CN104806494A - 无杆液压传动抽油系统 - Google Patents

Abstract

一种无杆液压传动抽油系统，包含位于井下的液压缸和位于地面的液压泵，所述液压缸设置于抽油管柱中需要的深度，所述液压泵通过液压管线连接至所述液压缸，所述液压泵为分时段交替吸入和排出液体的液压泵，其进液口和排液口合二为一，所述液压缸的上端连接至生产油管，下端连接至尾管，所述液压缸的中部还设有由液压泵驱动的活塞杆，液压管线把液压泵排出吸入交替变化的液体，以往复运动的形式传输给井下液压缸，液压缸中活塞上下往复运动，实现尾管和生产油管之间的液压传动采油；由此，本发明结构简单，液体管道连接更加直接，有效简化了回路，效率更高，损失更少；传动更加可控，维护方便，适用范围广泛，极大的提高了抽吸效率。

Description

无杆液压传动抽油系统

技术领域

本发明涉及石油开发勘探的技术领域，尤其涉及一种无杆液压传动抽油系统。

背景技术

水力活塞泵是一种在现有技术中得到现场使用的液压传动抽油设备，具体来说，这种水力活塞泵由地面泵把液力传输到井下驱动油缸，然后驱动油缸由换向阀控制，并带动抽油泵柱塞上下往复运动。而现有技术中的地面泵通常采用柱塞泵来实现，这种柱塞泵冲程短、冲次高，能够连续不断向井下提供同一流向动力液，在井下驱动油缸与地面泵之间设置有换向阀，通过换向阀把动力液交替变化着分别注入驱动油缸的上下两个腔室，实现驱动油缸中活塞上下往复运动。

但这种水力活塞泵的结构非常复杂、设备造价高、维护工作量大、运行费用高，导致成本和效率都不甚理想。在具体应用中，常用的采油设备还包含有电潜泵、井下驱动螺杆泵、地面驱动螺杆泵、抽油机抽油杆抽油泵三抽采油设备等，但这些设备都普遍存在运行费高、维护工作大等缺陷。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种无杆液压传动抽油系统，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于是针对上述问题，提供一种无杆液压传动抽油系统，其能有效克服现有技术的缺陷，设计安全合理、施工方便、操作简单。

为实现上述目的，本发明公开了一种无杆液压传动抽油系统，包含位于井下的液压缸和位于地面的液压泵，其特征在于：

所述液压缸设置于抽油管柱中的尾管和向井外供油的生产油管之间，所述液压泵通过液压管线连接至所述液压缸，所述液压泵为分时段交替吸入和排出液体的液压泵，其进液口和排液口合二为一，所述液压缸的上端连接至生产油管，下端连接至尾管，所述液压缸中还设有由液压泵驱动的活塞及活塞杆，液压管线把液压泵排出吸入交替变化的液体，以往复运动的形式传输给井下液压缸，驱动液压缸中活塞上下往复运动，实现尾管和生产油管之间的液压传动采油。

其中：该液压泵由驱动装置、螺母、丝杆、液缸和进排液管线组成，所述驱动装置的输出轴与丝杆的一端连接，所述螺母内设有与所述丝杆啮合传动的内螺纹，所述螺母连接至所述液缸的活塞杆，进排液管线连通至两个液缸的液压端。

其中：该液压缸由上缸和下泵串联组成，上缸中设有第一活塞，下泵内设有第二活塞，所述第一活塞和第二活塞通过活塞杆连接形成联动，所述第一活塞、第二活塞、活塞杆设有沟通第一活塞上面和第二活塞下面中空的内流道，所述上缸的顶端连通至生产油管，所述下泵的底端连通至尾管，所述液压管线连通至液压缸的中部并位于第一活塞和第二活塞之间。

其中：所述上缸的直径大于下泵的直径，所述液压管线通至所述上缸的下腔或所述下泵的上腔。

其中：所述下泵底部设有固定单向阀，所述第一活塞、第二活塞、活塞杆内中空流道上任意位置设有游动单向阀，所述固定单向阀的方向为从尾管朝下泵的方向单向导通，所述游动单向阀的方向为从第二活塞向第一活塞单向导通。

其中：所述液压泵中液缸为一个液缸或两个及两个以上，为一个液缸时和丝杆同轴布置，两个及以上液缸时为考虑实现螺母上的合力与丝杆同轴，将两个及以上液缸对称分布或与丝杆为圆心均布。

其中：所述驱动装置由电动机、电机座、外壳组成，电动机安装在电机座上，电机座与外壳紧固，所述进排液管线整体成型并在其上方设有轴承总成、两个液缸和外壳。

其中：承载于轴承总成上的丝杆由联轴器、加长轴、丝杆本体串联而成，所述加长轴与丝杆本体紧固在一起，所述联轴器分别与电动机输出轴和加长轴连接，从而通过电机驱动丝杆本体进行旋转。

其中：所述螺母由连接器、推拉杆、游动盘、丝杆螺母组成，每个液缸伸出的活塞杆上端分别紧固一连接器，每个连接器的两端分别紧固一推拉杆的一端，且四个推拉杆的另一端共同紧固在一个游动盘上，所述游动盘的中心紧固所述丝杆螺母。

其中：所述液压泵直接安装在井口四通上，进排液管线通过液压管线与位于井下的液压缸联通，所述液压管线为设置于生产油管内的小直径油管，所述生产油管上端贯通井口四通并位于所述液压泵的下方，所述液压管线与液压缸之间还可设置流道分配器，以提供过度，所述液压缸通过流道分配器安装在生产油管上，所述流道分配器把液压管线与上缸的下腔联通，同时流道分配器把生产油管与上缸上腔联通，液压缸还可通过转换接头与生产油井的尾管连接。

通过上述结构可知，本发明的无杆液压传动抽油系统具有如下效果：

1、结构简单，满足井下的容积要求；

2、液体管道连接更加直接，有效简化了回路，效率更高，损失更少；

3、传动更加精确，维护方便，适用范围广泛，极大的提高了抽吸效率。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1为本发明无杆液压传动抽油系统的结构示意图。

图2显示了本发明中液压缸的结构示意图。

图3显示了本发明中液压泵的一实施例的示意图。

图4显示了本发明中液压泵一实施例的结构示意图。

图5显示了图4中AA向的剖视图。

图6显示了本发明一实施例的组合示意图。

附图标记：1、液压缸，2、液压泵，3、液压管线，4、补油回路，5、生产油管，6、井口四通，7、流道分配器，8、转换接头，9、尾管，21、驱动装置，22、螺母，23、丝杆，24、液缸，25、轴承总成，26、进排液管线，211、电动机，212、电机座，213、外壳，221连接器，222、推拉杆，223、游动盘，224、丝杆螺母，231、联轴器，232、加长轴，233、丝杆本体。

具体实施方式

参见图1至图6，显示了本发明的无杆液压传动抽油系统。

参见图1，简单显示了本发明整个无杆液压传动抽油系统的基本结构，该无杆液压传动抽油系统设置于油井内抽油管柱中的尾管和向井外供油的生产油管之间，其采用了一种全新的液压传动采油方式，主要通过液压管线来取代现有技术中的抽油杆，利用液体的上下往复流动把往复运动传输到井下。

为实现本发明的液压传动，该无杆液压传动抽油系统包含液压缸1和液压泵2，所述液压缸1设置于抽油管柱中尾管9和向井外供油的生产油管5之间，所述液压泵2通过液压管线3连接至所述液压缸1，以组成一闭式液压回路，其中，所述液压泵2为分时段交替吸入和排出液体的液压泵，其进液口和排液口合二为一，所述液压缸1的上端连接至生产油管5，下端连接至尾管9，所述液压缸1的中部还设有由液压泵2驱动的活塞和活塞杆，由此，液压管线3把液压泵2排出吸入交替变化的液体，以往复运动的形式传输给井下液压缸1，液压缸1中活塞上下往复运动，实现尾管和生产油管之间的液压传动采油，由于采用了分时段交替吸入和排出液体的液压泵2，大大简化了结构、提高了使用寿命、可靠性也得到有效增强、维护更加方便快捷，在不需要连续排液的情况下具有明显的优势。

其中，所述液压泵2还设有补油回路4，所述补油回路4是单向阀补油回路，也可采用其它补油回路，通过补油回路4的设置，可为本发明的闭式液压回路提供充分的补充，避免泄露带来的回路压力流失。

参见图3，显示了本发明液压泵2的其中一实施例的示意图，该液压泵可由驱动装置21、螺母22、丝杆23、液缸24和进排液管线26组成，所述驱动装置21的输出轴与丝杆23的一端连接一起以旋转驱动，所述螺母22内设有与所述丝杆23啮合传动的内螺纹，所述螺母22连接至所述液缸24的活塞杆，进排液管线26连通至两个液缸24的液压端，从而把两个液缸并联形成一个泵进排液口，其中，所述液缸24也可以是一个液缸或两个及以上，设置为一个液缸时需要和丝杆23同轴布置，两个及以上液缸需要考虑作用到螺母22上的合力与丝杆同轴以实现液压泵2的平衡运转，则可将两个及以上液缸进行对称或与丝杆为圆心均布，如为两个、四个或偶数个时，可分别在丝杆两侧进行对称分布，且将螺母的两侧分别连接至各液缸的活塞杆，在为三个及以上时，可将各液缸进行圆心分布，即各液缸以丝杆为圆心成圆形等距分布，并将螺母的周侧分别连接至各液缸的活塞杆。

由此，丝杆23的转动带动螺母22进行上下运动，丝杆23的转速决定螺母22的上下运动速度，液缸24伸出的活塞杆与螺母22连接作同向往复直线运动，丝杆23正反转交变、正传和反转圈数相等决定螺母22的运动方向和行程，也间接决定了液缸24内液体是排出吸入以及进排液量、流量、压力，且在多个液缸分布时，可更好的节约空间，提高效率。

其中，所述丝杆23的另一端与一轴承总成25连接，丝杆23只转动不轴向运动，可选的是各液缸24的活塞上腔可以外通管线以作为漏油管线，也可连接蓄能器平衡负荷或平缓排量。

参见图2，显示了本发明液压缸1的其中一实施例的示意图，该液压缸1由上缸11和下泵12串联组成，上缸11中设有第一活塞，下泵12内设有第二活塞，所述第一活塞和第二活塞通过活塞杆连接形成联动，所述第一活塞、第二活塞、活塞杆设有沟通第一活塞上面和第二活塞下面中空的内流道，所述上缸11的顶端连通至生产油管5，所述下泵12的底端连通至尾管9，所述下泵12和上缸11之间通过中空的内流道连通，所述液压管线3连通至液压缸1的中部并位于第一活塞和第二活塞之间。

其中，参见图2，所述上腔11的直径可大于下泵12的直径，所述液压管线3可连通至所述上缸11的下腔，本领域技术人员可知，所述液压管线3也可连通至所述下泵12的上腔。

其中，所述下泵12底部可设有固定单向阀，所述中空的内流道任何位置可设有游动单向阀，所述固定单向阀的方向为从尾管9朝下泵12的方向单向导通(即从下至上)，所述游动单向阀的方向从第二活塞向第一活塞(即从下至上)单向导通，由此，当液压管线3把液体注入上缸11下腔中，两个活塞上行，中空的内流道中游动单向阀关闭，上缸11的上腔向生产油管5中排液，下泵12中的固定单向阀打开，下泵能通过尾管9从油井中吸液，而当液压管线3把上泵11中下腔的液体吸出，两个活塞下行，中空的内流道中游动单向阀打开，下泵12中的固定单向阀关闭，下泵12的下腔吸入的液体通过中空的内流道排至上缸11的上腔。

其中，所述液压管线3可使用小直径油管，并可置放于生产油管5内而形成双层油管，生产油管5产出油液，小直径油管作液压管线3用，也可互换使用。

参见图4和图5，显示了本发明液压泵2一实施例的具体结构，所述驱动装置21由电动机211、电机座212、外壳213组成，电动机211安装在电机座212上，电机座212与外壳213紧固，所述进排液管线26整体成型并在其上固定有轴承总成25、两个液缸24和外壳213，承载于轴承总成25上的丝杆23由联轴器231、加长轴232、丝杆本体233串联而成，所述加长轴232与丝杆本体233紧固在一起，所述联轴器231分别与电动机211输出轴和加长轴232连接，从而通过电机驱动丝杆本体233进行旋转，所述螺母22由连接器221、推拉杆222、游动盘223、丝杆螺母224组成，每个液缸24伸出的活塞杆上端分别紧固一连接器221，每个连接器221的两端分别紧固一推拉杆222的一端，且四个推拉杆222的另一端共同紧固在一个游动盘223上，所述游动盘223的中心紧固所述丝杆螺母224。其中，所述进排液管线26上装有补油回路4。

通过本发明的液压泵结构可知，整个液压泵的结构相对更加简化和紧凑，且运动更加可控，输出输入液量完全可通过电机转速、方向、液缸内直径实现，且管道连接更加接近，有效避免了油量的泄露和压力损失，工作效率更高

为了更加好的实现结构上的紧凑，提高本发明的创新性能和实用性，参见图6，显示了本发明一个实施例的总体结构，在这个实施例中，整个系统集成一体，其中，所述液压泵2直接安装在井口四通6上，进排液管线26通过液压管线3与位于井下的液压缸1联通，所述液压管线3为设置于生产油管5内的小直径油管，所述生产油管5上端贯通井口四通6并位于所述液压泵2的下方，所述液压管线3与液压缸1之间还可设置流道分配器7，以提供过度，所述液压缸1通过流道分配器7安装在生产油管5上，所述流道分配器7把液压管线3与上缸11的下腔联通，同时流道分配器7把生产油管5与上缸11上腔联通。液压缸1还可通过转换接头8与生产油井的尾管9连接。

可选的是，还可设置一电控柜，所述电控柜向驱动装置21乃置向电动机211供电，并保护和控制电动机正常运转，其中所述电控柜还可设有控制电动机正反转变化和速度的变频器和行程开关。

优选的是，所述液压泵2上的液缸24可采用采油行业中抽油泵的泵桶和柱塞，便于实现长冲程低冲次柱塞泵，设计冲程2.4m、冲次每分钟0-4次，适用于大部分采油井，所述上缸11可以采用采油行业中抽油泵的泵桶和柱塞，上缸11和下泵12设计成8m冲程，这种双泵串联在油田使用中常可见到，本说明书中不做详细说明，大四通6、流道分配器7、变径接头8、尾管9在油田现场时有所见，也不做详细说明。

由此，本发明可通过地面上设置的地面泵，通过专门管线向井下液缸直接输送上下往复运动的动力液，由地面泵单一完成。地面泵采用柱塞泵，通过加大柱塞直径和行程，提高柱塞泵容积变化，满足井下液缸的容积要求。在井下液缸和柱塞泵液缸之间，直接用液压流道连接，简化地面泵本身和液压回路。

通过上述结构可知，本发明的无杆液压传动抽油系统具有如下优点：

1、结构简单，满足井下的容积要求；

2、液压管道连接更加直接，有效简化了回路，效率更高，损失更少；

3、传动更加可控，维护方便，适用范围广泛，极大的提高了抽吸效率。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (10)

1.一种无杆液压传动抽油系统，包含位于井下的液压缸和位于地面的液压泵，其特征在于：

所述液压缸设置于抽油管柱中的尾管和向井外供油的生产油管之间，所述液压泵通过液压管线连接至所述液压缸，所述液压泵为分时段交替吸入和排出液体的液压泵，其进液口和排液口合二为一，所述液压缸的上端连接至生产油管，下端连接至尾管，所述液压缸中还设有由液压泵驱动的活塞及活塞杆，液压管线把液压泵排出吸入交替变化的液体，以往复运动的形式传输给井下液压缸，驱动液压缸中活塞上下往复运动，实现尾管和生产油管之间的液压传动采油。

2.如权利要求1所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：该液压泵由驱动装置、螺母、丝杆、液缸和进排液管线组成，所述驱动装置的输出轴与丝杆的一端连接，所述螺母内设有与所述丝杆啮合传动的内螺纹，所述螺母连接至所述液缸的活塞杆，进排液管线连通至两个液缸的液压端。

3.如权利要求2所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：该液压缸由上缸和下泵串联组成，上缸中设有第一活塞，下泵内设有第二活塞，所述第一活塞和第二活塞通过活塞杆连接形成联动，所述第一活塞、第二活塞、活塞杆设有沟通第一活塞上面和第二活塞下面中空的内流道，所述上缸的顶端连通至生产油管，所述下泵的底端连通至尾管，所述液压管线连通至液压缸的中部并位于第一活塞和第二活塞之间。

4.如权利要求3所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：所述上缸的直径大于下泵的直径，所述液压管线通至所述上缸的下腔或所述下泵的上腔。

5.如权利要求3所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：所述下泵底部设有固定单向阀，所述第一活塞、第二活塞、活塞杆内中空流道上任意位置设有游动单向阀，所述固定单向阀的方向为从尾管朝下泵的方向单向导通，所述游动单向阀的方向为从第二活塞向第一活塞单向导通。

6.如权利要求2所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：所述液缸为一个液缸或两个及两个以上，为一个液缸时和丝杆同轴布置，两个及以上液缸时为考虑实现螺母上的合力与丝杆同轴，将两个及以上液缸对称分布或与丝杆为圆心均布。

7.如权利要求2所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：所述驱动装置由电动机、电机座、外壳组成，电动机安装在电机座上，电机座与外壳紧固，所述进排液管线整体成型并在其上方设有轴承总成、两个液缸和外壳。

8.如权利要求2所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：承载于轴承总成上的丝杆由联轴器、加长轴、丝杆本体串联而成，所述加长轴与丝杆本体紧固在一起，所述联轴器分别与电动机输出轴和加长轴连接，从而通过电机驱动丝杆本体进行旋转。

9.如权利要求2所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：所述螺母由连接器、推拉杆、游动盘、丝杆螺母组成，每个液缸伸出的活塞杆上端分别紧固一连接器，每个连接器的两端分别紧固一推拉杆的一端，且四个推拉杆的另一端共同紧固在一个游动盘上，所述游动盘的中心紧固所述丝杆螺母。

10.如权利要求1所述的无杆液压传动抽油系统，其特征在于：所述液压泵直接安装在井口四通上，进排液管线通过液压管线与位于井下的液压缸联通，所述液压管线为设置于生产油管内的小直径油管，所述生产油管上端贯通井口四通并位于所述液压泵的下方，所述液压管线与液压缸之间还可设置流道分配器，以提供过度，所述液压缸通过流道分配器安装在生产油管上，所述流道分配器把液压管线与上缸的下腔联通，同时流道分配器把生产油管与上缸上腔联通，液压缸还可通过转换接头与生产油井的尾管连接。