CN103133337A - 新型防气抽油泵及其抽油工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型防气抽油泵，主要由泵筒总成、以及设置在泵筒总成内部的柱塞总成(7)构成，所述泵筒总成主要由至少两个泵筒(2)构成，且相连两个泵筒(2)之间相互密封连通。本发明还公开了一种基于上述新型防气抽油泵的抽油工艺。本发明改变了常规抽油泵只能在冲程开始和结束时吸液和排液的功能，可实现在冲程过程中排出部分气体，大大减少了气体的影响，增加排液量；在换气腔之间设置加强外管，当抽油泵在正常工作时，使抽油泵泵筒危险断面受到轴向交变载荷的影响大大减小，增加抽油泵的使用寿命；降低了加工难度，成本低，寿命长，使用维修方便，适合推广和批量生产。

Description

新型防气抽油泵及其抽油工艺

技术领域

本发明涉及一种新型防气抽油泵及其抽油工艺。

背景技术

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。

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。

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；适用于高油气比的新型防气抽油泵和新型防气抽油泵等防气泵；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，提供一种新型防气抽油泵，该新型防气抽油泵改变了常规抽油泵只能在冲程开始和结束时吸液和排液的功能，可实现在冲程过程中排出部分气体，大大减少了气体的影响，增加排液量；在换气腔之间设置加强外管，当抽油泵在正常工作时，使抽油泵泵筒危险断面受到轴向交变载荷的影响大大减小，增加抽油泵的使用寿命；降低了加工难度，成本低，寿命长，使用维修方便，适合推广和批量生产。

本发明的另一目的是提供了一种基于上述新型防气抽油泵的抽油工艺。

本发明的目的通过下述技术方案实现：新型防气抽油泵，主要由泵筒总成、以及设置在泵筒总成内部的柱塞总成构成，所述泵筒总成主要由至少两个泵筒构成，且相连两个泵筒之间相互密封连通。

所述泵筒为厚壁泵筒。

所述相邻两个泵筒之间通过换气接头相连接。

所述泵筒总成的一端设置有泵筒接箍。

所述泵筒的外壁上设置有加强外管。

基于上述新型防气抽油泵的抽油工艺，包括以下步骤：

(a)柱塞在下死点，固定球阀和游动球阀都关闭；

(b)柱塞继续上行，柱塞下部离开换气腔，柱塞上部已经进入密封腔；

(c)柱塞到达泵的上死点；

(d)柱塞开始向下冲程，此时柱塞游动阀关闭，当柱塞经过换气腔后，换气腔内气体进入油管中；

(e)柱塞继续下行，游动阀打开，柱塞经过换气腔时，换气腔内聚集的气体进入油管中。

综上所述，本发明的有益效果是：改变了常规抽油泵只能在冲程开始和结束时吸液和排液的功能，可实现在冲程过程中排出部分气体，大大减少了气体的影响，增加排液量；在换气腔之间设置加强外管，当抽油泵在正常工作时，使抽油泵泵筒危险断面受到轴向交变载荷的影响大大减小，增加抽油泵的使用寿命；降低了加工难度，成本低，寿命长，使用维修方便，适合推广和批量生产。

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：

本发明涉及的新型防气抽油泵如图1所示，主要由泵筒总成、以及设置在泵筒总成内部的柱塞总成7构成，所述泵筒总成主要由至少两个泵筒2构成，且相连两个泵筒2之间相互密封连通。

所述泵筒2为厚壁泵筒。

所述相邻两个泵筒2之间通过换气接头3相连接。

所述泵筒总成的一端设置有泵筒接箍1。

所述泵筒2的外壁上设置有加强外管4。

本发明改变了常规抽油泵只能在冲程开始和结束时产生吸液和排液的功能，可实现在冲程过程中排除部分气体，大大减少了气体的影响，从而余隙内剩余很少游离气体，使柱塞上冲程时较快开启固定阀球，增加泵效。

本发明的工作过程如下：

柱塞在下死点，固固定球阀和游动球阀都关闭；前一排出过程中，余隙中的气体部分处于溶解状态，部分处于游离状态；当上行程开始时，余隙中的气体开始膨胀，直到固定球阀下边的压力不超过泵腔内的压力，球阀打开而流体从井内进入泵腔。由于换气腔连接的下部泵筒长度足够长，所以柱塞未到换气腔1时，固定球阀已经打开。

柱塞继续上行，柱塞下部离开换气腔，柱塞上部已经进入密封腔，这样保持柱塞上部的压力不变，而液体从井内填充泵的过程在固定球阀开启时将继续进行。在换气腔中，吸入行程时仍有一部分液体，其容积等于泵筒和柱塞之间的环行空间容积。它这部分液体中也含有溶解气，它的存在将影响液体在泵内的填充。

柱塞到达泵的上死点。柱塞开始向下冲程，此时柱塞游动阀关闭，当柱塞经过换气腔后，换气腔内气体进入油管中；柱塞继续下行，游动阀打开，柱塞经过换气腔时，换气腔内聚集的气体也进入油管中。

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.新型防气抽油泵，其特征在于，主要由泵筒总成、以及设置在泵筒总成内部的柱塞总成(7)构成，所述泵筒总成主要由至少两个泵筒(2)构成，且相连两个泵筒(2)之间相互密封连通。

2.根据权利要求1所述的新型防气抽油泵，其特征在于，所述泵筒(2)为厚壁泵筒。

3.根据权利要求1所述的新型防气抽油泵，其特征在于，所述相邻两个泵筒(2)之间通过换气接头(3)相连接。

4.根据权利要求1所述的新型防气抽油泵，其特征在于，所述泵筒总成的一端设置有泵筒接箍(1)。

5.根据权利要求1所述的新型防气抽油泵，其特征在于，所述泵筒(2)的外壁上设置有加强外管(4)。

6.基于上述新型防气抽油泵的抽油工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(a)柱塞在下死点，固定球阀和游动球阀都关闭；

(b)柱塞继续上行，柱塞下部离开换气腔，柱塞上部已经进入密封腔；

(c)柱塞到达泵的上死点；

(d)柱塞开始向下冲程，此时柱塞游动阀关闭，当柱塞经过换气腔后，换气腔内气体进入油管中；

(e)柱塞继续下行，游动阀打开，柱塞经过换气腔时，换气腔内聚集的气体进入油管中。