CN103133307A - 管式抽油泵系统及其抽油工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管式抽油泵系统，主要由泵筒(5)、设置在泵筒(5)内部的进油阀和出油阀、以及与出油阀相连的柱塞(3)构成，所述进油阀设置在泵筒(5)的进口端，出油阀设置在泵筒(5)的中部。本发明还公开了一种基于上述管式抽油泵系统的抽油工艺。本发明结构简单、成本低，在相同的油管直径内允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量较大，适合于下泵深度大、产量较小的油井。

Description

管式抽油泵系统及其抽油工艺

技术领域

本发明涉及一种管式抽油泵系统及其抽油工艺。

背景技术

抽油泵系统已有100多年的历史，随着石油工业的迅速发展，抽油泵已经由简单的衬套泵发展成泵效高、节能以及适应不同需要的多功能抽油泵。

20世纪以前，国内外抽油泵技术发展缓慢，到20世纪中叶才开始研究整筒抽油泵，与衬套式抽油泵同时生产。关于抽油泵在技术上有争论的两大问题：一是整筒式抽油泵好，还是衬套式抽油泵好；二是柱塞上是有防砂槽好，还是无防砂槽好。直到20世纪80年代，由于整筒抽油泵显著提高了泵效，一般比衬套式抽油泵约提高10％，延长了柱塞泵筒副的使用寿命，并可节约40％左右的优质钢材，逐步取代了衬套式抽油泵，美国API有关抽油泵的规模中已淘汰了衬套式抽油泵，这是近年来抽油泵主要的技术进步之一。

为了适应采油工艺的需要，已陆续开发出各种特殊类型的抽油泵，如适用于大排液量的双作用泵；适用于高油气比的两级压缩抽油泵和机械启闭阀抽油泵等防气泵；适用于抽稠油的流线型抽油泵和液压反馈泵；适用于出砂井的自润滑式防砂泵，伸缩式三管放砂泵和防砂卡泵等防砂泵；适用于深井抽油的过桥泵；适用于斜井抽油的斜井深井泵；适用于过泵测试或加热的空心泵，为减小沉没度的有杆射流增压泵等。为了延长抽油泵使用寿命，在改进抽油泵零部件方面，主要采取提高泵筒柱塞副的耐久性和阀组的可靠性。

泵筒采用了多种原材料和热处理工艺，除渗氮外，发展了碳、氦共渗以及镀硬铬工艺。柱塞除采用镀硬铬工艺外，还发展了喷焊镍基合金和喷涂陶瓷等工艺。值得注意的是，为了提高泵筒-柱塞副的耐久性，要根据油井的特点合理匹配泵筒和柱塞的材料，如在高矿化度介质中泵筒采用镀硬铬工艺较好，而柱塞也采用镀硬铬效果并不理想。为了提高阀组可靠性和抗防腐性，常用高碳铬不锈钢和铸钴等材料替代一般的不锈钢。

在油田开采中后期的油井或动液面低的油井，特别是高气液比的油井，气体是影响抽油泵泵效的主要因素之一。抽油泵在抽汲过程中，泵腔(泵筒内游动阀与固定阀之间的部分)内存在游离气、溶解气。

泵上冲程时，若泵腔内的压力低于气体溶于液体的饱和压力，溶于液体中的气体就会从液体中游离出来。这些气体占据泵腔的一定体积，导致泵的充满度降低，进而引起泵效下降。

泵下冲程时，泵腔内气液两相流体被压缩，直到泵腔内压力大于游动阀上部的压力时，游动阀才打开，将泵腔内的原油排出。含气油井中的抽油泵阀球一般都会开启滞后，当在泵腔内的气体所占据的体积足够大时，不但下冲程时游动阀打不开，甚至上冲程时固定阀也有可能打不开，整个上、下冲程中只是腔内气体在膨胀和压缩，而没有液体举升，此时抽油泵出现“气锁”现象，无法正常工作。“气锁”时还常会发生“液压冲击”，造成有杆抽油系统的振动，加速其损坏。

针对高油气比油藏在采用有杆泵采油技术过程中，游离气和溶解气影响抽油泵阀的开启而使采油装置泵效过低以至于产生“气锁”等问题，国内外皆进行了较多的研究，采取了相应的对策，亦获得了相应的成果。

国内外油田采取的技术主要从减少进泵液体中的含气比和降低进泵游离气对泵阀开启的影响两个方面进行。前者主要由增大沉没度，降低冲次和采用各种气锚和适时放掉套管气来实现；而后者则靠加大冲程长度，减少余隙容积及采用特殊结构的防气抽油泵来达到。这其中的主要差别在于防气抽油泵的防气原理不同，如采用减小开启压差的防气锁游动阀，采用环形阀或机械强制开启的游动阀以减小游离气对游动阀开启的影响；采用气液置换的防气泵或采用两级压缩的抽油泵则是降低压缩腔内的油气比来提高泵效。所以上述防气泵皆是在普通抽油泵基础上对阀体或腔体进行了一些改进，或增添特种结构而成的新型防气泵。上述改进皆有一定效果，能较好的防止“气锁”，提高泵效。但加工难度大，寿命不易提高，且使用时增加了操作难度。

在高气液比油井中，气体对泵效的影响十分严重。这些气体占据泵腔的部分体积，会降低泵腔内的充满度，导致抽油泵阀球开启滞后，甚至出现“气锁”现象。“气锁”时还会发生“液压冲击”，造成有杆抽油系统的振动，加速其损坏。结果造成抽油机井频繁作业，使检泵周期缩短，开发成本增加。因此研究泵效高、寿命长、使用和维护方便的新型防气泵具有一定的理论意义和实用价值，将创造极大的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种管式抽油泵系统，该管式抽油泵系统结构简单、成本低，在相同的油管直径内允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量较大，适合于下泵深度大、产量较小的油井。

本发明的另一目的在于提供了一种基于上述管式抽油泵系统的抽油工艺。

本发明的目的通过下述技术方案实现：管式抽油泵系统，主要由泵筒、设置在泵筒内部的进油阀和出油阀、以及与出油阀相连的柱塞构成，所述进油阀设置在泵筒的进口端，出油阀设置在泵筒的中部。

所述进油阀主要由吸入阀固定阀构成。

所述出油阀主要由排出阀和游动阀构成。

所述泵筒设置在油管内部。

所述泵筒通过锁紧卡固定在油管的内壁上。

基于上述管式抽油泵系统的抽油工艺，其特征在于，包括以下步骤：

抽油过程：首先，开启抽油泵系统系统，动力装置带动柱塞上升，从而使得柱塞下面的下泵腔容积增大，压力减小；进油阀在其上下压差的作用下打开，原油进入下腔；出油阀在其上下压差作用下关闭，柱塞上面的上泵腔内的原油沿油排到地面；

出油过程：动力装置带动柱塞下降，柱塞压缩进油阀和出油阀之间的原油；进油阀在其上下压差的作用下关闭；出油阀在其上下压差作用下打开，下泵腔原油进入上泵腔；

动力装置带动柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循环，如此周而复始，重复进行循环。

综上所述，本发明的有益效果是：结构简单、成本低，在相同的油管直径内允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量较大，适合于下泵深度大、产量较小的油井。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例：

本发明涉及的管式抽油泵系统如图1所示，主要由泵筒5、设置在泵筒5内部的进油阀和出油阀、以及与出油阀相连的柱塞3构成，所述进油阀设置在泵筒5的进口端，出油阀设置在泵筒5的中部。

所述进油阀主要由吸入阀7和固定阀6构成。

所述出油阀主要由排出阀8和游动阀4构成。

所述泵筒7设置在油管1内部。

所述泵筒7通过锁紧卡2固定在油管1的内壁上。

本发明的工作原理为：动力从地面经抽油杆传递到井下，使抽油泵的柱塞作上下往复运动，将油井中原油沿油管举升到地面上，完成人工举升采油。上冲程时，柱塞下面的下泵腔，容积增大，压力减小，进油阀在其上下压差的作用下打开，原油进入下腔，与此同时，出油阀在其上下压差作用下关闭，柱塞上面的上泵腔内的原油沿油管排到地面。同理，下冲程时，柱塞压缩进油阀和出油阀之间的原油，关闭进油阀，打开出油阀，下泵腔原油进入上泵腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循环，如此周而复始，重复进行循环。抽油泵是抽油的井下设备，它所抽汲的液体中含有砂、蜡、气、水及腐蚀性物质，又在数百米到上千米的井下工作，有些油井的泵内压力会高达20MPa以上。所以，它的工作环境复杂，条件恶劣，而泵工作的好坏又直接影响到油井产量。

基于上述管式抽油泵系统的抽油工艺，包括以下步骤：

抽油过程：首先，开启抽油泵系统系统，动力装置带动柱塞3上升，从而使得柱塞下面的下泵腔容积增大，压力减小；进油阀在其上下压差的作用下打开，原油进入下腔；出油阀在其上下压差作用下关闭，柱塞上面的上泵腔内的原油沿油管1排到地面；

出油过程：动力装置带动柱塞3下降，柱塞3压缩进油阀和出油阀之间的原油；进油阀在其上下压差的作用下关闭；出油阀在其上下压差作用下打开，下泵腔原油进入上泵腔；

动力装置带动柱塞3一上一下，抽油泵完成了一次循环，如此周而复始，重复进行循环。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.管式抽油泵系统，其特征在于，主要由泵筒(5)、设置在泵筒(5)内部的进油阀和出油阀、以及与出油阀相连的柱塞(3)构成，所述进油阀设置在泵筒(5)的进口端，出油阀设置在泵筒(5)的中部。

2.根据权利要求1所述的管式抽油泵系统，其特征在于，所述进油阀主要由吸入阀(7)和固定阀(6)构成。

3.根据权利要求1所述的管式抽油泵系统，其特征在于，所述出油阀主要由排出阀(8)和游动阀(4)构成。

4.根据权利要求1所述的管式抽油泵系统，其特征在于，所述泵筒(7)设置在油管(1)内部。

5.根据权利要求4所述的管式抽油泵系统，其特征在于，所述泵筒(7)通过锁紧卡(2)固定在油管(1)的内壁上。

6.基于上述管式抽油泵系统的抽油工艺，其特征在于，包括以下步骤：

抽油过程：首先，开启抽油泵系统系统，动力装置带动柱塞(3)上升，从而使得柱塞下面的下泵腔容积增大，压力减小；进油阀在其上下压差的作用下打开，原油进入下腔；出油阀在其上下压差作用下关闭，柱塞上面的上泵腔内的原油沿油管(1)排到地面；

出油过程：动力装置带动柱塞(3)下降，柱塞(3)压缩进油阀和出油阀之间的原油；进油阀在其上下压差的作用下关闭；出油阀在其上下压差作用下打开，下泵腔原油进入上泵腔；

动力装置带动柱塞(3)一上一下，抽油泵完成了一次循环，如此周而复始，重复进行循环。

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