CN103807151A - 抽油机连续举升泵及其举升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了抽油机连续举升泵及其举升方法，包括连接在油管上的泵筒、置于泵筒内的活塞；所述泵筒包括外筒及套在外筒内部的工作缸，所述活塞上端连接活塞杆后整体置于工作缸中，并且活塞杆上端连接在抽油杆上，所述活塞上下方把工作缸分为上腔室和下腔室；所述工作缸与外筒相互之间形成环空，并且工作缸底部周侧开设联通至环空的导流孔，所述环空在上端通过偏心结构与油管连通；所述泵筒与油管之间设置有径向进液阀、轴向环阀组，所述上腔室通过径向进液阀连通至井筒，所述上腔室通过轴向环阀组连通至油管。本发明实现了上下冲程连续排液，达到在同等泵径和生产参数下大幅度提高油井产量、降低能耗、减少油井偏磨的目的。

Description

抽油机连续举升泵及其举升方法

技术领域

本发明涉及采油技术领域的油井举升工装，具体地说是用于大泵径、高参数生产造成的提液过程中的高能耗、偏磨严重的油井的抽油机连续举升泵及其举升方法。

背景技术

孤岛油田自1992投入注聚试验，1997年投入注聚开发，到目前为止孤岛油田稀油主力开发单元全部进入了聚驱转后续水驱开发。目前共开油井1262口，平均泵深783m，平均动液面479.4m，平均泵径65.3mm，以Φ70mm和Φ83mm抽油泵两种抽油泵为主，占开井数的50％，其中Φ83mm抽油泵占开井数23.2％，平均冲程3.04m，平均冲次6.341/min，平均检泵周期533天。生产特点是高含水、大泵径、高生产参数，因冲程利用率已经达到98.5％，对仍然有提液空间的井只有通过提高泵径和冲次来实现。在高含水、高腐蚀油井采用大泵径和高冲次生产，造成泵效下降快、油井检泵周期短，高能耗和偏磨严重的问题。

有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的抽油机连续举升泵，同时引出全新的举升方法。

发明内容

本发明的目的在于提供抽油机连续举升泵及其举升方法，实现了上下冲程连续排液，达到在同等泵径和生产参数下大幅度提高油井产量、降低能耗、减少油井偏磨的目的。它的技术关键是连续举升泵的双重过流通道的结构设计加工，油路模块和动密封方案的设计，提供连续举升泵的工作性能。该使用新型具有大流道、下行阻力小、排量大；耐磨性强，对砂蚀具有一定的适应性。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，抽油机连续举升泵，包括连接在油管上的泵筒、置于泵筒内的活塞；所述泵筒包括外筒及套在外筒内部的工作缸，所述活塞上端连接活塞杆后整体置于工作缸中，并且活塞杆上端连接在抽油杆上，所述活塞上下方把工作缸分为上腔室和下腔室；所述工作缸与外筒相互之间形成环空，并且工作缸底部周侧开设联通至环空的导流孔，所述环空在上端通过偏心结构与油管连通；所述泵筒与油管之间设置有径向进液阀、轴向环阀组，所述上腔室通过径向进液阀连通至井筒，所述上腔室通过轴向环阀组连通至油管。

所述活塞为空心活塞，活塞杆为空心活塞杆，所述空心活塞内部设置有游动阀，所述泵筒底部设置固定阀。

所述泵筒通过油管接箍和上端的油管想连接，所述泵筒下部通过尾管接箍与尾部油管连接，所述活塞杆通过活塞杆脱节器接头与抽油杆连接。

所述活塞杆与油管内壁之间设置的轴向环阀组形成静密封，所述活塞杆同时也与偏心结构之间设置的轴向环阀组形成静密封。

所述活塞与工作缸内壁形成动密封。

为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，抽油机连续举升泵进行连续举升的方法，其步骤为：

1）、起出原井防砂管柱；

2）、探冲砂至油层以下20-30m深度，在冲砂时应保证水泥车有足够的排量和冲击力，对油层及井筒砂粒进行彻底冲洗，保证井筒外壁外壁无砂，为连续泵完井后的密封装置提供可靠的工作环境；

3）、通井、刮套管并洗净井筒；

4）、重新防砂，对地层进行重新防砂措施，保证地层砂能被彻底挡在防砂管外；

5）、然后向井中下入抽油机连续举升泵，该泵深设计500-600m，要保证选井的地层供液充足，上部安装泄油式油管锚；

6）、活塞杆上行，由此完成上行时泵下腔和环状油道共同吸液和上腔、活塞、空心杆向油管排液的动作；活塞杆下行，由此完成下行时泵上腔、活塞、空心杆的吸液和泵下腔和环状油道排液的动作。

所述活塞杆上行程时，活塞游动阀关闭，底部固定阀打开，环阀中的径向进液阀关闭、轴向环阀组打开；井液从井筒流入泵的下腔和内外筒之间的环状油道；与此同时，上腔中的井液通过轴向环阀组流入上部油管，活塞、空心杆直接排液进入油管。

所述活塞杆下行程时，活塞游动阀打开，底部固定阀关闭，环阀中的径向进液阀打开、另一组轴向环阀打开；井液从井筒经过径向阀流入泵上腔；与此同时，泵下腔以及环状油道中的井液经过开启的轴向环阀组流入上部油管，空心活塞和空心杆中的流体直接排入油管。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

活塞下部的工作腔分别与空心活塞杆和内外筒间的环状空间相通，当活塞下行时，活塞下部的工作腔就会通过空心活塞杆和内外筒的环状空间同时向上部油管供液，实现双重过流通道，增加过流面积。同时在活塞下行中沉没压力通过下行的进液通道作用在活塞上，给活塞一个下行动力，克服下行中游动阀的开启阻力和摩擦阻力。双重过流通道和沉没压力的作用，有效提高了抽油泵的整体下行阻力。

附图说明

图1为本发明抽油机连续举升泵及其举升方法的结构主视剖面图；

图2为泵筒的结构图；

图3为空心活塞的结构图；

图4为本发明抽油机连续举升泵及其举升方法活塞杆上行示意图；

图5为本发明抽油机连续举升泵及其举升方法活塞杆下行示意图；

图6为本发明抽油机连续举升泵及其举升方法密封示意图；

图7为依据本发明所提出实施工艺流程图。

图中：1.外筒；2.工作缸；3.泵筒；4.下腔；5.泵筒过流孔；6.外筒；7.偏心结构；8.空心杆；9.空心活塞；10.静密封；11.静密封；12.动密封。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据图1-图5所示，抽油机连续举升泵及其举升方法，在垂直方向的一个圆柱形特殊泵筒中设计有一个带有活塞杆8的活塞9和一个工作缸2，其中活塞为空心活塞，活塞杆为空心活塞杆，泵筒外部为外筒1，在外筒、工作缸的缸体上装配有多组单向逆止阀、三通双向逆止阀及多路油道、导流孔；泵筒上部的油管接箍6与上部油管连接，泵筒下部的尾管接箍与尾部油管连接，活塞杆脱节器接头与抽油杆连接；活塞杆、活塞被抽油杆带动做上下往复运动，无论是上行程还是下行程，活塞的压缩作用始终保持工作缸有一个腔室向油管供油，同时活塞的抽吸作用始终保持油套管环形空间的原油被抽吸到工作缸的另一个腔室，实现了活塞泵的连续抽油。

抽油杆带动活塞杆、活塞做上行运动时，工作缸上腔室7中的原油被压缩，通过三通双向逆止阀和油管供油道进入上部油管，同时，工作缸下腔室8抽负压，油套管环形空间中的原油通过底部进油单向逆止阀进入工作缸下腔室；抽油杆带动活塞杆、活塞做下行运动时，工作缸下腔室中的原油被压缩，通过导流孔9、油管供油道、三通双向逆止阀进入上部油管，同时，工作缸上腔室抽负压，油套管环形空间中的原油通过顶部进油道、顶部进油道单向逆止阀进入工作缸上腔室；如此不断地往复，形成了活塞泵的连续抽油方式。   

在同等的工作制度下连续抽油活塞泵的理论排液量得以成倍提高。

连续抽油方式改变了井筒以及近井地带的流体流态，即，避免常规柱塞泵抽吸过程中对地层原油渗流的反向冲击和脉动流对出砂油层的激动，原油以接近层流的流态从地层中流入井筒。     

改变了地面电机的做功方式，即，常规柱塞泵在抽油杆下行过程中，油井载荷反拖抽油机曲柄、平衡块，电机会产生负发电现象，连续抽油活塞泵以连续抽油方式工作，在抽油杆下行时，电机因为活塞压缩泵筒中的原油而做功，这就减少电机的负发电。

根据图4和图5所示，连续举升泵的工艺原理：

活塞杆上行：上行程时，活塞游动阀关闭，底部固定阀打开，环阀中的径向进液阀关闭、轴向环阀组打开；井液从井筒流入泵的下腔和内外筒之间的环状油道；与此同时，上腔中的井液通过轴向环阀组流入上部油管，活塞、空心杆直接排液进入油管。

由此完成上行时泵下腔+环状油道共同吸液和上腔、活塞、空心杆向油管排液的动作。

活塞杆下行：下行程时，活塞游动阀打开，底部固定阀关闭，环阀中的径向进液阀打开、另一组轴向环阀打开；井液从井筒经过径向阀流入泵上腔；与此同时，泵下腔以及环状油道中的井液经过开启的轴向环阀组流入上部油管，空心活塞和空心杆中的流体直接排入油管。

由此完成下行时泵上腔、活塞、空心杆的吸液和泵下腔+环状油道排液的动作。

根据图6所示，连续举升泵的密封原理：

在所设计的的泵结构中，最重要密封点有3处，其中两处是静密封10、11、一处是动密封12。为了适应孤岛含砂和高腐蚀的井液，我们在动密封处采用整体镍基喷焊+中硬铸铁环；静密封处采用组合式密封，以求得最佳的摩擦副。连续举升泵的密封方案遵从先进、适宜的设计原则，动密封采用锡青铜+V组耐磨耐腐蚀橡胶的活塞杆密封方式和中硬铸铁环、聚氨酯弹性体密封环的活塞体密封方式，各种密封组件利用室内模拟和强度校核手段优化出最适宜的低阻耐磨摩擦副，提高抽油泵的密封性能。

依据图7要求的具体实施程序如下：

1、按方案、设计要求起出原井防砂管柱；2、探冲砂（捞砂）至油层以下20-30m深度（以能够满足防砂管要求的冲砂深度为宜），在冲砂时应保证水泥车有足够的排量和冲击力，对油层及井筒砂粒进行彻底冲洗，保证井筒外壁外壁无砂，为连续泵完井后的密封装置提供可靠的工作环境。3、按标准通井、刮套管并洗净井筒。4、重新防砂，按施工要求对地层进行重新防砂措施，由于本发明采用的密封件较多，结构复杂，故一定要保证防砂质量，保证地层砂能被彻底挡在防砂管外，保证防砂效果，提高连续举升泵的运行质量。5、下入本发明设计的连续举升泵，该装置泵深设计500-600m，要保证选井的地层供液充足，上部安装泄油式油管锚，起到环境保护作用。6、按工艺要求进行完井施工，直至达到要求后投产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (8)

1.抽油机连续举升泵，其特征在于，包括连接在油管上的泵筒、置于泵筒内的活塞；所述泵筒包括外筒及套在外筒内部的工作缸，所述活塞上端连接活塞杆后整体置于工作缸中，并且活塞杆上端连接在抽油杆上，所述活塞上下方把工作缸分为上腔室和下腔室；所述工作缸与外筒相互之间形成环空，并且工作缸底部周侧开设联通至环空的导流孔，所述环空在上端通过偏心结构与油管连通；所述泵筒与油管之间设置有径向进液阀、轴向环阀组，所述上腔室通过径向进液阀连通至井筒，所述上腔室通过轴向环阀组连通至油管。

2.根据权利要求1所述的抽油机连续举升泵，其特征在于，所述活塞为空心活塞，活塞杆为空心活塞杆，所述空心活塞内部设置有游动阀，所述泵筒底部设置固定阀。

3.根据权利要求1所述的抽油机连续举升泵，其特征在于，所述泵筒通过油管接箍和上端的油管想连接，所述泵筒下部通过尾管接箍与尾部油管连接，所述活塞杆通过活塞杆脱节器接头与抽油杆连接。

4.根据权利要求1所述的抽油机连续举升泵，其特征在于，所述活塞杆与油管内壁之间设置的轴向环阀组形成静密封，所述活塞杆同时也与偏心结构之间设置的轴向环阀组形成静密封。

5.根据权利要求1所述的抽油机连续举升泵，其特征在于，所述活塞与工作缸内壁形成动密封。

6.利用权利要求1-5任意一项所述的抽油机连续举升泵进行连续举升的方法，其步骤为：

1）、起出原井防砂管柱；

2）、探冲砂至油层以下20-30m深度，在冲砂时应保证水泥车有足够的排量和冲击力，对油层及井筒砂粒进行彻底冲洗，保证井筒外壁外壁无砂，为连续泵完井后的密封装置提供可靠的工作环境；

3）、通井、刮套管并洗净井筒；

4）、重新防砂，对地层进行重新防砂措施，保证地层砂能被彻底挡在防砂管外；

5）、然后向井中下入抽油机连续举升泵，该泵深设计500-600m，要保证选井的地层供液充足，上部安装泄油式油管锚；

6）、活塞杆上行，由此完成上行时泵下腔和环状油道共同吸液和上腔、活塞、空心杆向油管排液的动作；活塞杆下行，由此完成下行时泵上腔、活塞、空心杆的吸液和泵下腔和环状油道排液的动作。

7.根据权利要求6所述的抽油机连续举升泵的举升方法，其特征在于，所述活塞杆上行程时，活塞游动阀关闭，底部固定阀打开，环阀中的径向进液阀关闭、轴向环阀组打开；井液从井筒流入泵的下腔和内外筒之间的环状油道；与此同时，上腔中的井液通过轴向环阀组流入上部油管，活塞、空心杆直接排液进入油管。

8.根据权利要求6所述的抽油机连续举升泵的举升方法，其特征在于，所述活塞杆下行程时，活塞游动阀打开，底部固定阀关闭，环阀中的径向进液阀打开、另一组轴向环阀打开；井液从井筒经过径向阀流入泵上腔；与此同时，泵下腔以及环状油道中的井液经过开启的轴向环阀组流入上部油管，空心活塞和空心杆中的流体直接排入油管。

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