CN101220807A - 一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，包括脱接机构、拉杆、长柱塞、短泵筒、固定阀、固定阀基座扩径管、长泵筒、短柱塞、游动阀、泵筒下部扩径管、具有流动通道的短柱塞支撑。固定阀位于长泵筒的上方；短柱塞位于长泵筒的内部，并位于固定阀的下方；游动阀坐落在短柱塞上；拉杆的直径小于长柱塞的直径；泵筒下部扩径管大于长泵筒的直径。本发明可消除抽油杆偏磨且能不动管柱正洗井。

Description

一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵

所属技术领域

本发明涉及油田有杆抽油泵，特别涉及一种可消除偏磨、能正洗井、正注蒸汽、自动泄油的高效节能有杆抽油泵。

背景技术

从全世界所有油田统计数据来看，大约有80％的油井是采用有杆泵抽油机来生产的，中国更是有92％的油井使用有杆泵抽油机。然而目前有杆泵抽油井都存在着抽油杆偏磨严重、无法正洗井和系统效率低的问题。

例如大庆、胜利等油田为了解决抽油杆偏磨问题，不得不给抽油杆套上扶正器，由于扶正器在下行过程中有阻力，导致偏磨位置上移，于是又不得不进行全井扶正。

对于辽河、吐哈等油田的含蜡原油，由于油管内部结蜡，人们不得不用高温热水反洗井甚至进行检泵作业，此时高温热水从套管进入、从油管返出，这种作业方式不但热水用量大，而且大量热水将倒灌油层，从而污染近井地带，这一点对于水敏地层尤为明显，另外转抽后还有一段高含水期。对于凝固点很高的油藏，高温热水反洗井根本解决不了油管内部结蜡问题，此时不得不起泵作业。

为了提高抽油机系统效率，本申请人发明了一种高效节能有杆抽油泵(专利号为200520114355.X)，该专利可减少抽油机上冲程载荷、降低抽油机下冲程阻力，提高了抽油泵泵效、提高了抽油机系统效率；同时减少了气体对泵效的影响并具有防砂效果。

图1示出了实用新型专利200520114355.X高效节能有杆抽油泵，该高效节能有杆抽油泵包括抽油杆1、套管2、动液面3、油管4、人工井底5、游动阀6、短柱塞下端面7、短柱塞8、长泵筒9、长柱塞10、短泵筒11、固定阀12、脱接机构13、固定阀座14、泵腔15、游动阀通道16、固定阀通道17。所述的长泵筒9与上部油管4相连；所述的固定阀座14位于长泵筒9的顶部并相互连接在一起；所述的固定阀12坐落在固定阀座14上；所述的短柱塞8位于长泵筒9的内部，并能在长泵筒9内上下活动，其短柱塞8顶部与长柱塞10相连；所述的游动阀6坐落在短柱塞8上。所述的脱接机构13是用于连接或断开抽油杆1和长柱塞10的；所述的短泵筒11与固定阀座14相连，长柱塞10可以从其中心孔上下运动。

但这种泵和常规抽油泵一样，没有消除偏磨、也不具备正洗井的功能，不具备从油管注蒸汽或注热水的功能，即从油井注入蒸汽或注入热水，然后从油套环形空间返出的功能；也不具备从油管正注入其他流体的功能，无法产生液压反馈下行力，和常规大泵一样一定要使用泄油器才能保证作业时没有原油污染井口。

发明内容

本发明提出了一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其包括脱接机构(25)、拉杆(26)、长柱塞(27)、短泵筒(28)、固定阀(29)、固定阀基座扩径管(30)、长泵筒(31)、短柱塞(38)、游动阀(39)、泵筒下部扩径管(34)、具有流动通道的短柱塞支撑(35)；所述的长泵筒(31)其上部与内径相对稍大的固定阀基座扩径管(30)相连，其下部也与内径相对稍大的泵筒下部扩径管(34)相连；所述的固定阀(29)坐落在固定阀座(41)上，所述的固定阀座(41)位于长泵筒(31)的上方并与固定阀基座扩径管(30)连接在一起；所述的短柱塞(38)位于长泵筒(31)的内部，其顶部与长柱塞(27)相连；所述的游动阀(39)坐落在短柱塞(38)内；所述的短泵筒(28)与固定阀座(41)相连；所述的长柱塞(27)可以从该短泵筒(28)中心孔上下运动；所述的拉杆(26)其下部与长柱塞(27)相连，其上部与脱接机构(25)相连；其特征在于拉杆(26)的直径小于长柱塞(27)的直径。

本发明提出的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，具有可消除偏磨和正洗井的特点。如能利用长柱塞与拉杆之间的面积差以及整个油管液柱压力实现下行过程的液压反馈，泵在液压反馈力的作用下实现无阻下行或主动下行，从而消除抽油杆弯曲和偏磨情况；还能在不污染油层的情况下实现快速清洗油管内的结蜡和结垢；可以在不动管柱的情况下实现从油管注蒸汽或注热水，如注蒸汽进行稠油蒸汽吞吐开采；可以在不动管柱的情况下实现正注入其他流体，如进行油井解堵或油井酸化等措施；可以不用泄油器而实现自动泄油。

附图说明

图1为实用新型专利200520114355.X一种高效节能有杆抽油泵示意图。

图2为本发明第一实施方式正常抽油状况示意图。

图3为本发明第一实施方式正注入状况示意图。

图4为本发明第二实施方式正常抽油状况示意图。

图5为本发明第二实施方式正注入状况示意图。

图6为本发明第三实施方式正常抽油状况示意图。

图7为本发明第三实施方式正注入状况示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。为了简便，相同的或相似的部件用相同的附图标记表示。

第一实施方式。

图2为本发明一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵第一实施方式示意图。该可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵包括抽油杆21、套管22、动液面23、油管24、脱接机构25、拉杆26、长柱塞27、短泵筒28、固定阀29、固定阀基座扩径管30、长泵筒31、地层32、泵腔33、泵筒下部扩径管34、具有流动通道的短柱塞支撑35、人工井底36、短柱塞下端面37、短柱塞38、游动阀39、固定阀通道40、固定阀座41。所述的长泵筒31上部与固定阀基座扩径管30相连、下部与泵筒下部扩径管34相连；所述的固定阀座41位于长泵筒31的上部并相互连接在一起；所述的固定阀29坐落在固定阀座41上；所述的短柱塞38位于长泵筒31的内部，并能在长泵筒31内上下活动，短柱塞38顶部与长柱塞27相连；所述的游动阀39坐落在短柱塞38上；所述的脱接机构25是用于连接或断开抽油杆21和拉杆26的；所述的短泵筒28与固定阀座41相连，长柱塞27可以从其中心孔上下运动；所述的拉杆26的下部与长柱塞27相连，其上部与脱节机构25相连。

本发明一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，在游动阀和固定阀空间相对位置上与常规有杆抽油泵完全不同，不再象常规有杆抽油泵那样把固定阀置于泵筒下部、把游动阀及柱塞置于固定阀的上方，而是把固定阀29及固定阀座41置于长泵筒31的顶部，并把游动阀39及短柱塞38置于固定阀29的下方。

本发明一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵与专利200520114355.X公开的高效节能有杆抽油泵的不同点是：

1)长柱塞27的直径大于拉杆26的直径，此时即能实现液压反馈，实现泵无偏磨无阻下行或主动下行，即可实现无偏磨下行

2)长柱塞的直径27大于抽油杆21的直径，也能实现液压反馈，实现泵无偏磨无阻下行或主动下行，即可实现无偏磨下行

3)由于拉杆26的直径小于短泵筒28的直径，二者配合时存在缝隙，此缝隙即为流动通道，利用拉杆26与短泵筒28之间的这个流动通道，同时利用短柱塞38与泵筒下部扩径管34之间的流动通道，在不动管柱的情况下就可实现正洗井、正注蒸汽、正注热水、正注其他流体的功能；

4)为了尽量使用更大直径的阀球，固定阀基座扩径管30的直径一般大于长泵筒31的直径，或者至少不小于长泵筒31的直径；

5)游动阀39和/或固定阀29的同一个阀道上可以采用多个阀球方式，以减少泵漏失的可能性。

下面分析本发明如何实现液压反馈功能和无偏磨无阻下行。

常规抽油泵下行时，抽油杆下端面遇到很大的阻力，其下行阻力＝抽油杆截面积×整个油管液柱压力，而本发明和专利200520114355.X公开的高效节能有杆抽油泵一样，其短柱塞下端面下行遇到的阻力大大降低，其下行阻力F1＝长柱塞截面积×泵的沉没压力，这是因为沉没压力小于整个油管液柱压力。由于本发明的长柱塞27直径大于拉杆26的直径，在下冲程时，会产生一个液压反馈力，该液压反馈力F2＝长柱塞截面积与拉杆截面积之差×整个油管液柱压力。当液压反馈力F2等于下行阻力F1时，即可实现柱塞无阻下行，从而避免抽油杆发生偏磨现象；当液压反馈力F2大于下行阻力F1时，即可实现柱塞主动下行，达到彻底消除抽油杆偏磨现象。

下面分析本发明如何实现正洗井、正注入功能。

图3给出了本发明第一实施方式正注入状况示意图。从图3可以看出，如果需要正洗井或正注入，则需要将短柱塞38、长柱塞27连同抽油杆21一起下放一段距离，使短柱塞38坐落到具有流动通道的短柱塞支撑35上，此时长柱塞27也脱出短泵筒28，而拉杆26则完全进入短泵筒28位置。由于短柱塞38直径小于泵筒下部扩径管34的直径，因此短柱塞38与泵筒下部扩径管34之间存在流动通道；由于拉杆26直径小于长柱塞27直径，即拉杆26直径小于短泵筒28内径，从而拉杆26和短泵筒28之间也存在流体的流动通道，当洗井液、蒸汽、热水或其他流体从油管注入时，注入的流体就从拉杆26与短泵筒28之间的间隙处流过，再从短柱塞38与泵筒下部扩径管34的间隙环内流过，然后流到油套环形空间，此时即可实现正洗井、正注蒸汽、正注热水或其他流体，当正注入工作完成后，即可上提抽油杆使泵正常工作。

本发明能在不污染油层的情况下实现快速清洗油管内的结蜡、结垢；可以在不动管柱的情况下实现从油管注蒸汽或注热水，如注蒸汽进行稠油蒸汽吞吐开采；可以在不动管柱的情况下实现正注入其他流体，如进行油井解堵或油井酸化等措施；还可以利用长柱塞与拉杆之间的面积差以及整个油管液柱压力实现下行过程的液压反馈。

下面分析本发明如何实现自动泄油的功能。

与上面所述的情形一样，需要作业时，将短柱塞38坐落到具有流动通道的短柱塞支撑35上，为泄油提供了流动通道，油管内的流体将自动回流到油套环形空间。

第二实施方式。

图4为本发明第二实施方式正常抽油状况示意图，图5为本发明第二实施方式正注入状况示意图。从图4、5可以看出，第二实施方式只是改变了拉杆26，相对于第一实施方式而言，第二实施方式的拉杆26不再对拉杆的直径作变小的要求，而是在拉杆26上开有槽261，其开槽长度要大于短泵筒28的长度，使拉杆26和短泵筒28之间存在流体的流动通道，为正洗井、正注入和泄油提供流体的流动通道。

下面分析该实施方式是如何消除偏磨现象的。在该实施方式下要消除偏磨现象，只要保证抽油杆21的直径小于长柱塞27的直径即可，此时液压反馈力F2＝长柱塞截面积与抽油杆截面积之差×整个油管液柱压力。

第三实施方式。

图6为本发明第三实施方式正常抽油状况示意图，图7为本发明第三实施方式正注入状况示意图。从图6、7可以看出，第三种实施方式也是改变了拉杆，相对于第一实施方式而言，第三实施方式的拉杆26也不再对拉杆的直径作变小的要求，而是在拉杆上开中心孔263和在拉杆的上部、下部开垂直孔262、264，垂直孔262、264与中心孔263相通，上、下垂直孔262、264的距离大于短泵筒28的长度，使拉杆上的孔262、263、264成为流体的流动通道，从而为正洗井、正注入和泄油提供流体的流动通道。

下面分析该实施方式是如何消除偏磨现象的。在该实施方式下要消除偏磨现象，只要保证抽油杆21的直径小于长柱塞27的直径即可，此时液压反馈力F2＝长柱塞截面积与抽油杆截面积之差×整个油管液柱压力。

本发明一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵的短泵筒28与长柱塞27之间采用泵筒与柱塞配合公差进行密封。所述的短泵筒28为软密封短节，长柱塞27可改用密封抽油杆。泵筒下部扩径管34的管壁上可以开孔。所述的长柱塞27的直径大于拉杆26的直径。

本发明并不局限于上述实施方式，上述优选实施方式仅为示例性的，本领域的技术人员可以根据本发明的精神实质，做出各种等同的修改和替换及不同组合，而得到不同的实施方式。

Claims (10)

1.一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其包括脱接机构(25)、拉杆(26)、长柱塞(27)、短泵筒(28)、固定阀(29)、固定阀基座扩径管(30)、长泵筒(31)、短柱塞(38)、游动阀(39)、泵筒下部扩径管(34)、具有流动通道的短柱塞支撑(35)；所述的长泵筒(31)其上部与内径相对稍大的固定阀基座扩径管(30)相连，其下部也与内径相对稍大的泵筒下部扩径管(34)相连；所述的固定阀(29)坐落在固定阀座(41)上，所述的固定阀座(41)位于长泵筒(31)的上方并与固定阀基座扩径管(30)连接在一起；所述的短柱塞(38)位于长泵筒(31)的内部，其顶部与长柱塞(27)相连；所述的游动阀(39)坐落在短柱塞(38)内；所述的短泵筒(28)与固定阀座(41)相连；所述的长柱塞(27)可以从该短泵筒(28)中心孔上下运动；所述的拉杆(26)其下部与长柱塞(27)相连，其上部与脱接机构(25)相连；其特征在于拉杆(26)的直径小于长柱塞(27)的直径。

2.根据权利要求1所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于所述的长柱塞(27)的直径大于抽油杆(21)的直径。

3.根据权利要求1所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于所述的坐落在短柱塞(38)上的游动阀(39)是进油阀，坐落在固定阀座(41)上的固定阀(29)是出油阀。

4.根据权利要求1所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于所述的短泵筒(28)与长柱塞(27)之间采用泵筒与柱塞配合公差进行密封。

5.根据权利要求1或3所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于所述的短泵筒(28)为软密封短节，长柱塞(27)可改用密封光杆。

6.根据权利要求1或5所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于在拉杆(26)上开有槽(261)，其开槽长度要大于短泵筒(28)的长度，使拉杆的槽(261)和短泵筒(28)之间存在流体的流动通道。

7.根据权利要求1或5所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于在所述的拉杆(26)上开中心孔(263)和在拉杆(26)的上部和下部开垂直孔(262、264)，垂直孔与中心孔相通，上下垂直孔的距离大于短泵筒(28)的长度，使拉杆的孔(262、263、264)具有流体的流动通道。

8.根据权利要求1所述的可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于泵筒下部扩径管(34)的直径大于长泵筒(31)的直径。

9.根据权利要求1所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于泵筒下部扩径管(34)的直径可以等于长泵筒(31)的直径，此时可以在泵筒下部扩径管(34)的管壁上部开孔。

10.根据权利要求1所述的一种可消除偏磨且能正洗井的有杆抽油泵，其特征在于所述的游动阀(39)采取至少一个阀球的结构。

Images