本發(fā)明涉及石油裝備技術領域，尤其涉及一種分層注水用水力驅動螺桿泵裝置。

背景技術：

隨著全球經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，資源的需求量日益增大，被譽為三大能源之一的石油資源更是需求緊張，尋求經(jīng)濟有效的開發(fā)石油資源的方式已成為當前油田開發(fā)的主題。油田投入生產(chǎn)開發(fā)以后，隨著開采時間的推移，油層本身能量將不斷地被消耗，致使油層壓力持續(xù)下降，地下原油大量脫氣，油井產(chǎn)量大幅降低，甚至停噴停產(chǎn)，造成地下殘留大量死油開采不出來。為了彌補原油采出后所造成的地下虧空，保持或提高油層壓力，實現(xiàn)油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，并獲得較高的采收率，必須對油田進行注水或注氣。而注水驅油的多次采油模式可以有效的保持油層壓力、補充地層能量，可以使采收率提高10％-25％，已成為當今油田的主要開發(fā)方式。其中，分層注水技術實現(xiàn)了油層內精細開采，并在中低滲透層挖潛、穩(wěn)油控水方面具有顯著優(yōu)勢，成為注水開發(fā)油田的重要措施。

隨著油田精細水驅開發(fā)力度的加大，層間矛盾日益突出，分注井普遍存在低滲層壓力不足、高滲層節(jié)流浪費嚴重等問題，將高滲層節(jié)流浪費的能量轉換為低滲層欠缺的能量，對于分層注井節(jié)能降耗、實現(xiàn)地層合理配水意義重大。

目前，分層注水技術主要采用地面增壓注水和井下水力活塞增壓注水，但是，一方面，地面增壓注水用于分層注水技術中，進一步加大了高滲層的節(jié)流壓差，沒有解決高滲層節(jié)流損失的問題，造成能量的大量浪費和流程負擔的加重；另一方面，井下水力活塞增壓注水用于分層注水技術中，由于井下水力活塞增壓注水中采用換向閥等電力控制機構控制增壓裝置單純對低滲層進行增壓注水，并沒有有效利用高滲層多余的能量，而且井下水力活塞增壓注水中采用了較多的運動件導致整個機組運行可靠性差。

為了將高滲層節(jié)流浪費的能量轉換為低滲層欠缺的能量，實現(xiàn)分注井的節(jié)能降耗，中國專利CN105626008A公開了一種井下水力螺桿自動調壓注水裝置，如圖1所示，該井下水力螺桿自動調壓注水裝置包括上驅裝置、主軸總成、下驅裝置以及分水裝置，上驅裝置的下端與主軸總成上端通過上萬向聯(lián)軸器連接，下驅裝置的上端與主軸總成的下端通過下萬向聯(lián)軸器連接，上驅裝置包括外部的馬達定子及內部的馬達轉子，馬達轉子下端與上萬向聯(lián)軸器連接，下驅裝置包括外部的泵定子和內部的泵轉子，泵轉子上端與下萬向聯(lián)軸器的一端連接，下萬向聯(lián)軸器的另一端與主軸總成下端的主軸連接。

井下水力螺桿自動調壓注水裝置的工作機理：當?shù)孛鎰恿Ρ脤⒁欢▔毫土髁康淖⑷胍和ㄟ^中心油管輸送到井下水力螺桿自動調壓注水裝置時，經(jīng)過分水裝置的交叉通道進入到馬達和泵的入口處，進入到馬達入口處的動力液驅動馬達的轉子，馬達的轉子將液體能轉化為機械能驅動其下端的泵轉子轉動，經(jīng)過馬達的動力液由于部分液體能轉化為機械能而壓力降低后注入相應的低壓注水層(高滲層)；進入泵入口處的動力液經(jīng)過泵增壓后注入相應的高壓注水層(低滲層)，最終通過馬達的降壓功能和泵的增壓功能實現(xiàn)層間能量的合理轉換，將高滲層節(jié)流浪費的能量轉換為低滲層欠缺的能量，達到合理配注的目的，降低能量損失，實現(xiàn)分層注水的高效節(jié)能。

然而，圖1所示的井下水力螺桿自動調壓注水裝置，由于泵的入口和馬達的入口相連，泵的入口處壓力小于泵的出口處壓力，因此，泵轉子上的軸向力自下向上；馬達入口處的壓力大于馬達出口處的壓力，因此，馬達轉子上的軸向力自下向上。參考圖1所示，主軸總成既要承受泵轉子上的軸向壓力，又要承受馬達轉子上的軸向拉力，還要傳遞馬達轉子的扭矩驅動泵轉子，導致主軸總成受力復雜，設計難度高，且安全性差，進而，降低了井下水力螺桿自動調壓注水裝置的工作可靠性。同時，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，圖1所示的井下水力螺桿自動調壓注水裝置中，上萬向聯(lián)軸器需要承受馬達轉子上的軸向拉力和扭矩，由于球接觸萬向軸、花瓣式萬向軸和十字接頭萬向軸均不能夠承受拉力，因此，上萬向聯(lián)軸器只能夠選用柔性軸，但是，撓性軸的疲勞壽命差，降低了井下水力螺桿自動調壓注水裝置的使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種分層注水用水力驅動螺桿泵裝置，旨在提高分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的使用壽命，同時降低中間傳動軸總成的受力復雜度和設計難度，提高中間傳動軸總成的安全性以及分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的工作可靠性。

本發(fā)明提供一種分層注水用水力驅動螺桿泵裝置，所述水力驅動螺桿泵裝置包括上接頭、交叉水管、塞子、上外管、馬達出口傳動軸總成、馬達出口萬向軸總成、單螺桿馬達總成、馬達入口萬向軸總成、中間傳動軸總成、泵入口萬向軸總成、單螺桿泵，所述上接頭下端與所述交叉水管相連接，所述上接頭上端用于連接油管，所述交叉水管下端包括內接頭和外接頭，所述外接頭與所述上外管連接；所述交叉水管的上端設置有用于安裝流量計的安裝孔，所述塞子包括打撈頭、打撈桿和塞子本體，所述塞子本體安裝在所述安裝孔內，所述塞子本體與所述安裝孔間設置有O型密封圈；所述馬達出口傳動軸總成包括馬達出口傳動軸殼體、馬達出口串軸承、馬達出口主軸，所述馬達出口傳動軸殼體與所述內接頭連接，所述馬達出口主軸與所述馬達出口傳動軸殼體通過所述馬達出口串軸承相連接；所述馬達出口萬向軸總成包括馬達出口上接頭、馬達出口下接頭、馬達出口撓動軸、馬達出口殼體和馬達出口鋼球，所述馬達出口上接頭與所述馬達出口主軸相連接，所述馬達出口上接頭與所述馬達出口下接頭通過所述馬達出口撓動軸相連接，所述馬達出口上接頭與所述馬達出口撓動軸通過所述馬達出口鋼球相連接，所述馬達出口下接頭與所述馬達出口撓動軸通過所述馬達出口鋼球相連接，所述馬達出口殼體與所述馬達出口傳動軸殼體相連接；所述單螺桿馬達總成包括單螺桿馬達轉子和單螺桿馬達定子，所述單螺桿馬達定子包括馬達定子外殼和馬達定子橡膠襯套副，所述單螺桿馬達轉子與所述馬達出口下接頭相連接，所述馬達定子外殼與所述馬達出口殼體相連接；所述單螺桿馬達總成下端與所述馬達入口萬向軸總成的上端相連接，所述馬達入口萬向軸總成的下端與所述中間傳動軸總成的上端相連接，所述中間傳動軸總成的下端與所述泵入口萬向軸總成的上端相連接，所述泵入口萬向軸總成的下端與所述單螺桿泵上端相連接。

可選的，所述馬達定子外殼安裝在所述上外管的內腔中，所述上外管與所述馬達定子外殼間設置有扶正銷，所述扶正銷的下端面設置有與所述馬達定子外殼相互配合的圓弧面。

可選的，所述馬達出口主軸上設置有第一軸向過流孔，所述第一軸向過流孔貫穿所述馬達出口主軸兩端，所述馬達出口主軸上設置有第一徑向過流孔，所述第一徑向過流孔的中心軸線與所述第一軸向過流孔的中心軸線之間的夾角為45°。

可選的，所述馬達入口萬向軸總成包括馬達入口上接頭、馬達入口下接頭、馬達入口撓動軸和馬達入口鋼球，所述馬達入口上接頭與所述馬達轉子相連接，所述馬達入口上接頭與所述馬達入口下接頭通過所述馬達入口撓動軸相連接，所述馬達入口上接頭與所述馬達入口撓動軸通過所述馬達入口鋼球相連接，所述馬達入口下接頭與所述馬達入口撓動軸通過所述馬達入口鋼球相連接。

可選的，所述中間傳動軸總成包括中間傳動軸上殼體、中間傳動軸下殼體、中間主軸、中間串軸承，所述中間傳動軸上殼體的上端與所述上外管連接，所述中間傳動軸上殼體的下端與所述中間傳動軸下殼體的上端相連接，所述中間主軸與所述中間傳動軸上殼體通過所述中間串軸承相連接。

可選的，所述泵入口萬向軸總成包括泵入口上接頭、泵入口下接頭、泵入口撓動軸、泵入口萬向軸殼體和泵入口鋼球，所述泵入口上接頭的上端與所述中間主軸的下端相連接，所述泵入口上接頭的下端與所述泵入口撓動軸的上端通過所述泵入口鋼球相連接，所述泵入口下接頭的上端與所述泵入口撓動軸的下端通過所述泵入口鋼球相連接，所述泵入口萬向軸殼體的上端與所述中間傳動軸下殼體的下端相連接。

可選的，所述單螺桿泵總成包括單螺桿泵轉子和單螺桿泵定子，所述單螺桿泵定子包括泵定子外殼和泵定子橡膠襯套副，所述單螺桿泵轉子與所述泵入口下接頭相連接，所述泵定子外殼的上端與所述泵入口萬向軸殼體的下端相連接。

可選的，所述交叉水管上設置有內流道和外流道，所述內流道與所述外流道相互不連通，所述內流道與所述單螺桿馬達總成的出口相連通，所述外流道與所述單螺桿馬達總成的入口相連通，所述單螺桿馬達總成的入口和所述單螺桿泵總成的入口相連通。

可選的，所述中間主軸上設置有有第二軸向過流孔，所述第二軸向過流孔貫穿所述中間主軸兩端，所述中間主軸上設置有第二徑向過流孔，所述第二徑向過流孔的中心軸線與所述第二軸向過流孔的中心軸線之間的夾角為45°。

可選的，所述水力驅動螺桿泵裝置還包括花鍵套，所述中間主軸的上端與所述馬達入口下接頭的下端通過所述花鍵套相連接，所述花鍵套上設置有內花鍵，所述中間主軸的上端和所述馬達入口下接頭的下端均設置有外花鍵，所述內花鍵與所述外花鍵相配合。

可選的，所述上接頭與所述交叉水管通過右旋螺紋相連接，所述交叉水管與所述上外管通過左旋螺紋相連接，所述交叉水管與所述馬達出口傳動軸殼體通過右旋螺紋相連接，所述馬達出口傳動軸殼體與所述馬達出口殼體通過右旋螺紋相連接，所述馬達出口殼體與所述馬達定子外殼通過右旋螺紋連接，所述上外管與所述中間傳動軸上殼體通過左旋螺紋相連接，所述中間傳動軸上殼體通過左旋螺紋與所述中間傳動軸下殼體相連接，所述中間傳動軸下殼體與所述泵入口萬向軸殼體通過左旋螺紋相連接，所述泵入口萬向軸殼體與所述泵定子外殼通過左旋螺紋相連接。

可選的，所述馬達出口主軸與所述馬達出口上接頭通過左旋螺紋相連接，所述馬達出口下接頭與所述單螺桿馬達轉子通過左旋螺紋相連接，所述單螺桿馬達轉子與所述馬達入口上接頭通過右旋螺紋相連接，所述中間主軸與所述泵入口上接頭通過右旋螺紋相連接，所述泵入口下接頭與所述單螺桿泵轉子通過右旋螺紋相連接。

本發(fā)明實施例的分層注水用水力驅動螺桿泵裝置，其單螺桿馬達出口處設置有馬達出口萬向軸總成和馬達出口傳動軸總成，單螺桿馬達轉子與馬達出口主軸通過馬達出口上接頭、馬達出口下接頭、馬達出口撓動軸以及馬達出口傳動軸總成相連接，馬達出口主軸與馬達出口傳動軸殼體通過馬達出口串軸承相連接，馬達出口傳動軸殼體與交叉水管下端的內接頭相連接，交叉水管與油管通過上接頭相連接，進而保證單螺桿馬達轉子上產(chǎn)生的自下向上的軸向水力載荷經(jīng)馬達出口傳動軸總成和馬達出口萬向軸總成傳遞到油管，可以有效避免馬達入口萬向軸總成承受單螺桿馬達轉子上的軸向水力載荷，保證馬達入口萬向軸總成僅用于傳遞單螺桿馬達轉子輸出的扭矩，降低了馬達入口萬向軸總成的設計難度，提高了馬達入口萬向軸總成的使用壽命，進一步提高了分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的使用壽命和安全性。

同時，由于單螺桿馬達轉子上產(chǎn)生的自下向上的軸向水力載荷經(jīng)馬達出口傳動軸總成和馬達出口萬向軸總成傳遞到油管，降低了中間傳動軸總成的受力復雜度，中間主軸僅需要承受單螺桿馬達轉子輸出的扭矩和單螺桿泵轉子上的軸向水力載荷，不需要承受單螺桿馬達轉子上產(chǎn)生的自下向上的軸向水力載荷的拉力，降低了中間主軸的受力復雜度和設計難度，提高了中間主軸的安全性以及分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的工作可靠性。

而且，本發(fā)明實施例提供的水力驅動螺桿泵裝置，其交叉水管的上端設置有用于安裝流量計的安裝孔，安裝孔內設置有用于密封該安裝孔的塞子，該塞子的塞子本體在壓差力的作用下固定在安裝孔內部，實現(xiàn)安裝孔內未安裝流量計時的密封，可以方便實現(xiàn)測量水力驅動螺桿泵裝置中單螺桿馬達總成的出口流量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的結構圖；

圖1A為圖1中A部分的局部放大圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的交叉水管的結構圖；

圖2A為圖2中B-B向截面圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的馬達出口傳動軸總成的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的馬達出口萬向軸總成的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的單螺桿馬達總成的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的馬達入口萬向軸總成的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的中間傳動軸總成的結構示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的泵入口萬向軸總成的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的單螺桿泵總成的結構示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例提供的塞子的結構示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例提供的扶正銷的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”和“第八”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它步驟或單元。

本發(fā)明實施例的分層注水用水力驅動螺桿泵裝置，用于石油工業(yè)中原油開采后的地層分層注水過程中，該水力驅動螺桿泵裝置包括上接頭、交叉水管、上外管、馬達出口傳動軸總成、馬達出口萬向軸總成、單螺桿馬達總成、馬達入口萬向軸總成、中間傳動軸總成、泵入口萬向軸總成、單螺桿泵總成，當?shù)孛孀⑺脤⒁欢▔毫土髁康淖⑷胍和ㄟ^中心油管輸送到水力驅動螺桿泵裝置時，經(jīng)過交叉水管的外流道進入到單螺桿馬達和單螺桿泵的入口處，進入到單螺桿馬達入口處的動力液驅動單螺桿馬達的轉子轉動，單螺桿馬達的轉子將液體能轉化為機械能驅動其下端的單螺桿泵轉子轉動，經(jīng)過單螺桿馬達的動力液由于部分液體能轉化為機械能而壓力降低后注入相應的低壓注水層(高滲層)；進入單螺桿泵入口處的動力液經(jīng)過單螺桿泵增壓后注入相應的高壓注水層(低滲層)，最終通過單螺桿馬達的降壓功能和單螺桿泵的增壓功能實現(xiàn)高壓注水層和低壓注水層的層間能量的合理轉換，將高滲層節(jié)流浪費的能量轉換為低滲層欠缺的能量，達到合理配注的目的，降低能量損失，實現(xiàn)分層注水的高效節(jié)能。

參考圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例提供的分層注水用水力驅動螺桿泵裝置，包括上接頭2、交叉水管3、上外管4、馬達出口傳動軸總成5、馬達出口萬向軸總成6、單螺桿馬達總成7、馬達入口萬向軸總成8、中間傳動軸總成9、泵入口萬向軸總成10、單螺桿泵總成11；其中，上接頭2下端與交叉水管3相連接，具體的，上接頭2下端與交叉水管3通過右旋螺紋相連接；上接頭2的上端用于連接油管，交叉水管3的下端包括內接頭304和外接頭303，外接頭303與上外管4連接，具體的，外接頭303與上外管4通過左旋螺紋相互連接，上接頭2的下端與交叉水管3之間通過右旋螺紋連接，外接頭303和上外管4之間通過左旋螺紋連接，可以有效避免水力驅動螺桿泵裝置在井下工作的過程中發(fā)生卸扣，即有效避免了螺紋連接自動松開的井下事故的發(fā)生。

參考圖2所示，交叉水管3的上端設置有用于安裝流量計的安裝孔305，參考圖1所示，本發(fā)明實施例提供的水力驅動螺桿泵裝置在正常工作的過程中，安裝孔305內安裝有與安裝孔305相配合的塞子1。參考圖10所示，塞子1包括打撈頭101、打撈桿102和塞子本體103，打撈頭101為圓錐臺，其錐面與打撈桿102中心軸線間的夾角為β，優(yōu)選的，夾角β的大小為45°。參考圖10所示，塞子本體103為中空殼體，塞子本體103與安裝孔305相互配合，塞子本體103設置有三個O型密封圈安裝槽，塞子本體103與安裝孔305相互配合后，塞子本體103與安裝孔305間設置三個O型密封圈。

參考圖1所示，本發(fā)明實施例提供的水力驅動螺桿泵裝置在正常工作的過程中，由于上接頭2內腔中的注入液壓力大于單螺桿馬達總成7的出口壓力，因此，塞子本體103在壓差力的作用下固定在安裝孔305內部，塞子本體103的下表面設置有與安裝孔305內部凸臺相互配合的倒角面，實現(xiàn)塞子本體103在安裝孔305的軸向方向上的固定，同時，設置倒角面可以降低塞子本體103安裝進安裝孔305內部的難度。在水力驅動螺桿泵裝置下入井底的后，如果想要測量單螺桿馬達總成7的出口流量和單螺桿泵總成11的出口流量，可以下入打撈工具將塞子1打撈出來，進而下入與安裝孔305相互配合的流量計，測量單螺桿馬達總成7的出口流量，同時在井口測量分注井的注入液總流量，就可以得到單螺桿泵總成11的出口流量。

參考圖3所示，馬達出口傳動軸總成5包括馬達出口傳動軸殼體502、馬達出口串軸承505、馬達出口主軸501、串軸承軸套503、扶正軸承506、扶正軸承軸套504和第一固定螺母507，通過馬達出口主軸501上的軸肩和串軸承軸套503將馬達出口串軸承505固定在馬達出口主軸501上，馬達出口串軸承505的外圈與馬達出口傳動軸殼體502的內腔中的臺階相連接，通過串軸承軸套503、扶正軸承軸套504和第一固定螺母507將扶正軸承506固定在馬達出口主軸501上。

參考圖1所示，馬達出口傳動軸殼體502與內接頭304相連接，具體的，馬達出口傳動軸殼體502與內接頭304通過右旋螺紋相互連接，采用右旋螺紋實現(xiàn)馬達出口傳動軸殼體502與內接頭304之間的連接固定，可以有效避免在水力驅動螺桿泵裝置工作的過程中，馬達出口傳動軸殼體502與內接頭304之間的連接螺紋發(fā)生卸扣的問題。

參考圖4所示，馬達出口萬向軸總成6包括馬達出口上接頭602、馬達出口下接頭612、馬達出口撓動軸609、馬達出口殼體601、馬達出口鋼球610、馬達出口濾網(wǎng)堵頭603、馬達出口濾網(wǎng)604、馬達出口皮碗座605、馬達出口皮碗606、馬達出口皮碗壓座607、馬達出口壓帽608和馬達出口球座611，馬達出口上接頭602與馬達出口撓動軸609通過馬達出口鋼球610相連接，馬達出口下接頭612與馬達出口撓動軸609通過所馬達出口鋼球610相連接。

具體的，參考圖4所示，馬達出口上接頭602的內腔中設置有用于安裝馬達出口鋼球610的圓弧形球槽，馬達出口下接頭612的內腔中同樣設置有用于安裝馬達出口鋼球610的圓弧形球槽，馬達出口撓動軸609的兩端球面上設置有用于安裝馬達出口鋼球610的球窩，該圓弧形球槽和該球窩相互配合用于安裝馬達出口鋼球610，進而通過馬達出口鋼球610將馬達出口上接頭602、馬達出口下接頭612和馬達出口撓動軸609鉸接在一起。參考圖4所示，馬達出口上接頭602和馬達出口撓動軸609的配合處以及馬達出口下接頭612和馬達出口撓動軸609的配合處設置有馬達出口球座611，馬達出口撓動軸609的端面與馬達出口球座611上的球形面相互配合。參考圖4所示，該圓弧形球槽和該球窩內填充有用于潤滑的硅脂，馬達出口上接頭602、馬達出口下接頭612設置有用于密封該硅脂的馬達出口皮碗座605、馬達出口皮碗606、馬達出口皮碗壓座607和馬達出口壓帽608，通過馬達出口皮碗壓座607將馬達出口皮碗606安裝在馬達出口皮碗座605上，通過馬達出口壓帽608將馬達出口皮碗壓座607分別固定在馬達出口上接頭602、馬達出口下接頭612的內腔中。

需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的馬達出口萬向軸總成6為球接觸萬向軸，通過鋼球在圓弧形球槽和球窩內的運動實現(xiàn)上接頭和下接頭間的偏心運動，通過鋼球的剪切運動傳遞上接頭和下接頭間的扭矩，通過擾動軸端部球頭的壓迫作用傳遞上接頭和下接頭間的軸向力，相對于花瓣式萬向軸和十字接頭萬向軸以及軟軸等，不受疲勞極限限制，其使用壽命長，工作可靠性高，提高了分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的使用壽命和安全性。

參考圖1所示，馬達出口上接頭602與馬達出口主軸501相連接，馬達出口上接頭602與馬達出口下接頭612通過馬達出口撓動軸609相連接，馬達出口殼體601與馬達出口傳動軸殼體502相連接。具體的，馬達出口上接頭602與馬達出口主軸501間的連接螺紋為左旋螺紋，馬達出口殼體601與馬達出口傳動軸殼體502間的連接螺紋為右旋螺紋，可以保證水力驅動螺桿泵裝置在工作的過程中，其連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣的井下安全事故。

參考圖5所示，單螺桿馬達總成7包括單螺桿馬達轉子703和單螺桿馬達定子，該單螺桿馬達定子包括馬達定子外殼701和馬達定子橡膠襯套副702，通過在馬達定子外殼701內部注膠的方式在馬達定子外殼701內部形成馬達定子橡膠襯套副702，馬達定子橡膠襯套副702粘附在馬達定子外殼701的內表面。

參考圖1所示，單螺桿馬達轉子703與馬達出口下接頭612相連接，具體的，單螺桿馬達轉子703與馬達出口下接頭612間的連接螺紋為左旋螺紋，可以保證水力驅動螺桿泵裝置在工作的過程中，其連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣的井下安全事故。

參考圖1所示，馬達定子外殼701與馬達出口殼體601相連接，具體的，馬達定子外殼701與馬達出口殼體601間的連接螺紋為右旋螺紋，可以保證水力驅動螺桿泵裝置在工作的過程中，其連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣的井下安全事故。

參考圖6所示，馬達入口萬向軸總成8包括馬達入口上接頭801、馬達入口下接頭811、馬達入口撓動軸808、馬達入口鋼球809、馬達入口濾網(wǎng)堵頭802、馬達入口濾網(wǎng)803、馬達入口皮碗座804、馬達入口皮碗805、馬達入口皮碗壓座806、馬達入口壓帽807和馬達入口球座810，馬達入口上接頭801與馬達入口撓動軸808通過馬達入口鋼球809相連接，馬達入口下接頭811與馬達入口撓動軸808通過馬達入口鋼球809相連接。

具體的，參考圖6所示，馬達入口上接頭801的內腔中設置有用于安裝馬達入口鋼球809的圓弧形球槽，馬達入口下接頭811的內腔中同樣設置有用于安裝馬達入口鋼球809的圓弧形球槽，馬達入口撓動軸808的兩端球面上設置有用于安裝馬達入口鋼球809的球窩，該圓弧形球槽和該球窩相互配合用于安裝馬達入口鋼球809，進而通過馬達入口鋼球809將馬達入口上接頭801、馬達入口下接頭811和馬達入口撓動軸808鉸接在一起。

參考圖6所示，馬達入口上接頭801和馬達入口撓動軸808的配合處以及馬達入口下接頭811和馬達入口撓動軸808的配合處設置有馬達入口球座810，馬達入口撓動軸808的端面與馬達入口球座810上的球形面相互配合。參考圖6所示，該圓弧形球槽和該球窩內填充有用于潤滑的硅脂，馬達入口上接頭801、馬達入口下接頭811均設置有用于密封該硅脂的馬達入口皮碗座804、馬達入口皮碗805、馬達入口皮碗壓座806和馬達入口壓帽807，通過馬達入口皮碗壓座806將馬達入口皮碗805安裝在馬達入口皮碗座804上，通過馬達入口壓帽807將馬達入口皮碗壓座806分別固定在馬達入口上接頭801、馬達入口下接頭811的內腔中。

需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的馬達入口萬向軸總成8為球接觸萬向軸，通過鋼球在圓弧形球槽和球窩內的運動實現(xiàn)上接頭和下接頭間的偏心運動，通過鋼球的剪切運動傳遞上接頭和下接頭間的扭矩，通過擾動軸端部球頭的壓迫作用傳遞上接頭和下接頭間的軸向力，相對于花瓣式萬向軸和十字接頭萬向軸以及軟軸等，不受疲勞極限限制，其使用壽命長，工作可靠性高，提高了水力驅動螺桿泵裝置的使用壽命和安全性。

參考圖1所示，馬達入口上接頭801與單螺桿馬達轉子703相連接，馬達入口上接頭801與馬達入口下接頭811通過馬達入口撓動軸808相連接。具體的，馬達入口上接頭801與單螺桿馬達轉子703間的連接螺紋為右旋螺紋，可以保證單螺桿馬達轉子703轉動的過程中，馬達入口上接頭801與單螺桿馬達轉子703間的連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣。

參考圖7所示，中間傳動軸總成9包括中間傳動軸上殼體901、中間傳動軸下殼體905、中間主軸902、中間串軸承910、上扶正軸承套筒903、中間串軸承套筒904、下外串軸承套筒906、下內串軸承套筒907、下扶正軸承套筒908、第二固定螺母913、上扶正軸承909、下扶正軸承912和第一O型密封圈911，上扶正軸承909通過中間主軸902上的軸肩和上扶正軸承套筒903以及中間串軸承套筒904固定在中間主軸902上，中間串軸承910通過中間串軸承套筒904和下外串軸承套筒906以及下內串軸承套筒907固定在中間主軸902上，上扶正軸承909通過第二固定螺母913和下內串軸承套筒907以及下扶正軸承套筒908固定在中間主軸902上。

參考圖7所示，中間傳動軸上殼體901的內腔設置有用于安裝中間串軸承910的臺階，中間傳動軸上殼體901與中間傳動軸下殼體905通過左旋螺紋相互連接，中間傳動軸上殼體901與中間傳動軸下殼體905的連接處設置有用于安裝第一O型密封圈911的凹槽，對于第一O型密封圈911的具體型號和材質，本發(fā)明實施例不做具體限定。

參考圖1所示，中間傳動軸上殼體901的上端與上外管4連接，中間傳動軸上殼體901的下端與中間傳動軸下殼體905的上端相連接，中間主軸902通過中間串軸承910與中間傳動軸上殼體901相連接。具體的，參考圖1所示，中間傳動軸上殼體901的上端與上外管4間的連接螺紋為左旋螺紋，馬達入口萬向軸總成8整體安裝在上外管4的內腔中。

參考圖1所示，由于水力驅動螺桿泵裝置涉及的零部件較多，且整體的軸向安裝長度大，內外部件間連接螺紋多，軸向安裝累積誤差大，因此為降低水力驅動螺桿泵裝置的整體安裝難度，中間主軸902的上端與馬達入口下接頭811的下端間采用花鍵連接。具體的，參考圖1所示，本發(fā)明實施例的水力驅動螺桿泵裝置還包括花鍵套12，中間主軸902的上端通過花鍵套12與馬達入口下接頭811的下端相連接，花鍵套12的內腔中設置有內花鍵，中間主軸902的上端和馬達入口下接頭811的下端均設置有外花鍵，該內花鍵與該外花鍵相配合。

參考圖8所示，泵入口萬向軸總成10包括泵入口上接頭1002、泵入口下接頭1012、泵入口撓動軸1009、泵入口殼體1001、泵入口鋼球1010、泵入口濾網(wǎng)堵頭1003、泵入口濾網(wǎng)1004、泵入口皮碗座1005、泵入口皮碗1006、泵入口皮碗壓座1007、泵入口壓帽1008和泵入口球座1011，泵入口上接頭1002與泵入口撓動軸1009通過泵入口鋼球1010相連接，泵入口下接頭1012與泵入口撓動軸1009通過所泵入口鋼球1010相連接。

具體的，參考圖4所示，泵入口上接頭1002的內腔中設置有用于安裝泵入口鋼球1010的圓弧形球槽，泵入口下接頭1012的內腔中同樣設置有用于安裝泵入口鋼球1010的圓弧形球槽，泵入口撓動軸1009的兩端球面上設置有用于安裝泵入口鋼球1010的球窩，該圓弧形球槽和該球窩相互配合用于安裝泵入口鋼球1010，進而通過泵入口鋼球1010將泵入口上接頭1002、泵入口下接頭1012和泵入口撓動軸1009鉸接在一起。

參考圖4所示，泵入口上接頭1002和泵入口撓動軸1009的配合處以及泵入口下接頭1012和泵入口撓動軸1009的配合處設置有泵入口球座1011，泵入口撓動軸1009的端面與泵入口球座1011上的球形面相互配合。參考圖4所示，該圓弧形球槽和該球窩內填充有用于潤滑的硅脂，泵入口上接頭1002、泵入口下接頭1012設置有用于密封該硅脂的泵入口皮碗座1005、泵入口皮碗1006、泵入口皮碗壓座1007和泵入口壓帽1008，通過泵入口皮碗壓座1007將泵入口皮碗1006安裝在泵入口皮碗座1005上，通過泵入口壓帽1008將泵入口皮碗壓座1007分別固定在泵入口上接頭1002、泵入口下接頭1012的內腔中。

需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的泵入口萬向軸總成10為球接觸萬向軸，通過鋼球在圓弧形球槽和球窩內的運動實現(xiàn)上接頭和下接頭間的偏心運動，通過鋼球的剪切運動傳遞上接頭和下接頭間的扭矩，通過擾動軸端部球頭的壓迫作用傳遞上接頭和下接頭間的軸向力，相對于花瓣式萬向軸和十字接頭萬向軸以及軟軸等，不受疲勞極限限制，其使用壽命長，工作可靠高，提高了分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的使用壽命和安全性。

參考圖1所示，泵入口上接頭1002與中間主軸902的下端相連接，泵入口上接頭1002通過泵入口撓動軸1009與泵入口下接頭1012相連接，泵入口殼體1001與中間傳動軸下殼體905的下端相連接。具體的，泵入口上接頭1002與中間主軸902間的連接螺紋為右旋螺紋，泵入口殼體1001與中間傳動軸下殼體905間的連接螺紋為左旋螺紋，可以保證水力驅動螺桿泵裝置在工作的過程中，其連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣的井下安全事故。

參考圖9所示，單螺桿泵總成11包括單螺桿泵轉子1103和單螺桿泵定子，該單螺桿泵定子包括泵定子外殼1101和泵定子橡膠襯套副1102，通過在泵定子外殼1101內部注膠的方式在泵定子外殼1101內部形成泵定子橡膠襯套副1102，泵定子橡膠襯套副1102粘附在泵定子外殼1101的內表面。

參考圖1所示，單螺桿泵轉子1103與泵入口下接頭1012相連接，具體的，單螺桿泵轉子1103與泵入口下接頭1012間通過右旋螺紋相連，可以保證在單螺桿馬達轉子703驅動單螺桿泵轉子1103轉動的過程中，單螺桿泵轉子1103與泵入口下接頭1012間的連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣。

參考圖1所示，泵定子外殼1101與泵入口殼體1001相連接，具體的，泵定子外殼1101與泵入口殼體1001間的連接螺紋為左旋螺紋，可以保證在單螺桿馬達轉子703驅動單螺桿泵轉子1103轉動的過程中，泵定子外殼1101與泵入口殼體1001間的連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣。

進一步的，交叉水管3與馬達出口傳動軸殼體502間的連接螺紋旋向和交叉水管3與上外管4間的連接螺紋旋向相反，單螺桿馬達轉子703與馬達入口上接頭801間的連接螺紋旋向和單螺桿馬達轉子703與馬達出口下接頭612間的連接螺紋旋向相反。

需要說明的是，由于單螺桿泵總成11的旋向是左旋，單螺桿馬達總成7的旋向是右旋，所以上接頭2與交叉水管3需要通過右旋螺紋相連接，交叉水管3與上外管4需要通過左旋螺紋相連接，交叉水管3與馬達出口傳動軸殼體502需要通過右旋螺紋相連接，馬達出口傳動軸殼體502與馬達出口殼體601需要通過右旋螺紋相連接，馬達出口殼體601與馬達定子外殼701需要通過右旋螺紋連接，上外管4與中間傳動軸上殼體901需要通過左旋螺紋相連接，中間傳動軸上殼體901與中間傳動軸下殼體905需要通過左旋螺紋相連接，中間傳動軸下殼體905與泵入口萬向軸殼體1001需要通過左旋螺紋相連接，泵入口萬向軸殼體1001與泵定子外殼1101需要通過左旋螺紋相連接，馬達出口主軸501與馬達出口上接頭602需要通過左旋螺紋相連接，馬達出口下接頭612與單螺桿馬達轉子703需要通過左旋螺紋相連接，單螺桿馬達轉子703與馬達入口上接頭801需要通過右旋螺紋相連接，中間主軸902與泵入口上接頭1002需要通過右旋螺紋相連接，泵入口下接頭1012與單螺桿泵轉子1103需要通過右旋螺紋相連接，才可以保證在單螺桿馬達轉子703驅動單螺桿泵轉子1103轉動的過程中，水力驅動螺桿泵裝置的所有連接螺紋始終處于上扣狀態(tài)而不會發(fā)生卸扣。

參考圖1所示，上接頭2與交叉水管3的連接處設置有第二O型密封圈B1，交叉水管3與塞子1的連接處設置有第三O型密封圈B2，交叉水管3與上外管4的連接處設置有第四O型密封圈B3，馬達出口殼體601與馬達定子外殼701的連接處設置有第五O型密封圈B4，中間傳動軸下殼體905與泵入口萬向軸殼體1001的連接處設置有第六O型密封圈B5，其中，第二O型密封圈B1、第三O型密封圈B2、第四O型密封圈B3、第五O型密封圈B4、第六O型密封圈B5的具體尺寸型號和具體安裝方式，本發(fā)明實施例不做具體限定，本領域技術人員可參考現(xiàn)有技術。

參考圖3所示，馬達出口主軸501上設置有第一軸向過流孔，該第一軸向過流孔貫穿馬達出口主軸501的兩端，馬達出口主軸501上設置有第一徑向過流孔，該第一徑向過流孔的中心軸線與該第一軸向過流孔的中心軸線之間的夾角為30°～60°。需要說明的是，第一徑向過流孔的中心軸線與該第一軸向過流孔的中心軸線之間的夾角設置30°～60°，可以降低注入液通過第一徑向過流孔進入第一軸向過流孔時的水力損失，提高水力驅動螺桿泵裝置的工作效率。優(yōu)選的，第一徑向過流孔的中心軸線與該第一軸向過流孔的中心軸線之間的夾角設置45°，經(jīng)過仿真發(fā)現(xiàn)，第一徑向過流孔的中心軸線與該第一軸向過流孔的中心軸線之間的夾角設置為45°時，注入液通過第一徑向過流孔進入第一軸向過流孔時的水力損失比較小。

參考圖2和圖2A所示，交叉水管3上設置有內流道302和外流道301，內流道302與外流道301相互不連通，內流道302與單螺桿馬達總成7的出口相連通，外流道301與單螺桿馬達總成7的入口相連通，單螺桿馬達總成7的入口和單螺桿泵總成11的入口相連通。參考圖2A所示，外流道301為兩個扇形孔，每一個扇形孔的扇形夾角為α，α的角度為120°。

參考圖7所示，中間主軸702上設置有第二軸向過流孔，該第二軸向過流孔貫穿中間主軸702兩端，中間主軸702上設置有第二徑向過流孔，該第二徑向過流孔的中心軸線與該第二軸向過流孔的中心軸線之間的夾角為30°～60°。需要說明的是，第二徑向過流孔的中心軸線與該第二軸向過流孔的中心軸線之間的夾角設置30°～60°，優(yōu)選的，第二徑向過流孔的中心軸線與該第二軸向過流孔的中心軸線之間的夾角為45°，可以降低注入液通過第二通徑向過流孔進入第二軸向過流孔時的水力損失，提高水力驅動螺桿泵裝置的工作效率。

具體的，參考圖1所示，地面注水泵將一定壓力和流量的注入液注入中心油管之后，注入中心油管的注入液經(jīng)與中心油管相連接的上接頭2的內腔進入到交叉水管3的外流道302中，通過交叉水管3的外流道302進入到馬達出口傳動軸殼體502、馬達出口殼體601、馬達定子外殼701與上外管4之間形成的環(huán)形空腔，注入液經(jīng)該環(huán)形空腔進入到單螺桿馬達總成7和單螺桿泵總成11的入口處，進入到單螺桿馬達總成7入口處的動力液驅動單螺桿馬達轉子703轉動，單螺桿馬達轉子703將液體能轉化為機械能驅動其下端的單螺桿泵轉子1103轉動，通過單螺桿馬達總成7的動力液由于部分液體能轉化為機械能而壓力降低后，經(jīng)馬達出口傳動軸殼體502和馬達出口殼體601的內腔進入交叉水管3的內流道301注入相應的低壓注水層(高滲層)；進入單螺桿泵總成11入口處的動力液經(jīng)過單螺桿泵轉子1103增壓后注入相應的高壓注水層(低滲層)，最終通過單螺桿馬達的降壓功能和單螺桿泵的增壓功能實現(xiàn)高壓注水層和低壓注水層的層間能量的合理轉換，將高滲層節(jié)流浪費的能量轉換為低滲層欠缺的能量，達到合理配注的目的，降低能量損失，實現(xiàn)分層注水的高效節(jié)能。

本發(fā)明實施例的分層注水用水力驅動螺桿泵裝置，其單螺桿馬達出口處設置有馬達出口萬向軸總成和馬達出口傳動軸總成，單螺桿馬達轉子與馬達出口主軸通過馬達出口上接頭、馬達出口下接頭、馬達出口撓動軸以及馬達出口傳動軸總成相連接，馬達出口主軸與馬達出口傳動軸殼體通過馬達出口串軸承相連接，馬達出口傳動軸殼體與交叉水管下端的內接頭相連接，交叉水管與油管通過上接頭相連接，進而保證單螺桿馬達轉子上產(chǎn)生的自下向上的軸向水力載荷經(jīng)馬達出口傳動軸總成和馬達出口萬向軸總成傳遞到油管，可以有效避免馬達入口萬向軸總成承受單螺桿馬達轉子上的軸向水力載荷，保證馬達入口萬向軸總成僅用于傳遞單螺桿馬達轉子輸出的扭矩，降低了馬達入口萬向軸總成的設計難度，提高了馬達入口萬向軸總成的使用壽命，進一步提高了分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的使用壽命和安全性。

同時，由于單螺桿馬達轉子上產(chǎn)生的自下向上的軸向水力載荷經(jīng)馬達出口傳動軸總成和馬達出口萬向軸總成傳遞到油管，降低了中間傳動軸總成的受力復雜度，中間主軸僅需要承受單螺桿馬達轉子輸出的扭矩和單螺桿泵轉子上的軸向水力載荷，不需要承受單螺桿馬達轉子上產(chǎn)生的自下向上的軸向水力載荷的拉力，降低了中間主軸的受力復雜度和設計難度，提高了中間主軸的安全性以及分層注水用水力驅動螺桿泵裝置的工作可靠性。

而且，本發(fā)明實施例提供的水力驅動螺桿泵裝置，其交叉水管的上端設置有用于安裝流量計的安裝孔，安裝孔內設置有用于密封該安裝孔的塞子，該塞子的塞子本體在壓差力的作用下固定在安裝孔內部，實現(xiàn)安裝孔內未安裝流量計時的密封，可以方便實現(xiàn)測量水力驅動螺桿泵裝置中單螺桿馬達總成的出口流量。

進一步的，參考圖1所示和圖1A所示，上外管4和馬達定子外殼701間設置有扶正銷13，具體的，上外管4沿圓周方向均勻設置有4個通孔，扶正銷13安裝在該通孔中，優(yōu)選的，扶正銷13與上外管4的外表面通過焊接的方式固定在一起。馬達定子外殼701的下端通過扶正銷13固定在上外管4上，可以有效避免馬達定子外殼701的下端懸空，進而避免馬達定子外殼701成為懸臂梁結構，提高了單螺桿馬達定子的整體結構強度。參考圖11所示，扶正銷13為圓柱體，包括上端面1301和下端面，扶正銷13的下端面設置有與馬達定子外殼701相互配合的圓弧面1302，為提高扶正銷13的下表面與馬達定子外殼701間的接觸面積，圓弧面1302與馬達定子外殼701同心，通過在扶正銷13的下表面設置與馬達定子外殼701相互配合的圓弧面1302，加大了扶正銷13的下表面與馬達定子外殼701的外表面間的接觸面積，進而提高了馬達定子外殼701與上外管4間的連接穩(wěn)定性。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。