CN104728098B - 一种多级柱塞超长冲程抽油泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级柱塞超长冲程抽油泵，由钢体式多级柱塞和超长泵筒组成；钢体式多级柱塞包括密封腔部分、加重部分和串连的多个钢体式单级柱塞，各单级柱塞间以活接连接，使多级柱塞能自由调节以适应超长泵筒的轴向偏差，解决柱塞遇阻问题；超长泵筒由精轧和珩磨后的多个泵筒利用接箍“一字型”连接构成；接箍中间留有止口；两泵筒与接箍螺纹连接，配合间隙≤0.01mm，且止口对中定位，两泵筒对接后端口面最大缝隙为0.1～0.2mm；对接后两泵筒的直线度每米≤0.04mm；泵筒之间的连接方式使超长泵筒连接缝隙小，连接面光滑；本发明的优点是可根据油井需要，其冲程可任意设定，范围在十几米至几百米。

Description

一种多级柱塞超长冲程抽油泵

技术领域

本发明涉及一种采油设备，尤其涉及一种多级柱塞超长冲程抽油泵。

背景技术

国内最长泵筒长为9米多，国外也不超过13米，加之受有杆抽油机结构限制，目前，有杆抽油机的冲程一般为6-8m，受冲程限制，有杆抽油机不适于深井、低渗透井、稠油井和含气井；此外，由于柱塞与油管之间的油管副行业规范要求，较长的柱塞在过长的泵筒内运行也易发生遇阻问题，受目前采油方式和井口防喷盒对抽油杆的密封要求等等因素限制，行业内冲程超过十米的抽油泵目前尚无研制。

发明内容

本发明的目的就是为了突破上述现有技术在生产中的局限，提供一种多级柱塞超长冲程抽油泵，以钢丝绳为抽油杆，使抽油泵冲程可在十几米至几百米间任意设定，打破现有有杆式抽油泵最长冲程仅为9米的局限，克服有杆式抽油泵冲程受限和不适宜低产油井、深井、稠油井等缺点。

本发明的技术方案是：一种多级柱塞超长冲程抽油泵由钢体式多级柱塞和超长泵筒组成；钢体式多级柱塞置于超长泵筒内；钢体式多级柱塞由密封腔部分、加重部分和多个串连的钢体式单级柱塞组成；密封压套、密封胶敦和压绳头将钢丝绳在密封腔上节内压紧，密封压套、密封腔上节、密封腔、上变径依次螺纹连接，密封圈密封，构成柱塞的密封腔部分；串接加重杆的数量由配重需要决定，下变径、多个加重杆、加重杆下端依次螺纹连接，构成柱塞的加重部分；钢体式单级柱塞的结构是：顶部车有圆头的上挂体的下部为空腔，与空腔对应的管壁上开有出液孔；在上挂体空腔内置放凡尔阀球和凡尔阀球座；凡尔阀球座被上挂体内壁档台限位，并将凡尔阀球限定在上挂体的空腔内；外衬钼铬合金衬套的中心管的上端与上挂体的下端以螺纹连接，并紧紧顶住凡尔阀球座，中心管的下端与下接头的上端以螺纹连接；下接头的管壁上开有进液孔；上挂体、凡尔阀球、凡尔阀球座、中心管、衬管和下接头构成了钢体式单级柱塞；结构相同的多个钢体式单级柱塞顺次按照下一级钢体式单级柱塞的上挂体内挂在上一级钢体式单级柱塞的下接头的下腔体内，以焊接件与腔体管壁焊接；同理连接第三级、第四级.....，最后一级钢体式单级柱塞的上挂体与中心管通过接箍外螺纹连接，最后一级钢体式单级柱塞的下接头被下凡尔座体替代，下凡尔座体上、下两端为空腔，中间开有连通上下腔体的通孔；下凡尔座体下腔体内置放凡尔阀球和凡尔阀球座；凡尔阀球座被下凡尔座体内壁上的档台限位，并将凡尔阀球限定在下凡尔座体的空腔内；管壁上开有进液孔且其下端车有内螺纹的配重接头的上端与下凡尔座体的下端以外螺纹连接，紧紧顶住凡尔阀球座，配重接头的下端与加重部分的下变径螺纹连接；第一级钢体式单级柱塞的上挂体的圆头部分内挂在下部为空腔的上接头的腔体内，通过焊接件与上接头管壁焊接；上接头与密封腔部分的上变径螺纹连接，构成钢体式多级柱塞。

串连的钢体式单级柱塞的数量由单级柱塞与泵筒的接触面长度和行业规范要求共同决定。

多级柱塞超长冲程抽油泵的超长泵筒由多个泵筒“一字型”连接构成；多个泵筒的连接方式为：经精轧和珩磨后满足泵筒参数要求的泵筒的端口处切有斜口，泵筒的端部车有外螺纹；接箍内壁两端车有与泵筒螺纹相配合的内螺纹，接箍中间留有止口；两泵筒与接箍螺纹连接，配合间隙≤0.01mm，且止口对中定位，两泵筒对接后端口面最大缝隙为0.1～0.2mm；对接后两泵筒的直线度每米≤0.04mm；两泵筒装配接箍后用通径规通试，若两泵筒对接后直线度每米＞0.04mm，则需进行珩磨校正，确保直线度每米≤0.04mm，并对两泵筒、接箍进行连接顺序的标注；按照同样工序，将多个泵筒连接在一起，总长大于油井设定的冲程长度为止；

在地面动力驱动总成的驱动下，钢丝绳可提升或下放钢体式多级柱塞，使钢体式多级柱塞按照设定冲程在超长泵筒内上、下往返运行，提升井液。

根据油井需要，本发明井下多级柱塞超长冲程抽油泵的冲程可任意设定，范围在十几米至百余米，甚至几百米。

本发明的优点是改变了现有抽油泵的泵筒结构和柱塞结构，(1)、突破了现有抽油泵的泵筒只由单筒构成和国内泵筒最长仅为9米的局限，实现了泵筒的超长连接和抽油泵的超长冲程；(2)各泵筒之间采用本发明的连接方式，可使泵筒接缝处缝隙小、非常光滑，不但保证了超长泵筒的同轴度高，也减少对柱塞的磨损，并解决柱塞遇卡问题；(3)各单级柱塞间以活接连接，使多级柱塞可以自动调整以适应超长泵筒的轴向偏差，解决柱塞遇阻问题。(4)多级柱塞串连使用，不但可以延长柱塞使用寿命，也使柱塞更换、维修更方便。

附图说明

图1-1是本发明的钢体式多级柱塞上部结构图；

图1-2是本发明的钢体式多级柱塞下部结构图；

图2是本发明的超长泵筒的连接结构示意图；

图3为本发明多级柱塞超长冲程抽油泵的工作示意图。

具体实施方式：

参见图1-1，图1-2，图3，一种多级柱塞超长冲程抽油泵由钢体式多级柱塞9和超长泵筒11组成；钢体式多级柱塞9置于超长泵筒11内；钢体式多级柱塞9由密封腔部分1、加重部分2和串连的多个钢体式单级柱塞4组成；密封压套1-1、密封胶敦1-2和压绳头1-3将钢丝绳10在密封腔上节1-4内压紧，密封压套1-1、密封腔上节1-4、密封腔1-5、上变径1-6依次螺纹连接，密封圈密封，构成柱塞的密封腔部分1；串接加重杆2-2的数量由配重需要决定，下变径2-1、多个加重杆2-2、加重杆下端2-3依次螺纹连接，构成柱塞的加重部分2；钢体式单级柱塞4的结构是：顶部车有圆头的上挂体4-2的下部为空腔，与空腔对应的管壁上开有出液通孔4-1；在上挂体4-2的空腔内置放凡尔阀球4-3和凡尔阀球座4-4；凡尔阀球座4-4被上挂体4-2空腔内壁上的档台限位，并将凡尔阀球4-3限定在上挂体4-2的空腔内；外衬钼铬合金衬套4-6的中心管4-5的上端与上挂体4-2的下端以螺纹连接，并紧紧顶住凡尔阀球座4-4，中心管4-5的下端与下接头4-7的上端以螺纹连接；下接头4-7的管壁上开有进液孔4-8；上挂体4-2、凡尔阀球4-3、凡尔阀球座4-4、中心管4-5、衬套4-6、和下接头4-7构成了钢体式单级柱塞4；结构相同的多个钢体式单级柱塞4顺次按照下一级钢体式单级柱塞4的上挂体4-2内挂在上一级钢体式单级柱塞4的下接头4-7的下空腔内；利用焊接件4-10与下接头4-7焊接，将上挂体4-2内挂在下接头4-7的空腔内，上挂体4-2的圆头可在空腔内360度转动调整；同理连接第三级、第四级.....，最后一级钢体式单级柱塞4的上挂体4-2与中心管4-5通过接箍4-9外螺纹连接，最后一级钢体式单级柱塞4的下接头4-7被下凡尔座体5-3替代；下凡尔座体5-3的上、下两端为空腔，其下腔体内放置放凡尔阀球4-3和凡尔阀球座4-4，凡尔阀球座4-4被下凡尔座体5-3内壁上的档台限位，并将凡尔阀球4-3限定在其空腔内；下凡尔座体5-3的中间开有连通上、下腔体的轴向通孔5-4；下凡尔座体5-3的上端与中心管4-5螺纹连接，其下端与管壁上开有进液孔5-5的配重接头5-6连接；配重接头5-6与加重部分2的下变径2-1连接；第一级钢体式单级柱塞4的上挂体4-2的圆头部分内挂在下部为空腔的上接头5-1上，焊接件5-2与上接头5-1的管壁焊接，将上挂体4-2的圆头限定在其腔体内，上挂体4-2的圆头可在空腔内360度转动调整；上接头5-1与密封腔部分1的上变径1-6螺纹连接，构成钢体式多级柱塞9。

由于钢体式单级柱塞4采用上挂体4-2内挂在上一级钢体式单级柱塞4的下接头4-7的腔体内，使柱塞具有很好的调节能力，以适应超长泵筒的轴向偏差，解决柱塞在超长泵筒内运行遇阻问题。

多个钢体式单级柱塞4串连，可减少漏失量，提高泵效；又能延长多级柱塞的使用寿命，而且柱塞更换、维修更方便。

参见图2，超长泵筒11是由多个泵筒6“一字型”连接构成；其连接方式为：经精轧和珩磨后满足泵筒参数要求的两泵筒6、6’的端口处切有斜口6-4，6-4’，两泵筒的端口部车有外螺纹6-1、6-1’；接箍6-2内壁两端车有与两泵筒6、6’相匹配的内螺纹6-3、6-3’，接箍6-2中间留有止口；两泵筒6、6’与接箍6-2螺纹连接，配合间隙为0.01mm，且止口对中定位，两泵筒6、6’的对接后端面最大缝隙限制在0.1～0.2mm；对接后的两泵筒6、6’的直线度≤0.04mm/m；两泵筒6、6’装配接箍6-2后用通径规通试，若两泵筒6、6’对接后直线度＞0.04mm/m，则需进行珩磨校正，确保直线度≤0.04mm/m，并对两泵筒6、6’、接箍6-2进行连接顺序的标注；根据设定的冲程需要，按照同样工序，将多个泵筒6进行连接，直至连接在一起的多个泵筒6的总长度大于设定的冲程长度为止，构成超长泵筒11。

泵筒6采用本发明所述的连接方式，可使超长泵筒11的连接缝隙小，连接面光滑，可以解决柱塞运行遇阻问题和延长柱塞的使用寿命。

参见图3，一种多级柱塞超长冲程抽油泵在地面动力驱动总成7的驱动下提升井液。地面动力驱动总成7包括减速电机7-1、卷筒7-2和制动器7-3；减速电机7-1的输出轴上装有链轮7-4；卷筒7-2的轴上装有卷筒链轮7-6，卷筒链轮7-6与链轮7-4位于同一平面内且通过传动链条7-5连接；井架8上安装定滑轮8-1；钢丝绳10的一端缠绕在动力驱动总成7的卷筒7-2上，另一端通过井架8上的定滑轮8-1与井下的一种多级柱塞超长冲程抽油泵的钢体式多级柱塞9连接；在地面动力驱动总成7的驱动下，卷筒7-2卷起或释放钢丝绳10来提升或下放钢体式多级柱塞9，使多级柱塞9按照设定冲程在超长泵筒11内上、下往返运行，提升井液。

根据油井采油需要，本发明一种井下多级柱塞超长冲程抽油泵的冲程可为十几米至百余米，甚至几百米，具体根据油井产液量和成本投入统筹设定。

Claims (2)

1.一种多级柱塞超长冲程抽油泵，由超长泵筒(11)和钢体式多级柱塞(9)组成；钢体式多级柱塞(9)置于超长泵筒(11)内；其特征在于：所述的超长泵筒(11)是由多个泵筒（ 6 、 6 ’） “一字型”连接构成；其连接方式为：经精轧和珩磨后满足泵筒参数要求的两泵筒(6、6’)的端口处切有斜口(6-4，6-4’)，两泵筒的端口部车有外螺纹(6-1、6-1’)；接箍(6-2)内壁两端车有与两泵筒(6、6’)相匹配的内螺纹(6-3、6-3’)，接箍(6-2)中间留有止口；两泵筒(6、6’)与接箍(6-2)螺纹连接，配合间隙为0.01mm，且止口对中定位，两泵筒(6、6’)的对接后端面最大缝隙限制在0.1～0.2mm；对接后的两泵筒(6、6’)的直线度≤0.04mm/m；两泵筒(6、6’)装配接箍(6-2)后用通径规通试，若两泵筒(6、6’)对接后直线度＞0.04mm/m，则需进行珩磨校正，确保直线度≤0.04mm/m，并对两泵筒(6、6’)、接箍(6-2)进行连接顺序的标注；根据设定的冲程需要，按照同样工序，将多个泵筒 （ 6 、 6 ’）进行连接，直至连接在一起的多个泵筒 （ 6 、 6 ’）的总长度大于设定的冲程长度为止；

所述的钢体式多级柱塞(9)包括密封腔部分(1)、加重部分(2)和串连的多个钢体式单级柱塞(4)；密封腔部分(1)的结构是：密封压套(1-1)、密封胶敦(1-2)和压绳头(1-3)将钢丝绳(10)在密封腔上节(1-4)内压紧，密封压套(1-1)、密封腔上节(1-4)、密封腔(1-5)、上变径(1-6)依次螺纹连接，密封圈密封；加重部分(2)是由下变径(2-1)、多个加重杆(2-2)、加重杆下端(2-3)依次螺纹连接构成，串接加重杆(2-2)的数量由配重需要决定；钢体式单级柱塞(4)的结构是：顶部车有圆头的上挂体(4-2)的下部为空腔，与空腔对应的管壁上开有出液通孔(4-1)；在上挂体(4-2)的空腔内置放凡尔阀球(4-3)和凡尔阀球座(4-4)；凡尔阀球座(4-4)被上挂体(4-2)空腔内壁上的档台限位，并将凡尔阀球(4-3)限定在上挂体(4-2)的空腔内；外衬钼铬合金衬套(4-6)的中心管(4-5)的上端与上挂体(4-2)的下端以螺纹连接，并紧紧顶住凡尔阀球座(4-4)，中心管(4-5)的下端与下接头(4-7)的上端以螺纹连接；下接头(4-7)的管壁上开有进液孔(4-8)；上挂体(4-2)、凡尔阀球(4-3)、凡尔阀球座(4-4)、中心管(4-5)、衬套(4-6)和下接头(4-7)构成了钢体式单级柱塞(4)；结构相同的多个钢体式单级柱塞(4)顺次按照下一级钢体式单级柱塞(4)的上挂体(4-2)内挂在上一级钢体式单级柱塞(4)的下接头(4-7)的下空腔内；利用焊接件(4-10)与下接头(4-7)焊接，将上挂体(4-2)内挂在下接头(4-7)的空腔内，上挂体(4-2)的圆头可在空腔内360度转动调整；同理连接第三级、第四级.....，最后一级钢体式单级柱塞(4)的上挂体(4-2)与中心管(4-5)通过接箍(4-9)外螺纹连接，最后一级钢体式单级柱塞(4)的下接头(4-7)被下凡尔座体(5-3)替代；下凡尔座体(5-3)的上、下两端为空腔，其下腔体内放置放凡尔阀球(4-3)和凡尔阀球座(4-4)， 凡尔阀球座(4-4)被下凡尔座体(5-3)内壁上的档台限位，并将凡尔阀球(4-3)限定在其空腔内；下凡尔座体(5-3)的中间开有连通上、下腔体的轴向通孔(5-4)；下凡尔座体(5-3)的上端与中心管(4-5)螺纹连接，其下端与管壁上开有进液孔(5-5)的配重接头(5-6)连接；配重接头(5-6)与加重部分(2)的下变径(2-1)连接；第一级钢体式单级柱塞(4)的上挂体(4-2)的圆头部分内挂在下部为空腔的上接头(5-1)上，焊接件(5-2)与上接头(5-1)的管壁焊接，将上挂体(4-2)的圆头限定在其腔体内；上接头(5-1)与密封腔部分(1)的上变径(1-6)螺纹连接，构成钢体式多级柱塞(9)。

2.根据权利要求1所述的一种多级柱塞超长冲程抽油泵，其特征在于：所述的串连的钢体式单级柱塞(4)的数量由单级柱塞长度和行业规范决定。