CN103216428B - 油井套管气集气泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井套管气集气泵，主要包括一级压缩汽缸(12)、二级压缩汽缸(23)和曲轴箱(29)；曲轴箱(29)含有曲轴(28)、与曲轴(28)连接的第一连杆(16)、与曲轴(28)连接的第二连杆(27)，当曲轴(28)旋转时，第一连杆(16)推动一级压缩汽缸(12)的第一活塞杆(11)沿轴向往复运动，第二连杆(27)推动二级压缩汽缸(23)的第二活塞杆(24)沿轴向往复运动。该油井套管气集气泵通过两级压缩气缸对套管气进行压缩和收集，分步压缩能够减小压缩比，从而降低了被压缩气体的温度。

Description

油井套管气集气泵

技术领域

本发明涉及一种集气泵，特别是一种油井套管气集气泵。

背景技术

在油井生产过程中，石油在地层压力的驱动下流入井底，在井底压力作用下又沿井筒向上流动，随着流动压力的逐步降低，溶解在石油中的天然气在低于饱和压力下伴生，分离出来，进入套管和油管之间的环形空间，形成套管气。套管气在套管环形空间内集聚所形成的压力成为套压，采油时这些伴生气进入到油井套管，若不及时排出会影响采油效率。

目前国内各大油田在伴生气综合回收利用上，都已基本实现了油气密闭回收，降低了油气集输过程的耗气量，建立了多套完整的伴生气回收利用系统，尤其是后端伴生气利用工艺，无论是发电，甲醇生产，还是轻烃回收工艺，都是比较成熟的技术。而目前在伴生气前端集气工艺方面，由于各油田地质环境条件差异，有很大的不同。尤其长庆油田是三低油田，区块分散，地形复杂，气源分散，气量小；地形高差大，采用冷输方式，冬季油井回压过高，对伴生气集输提出了更高的要求。

如何安全、经济的实现伴生气回收与利用一直是油田开发的一个难题。目前普遍的做法是将其从套管中排出点燃，将油井套管气排放至大气或点火燃烧，会造成油田伴生气资源极大浪费及环境污染，是对资源的一种浪费。此外就是利用定压阀连接油套环空憋压的方法，进行油气混输，这种方法虽然可以回收一部分天然气量，但憋压太高易造成油井内环空气体的增长，迫使动液面下降，泵沉没度减小，易造成泵效降低或者气锁，引起井下抽油泵出现故障。另外，采用现有的集气泵收集套管气时，还存在压缩比较大，被压缩的气体温度较高，高温高压的套管气在运输和储存都存在诸多的不便。

发明内容

为了解决现有的集气泵收集套管气时被压缩的套管气温度较高的技术问题，本发明提供了一种油井套管气集气泵，该油井套管气集气泵含有两级压缩气缸对套管气进行压缩和收集，分步压缩能够减小压缩比，从而降低了被压缩气体的温度。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种油井套管气集气泵，主要包括一级压缩汽缸、二级压缩汽缸和曲轴箱；曲轴箱含有曲轴、与曲轴连接的第一连杆、与曲轴连接的第二连杆，曲轴能够通过电机驱动旋转；一级压缩汽缸上设置有一级组合气阀，一级进气管线与一级组合气阀的一级进气口连通，一级出气管线与一级组合气阀的一级出气口连通，一级压缩汽缸的第一活塞杆与曲轴箱的第一连杆连接，当曲轴旋转时，第一活塞杆沿第一活塞杆的轴向往复运动；二级压缩汽缸上设置有二级组合气阀，二级进气管线与二级组合气阀的二级进气口连通，二级出气管线与二级组合气阀的二级出气口连通，二级压缩汽缸的第二活塞杆与曲轴箱的第二连杆连接，当曲轴旋转时，第二活塞杆沿第二活塞杆的轴向往复运动，一级出气管线与二级进气管线连通。

在一级压缩汽缸与曲轴箱之间设置有第一十字头滑轨，第一活塞杆通过设置在第一十字头滑轨上的第一十字头与第一连杆连接；在二级压缩汽缸与曲轴箱之间设置有第二十字头滑轨，第二活塞杆通过设置在第二十字头滑轨上的第二十字头与第二连杆连接。

一级组合气阀包括安装座，安装座的一端与一级压缩汽缸密封连接，安装座内设有阀腔，安装座的另一端与压盖密封连接，一级进气口设置于安装座，一级出气口设置于压盖，阀腔内设有依次固定连接的第二升程限制器、阀座和第一升程限制器，第一升程限制器与安装座固定连接,阀座和第一升程限制器能够将一级进气口与一级出气口之间封堵；一级进气口依次通过设置在阀座内的多个第二进气通孔、设置在第一升程限制器内的多个第一进气通孔与一级压缩汽缸内的气体压缩室连通，在第二进气通孔与第一进气通孔之间设有能够封堵第二进气通孔的第一阀片；一级出气口依次通过设置在阀座内的多个第三出气通孔、设置在第一升程限制器内的多个第一出气通孔与一级压缩汽缸内的气体压缩室连通，在第三出气通孔与第二升程限制器之间设有能够封堵第三出气通孔的第二阀片。

第二升程限制器内设置有多个第二出气通孔，一级出气口能够通过第二出气通孔与第三出气通孔连通。

多个第一进气通孔、多个第二进气通孔、多个第一出气通孔、多个第二出气通孔和多个第三出气通孔均以阀座的轴线为中心均匀分布。

第一升程限制器设有多个进气调节通孔，进气调节通孔包括依次连接的第一缩颈部和第一扩颈部，第一弹簧的一端与第一阀片固定连接，第一弹簧的另一端插入第一扩颈部内与第一扩颈部的底端抵接。

第二升程限制器设有多个出气调节通孔，出气调节通孔包括依次连接的第二缩颈部和第二扩颈部，第二弹簧的一端与第二阀片固定连接，第二弹簧的另一端插入第二扩颈部内与第二扩颈部的底端抵接。

二级组合气阀与一级组合气阀的结构相同。

一级进气管线通过进气缓冲罐与油井套管气输入管连通，一级出气管线通过出气缓冲罐与一级组合气阀的一级出气口连通。

一级出气管线与风冷器的输入口连通，二级进气管线与风冷器的输出口连通。

本发明的有益效果是：

1、本发明的结构简单，设计新颖合理，易于安装。

2、本发明通过一级压缩气缸和二级压缩气缸进行两级压缩，使油井套管气加压输出，其能够实现油井套管气的安全回收，又不影响油井的正常生产，提高原油集输系统的密闭率，减少资源浪费。

3、本发明通过设置一级组合气阀和二级组合气阀，实现了气动控制，实现了进气和排气的自动化，具有良好的使用效果。

4、本发明多个所述第一进气通孔、第二进气通孔、第一出气通孔、第二出气通孔、第三出气通孔、进气调节通孔和出气调节通孔均绕阀座的中心线均匀布设；这样能够使得第一活塞和第一升程限制器之间以及第二活塞和第一升程限制器之间进气均匀，且在压缩时，第一活塞和第二活塞不会产生偏移，提高了该油井套管气集气泵的使用效果和使用寿命。

5、本发明通过在第一活塞杆和第二活塞杆上设置填料密封件，提高了压缩气缸的密封性能，进一步提高了一级压缩气缸和二级压缩气缸的工作效率。

6、本发明的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。

附图说明

下面结合附图对本发明所述的油井套管气集气泵作进一步详细的描述。

图1为本发明所述的油井套管气集气泵的结构示意图。

图2为一级组合气阀的结构示意图。

图3为二级组合气阀的结构示意图。

图4为图2中A处放大图。

图5为图2中B处放大图。

附图标记说明：

1.机架，                 2.油井套管气输入管，      3.风冷器，

4.进气缓冲罐，           5.一级进气管线，          6.一级出气管线，

7.出气缓冲罐，           8.一级组合气阀，          81.安装座，

82.第一升程限制器，       83.第一出气通孔，          84.进气调节通孔，

841.第一缩径部，          842.第一扩径部，           85.第一进气通孔，

86.第一弹簧，             87.第一阀片，              88.第二进气通孔，

89.一级进气口，           810.压盖，                 811.阀座，

812.第二升程限制器，      813.一级出气口，           814.连接螺栓，

815.第二出气通孔，        816.出气调节通孔，         8161.第二缩径部，

8162.第二扩径部，         817.第二弹簧，             818.第二阀片，

819.第三出气通孔，        820.阀腔，

9.第一活塞，              10.活塞环，                11.第一活塞杆，

12.一级压缩气缸，         13.填料密封件，            14.第一十字头滑轨，

15.第一十字头，           16.第一连杆，              17.二级进气管线，

18.第二活塞，             19.电机，                  20.二级出气管线，

21.二级组合气阀，         211.二级进气口，           212.二级出气口，

22.小带轮，               23.二级压缩气缸，          24.第二活塞杆，

25.第二十字头滑轨，       26.第二十字头，            27.第二连杆，

28.曲轴，                 29.曲轴箱，                30.大带轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的油井套管气集气泵进行详细说明。一种油井套管气集气泵，主要包括设置在上部的一级压缩汽缸12、设置在右部的二级压缩汽缸23和设置在中部的曲轴箱29；曲轴箱29含有曲轴28、与曲轴28连接的第一连杆16、与曲轴28连接的第二连杆27，曲轴28能够通过电机19驱动旋转；一级压缩汽缸12上设置有一级组合气阀8，一级进气管线5与一级组合气阀8的一级进气口89连通，一级出气管线6与一级组合气阀8的一级出气口813连通，一级压缩汽缸12的第一活塞杆11与曲轴箱29的第一连杆16连接，当曲轴28旋转时，第一活塞杆11沿第一活塞杆11的轴向往复运动；二级压缩汽缸23上设置有二级组合气阀21，二级进气管线17与二级组合气阀21的二级进气口211连通，二级出气管线20与二级组合气阀21的二级出气口212连通，二级压缩汽缸23的第二活塞杆24与曲轴箱29的第二连杆27连接，当曲轴28旋转时，第二活塞杆24沿第二活塞杆24的轴向往复运动，一级出气管线6与二级进气管线17连通，如图1、图2、图3所示。

在本发明中上述装置均安装在机架1，所述电机19采用380V三相异步电机，所述电机19用于提供动力，电机19与曲轴箱29之间采用带传动，具体是安装在电机输出轴上的小带轮22通过皮带驱动曲轴箱29的大带轮30转动，所述大带轮30带动曲轴28转动，第一连杆16和第二连杆27均活动连接在曲轴28上，所述第一连杆16通过十字头销与第一十字头15连接，所述第二连杆27通过十字头销与第二十字头26连接，所述第一十字头15在第一十字头滑轨14内部，所述第二十字头26在第二十字头滑轨25内，曲轴28转动时，带动第一连杆16和第二连杆27转动，所述第一连杆16和第二连杆27在随曲轴28转动的同时，第一活塞杆11沿第一活塞杆11的轴向上下往复运动，第二活塞杆24沿第二活塞杆24的轴向左右往复运动，第一活塞杆11在做往复运动时，对依次经油井套管气输入管2和一级进气管线5进入一级压缩气缸12内的套管气进行压缩后，并由一级组合气阀8排出，再依次经过一级出气管线6和二级进气管线17进入二级压缩气缸23，第二活塞杆24在做往复运动时，对进入二级压缩气缸23内的气体进行压缩，并由二级组合气阀21排至二级出气管线20。套管气经过一级压缩气缸和二级压缩气缸进行两级压缩，每级压缩的压缩比相对较少，从而降低了压缩气体的温度，使油井套管气加压输出后能够实现油井套管气的安全回收，又不影响油井的正常生产，提高原油集输系统的密闭率，减少资源浪费。另外，一级组合气阀和二级组合气阀，实现了气动控制，实现了进气和排气的自动化，具有良好的使用效果。虽然本发明中只介绍了采用两级压缩的方式，根据实际情况的需要还可以采用多级的方式进行压缩，如三级、四级、五级等等。

在一级压缩汽缸12与曲轴箱29之间设置有第一十字头滑轨14，第一活塞杆11通过设置在第一十字头滑轨14上的第一十字头15与第一连杆16连接；在二级压缩汽缸23与曲轴箱29之间设置有第二十字头滑轨25，第二活塞杆24通过设置在第二十字头滑轨25上的第二十字头26与第二连杆27连接，一级压缩汽缸12还包括第一活塞9、活塞环10、填料密封件13，二级压缩汽缸23还包括第二活塞18，如图1所示。

一级组合气阀8包括安装座81，安装座81的一端与一级压缩汽缸12密封连接，安装座81内设有阀腔820，安装座81的另一端与压盖810密封连接，一级进气口89设置于安装座81，一级出气口813设置于压盖810，阀腔820内设有依次固定连接的第二升程限制器812、阀座811和第一升程限制器82，第一升程限制器82与安装座81固定连接,阀座811和第一升程限制器82能够将一级进气口89与一级出气口813之间封堵，阀座811和第一升程限制器82能够使一级进气口89与一级出气口813之间不导通；一级进气口89依次通过设置在阀座811内的多个第二进气通孔88、设置在第一升程限制器82内的多个第一进气通孔85与一级压缩汽缸12内的气体压缩室连通，在第二进气通孔88与第一进气通孔85之间设有能够封堵第二进气通孔88的第一阀片87；一级出气口813依次通过设置在阀座811内的多个第三出气通孔819、设置在第一升程限制器82内的多个第一出气通孔83与一级压缩汽缸12内的气体压缩室连通，在第三出气通孔819与第二升程限制器812之间设有能够封堵第三出气通孔819的第二阀片818。其中所述一级压缩汽缸12内的气体压缩室为设置在一级压缩汽缸12内第一活塞9与第一升程限制器82之间的空腔。

如图2、图4、图5所示，所述第一升程限制器82设置在阀座811的下方，所述第二升程限制器812设置在阀座811的上方，且所述第一升程限制器82与阀座811之间以及第二升程限制器812与阀座811之间均具有间隙，所述压盖810安装在安装座81的上端，所述进气口89设置在安装座81上，所述出气口813设置在压盖810上。所述第二升程限制器812、阀座811和第一升程限制器82通过连接螺栓814相连接。所述一级组合气阀8工作过程是：所述当第一活塞杆11向下移动时，第一活塞杆11带动第一活塞9向下移动，对第一活塞9和第一升程限制器82之间的所述气体压缩室抽真空，由于压差的作用，气体从一级进气口89进入第二进气通孔88，并推动第一阀片87向下移动从而使第二进气通孔88下端打开，所述第一阀片87在移动的过程中压缩第一弹簧86，从而使气体从第二进气通孔88经第一进气通孔85进入第一活塞9和第一升程限制器82之间，当吸气至压差消除时，所述第一弹簧86上行复位，并带动第一阀片87将第二进气通孔88下端封闭；接下来，所述第一活塞杆11向上移动时，所述第一活塞杆11带动第一活塞9向上移动，对进入第一活塞9和第一升程限制器82之间的气体进行压缩，经压缩后的气体进入第一出气通孔83，并经第三出气通孔8-9推动第二阀片818，从而打开第三出气通孔819的上端，然后气体从第三出气通孔819排出，并经一级出气口813输送至一级出气管线6。

所述二级组合气阀21的结构和工作过程与一级组合气阀8相同，从而可知二级组合气阀21的工作过程。另外，第二升程限制器812内设置有多个第二出气通孔815，一级出气口813能够通过第二出气通孔815与第三出气通孔819连通。

多个第一进气通孔85、多个第二进气通孔88、多个第一出气通孔83、多个第二出气通孔815和多个第三出气通孔819均以阀座811的轴线为中心均匀分布。这样能够使得第一活塞9和一级组合气阀8的第一升程限制器82之间以及第二活塞18和二级组合气阀21的第二升程限制器82之间进气均匀，且在压缩时，第一活塞9和第二活塞18不会产生偏移，提高了该油井套管气集气泵的使用效果和使用寿命。

如图4、图5所示，第一升程限制器82设有多个进气调节通孔84，进气调节通孔84包括依次连接的第一缩颈部841和第一扩颈部842，第一弹簧86的一端与第一阀片87固定连接，第一弹簧86的另一端插入第一扩颈部842内与第一扩颈部842的底端抵接。第二升程限制器812设有多个出气调节通孔816，出气调节通孔816包括依次连接的第二缩颈部8161和第二扩颈部8162，第二弹簧817的一端与第二阀片818固定连接，第二弹簧817的另一端插入第二扩颈部8162内与第二扩颈部8162的底端抵接。第一弹簧86设置在第一扩颈部842内、第二弹簧817设置在第二扩颈部8162内可以节省空间，进气调节通孔84的设置可以使第一扩颈部842的内外压力保持一致，保证第一弹簧86可以顺利复位，出气调节通孔816的设置可以使第二扩颈部8162的内外压力保持一致，保证第二弹簧817可以顺利复位。

一级进气管线5通过进气缓冲罐4与油井套管气输入管2连通，一级出气管线6通过出气缓冲罐7与一级组合气阀8的一级出气口813连通。一级出气管线6与风冷器3的输入口连通，二级进气管线17与风冷器3的输出口连通。

另外，所述第一活塞杆11和第二活塞杆24上均设置有填料密封件13。通过设置填料密封件13，提高了压缩气缸的密封性能，进一步提高了一级压缩气缸12和二级压缩气缸23的工作效率。所述第一活塞9上设置有活塞环10，进一步提高了一级压缩气缸12的密封性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。

Claims (9)

1.一种油井套管气集气泵，其特征在于，所述油井套管气集气泵主要包括一级压缩汽缸(12)、二级压缩汽缸(23)和曲轴箱(29)；

曲轴箱(29)含有曲轴(28)、与曲轴(28)连接的第一连杆(16)、与曲轴(28)连接的第二连杆(27)，曲轴(28)能够通过电机(19)驱动旋转；

一级压缩汽缸(12)上设置有一级组合气阀(8)，一级进气管线(5)与一级组合气阀(8)的一级进气口(89)连通，一级出气管线(6)与一级组合气阀(8)的一级出气口(813)连通，一级压缩汽缸(12)的第一活塞杆(11)与曲轴箱(29)的第一连杆(16)连接，当曲轴(28)旋转时，第一活塞杆(11)沿第一活塞杆(11)的轴向往复运动；

一级组合气阀(8)包括安装座(81)，安装座(81)的一端与一级压缩汽缸(12)密封连接，安装座(81)内设有阀腔(820)，安装座(81)的另一端与压盖(810)密封连接，一级进气口(89)设置于安装座(81)，一级出气口(813)设置于压盖(810)，阀腔(820)内设有依次固定连接的第二升程限制器(812)、阀座(811)和第一升程限制器(82)，第一升程限制器(82)与安装座(81)固定连接,阀座(811)和第一升程限制器(82)能够将一级进气口(89)与一级出气口(813)之间封堵；

一级进气口(89)依次通过设置在阀座(811)内的多个第二进气通孔(88)、设置在第一升程限制器(82)内的多个第一进气通孔(85)与一级压缩汽缸(12)内的气体压缩室连通，在第二进气通孔(88)与第一进气通孔(85)之间设有能够封堵第二进气通孔(88)的第一阀片(87)；

一级出气口(813)依次通过设置在阀座(811)内的多个第三出气通孔(819)、设置在第一升程限制器(82)内的多个第一出气通孔(83)与一级压缩汽缸(12)内的该气体压缩室连通，在第三出气通孔(819)与第二升程限制器(812)之间设有能够封堵第三出气通孔(819)的第二阀片(818)；

二级压缩汽缸(23)上设置有二级组合气阀(21)，二级进气管线(17)与二级组合气阀(21)的二级进气口(211)连通，二级出气管线(20)与二级组合气阀(21)的二级出气口(212)连通，二级压缩汽缸(23)的第二活塞杆(24)与曲轴箱(29)的第二连杆(27)连接，当曲轴(28)旋转时，第二活塞杆(24)沿第二活塞杆(24)的轴向往复运动，一级出气管线(6)与二级进气管线(17)连通。

2.根据权利要求1所述的油井套管气集气泵，其特征在于：在一级压缩汽缸(12)与曲轴箱(29)之间设置有第一十字头滑轨(14)，第一活塞杆(11)通过设置在第一十字头滑轨(14)上的第一十字头(15)与第一连杆(16)连接；在二级压缩汽缸(23)与曲轴箱(29)之间设置有第二十字头滑轨(25)，第二活塞杆(24)通过设置在第二十字头滑轨(25)上的第二十字头(26)与第二连杆(27)连接。

3.根据权利要求1所述的油井套管气集气泵，其特征在于：第二升程限制器(812)内设置有多个第二出气通孔(815)，一级出气口(813)能够通过第二出气通孔(815)与第三出气通孔(819)连通。

4.根据权利要求3所述的油井套管气集气泵，其特征在于：多个第一进气通孔(85)、多个第二进气通孔(88)、多个第一出气通孔(83)、多个第二出气通孔(815)和多个第三出气通孔(819)均以阀座(811)的轴线为中心均匀分布。

5.根据权利要求1所述的油井套管气集气泵，其特征在于：第一升程限制器(82)设有多个进气调节通孔(84)，进气调节通孔(84)包括依次连接的第一缩颈部(841)和第一扩颈部(842)，第一弹簧(86)的一端与第一阀片(87)固定连接，第一弹簧(86)的另一端插入第一扩颈部(842)内与第一扩颈部(842)的底端抵接。

6.根据权利要求1所述的油井套管气集气泵，其特征在于：第二升程限制器(812)设有多个出气调节通孔(816)，出气调节通孔(816)包括依次连接的第二缩颈部(8161)和第二扩颈部(8162)，第二弹簧(817)的一端与第二阀片(818)固定连接，第二弹簧(817)的另一端插入第二扩颈部(8162)内与第二扩颈部(8162)的底端抵接。

7.根据权利要求1所述的油井套管气集气泵，其特征在于：二级组合气阀(21)与一级组合气阀(8)的结构相同。

8.根据权利要求1所述的油井套管气集气泵，其特征在于：一级进气管线(5)通过进气缓冲罐(4)与油井套管气输入管(2)连通，一级出气管线(6)通过出气缓冲罐(7)与一级组合气阀(8)的一级出气口(813)连通。

9.根据权利要求1所述的油井套管气集气泵，其特征在于：一级出气管线(6)与风冷器(3)的输入口连通，二级进气管线(17)与风冷器(3)的输出口连通。