CN1034026C - 往复-液动组合式抽液装置 - Google Patents
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Abstract
一种新型的往复-液动组合式抽液装置，它是属于对机械行业中的井下液体抽提装置的改进，它是利用出液管和套管的环空与井下的异径差压泵所形成的液柱差压，以液柱代替抽油杆柱举升液体。并利用地面的往复泵所提供的液压动力来实现连续抽提井下液体的目的。其主要构成是井下异径差压泵、套管环空室、井口出液器及地面动力机组等四大组成部分。
Description
本发明涉及一种新型的往复-液动组合式抽液装置，它是属于对机械行业中的井下液体抽提装置的改进，它是利用出液管和套管的环空与井下的异径差压泵所形成的液柱差压，并利用地面的往复泵所提供的液压动力来实现连续抽提井下液体的目的。其主要构成是井下异径差压泵、套管环空室、井口出液器及地面动力机组等四大组成部分。
目前，在石油开发工程中广泛使用的抽液(油)装置和设备是有杆抽油装置，即“三抽”装置。这种装置是由抽油机、抽油泵、抽油杆组成，其结构简单、易于维修和制造。这种抽油装置是最早应用于油田开发的并已有了较成熟的设计、制造、维修和工作理论体系。但这种机械是由抽油杆传递动力，不仅动力消耗大、效率低，而且抽油杆柱是易损件，事故发生多，增大了维修费用和停产损失。又因为抽油杆柱消耗大量的优质钢材，使得整套设备的成本和费用提高了。因此，人们又研制了无杆抽油装置，如水力活塞泵、电潜泵等，无杆抽油装置把动力放在井底而节省抽油杆柱，避免了抽油杆事故。但是，电潜泵和水力活塞泵的结构都很复杂，难于制造和维修，并且成本高、难于管理，有些故障又很难克服，如电潜泵的电缆故障、水力活塞泵的冲击问题等，这些因素限制了无杆抽油装置的进一步发展。国外也曾有专利(WO93/18306)报导了一种油井液压泵驱动系统，但也是只对现有液压抽油机进行改进，并没有进行本质的改革。
本发明的目的就在于避免上述现有技术的不足之处，而提供既兼备有杆抽油装置和无杆抽油装置的优点又克服二者缺点的往复-液动组合式抽液装置，它是利用井下异径差压泵与套管环空室构成环空差压室，并通过地面动力机组中的往复泵(17)所提供的动力液压为动力，与井口出液器构成连续抽液的组合式抽液装置。其主要技术组成是由异径差压泵、套管环空室、井口出液器及地面动力机组等四大部分构成。
附图1即为本发明的结构、原理示意图。
附图的图面说明如下：
1---柱塞 2---固定阀 3---封隔器 4---游动阀
5---进液口 6---空心连杆 7---差压腔 8---上活塞
9---套管 10---出液管 11---四通阀 12---安全阀
13---液压卸荷阀 14---钢索 15---定滑轮1 16---扇形摆轮
17---往复泵 18---定滑轮2 19---平行滑轮 20---平衡块
21---曲柄连杆 22---电机减速箱 23---上泵筒 24---下泵筒
为了充分地实现本发明的上述目的，本发明的设计者则将井下异径差压泵设计成是由上泵筒(23)、下泵筒(24)、固定阀(2)、柱塞(1)、空心连杆(6)、游动阀(4)及进液口(5)构成，其固定阀(2)设置于下泵筒(24)的下端，游动阀(4)设置在空心连杆(6)下端的柱塞(1)上；空心连杆(6)的上端与上泵筒(23)内的上活塞(8)相联，并在上泵筒(23)和下泵筒(24)的连接端面处设置有进液口(5)。
环空差压室的设计，则是其设计成是由外部套管(9)的环空部分与异径差压泵和其内部出液管(10)及其下泵筒下端的封隔器(3)所构成，其内部出液管(10)的一端连接在异径差压泵上泵筒(23)的上端，另一端则通过井口的出液器与地面动力机组的往复泵(17)相连；外部套管(9)的下端在异径差压泵的下泵筒处设置封隔器(3)，其上端则与地面动力机组的往复泵(17)相连接。
对井口出液器的设计，设计者将其设计成是由四通阀(11)、安全阀(12)及液压卸荷阀(13)所构成，其四通阀(11)的四个接口分别与液压卸荷阀(13)、安全阀(12)、内部出液管(10)及往复泵(17)的进口相连接。
地面动力机组的设计，则是将其设计成是由往复泵(17)、扇形摆轮的、定滑轮组(15)(18)、电机减速箱(22)及曲柄连杆机构(21)所构成，其往复泵(17)的两端分别与钢索(14)相连，通过定滑轮组(15)(18)与扇形摆轮(16)相连，其平衡钢索(14)连接在扇形摆轮(16)的一端，另一端则绕过平衡定滑轮(19)与平衡块(20)相连，其扇形摆轮(16)则通过曲柄连杆机构(21)与电机减速箱(22)相连。
下面将结合附图及实施例来详叙本发明的结构和原理特征：
在实际设计中，发明人是将异径差压泵设置在井下套管的底部，并在其异径差压泵的下泵筒处设置封隔器，再将出液管由异径差压的上泵筒顶端引出，并与井口出液器的四通阀的进口相连；其套管的顶端则与往复泵的进口相连；而井口出液器的另三个接口则分别与安全阀、液压卸荷阀和往复泵的另一进口相连；其往复泵的驱动则是通过定滑轮组、扇形摆轮及电机减速箱的曲柄连杆机构来实现。这样，当往复泵运动而抽提液体时，套管与出液管的环形空间通过进液口就与异径差压泵的内腔形成差压，从而使得腔内的柱塞运动；当柱塞与上活塞通过空心连杆上下运动时，其柱塞上的游动阀和下泵筒处的固定阀也随之开启和关闭；同时，井口出液器的液压卸荷阀则通过来自往复泵的部分液压来控制其开启和关闭，从而实现抽提井下液体的目的。
本发明是充分利用了出液管内部和套管与出液管之间的环形空间的液柱位能(差压)，以液柱代替抽油杆柱举升液体。该发明的所采用的并下异径差压泵，其结构简单、工作可靠、标准化程度高，且易于更换和维修；其地面动力机组所采用的结构也较为简单，经计算：同样的井下工况，这种抽油装置的电机功率和减速箱扭矩仅为游粱式抽油机-抽油泵的一半左右，整机重量也大大减小。如8型游粱式抽油机抽油泵装置仅抽油机就重达到17吨，外廓尺寸为8.35M×2.2M×6.9M，而与之相对应的这种抽油装置的动力机组的重量只有5吨左右，外廓足寸只有7.0M×1.82M×1.5M，而且省掉了抽油杆柱。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：①本发明不仅综合了有杆抽油装置和无杆抽油装置的大部分优点，还克服了二者的大部分缺点；②利用液体位能，省去抽油杆，既减少了动力消耗，又提高了机组效率，同时还节约了钢材，降低了成本；③整机结构简单，易于制造、维修和管理；④地面的动力机组和井下的异径差压泵可采用现有有杆泵抽油设备的大部分零部件，标准化程度高；⑤整机机组体积小，重量轻；⑥机组的效率高、可靠性好，同样的工况与游粱式抽油机抽油泵装置相比，可使电机功率和减速箱扭矩减小一倍左右，其经济效益前景可观。
Claims (1)
- 往复-液动组合式抽液装置，它是由井下异径差压泵、套管环空室、井口出液器及地面动力机组构成，其特征在于井下异径差压泵与套管环空室构成环空差压室，并通过地面动力机组中的往复泵(17)所提供的动力液压为动力，与井口出液器构成连续抽液的组合式抽液装置；其中井下异径差压泵是由上泵筒(23)、下泵筒(24)、固定阀(2)、柱塞(1)、空心连杆(6)、游动阀(4)及进液口(5)构成，其固定阀(2)设置于下泵筒(24)的下端，游动阀(4)设置在空心连杆(6)下端的柱塞(1)上；空心连杆(6)的上端与上泵筒(23)内的上活塞(8)相连，并在上泵筒(23)和下泵筒(24)的连接端面处设置有进液口(5)；环空差压室是由外部套管(9)的环空部分与异径差压泵和其内部出液管(10)及其泵下端的封隔器(3)所构成，其内部出液管(10)的一端连接在异径差压泵上泵筒(23)的上端，另一端则通过井口的出液器与地面动力机组的往复泵(17)相连；外部套管(9)的下端在异径差压泵的下泵筒处设置封隔器(3)，其上端则与地面动力机组的往复泵(17)相连接；地面动力机组是由往复泵(17)、扇形摆轮(16)、定滑轮组(15)(18)、电机减速箱(22)及曲柄连杆机构(21)所构成，其往复泵(17)的两端分别与钢索(14)相连，通过定滑轮组(15)(18)与扇形摆轮(16)相连，其平衡钢索(14)连接在扇形摆轮(16)的一端，另一端则绕过平衡定滑轮(19)与平衡块(20)相连，其扇形摆轮(16)则通过曲柄连杆机构(21)与电机减速箱(22)相连；井口出液器是由四通阀(11)、安全阀(12)及液压卸荷阀(13)所构成，其四通阀(11)的四个接口分别与液压卸荷阀(13)、安全阀(12)、内部出液管(10)及往复泵(17)的进口相连接。
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