CN101162016A - 机械采油用增产高效抽油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田机械开采原油用的深井管式抽油泵。通过采用软密封柱塞和硬密封柱塞组合结构，在进油阀和出油阀下部增设速开阀，在泵筒上部设计承载阀等措施，使得本发明具有漏失量低、充满度高，有效冲程长，高产周期和使用寿命长的特点，并具备较强的防气和防砂功能，可以有效的提高油井产量。适应于常规开采一般性油井和含气、含砂等井况较为恶劣的油井采油。

Description

机械采油用增产高效抽油泵

技术领域

本发明是一种油田机械开采原油用的深井管式抽油泵，是一种有杆采油设备。适应于常规开采一般性油井和含气、含砂等井况较为恶劣的油井采油，可以有效的提高泵效，使油井增产。

背景技术

目前，常规管式抽油泵，主要由拉杆、金属硬密封柱塞、泵筒和固定阀组成，上、下游动阀分布在柱塞的上下两端。实践证明该结构抽油泵采油效率低，生产周期短，主要原因如下：

(1)由于采用金属硬密封柱塞，受机械加工误差的影响，为保证柱塞在泵筒中运动轻快灵活，柱塞与泵筒的设计配合间隙较大，造成采油时柱塞与泵筒配合间隙油液漏失量较高，泵效低。

(2)当油液中的砂粒和杂物进入金属柱塞和泵筒配合间隙后，就会成为磨粒磨损的磨料，造成泵筒和柱塞急剧磨损，由于金属柱塞不具有补偿性，因此配合间隙增大，漏失量增高，泵效降低。当砂粒或杂物颗粒较大时，还会将柱塞卡死，造成抽油泵失效。

(3)游动阀(即出油阀)开启滞后。下冲程时，游动阀下部腔室体积减小，压力增大，当压力高于游动阀球自重与游动阀上部油管液柱压力总和时，游动阀打开。由于油管液柱压力远远大于游动阀球自重，而且下泵深度越大，该压力就越大，所以在实际中，游动阀开启滞后现象非常严重，造成有效冲程损失，泵效降低。

(4)固定阀(即进油阀)开启滞后。上冲程时，固定阀受沉没度压力作用打开，油液进入泵筒内。当动液面较低，沉没度小时，固定阀开启就会滞后，造成有效冲程损失，泵效降低。

(5)当油液中含气时，脱出的溶解气会充积在泵腔内，下冲程和上冲程时，气体在泵腔内压缩和膨胀，使得阀球开启滞后现象更为明显，严重时会发生液击和气锁现象，使得抽油泵失效，并对整个抽油系统造成严重的冲击。

发明内容

本发明的目的是提供一种漏失量低，泵效高，具有防气和防砂功能的深井管式抽油泵。

本发明的目的是这样实现的：一种机械采油用增产高效抽油泵，包括泵筒11，泵筒11内设有阀杆7，泵筒11下端设有进油阀接头17，泵筒11上部和下部还分别设有上泵筒接箍6和下泵筒接箍14，其特征在于：由承载阀3和承载阀罩4组成的承载阀总成套装在上，阀杆7端部设有阀杆接头1，阀杆7通过软、硬双密封机构坐封在支承接头5上，泵筒11内的柱塞由软密封柱塞9和硬密封柱塞10构成，软密封柱塞9与硬密封柱塞10连接，柱塞上部通过上部开式阀罩8与阀杆7相连，柱塞下部与出油阀12相连接，出油阀下部连接出油速开阀13；泵筒11下部通过下泵筒接箍14与进油阀15相连，进油阀15下部连接进油速开阀16。速开阀16外部为速开阀罩18、速开阀罩18内设有速开阀芯19，速开阀芯19安装在速开阀座20上。速开阀芯19下端外部为研磨凸球面，底部为凹半球面，速开阀芯19可在速开阀罩18内做定向运动。软密封柱塞9包括软密封心轴20，软密封心轴20外设有两支承环21、24，软密封环22置于支承环21、22内，软密封环22内还设有弹性圈23。

本发明提供的机械采油用增产高效抽油泵，采用了软密封柱塞和硬密封柱塞组合结构，在进油阀和出油阀下部都增设了一个速开阀，在泵筒上部设计了承载阀总成，与常规管式泵相比本发明具备了以下优点：

1、设计有软密封柱塞，由软密封心轴、两个支承环、软密封环、弹性圈组成。上冲程时，在液柱压力作用下，软密封环涨大，与泵筒紧密贴合，形成有效密封，漏失量比硬密封降低数倍，泵效提高。

2、软密封柱塞上设计有弹性圈，因此柱塞外径可径向伸缩微动，使得砂粒不易将软密封环拉伤，减少了软密封柱塞的磨损。同时，软密封柱塞具备了补偿性，当柱塞外圆磨损时，能自动补进，保证配合间隙，减少漏失。该设计使得软密封柱塞的使用寿命大为延长。

3、设计有承载阀，下冲程时，承载阀在阀杆摩擦力作用下及时关闭，并承受油管液柱压力，承载阀和柱塞之间空间不再受油管液柱压力的作用，压力较低，使出油阀能迅速打开，从而可提高泵的充满系数，降低气体对泵的影响，提高泵效。该设计可有效防止液击和气锁现象的发生。

4、下冲程时，由于承载阀及时关闭，油管内砂粒和杂物不能进入泵筒内，无法成为磨粒磨损的磨料，使得泵筒和柱塞磨损减慢，漏失量的递增速度降低，延长了生产周期。柱塞被卡死造成抽油泵失效的现象也得到有效控制。

5、上冲程时，由于液柱压力，初始阶段承载阀没有及时打开，所以抽油杆载荷没有立即被加上，这使抽油杆换向时产生的惯性力与液柱对抽油杆作用力不在同一时刻发生，减少了抽油杆弹性伸长，减少了柱塞有效冲程损失。

6、进油阀和出油阀下部都设计有速开阀，由速开阀罩、速开阀芯和阀座组成。速开阀芯下端外部为研磨凸球面，底部为凹半球面，阀芯可在速开阀罩内做定向运动，与阀座实现开启和关闭动作。因为底端为凹半球面结构，所以油流对它的冲击压力是圆阀球的数倍，使得速开阀能够迅速开启并同时强制顶开上部阀球，缩短了开启时间，减少了柱塞有效冲程损失和气体对球阀的影响。

7、采用了进油阀和进油速开阀组成的双进油阀结构，即使其中一个阀因砂粒和杂物垫在密封面上造成坐封不严，还有另外一个阀作保障，避免了高压油流刺坏阀座、阀球的现象，减少了漏失，提高了泵的可靠性，延长了生产周期。

综上所述，本发明具有泵效高、高产周期和使用寿命长的特点，并具备较强的防气和防砂功能，可以有效的提高油井产量。

附图说明

下身结合附图的实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明软密封柱塞结构示意图。

图3是本发明速开结构示意图。

具体实施方式

本发明中软密封柱塞9与硬密封柱塞10连接，柱塞上部通过上部开式阀罩8与阀杆7相连，阀杆上部连接阀杆接头1；柱塞下部与出油阀12相连接，出油阀下部连接出油速开阀13。

柱塞外部套装泵筒11，泵筒上部通过上泵筒接箍6与支承接头5相连，支承接头上部连接油管2；泵筒下部通过下泵筒接箍14与进油阀15相连，进油阀下部连接进油速开阀16，进油速开阀下部连接进油阀接头17。

由承载阀3和承载阀罩4组成的承载阀总成套装在阀杆7上，然后通过软、硬双密封机构坐封在支承接头5上。

速开阀芯19下端外部为研磨凸球面，底部为凹半球面，速开阀芯19可在速开阀罩18内做定向运动。

软密封柱塞9包括软密封心轴20，软密封心轴20外设有两支承环21、24，软密封环22置于支承环21、22内，软密封环22内还设有弹性圈23。

其工作原理是：

上行程时，软密封柱塞9和硬密封柱塞10在抽油杆的带动下上行，柱塞下方泵腔体积增大，压力下降，出油阀12和出油速开阀13在油管内液柱的压力下关闭，进油速开阀16和进油阀15在沉没压力作用下次第打开，油管2和套管之间环形腔内的液体进入柱塞下方泵腔内。

下行程时，软密封柱塞9和硬密封柱塞10在抽油杆的带动下下行，柱塞下方泵腔体积减小，压力增大，进油阀15和进油速开阀16在自身重力和腔室压力的作用下关闭，出油速开阀13和出油阀12在腔室压力的作用下次第打开，柱塞组件下方泵腔内液体排至柱塞组件上方油管内。

Claims (4)

1.一种机械采油用增产高效抽油泵，包括泵筒(11)，泵筒(11)内设有阀杆(7)，泵筒(11)下端设有进油阀接头(17)，泵筒(11)上部和下部还分别设有上泵筒接箍(6)和下泵筒接箍(14)，其特征在于：由承载阀(3)和承载阀罩(4)组成的承载阀总成套装在上，阀杆(7)端部设有阀杆接头(1)，阀杆(7)通过软、硬双密封机构坐封在支承接头(5)上，泵筒(11)内的柱塞由软密封柱塞(9)和硬密封柱塞(10)构成，软密封柱塞(9)与硬密封柱塞(10)连接，柱塞上部通过上部开式阀罩(8)与阀杆(7)相连，柱塞下部与出油阀(12)相连接，出油阀下部连接出油速开阀(13)；泵筒(11)下部通过下泵筒接箍(14)与进油阀(15)相连，进油阀(15)下部连接进油速开阀(16)。

2.根据权利要求1所述的机械采油用增产高效抽油泵，其特征在于：速开阀(16)外部为速开阀罩(18)、速开阀罩(18)内设有速开阀芯(19)，速开阀芯(19)安装在速开阀座(20)上。

3.根据权利要求2所述的机械采油用增产高效抽油泵，其特征在于：速开阀芯(19)下端外部为研磨凸球面，底部为凹半球面，速开阀芯(19)可在速开阀罩(18)内做定向运动。

4.根据权利要求1所述的机械采油用增产高效抽油泵，其特征在于：软密封柱塞(9)包括软密封心轴(20)，软密封心轴(20)外设有两支承环(21、24)，软密封环(22)置于支承环(21、22)内，软密封环(22)内还设有弹性圈(23)。

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