CN103925185A - 柱塞泵及油田用二氧化碳注入装置 - Google Patents

Abstract

柱塞泵及油田用二氧化碳注入装置，属于柱塞泵技术领域。一种柱塞泵，进液腔（102）位于泵腔（101）上方，进液腔（102）连通泵腔（101）的上部，排液腔（103）连通泵腔（101）的下部或侧部，进液腔（102）上部通过排气通道（105）连通泵体（1）外部，气体会自动上升至进液腔上部，并且由于进液腔为低压区，自动实现气液分离，便于气体的快速排出，还提供一种油田用二氧化碳注入装置，包括二氧化碳储罐（12）、进液管（13）和上述的柱塞泵，排气通道（105）通过回流管（14）连通二氧化碳储罐（12）的顶部，进液管（13）两端分别连通二氧化碳储罐（12）的底部和进液腔（102），将气态二氧化碳回收至二氧化碳储罐内。

Description

柱塞泵及油田用二氧化碳注入装置

技术领域

柱塞泵及油田用二氧化碳注入装置，属于柱塞泵技术领域，还涉及一种油田用二氧化碳注入装置。

背景技术

在利用柱塞泵输送二氧化碳等易汽化液体时，柱塞退出时泵腔体积变大，泵腔内的压力迅速减小，泵腔内的液态二氧化碳容易汽化，泵腔内的气态二氧化碳会严重降低柱塞泵的工作效率，中国专利号为98204169.1公开了一种液态二氧化碳注入装置，在泵体上开设有一个连通泵腔的排放阀，用于将泵腔内的气体排出，申请人在生产试验过程中发现，柱塞进入泵腔时泵腔内气态二氧化碳受压缩在排放阀处容易形成干冰，造成排放阀堵塞，需要定时人工疏通，疏通时具有很大的安全隐患，高浓度的二氧化碳很容易造成疏通人员的窒息，气态的高压和超高压介质泄露后果也非常危险，而且与泵腔连接的排气阀排出气体的压力小于介质储罐内的压力，所以气体无法返回储罐，只能排入空气中，造成浪费和环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种将介质中的气体快速排出，避免堵塞、能够将汽化介质返回介质储罐的柱塞泵，还提供一种回收利用二氧化碳注入泵产生的气态二氧化碳的油田用二氧化碳注入装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该柱塞泵，包括泵体和柱塞，泵体内设有泵腔、进液腔和排液腔，柱塞活动设置在泵腔内，所述进液腔位于泵腔上方，进液腔连通泵腔的上部，排液腔连通泵腔的下部或侧部，进液腔上部通过排气通道连通泵体外部。采用上进下出的结构，泵腔内产生气体由于比重轻，会自动上升至进液腔上部，并通过排气通道排出，进液腔为低压区，压力小于排液腔，所以气体进液进液腔后不会与液态介质混合，便于排出，进液腔内的液态介质也不会经过排气通道排出，能够实现气体的快速排出；同时进液腔的压力等于介质储罐内的压力，所以进液腔排出的气体压力要大于从泵腔排出的气体压力，克服泵腔排出的气体由于压力小无法自动返回介质储罐的缺陷；进液腔内的压力稳定，汽化的介质不会由于压力变化变成固体，避免堵塞排气通道。

进一步的，所述泵体在进液腔上侧设有集气装置，集气装置与进液腔相连通。进液腔内的空气进入集气装置，能够防止气体在排出的过程中将进液腔内的液态介质排出，具有气液分离的效果。

优选的，所述泵体内设有多个泵腔，多个泵腔分别与进液腔连通，每个泵腔对应设置有一个集气装置。因为液态介质在进液腔内流动并进入泵腔，流动的介质会对气体造成阻力，为每个泵腔分别设置一个集气装置，能够使气体快速进入集气装置内，防止气体在进液腔内形成气室，提高泵的工作效率。

优选的，所述集气装置为开设在泵体内的集气腔，进液腔穿过集气腔下部，排气通道连通集气腔的上部。结构简单，不占用泵体以外的空间，液态与气态介质在集气腔内完成分离，气体通过排气通道排出，气液分离完全。

优选的，所述泵体上端设有一个密封固定在进液腔上端的进液腔压板，排气通道开设在进液腔压板上。便于加工集气腔。

优选的，所述集气装置为设置在泵体外部的储气罐，储气罐入口通过排气通道连通进液腔，储气罐出口设有回流管接头。储气罐不受泵体体积的限制，存储空间大，排气效果更好，气液分离更好。

优选的，所述泵体为L形，进液腔位于竖直部的上端，泵腔位于L形弯折部，排液腔位于水平部内。L形的泵体将泵腔设置为L形，体积更小，缩小了泵腔到排液阀球之间的距离，也就减少了泵腔中的无效的容积，提高容积效率，从而提高泵的工作效率。

优选的，所述进液腔与泵腔之间设有进液阀球，排液腔与泵腔之间设有排液阀球，进液阀球与排液阀球为陶瓷材质。陶瓷材质的阀球比重轻，动作灵敏，提高泵的工作效率。

所述泵体为竖向设置的直通型，进液腔位于泵体竖直部的上端，泵腔位于泵体中部，排液腔位于泵体下部。

一种油田用二氧化碳注入装置，包括二氧化碳储罐、进液管和上述的柱塞泵，排气通道通过回流管连通二氧化碳储罐的顶部，进液管两端分别连通二氧化碳储罐的底部和进液腔。将进液腔内的气体二氧化碳回收至二氧化碳储罐内，由于二氧化碳储罐内的温度低，能够将气态的二氧化碳再次液化，实现二氧化碳的回收利用，同时避免将二氧化碳排至空气中造成温室效应。

与现有技术相比，本发明柱塞泵及油田用二氧化碳注入装置的上述技术方案所具有的有益效果是：

1、进液腔位于泵腔上方，采用上进下出的结构，泵腔内产生气体由于比重轻，而液态介质比重远大于气态介质，气体会自动上升至进液腔上部，并且由于进液腔为低压区，压力小于排液腔，所以气体进液进液腔后不会与液态介质混合，便于排出，进液腔内的液态介质也不会经过排气通道排出，克服现有柱塞泵下进上出，高压区位于泵腔上方，气体上升至高压区后与液态介质混合，气液无法分离，大量气体无法排出，排出气体中携带大量液态介质的缺陷，实现气液自动分离和气体的快速排出。

2、进液腔的压力等于介质储罐内的压力，所以进液腔排出的气体压力要大于从泵腔排出的气体压力，克服泵腔排出的气体由于压力小无法自动返回介质储罐的缺陷；进液腔内的压力稳定，汽化的介质不会由于压力变化变成固体，避免堵塞排气通道，如介质为二氧化碳，二氧化碳在排气通道处容易形成干冰造成堵塞，在疏通的过程中高压二氧化碳气体排出被工作人员吸入后容易造成窒息的危险。

3、泵体在进液腔上侧设有集气装置，进液腔内的空气进入集气装置，能够防止气体在排出的过程中将进液腔内的液态介质排出，具有气液分离的效果。

4、泵腔上方的进液腔分别连通有一个集气装置，因为液态介质在进液腔内流动并进入泵腔，流动的介质会对气体造成阻力，为每个泵腔分别设置一个集气装置，能够使气体快速进入集气装置内，防止气体在进液腔内形成气室，提高泵的工作效率。

5、排气通道通过回流管连通二氧化碳储罐的顶部，进液管两端分别连通二氧化碳储罐的底部和进液腔，将进液腔内的气态二氧化碳回收至二氧化碳储罐内，由于二氧化碳储罐内的温度低，能够将气态的二氧化碳再次液化，实现二氧化碳的回收利用，同时避免将二氧化碳排至空气中造成温室效应。

附图说明

图1为本发明柱塞泵实施例1的结构示意图。

图2为本发明柱塞泵实施例2的结构示意图。

图3本发明柱塞泵实施例3的结构示意图。

图4为图3中A-A处的剖视图。

图5为本发明柱塞泵实施例4的结构示意图。

图6为图5中B-B处的剖视图。

图7为本发明柱塞泵实施例5的结构示意图。

图8为图7中C-C处的剖视图。

图9为本发明柱塞泵实施例6的结构示意图。

图10为图9中D-D处的剖视图。

图11为本发明柱塞泵实施例7的结构示意图。

图12为油田用二氧化碳注入装置的结构示意图。

其中：1、泵体  101、泵腔  102、进液腔  103、排液腔  104、集气腔  105、排气通道  106、进液口  2、柱塞  3、进液阀球  4、进液阀弹簧  5、排液阀球  6、排液阀弹簧  7、进液腔压板  8、回流管接头  9、方法兰  10、定位螺栓  11、储气罐  12、二氧化碳储罐  13、进液管  14、回流管。

具体实施方式

下面结合附图1~12对该柱塞泵及油田用二氧化碳注入装置做进一步说明，其中实施例6是柱塞泵的最佳实施例。

实施例1

参照图1，柱塞泵包括泵体1和柱塞2，泵体1为L形，泵体1内分别设有泵腔101、进液腔102和排液腔103，进液腔102位于泵体1竖直部的上端，泵腔101位于泵体1的L形弯折部，排液腔103位于泵体1水平部内，柱塞2活动设置在泵腔101内，进液腔102连通泵腔101的上部，排液腔103连通泵腔101的侧部，进液腔102上部通过排气通道105连通泵体1外部，管路中汽化的介质以及泵腔101内汽化的介质会因为气体比重轻自动上升，由泵腔101进入进液腔102内的顶部，并通过排气通道105排出，排气顺畅，进液腔102内的压力与介质储罐中的压力相等，排气通道105内的气体就能够返回到介质储罐中，实现回收利用，减少浪费，避免将介质排放至空气中造成污染的问题。该方案中进液腔102（低压区）位于泵腔101上方，排液腔103（高压区）位于泵腔101下方，这样介质中掺杂的气体直接上逸并通过排气通道105排出，气体就不会经过泵腔101，能够有效提高泵的工作效率。以往柱塞泵均采用下进上出的结构，如果借用气体比重轻自动上升的特性，就需要将排气通道105连通上方的排液腔103（高压区），排液腔103的压力是非常高的，尤其是在向油井下注二氧化碳时，泵腔101内气体与高压介质混合后是无法从排气通道105排出的，气液在高压的情况下很难被分离的，即使分离也会增加成本，所以如果将排气通道105连通排液腔103（高压区），那么从排气通道105排出的是气液混合物，大部分都是液态介质，实际上大部分气体是无法排出的，而且泵腔101内因为压力变化汽化的介质并不能快速排出，也就无法克服泵腔101内的气体造成柱塞泵工作效率降低的问题。

较佳的，本实施例中进液腔102的容积要大于排液腔103的容积，而且进液腔102是上大下小的锥台形，进液腔102上部的压力小，便于汽化的介质快速上升并排出，进液口106连通进液腔102的中部，进液腔102内的气体高于进液口106以后会快速上升，提高排气速度，进一步提高泵的工作效率。

进液腔102与泵腔101之间设有进液阀球3和进液阀弹簧4，泵腔101与排液腔103之间设有排液阀球5和排液阀弹簧6，通过定位螺栓10来对泵体1内的阀座进行定位，防止阀座方向改变造成堵塞，进液阀球3和排液阀球5均采用陶瓷材质，陶瓷材质的阀球比重轻，能够提高泵的效率，而且陶瓷材质的阀球耐磨、耐腐蚀，能够提高泵的可靠性和使用寿命。较佳的，进液腔102与泵腔101之间，以及泵腔101与排液腔103之间均采用直通阀，介质的流道为直的，流动性更好，减小了介质的阻力，提高了泵的工作效率。

工作过程：液态介质通过进液口106进入进液腔102内，柱塞2退出泵腔101，泵腔101内的压力减小，进液腔102内压力大于泵腔101内的压力，进液阀球3向下压缩进液阀弹簧4，进液腔102内的介质进入泵腔101内，同时部分液态的介质发生汽化，汽化的介质自动上升至进液腔102的顶部，进而通过排气通道105排出。

柱塞2进入泵腔101，泵腔101内的压力迅速增加，进液阀弹簧4上升推动进液阀球3关闭进液腔102，泵腔101内的压力大于排液腔103内的压力，排液阀球5向下压缩排液阀弹簧6打开排液腔103，泵腔101内的介质进入排液腔103内，完成介质的输送。

实施例2

参照图2，柱塞泵包括泵体1和柱塞2，泵体1为直通型，泵体1内由上至下依次开设有进液腔102、泵腔101和排液腔103，泵体1下端密封固定有方法兰9，柱塞2活动设置在泵腔101内，泵体1上端开设有一个排气通道105，排气通道105内端与进液腔102上部连通，排气通道105外端连通泵体1外部，泵腔101内的介质汽化后气体比重轻，自动上升，由泵腔101进入进液腔102内的顶部，并通过排气通道105排出，排气顺畅，进液腔102内的压力与介质储罐中的压力相等，排气通道105内的气体就能够返回到介质储罐中，实现回收利用，减少浪费，避免将介质排放至空气中造成污染的问题，本实施例加工方便。其他结构和工作过程同实施例1。

实施例3

参照图3～4，本实施例与实施例2的区别在于：泵体1上端固定有一个进液腔压板7，进液腔压板7与泵体1之间开设有一个集气腔104，进液腔102连通集气腔104的下部，排气通道105开设在进液腔压板7上，并与集气腔104的上部连通，泵腔101内产生的气体上升到进液腔102内后继续上升，气体会集中在集气腔104的上部，排气通道105排出气体时能够有效防止进液腔102内的液态介质随气体排出，实现气液分离，提高排气性能和泵的工作效率，进液腔压板7上设有一个回流管接头8，便于连接管路将气态介质返回介质储罐内。

参照图4，泵体1内设有多个泵腔101，进液腔102有且只有一个，分别与各泵腔101连通，泵腔101上方的进液腔102分别连通有一个集气腔104，如果仅设置一个集气腔104，气体受在进液腔102内流动的液态介质的影响，很难到达集气腔104，与泵腔101分别对应开设一个集气腔104，较佳的，集气腔104位于泵腔101的正上方，能够有效保证气体迅速进入相应的集气腔104内，实现快速排气的目的，避免在进液腔102内产生气室。其他结构同实施例2。

实施例4

参照图5，泵体1为L形，进液腔102位于竖直部的上端，泵腔101位于L形弯折部，排液腔103位于水平部内，泵体1上端开设有一个集气腔104，进液腔102连通排液腔103的底部。

参照图6，泵体1内设有多个泵腔101，进液腔102有且只有一个，分别与各泵腔101连通，泵腔101上方的进液腔102分别连通有一个集气腔104。其他结构同实施例1。

实施例5

参照图7，本实施例与实施例2的区别在于：泵体1外部设有一个储气罐11，储气罐11入口与排气通道105连通，储气罐11出口设有回流管接头8，通过储气罐11防止进液腔102内的液态介质通过排气通道105排出，只需要在现有的泵体1上开设排气通道105，连接一个外置的储气罐11，结构简单，可以对现有的柱塞泵进行改造，加工方便，而且储气罐11的容积相对于集气腔104更大，能够容纳更多的气体，排气效果更好。

参照图8，泵体1内设有多个泵腔101，各泵腔101分别与进液腔102连通，泵体1上侧设有多个储气罐11，各储气罐11分别位于泵腔101的正上方，并通过排气通道105连通进液腔102的上部，分别收集泵腔101内产生气体，防止在进液腔102内产生气室，排气效果更好。其他结构同实施例2。

实施例6

参照图9～10，本实施例与实施例1的区别在于：在排气通道105的出口处设有一个储气罐11，储气罐11位于泵体1的上方，泵体1内设有多个泵腔101，各泵腔101分别与进液腔102连通，多个储气罐11分别与各泵腔101对应设置，储气罐11位于泵腔101的正上方，气体经过集气腔104后进入储气罐11内，进一步提高气液分离的效果，防止进液腔102的内液态介质随气体排出。其他结构同实施例1。

实施例7

参照图11，本实施例与实施例6的区别在于：储气罐11有且只有一个，各进液腔102的上部分别连通储气罐11的进气口，结构简单。其他结构同实施例6。

以上是柱塞泵的多个实施例，但并非穷举，本发明的柱塞泵可以是以上的任意组合。本发明还提供了一种油田用二氧化碳注入装置。

参照图12，该油田用二氧化碳注入装置，包括二氧化碳储罐12、进液管13和上述任意一个实施例中的柱塞泵，排气通道105连通二氧化碳储罐12的顶部，进液管13两端分别连通二氧化碳储罐12的底部和进液腔102，二氧化碳储罐12内的液态二氧化碳经过进液管13进入进液腔102内，柱塞2伸缩将液态二氧化碳注入油井下，泵腔101内产生气态二氧化碳上升至进液腔102的顶部，并通过排气通道105和回流管14返回二氧化碳储罐12内，由于二氧化碳储罐12内的温度低，气态的二氧化碳再次液化，实现二氧化碳的回收利用，同时防止二氧化碳排入空气中造成温室效应。

本发明的油田用二氧化碳注入装置可以采用实施例1～7中任意的柱塞泵。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种柱塞泵，包括泵体（1）和柱塞（2），泵体（1）内设有泵腔（101）、进液腔（102）和排液腔（103），柱塞（2）活动设置在泵腔（101）内，其特征在于：所述进液腔（102）位于泵腔（101）上方，进液腔（102）连通泵腔（101）的上部，排液腔（103）连通泵腔（101）的下部或侧部，进液腔（102）上部通过排气通道（105）连通泵体（1）外部。

2.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述泵体（1）在进液腔（102）上侧设有集气装置，集气装置与进液腔（102）相连通。

3. 根据权利要求2所述的柱塞泵，其特征在于：所述泵体（1）内设有多个泵腔（101），多个泵腔（101）分别与进液腔（102）连通，每个泵腔（101）对应设置有一个集气装置。

4.根据权利要求2或3所述的柱塞泵，其特征在于：所述集气装置为开设在泵体（1）内的集气腔（104），进液腔（102）穿过集气腔（104）下部，排气通道（105）连通集气腔（104）的上部。

5. 根据权利要求4所述的柱塞泵，其特征在于：所述泵体（1）上端设有一个密封固定在进液腔（102）上端的进液腔压板（7），排气通道（105）开设在进液腔压板（7）上。

6. 根据权利要求2或3所述的柱塞泵，其特征在于：所述集气装置为设置在泵体（1）外部的储气罐（11），储气罐（11）入口通过排气通道（105）连通进液腔（102），储气罐（11）出口设有回流管接头（8）。

7. 根据权利要求1～3任一项所述的柱塞泵，其特征在于：所述泵体（1）为L形，进液腔（102）位于泵体（1）竖直部的上端，泵腔（101）位于泵体（1）L形弯折部，排液腔（103）位于泵体（1）水平部内。

8. 根据权利要求1～3任一项所述的柱塞泵，其特征在于：所述泵体（1）为竖向设置的直通型，进液腔（102）位于泵体（1）竖直部的上端，泵腔（101）位于泵体（1）中部，排液腔（103）位于泵体（1）下部。

9. 根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述进液腔（102）与泵腔（101）之间设有进液阀球（3），排液腔（103）与泵腔（101）之间设有排液阀球（5），进液阀球（3）与排液阀球（5）为陶瓷材质。

10. 一种油田用二氧化碳注入装置，其特征在于：包括二氧化碳储罐（12）、进液管（13）和权利要求1～9任一项所述的柱塞泵，排气通道（105）通过回流管（14）连通二氧化碳储罐（12）的顶部，进液管（13）两端分别连通二氧化碳储罐（12）的底部和进液腔（102）。