本发明应用迷宫螺旋泵可增强电潜泵采油对含砂、含气等复杂工况的适应能力，可输送的最大含气率为0.3，而多级离心泵为0.1。
22.2、本发明的迷宫螺旋泵相对电潜泵(多级离心泵)更适用于输送高粘性介质，在相同转速、流量条件下，应用迷宫螺旋泵输送相同粘度的流体可获得更高的扬程。
23.3、在极端工况(高含气、高粘性、含砂)条件下，采用迷宫螺旋泵替换电潜泵系统中的多级离心泵，该迷宫螺旋泵可以适应高含气、高粘流及含砂工况，并且可通过搭配不同组数和不同结构参数的定、转子对泵送流量、压力进行调节，满足油田具体的工艺需求，克服现有电潜泵在极端工况条件下的应用局限性。
附图说明
24.图1为现有技术中电潜泵系统的示意图；
25.图2为现有技术中电潜泵的工作原理示意图；
26.图3为本发明一实施例提供的新型电潜泵系统的示意图；
27.图4为本发明该实例提供的新型电潜泵的立体图；
28.图5为图4省略掉轴承座的分解图；
29.图6a为转子轴的示意图，图6b为轴套的示意图；
30.图7为图4的剖视图；
31.图8为图7中a处的放大示意图；
32.图9为高粘流工况条件下的现有电潜泵与本发明的新型电潜泵的泵送性能对比图；
33.图中各标记如下：
34.1-迷宫螺旋泵，
35.101-紧定套；102-轴承座；103-轴承；104-唇形密封圈；105-螺母；106-弹性垫圈；107-平垫圈；108-第一螺栓；109-平垫片；1010-o型密封圈；1011-紧定螺钉；1012-机械密封件；1013-第二螺栓；1014-平键；1015-出口水室端盖；1016-轴套；1017-出口水室；1018-定子；1019-转子轴；1020-螺塞；1021-螺塞垫；1022-入口水室；1023-入口水室端盖；
36.2-变压器；3-控制柜；4-接线盒；5-泄油阀；6-动力电缆；7-引接电缆；8-单流阀；9-泵出口接头；10-潜油离心泵；11-油气分离器；12-电机保护器；13-潜油电机；14-多元测试装置；15-扶正器。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
39.现有电潜泵的系统组成如图1所示，主要由以下三部分组成：
40.(1)井下部分：潜油泵(多级离心泵)、油气分离器、潜油电机、保护器、潜油电缆等；
41.(2)地面系统：变压器、控制柜、接线盒、井口装置等；
42.(3)辅助设备：扶正器、井下传感器、单流阀、泄油阀等。
43.电潜泵机组以电能为动力源。根据电网电压的实际情况，经地面相关设备变压变频后，通过电缆将电能传输至井下的潜油电机。潜油电机将电能转化为机械能，驱动潜油泵高速旋转，其功能原理上与普通异步电机无异，但是考虑其外径受油井套管所限，一般设计为“细而长”的结构，同时，定、转子分节以便于加工制造；另外，还需要保护器“连接”潜油电机与潜油泵(或分离器)，并为电机隔离井液和提供润滑。潜油泵目前多使用多级离心泵，通过每级叶轮、导轮使井液压力逐步提高，在电潜泵出口处达到工艺要求的举升扬程，如图2所示；对于高含气油井，一般会在潜油泵前添加油气分离器，以此降低泵入口的含气量。井液经单流阀被举升至地面后通过井口装置传输至地面集输系统。
44.目前多使用多级离心泵作为潜油泵，即潜油泵属于多级离心泵的范畴。在应用的过程中可以全部放入到需要抽汲的液体内，这样就能够在结构内部全部充满液体。如图2所示，整个机组全部开启之后，潜油泵的电机就会在通电的条件下直接带动内部的轴上叶轮的旋转，然后就能够达到结构内部的液体随之转动，从而实现液体的外流和输送。因为液体的流动主要特点就是连续性，通过叶轮的旋转带动到外部的液体会给内部的液体形成吸引力，然后就能够实现液体的连续流动。在该过程中，叶轮内的液体会绕流叶片，该过程中液体的直接作用就是给叶片施加一定的提升力，反之叶片也会给予液体一定的反作用力，二者是大小相等、方向相反，该力作用在液体上，就使得液体逐渐流出叶轮。流出的液体会被带动到导壳压出室，在室内将液体收集，然后就是降低液体的流动速度，并且将部分动能直接转换成为压能，随之就是将液体吸入到吸入室内，再经过下一级的叶轮抽汲就能够完成整体的操作。经过多级的处理之后，就能够使得压力逐渐提升，压能在全部的累计提高之后，潜油泵出口就能够获取较高的能量增加值，也就是能够产生所需要的扬程，进而能够完成整个系统液体的抽送做功。
45.现有电潜泵的工作性能影响因素包括含气、介质粘性和含砂。具体分析如下：
46.(1)含气：电潜泵的举升效率随着气液比的升高而降低。井液中存在大量的“游离气”为电潜泵带来高含气的运行工况，其对电潜泵性能影响主要体现为“汽蚀”和“气锁”。前者是当泵入口压力小于流体输送温度下的饱和蒸气压时，液体中逸出的大量蒸汽与气体混合后在离心力的作用下向外扩散，在此过程中，随着压力增大，蒸汽凝结，气泡破裂，周围液体以疾速冲向气泡中心，产生频率很高、压力很大的冲击，从而发出噪声、振动，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用下，会造成叶轮及泵壳等出现斑痕和裂纹，对泵送性能造成严重影响。后者是由于电潜泵通过叶轮高速旋转产生的离心力对过流介质进行增压，当过流介质中含气时，气体容易在叶轮入口及叶片低压区积聚，当含气量达到一定程度后，则会因“气锁”停机，从而对油井的连续生产造成严重影响。因此，即使是很低的含气量也会对电潜泵的工作性能带来显著影响。为解决上述问题，一般会在潜油泵吸入口前加装油气分离器、气体处理装置、导流罩等。油气分离器一般安装在泵吸入口处，其工作原理是利用两相介质因密度不同所产生的离心力也不同的原理来实现气体分离。沉降式、旋转式和“双串”油气分离器的含气率适用范围分别为10％以下、10～25％、25～35％。与油气分离器“分离气体”的处理方式不同，气体处理器通过高速旋转来减小气泡尺寸，从而使油气混合物均化，使其进泵前的状态如同单相流体一样。为了阻止气液分离，通过在叶轮高压面钻孔，连通叶片低压区，利用压差使流体对流道低压区进行冲击，破坏气体积聚，增强气体处理器的携气能力。然而，其在运行过程中存在一个高携气区，在高携气区左侧，携气能力随气液总流量的增加而增加；在高携气区右侧，携气能力随气液总流量的增加而减小。导流罩是在增加挂泵深度的基础上，利用气液两相的重力差异，使井液中的气体沿环形空间向上运动，其原理与沉降式气体分离器类似，在一定程度上可实现油气分离。但是随着挂泵深度的增加，底端传递的扭矩也越大，容易出现泵轴断裂、叶轮偏磨等故障，这就对泵轴所能承受强度极限也有了更高的要求。
47.(2)介质粘性：电潜泵在输送稠油等粘度较高的介质时，沿叶轮流道会产生较大的切向粘滞力使液流速度降低，与此同时，还会带来较大的摩擦损失，使扬程、效率降低，轴功率增大，且粘度越大变化越明显。因此，实现稠油资源有效开采的根本措施在于降低其粘
度。在工艺上，常见的降粘方式有热力降粘、掺稀降黏、化学降粘和微生物降粘等，其中热力降粘主要包括蒸汽吞吐(css)、蒸汽驱(sf)、重力辅助泄油(sagd)以及火烧油层等开采方法。其中蒸汽吞吐需要反复停井注汽加热，使用电潜泵消除了其间歇生产的弊端。然而，以热力降粘为主导的稠油开采要求电潜泵在高温的工作条件下要具足够的可靠性，同时还要考虑潜油电机发热等问题。掺稀降黏具有工艺简单、见效快等优势，但也存在管输压力增加和成本高等不足之处，随着稀油不断开采，稀油资源越来越少，掺稀降黏技术的应用越来越受限制。在设备上，通过悬挂式泵级设计，降低原油与叶轮之间的摩擦力，降低高粘原油举升的动力需求，提高举升效率。
48.(3)含砂：潜油电泵在运行或工作过程中要求井液含砂量不能超过万分之五，超过该值必须对潜油电泵采取防砂措施，含砂量过高则会造成潜油电泵叶导轮磨损，排量效率下降，甚至砂卡，电机负载增加，温升加剧。当较多的砂粒进入叶导轮配合间隙时，导致扶正轴承磨损，配合间隙增大，机组振动加剧，引起保护器机械密封失效，井液进入电机。振动使机组连接螺栓松动，甚至断裂，导致机组掉井事故。剧烈地振动也会导致潜油电泵在运行过程中出现其他故障，极大地降低潜油电泵的运行寿命。为解决上述问题，可通过安装防砂管、防砂筛管、组合式防砂工具及滤砂管、安装旋流除砂器等几种形式。在潜油电机尾部安装皮碗封隔器，然后在其下端连接防砂管、防砂筛管等滤砂工具，这些防砂工具上面加工有一定尺寸的孔或割缝，还可以在其外表加装防砂网，让含有砂粒的井液首先通过防砂管、防砂筛管进行过滤，防止外径加大的砂粒进入潜油电泵系统。但这种防砂措施只能够将一些外径较大的砂粒过滤掉，而不能有效防止地层砂粉进入潜油电泵系统。在潜油电泵机组下端安装旋流除砂器。当含有砂粒的井液通过旋转式除砂器时，会沿轨迹产生一定的离心力，利用砂粒和井液的比重不同的原理，将比重较大的砂粒沉淀在旋转式除砂器外侧的砂锚中。使用旋流除砂器可在井液未进入潜油电泵系统之前将部分砂粒分离出去，有效减少进入机组井液中砂粒的含量。但安装旋流除砂器增加了机组总长度，使机组在斜井中应用时通过弯曲段的难度增大，且不适用于斜度较大的斜井及水平井。
49.本发明针对现有电潜泵应用局限性的问题，而提出一种新型电潜泵，该电潜泵选用迷宫螺旋泵替代电潜泵系统中的多级离心泵，可以适应高含气、高粘流及含砂工况，并且可通过搭配不同组数和不同结构参数的定、转子对泵送流量、压力进行调节，满足油田具体的工艺需求，克服现有电潜泵在极端工况条件下的应用局限性。
50.下面结合具体实例对本发明的技术方案进行详细说明。
51.如图3所示，本发明所提供的人工举升系统，包括地面系统、井下部分和辅助设备，井下部分包括迷宫螺旋泵1、油气分离器11和潜油电机13，辅助设备包括电机保护器12、扶正器14和多元测试装置15，迷宫螺旋泵1、油气分离器11、电机保护器12、潜油电机13、扶正器14和多元测试装置15串联连接在一起；
52.迷宫螺旋泵1包括转子轴1019以及套设在转子轴1019外部的定子1018，转子轴1019的外表面和定子1018的内表面设置有旋向相反的多头螺纹，且二者之间留有间隙。
53.进一步地，井下部分还包括泄油阀5、单流阀8和泵出口接头9，泄油阀5、单流阀8和泵出口接头9依次串联在迷宫螺旋泵1的上方；
54.地面系统包括依次电连接的变压器2、控制柜3和接线盒4，接线盒4通过动力电缆6和引接电缆7与井下部分电连接。
55.进一步地，迷宫螺旋泵1还包括：
56.入口水室1022和入口水室端盖1023，二者套设在转子轴1019的第一端，入口水室1022的第二端与定子1018的第一端可拆卸连接，入口水室端盖1023的第二端与入口水室1022的第一端可拆卸连接；
57.出口水室1017和出口水室端盖1015，二者套设在转子轴1019的第二端，出口水室1017的第一端与定子1018的第二端可拆卸连接，出口水室端盖1015的第一端与出口水室1017的第二端可拆卸连接。
58.进一步地，转子轴1019和定子1018之间的间隙为0.25～0.75mm。
59.进一步地，转子轴1019和定子1018的螺纹齿形角为20～60
°
、螺纹导程角为10～20
°
。
60.进一步地，入口水室1022的底部设置有低点排放口。
61.进一步地，转子轴1019的数量至少为一个，定子1018的数量至少为一个，当二者均为两个及以上时，串联组合在一起。
62.图7中序号所对应的零部件信息汇总于表1，图8中定、转子结构参数对应数值汇总于表2。
63.表1本发明所涉及的新型电潜泵的各部件名称
[0064][0065][0066]
表2新型电潜泵中定、转子结构参数
[0067][0068]
下面对本发明迷宫螺旋泵1的各部件的设计方式进行详细说明。
[0069]
(1)结构参数
[0070]
螺纹齿形选择性能相对介中的梯形螺纹，结构参数见表2。
[0071]
(2)静连接与密封
[0072]
静连接件包括出入口水室、定子1018及端盖等配件，其中定子1018与泵出入口水室等采取分体设计，并采用安装方便且易于对中的凹凸面(mf)法兰连接(gb/t9113-2010)配套2mm厚的凹凸面型钢制管法兰面并用石棉橡胶垫片(gb/t 9126-2008)进行密封。
[0073]
(2)定子
[0074]
根据已确定的定子螺纹结构参数，通过镗削加工内螺纹。
[0075]
(3)出入口水室
[0076]
出入口管接头选择螺纹连接(gb/t7307-2001)，为便于后续安装和紧固操作，管口距轴心的高度应略大于静连接法兰的外径高度。为确保更换介质时能完全排净泵内残留液体，在入口水室1022底部设置低点排放，并配套外六角螺塞1020m8
×
1(jb/zq4450-86)和螺塞垫1021(jb/t1718-2008)，并预留扳手空间(44mm)；支座设计参考dn159鞍式支座(jb/t4712.1-2007)，并根据适配电机调整高度，底板开孔并预留长度为20mm的直孔槽以适应后续安装过程中调整轴向间距。
[0077]
(4)轴承
[0078]
为简化出入口水室的零部件设计，轴承103布置采用“双支撑”设计，通过外接圆形法兰式轴承座102实现轴承103的定位与安装，并配置端盖完成轴封零件的装配，根据配套法兰尺寸选择相应的圆形凸台轴承座fc212(gb/t7809-2017)。标准件轴承座102一般都配置有专门的润滑油腔室及注油。标准件轴承座102对轴承103内圈有顶丝和紧定套101两种定位方式。前者安装方便，应用广泛，但是顶丝定位与挡圈定位相似，能承载的轴向力较小，而且需要在轴上额外开槽，削弱了轴的强度；后者与双圆螺母、轴端挡圈定位相似，锥孔配合可承受较大的轴向力。因此，根据圆形凸台轴承座fc212的实际尺寸和装配要求，选用紧定套101h2312(jb/t7919.1-1999)和与其配套的圆锥孔外球面球轴承uk212(gb/t3882-2017)。
[0079]
(5)轴封
[0080]
入口：考虑泵入口压力较低(pi≦0.3mpa)，选择唇型密封圈(gb/t13871.1-2007)作为轴封。唇形密封圈是设备在运行过程中通过密封腔内介质静压与弹簧压紧的共同作
用，使其密封唇口与转子轴1019始终保持紧贴，从而实现密封。按结构可分为内包骨架、外露骨架和装配式三种，其中外露骨架型密封圈(w型、fw型)相对前者具有定位准确、同轴度高等优势，相对后者更适用于小型旋转设备的轴封，因此选用带副唇外露骨架型唇型密封圈(fw型)作为泵入口端轴封。将唇形密封圈安装在与入口水室1022配套的端盖上，端盖与入口水室1022先由4条m16短螺栓(65mm)拉紧，再由4条m16长螺栓(110mm)贯穿端盖剩余的4个法兰孔连接轴承座102与入口水室1022法兰。端盖尺寸参考dn80-pn10凸面(m)钢制管法兰盖(gb/t9123-2010)。其中与入口水室1022配套的端盖按油封安装要求(gb/t1800.2-2009)确定腔体内孔的相关尺寸。
[0081]
出口：暂不考虑含固体颗粒的介质工况，出口端轴封选用bia型机械密封作为轴封。其密封端面材料为碳化钨，动环和静环在弹簧的压紧作用下保持贴合且相对滑动，以防止流体泄漏。为了便于机械密封的安装与更换，将机械密封的动环部分与轴套配合。轴套尺寸参考c型轴套(jb/zq4613-2006)做部分尺寸变更，包括：
①
将轴套端部挡圈高度增大1～2mm以适应机械密封弹簧座的压紧装配；
②
参考轴承内圈顶丝定位方式，轴套通过2个相隔120
°
布置的开槽平端紧定螺钉(gb/t73-1985)实现定位；
③
轴套与泵轴之间通过o形橡胶密封圈进行密封，根据o形圈轴向密封(gb/t3452.3-2005)的安装要求在轴套内表面挡圈端面及中部位置开槽(3.8
×
1.97)。静环安装在端盖上，与入口水室1022配套端盖的腔体内孔的相关尺寸参照机械密封配套的密封端盖安装要求(jb/t8726-1998)，端盖的安装方式与入口水室相同。
[0082]
(6)泵轴(转子轴)
[0083]
综合考虑加工成本与精度，采用转子1018与泵轴一体加工。转子轴1019的结构尺寸和加工精度根据实际装配零部件进行设计，在轴两端开中心孔(gb/t4459.5-1999)作为同轴度定位基准，同轴度公差等级选5级。轴末端通过(gb/t1096-2003)键与原动机连接，可配套普通平键a型或c型。
[0084]
依据上述迷宫螺旋泵在不同流量、粘性、转速条件下的变工况试验，并对其实测性能数据进行量纲分析。图9是电潜泵(即潜油离心泵10)(esp：electricsubmersiblepump)和迷宫螺旋泵1(lsp：labyrinthscrewpump)在泵送高粘流时的性能对比，其中，ch、cq分别是流量、扬程校正系数，两者的函数关系即表征了不局限于单一工况和结构参数的扬程-流量无量纲关系式，以评估泵送性能。在设计工况的流量范围内(ch,cq《1)，迷宫螺旋泵1的扬程校正系数大于电潜泵(c
h,lsp
》c
h,esp
)，即相同转速、流量条件下，应用迷宫螺旋泵1输送相同粘度的流体可获得更高的扬程。由此可见，迷宫螺旋泵1相对电潜泵更适用于输送高粘性介质。而且，应用迷宫螺旋泵1可增强电潜泵采油对含砂、含气等复杂工况的适应能力，可输送的最大含气率为0.3，而多级离心泵为0.1。
[0085]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种人工举升系统，包括井下部分和辅助设备，其特征在于，所述井下部分包括迷宫螺旋泵(1)、油气分离器(11)和潜油电机(13)，所述辅助设备包括电机保护器(12)、扶正器(14)和多元测试装置(15)，所述迷宫螺旋泵(1)、所述油气分离器(11)、所述电机保护器(12)、所述潜油电机(13)、所述扶正器(14)和所述多元测试装置(15)串联连接在一起；所述迷宫螺旋泵(1)包括转子轴(1019)以及套设在所述转子轴(1019)外部的定子(1018)，所述转子轴(1019)的外表面和所述定子(1018)的内表面设置有旋向相反的螺纹，且二者之间留有间隙。2.根据权利要求1所述的人工举升系统，其特征在于，所述迷宫螺旋泵(1)还包括：入口水室(1022)和入口水室端盖(1023)，二者套设在所述转子轴(1019)的第一端，所述入口水室(1022)的第二端与所述定子(1018)的第一端可拆卸连接，所述入口水室端盖(1023)的第二端与所述入口水室(1022)的第一端可拆卸连接；出口水室(1017)和出口水室端盖(1015)，二者套设在所述转子轴(1019)的第二端，所述出口水室(1017)的第一端与所述定子(1018)的第二端可拆卸连接，所述出口水室端盖(1015)的第一端与所述出口水室(1017)的第二端可拆卸连接。3.根据权利要求1所述的人工举升系统，其特征在于，所述转子轴(1019)和所述定子(1018)之间的间隙为0.25～0.75mm。4.根据权利要求1所述的人工举升系统，其特征在于，所述转子轴(1019)和所述定子(1018)的螺纹齿形角为20～60
°
、螺纹导程角为10～20
°
。5.根据权利要求2所述的人工举升系统，其特征在于，所述入口水室(1022)的底部设置有低点排放口。6.根据权利要求2所述的人工举升系统，其特征在于，所述迷宫螺旋泵(1)还包括两轴承座(102)和两轴承(103)，分别装配在所述转子轴(1019)的第一端和第二端，所述轴承(103)套设在所述转子轴(1019)上，所述轴承座(102)通过紧定套(101)对所述轴承(103)的内圈进行定位。7.根据权利要求2所述的人工举升系统，其特征在于，所述入口水室端盖(1023)上设置有凹槽，所述凹槽内装配有唇形密封圈(104)，作为泵入口端的轴封；所述迷宫螺旋泵(1)出口端设置有机械密封件(1012)，用于出口端轴封。8.根据权利要求2所述的人工举升系统，其特征在于，所述迷宫螺旋泵(1)出口端还设置有轴套(1016)，所述轴套(1016)与所述转子轴(1019)之间通过o形密封圈(1010)进行密封。9.根据权利要求1所述的人工举升系统，其特征在于，所述转子轴(1019)的数量至少为一个，所述定子(1018)的数量至少为一个，当二者均为两个及以上时，串联组合在一起。10.根据权利要求1所述的人工举升系统，其特征在于，所述井下部分还包括泄油阀(5)、单流阀(8)和泵出口接头(9)，所述泄油阀(5)、所述单流阀(8)和所述泵出口接头(9)依次串联在所述迷宫螺旋泵(1)的上方；所述人工举升系统还包括地面系统，所述地面系统包括依次电连接的变压器(2)、控制柜(3)和接线盒(4)，所述接线盒(4)通过动力电缆(6)和引接电缆(7)与所述井下部分电连接。

技术总结

本发明涉及一种人工举升系统，包括井下部分和辅助设备，井下部分包括迷宫螺旋泵、油气分离器和潜油电机，辅助设备包括电机保护器、扶正器和多元测试装置，迷宫螺旋泵、油气分离器、电机保护器、潜油电机、扶正器和多元测试装置串联连接在一起；迷宫螺旋泵包括转子轴以及套设在转子轴外部的定子，转子轴的外表面和定子的内表面设置有旋向相反的多头螺纹，且二者之间留有间隙。该迷宫螺旋泵替代电潜泵系统中的多级离心泵，可以适应高含气、高粘流及含砂工况，并且可通过搭配不同组数和不同结构参数的定、转子对泵送流量、压力进行调节，满足油田具体的工艺需求，克服现有电潜泵在极端工况条件下的应用局限性。件下的应用局限性。件下的应用局限性。