CN104847636B - 一种减阻防砂有杆抽油泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减阻防砂有杆抽油泵，在柱塞上部外圈开设凹槽，并配套橡胶圈，实现了柱塞与泵筒间隙的密封，解决了柱塞在上下死点、关井期间等泵停止运行时砂砾容易进入泵筒与柱塞间隙造成砂卡的问题。橡胶圈结构将以往柱塞与泵筒的刚性接触变为了柔性接触，通过增加泵筒柱塞间隙和接触面积，降低柱塞下行阻力。柱塞排出阀处的倒圆台结构和内部的流线型流道可以减少柱塞下行阻力，使井下流体更易流出泵腔中。吸入阀内下半部有流线型流道，可以减小井液通过吸入阀处的阻力。

Description

一种减阻防砂有杆抽油泵

技术领域

本发明涉及地下抽油技术领域，尤其涉及一种减阻防砂有杆抽油泵。

背景技术

针对井液粘度高的稠油井或聚驱井，井液粘度对常规抽油泵柱塞下行时受到的阻力影响很大。为减小摩阻，通常使用增大柱塞泵筒间隙的方法降低下行阻力，然而，对于出砂井，井液中携带的砂粒在柱塞停止运动时更容易沉降入泵筒柱塞间隙。目前广泛采用的措施包括柱塞上车出防砂槽、长柱塞防砂泵等。这些措施在减小摩阻，防砂卡、减缓磨蚀方面有一定作用，但也由于刚体与刚体的接触方式、复杂混乱的泵腔内流场、间隙中砂粒的积累与沉降等而不能根本性地解决砂卡和柱塞下行阻力较大的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：常规有杆抽油工艺中抽油泵柱塞和泵筒之间容易卡砂、柱塞下行阻力大的问题，本发明提供一种减阻防砂有杆抽油泵，通过改变密封柱塞与泵筒的密封方式、采用新型的入流流道，配合新型的表面处理工艺和新型密封材料以实现减阻防砂的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种减阻防砂有杆抽油泵，包括泵筒、套装在泵筒内的柱塞，柱塞上端的外圈开设有凹槽，凹槽内设有橡胶圈，柱塞与泵筒之间通过橡胶圈密封，柱塞上端口设有端盖，端盖的中心设置有抽油杆，端盖通过螺纹与抽油杆相连接，端盖上还设置有均布在抽油杆四周的单向阀，单向阀通过油管与柱塞内部连通，所述泵筒内设置有排出阀总成，排出阀总成下方设有吸入阀总成。

进一步，优选的，所述橡胶圈采用耐高温和高矿化度的PBI材料。

所述排出阀总成安装在泵筒内柱塞的底端，排出阀总成包括排出阀阀座、设在排出阀阀座上的排出阀半球形阀罩以及安装在排出阀阀座和排出阀半球形阀罩之间的排出阀阀球，所述排出阀阀座从底部向上的外径从下至上逐渐递增形成倒圆台面，倒圆台面与水平面的夹角α为30-60°，所述的排出阀阀座呈倒圆台结构，柱塞的底端固定在排出阀阀座的上端面，排出阀阀座的中心开设有排出阀通孔，排出阀阀球的外径大于排出阀通孔上端口的外径，排出阀半球形阀罩的外径与柱塞的内径相配合，所述排出阀半球形阀罩上周向均布开设有排出阀罩通孔。将有杆抽油泵柱塞排出阀阀座外形设计成倒圆台结构，其与水平面夹角为30-60°，排出阀通孔下半段流道设计成流线型，柱塞下行时倒圆台结构增加了与井液接触面之间的压力，改变了井液的直流道，减小了井液通过排出阀时的阻力，从而达到减阻效果。

所述吸入阀总成，包括固定在泵筒底端的吸入阀阀座和设在吸入阀阀座上的吸入阀半球形阀罩，所述吸入阀阀座和吸入阀半球形阀罩之间设置有吸入阀阀球，所述吸入阀阀座外圈具有台阶，所述泵筒底端卡接在台阶的台阶面上，所述吸入阀阀座的中心开设有吸入阀通孔，吸入阀通孔的外径大于吸入阀通孔上端口的外径，吸入阀半球形阀罩的外径与泵筒的内径相配合，且吸入阀半球形阀罩位于泵筒内圈，所述吸入阀半球形阀罩上周向均布开设有吸入阀罩通孔。所述吸入阀罩通孔下半段也安装有流线型流道，改变了原油的直流道，减小了井液通过吸入阀总成时的阻力，以提高泵腔内的吸入压力，提高高粘度井液条件下泵腔内的充满程度，起到减阻效果。

作为优选，所述抽油杆四周均布2-4个单向阀，排出阀半球形阀罩上周向均布有2-4个排出阀罩通孔，吸入阀半球形阀罩上周向均布有2-4个吸入阀罩通孔，由上至下的单向阀、排出阀罩通孔和吸入阀罩通孔相互对应且同心。本发明抽油泵的柱塞上端采用焊接方式安装有四个单向阀代替了以往的上排出球阀。

进一步，具体地，所述排出阀通孔的上半段呈内径上下一致，下半段至通孔最底部内径逐渐递增，最底端的内径小于排出阀阀座的外径。

进一步，具体地，所述吸入阀通孔的上半段呈内径上下一致，下半段至通孔最底部内径逐渐递增，最底端的内径扩大至吸入阀阀座底端的边沿。

进一步为了减阻，柱塞的外表面与泵筒的内表面采用浴法抛光处理，先用30％-50％氢氟酸酸蚀1-5min，再用水枪冲洗1-5min。

本发明的有益效果是，本发明的一种减阻防砂有杆抽油泵在柱塞上部外圈开设有凹槽并配套橡胶圈(制作材料为耐高温和高矿化度的PBI)，实现了柱塞与泵筒间隙的密封，解决了柱塞在上下死点、关井期间等泵停止运行时砂砾容易进入泵筒与柱塞间隙造成砂卡的问题。由于增加了橡胶圈，该结构将以往柱塞与泵筒的刚性接触变为了柔性接触，通过增加泵筒柱塞间隙和接触面积，降低柱塞下行阻力。对柱塞的外表面和泵筒的内表面采用浴法抛光处理，后表面强度和光滑度增加。柱塞排出阀处的倒圆台结构和内部的流线型流道可以减少柱塞下行阻力，使井下流体更易流出泵腔中。吸入阀内下半部有流线型流道，可以减小井液通过吸入阀处的阻力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种减阻防砂有杆抽油泵的剖视图。

图2是本发明一种减阻防砂有杆抽油泵的立体。

图3是本发明一种减阻防砂有杆抽油泵的排出阀总成的结构示意图。

图中：1、泵筒，2、柱塞，3、端盖，4、抽油杆，5、单向阀，6、排出阀阀座，61、排出阀通孔，62、倒圆台面，7、排出阀半球形阀罩，71、排出阀罩通孔，8、排出阀阀球，9、吸入阀阀座，91、台阶面，92、吸入阀通孔，10、吸入阀半球形阀罩，101、吸入阀罩通孔，11、吸入阀阀球，12、橡胶圈。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-3所示，是本发明的实施例，一种减阻防砂有杆抽油泵，包括泵筒1、套装在泵筒1内的柱塞2，柱塞2上端的外圈开设有凹槽，凹槽内设有橡胶圈12，柱塞2与泵筒1之间通过橡胶圈12密封，柱塞2上端口设有端盖3，端盖3的中心设置有抽油杆4，端盖3通过螺纹与抽油杆4相连接，端盖3上还设置有均布在抽油杆4四周的单向阀5，单向阀5通过油管与柱塞2内部连通，泵筒1内设置有排出阀总成，排出阀总成下方设有吸入阀总成，橡胶圈12采用耐高温和高矿化度的PBI材料。

排出阀总成安装在泵筒1内柱塞2的底端，排出阀总成包括排出阀阀座6、设在排出阀阀座6上的排出阀半球形阀罩7以及安装在排出阀阀座6和排出阀半球形阀罩7之间的排出阀阀球8，排出阀阀座6从底部向上的外径从下至上逐渐递增形成倒圆台面62，倒圆台面62与水平面的夹角α为30-60°，排出阀阀座6呈倒圆台结构，柱塞2的底端固定在排出阀阀座6的上端面，排出阀阀座6的中心开设有排出阀通孔61，排出阀阀球8的外径大于排出阀通孔61上端口的外径，排出阀半球形阀罩7的外径与柱塞2的内径相配合，排出阀半球形阀罩7上周向均布开设有排出阀罩通孔71。排出阀通孔61的上半段呈内径上下一致，下半段至通孔最底部内径逐渐递增，最底端的内径小于排出阀阀座6的外径。

吸入阀总成，包括固定在泵筒1底端的吸入阀阀座9和设在吸入阀阀座9上的吸入阀半球形阀罩10，吸入阀阀座9和吸入阀半球形阀罩10之间设置有吸入阀阀球11，吸入阀阀座9外圈具有台阶，所述泵筒1底端卡接在台阶的台阶面91上，吸入阀阀座9的中心开设有吸入阀通孔92，吸入阀通孔92的外径大于吸入阀通孔92上端口的外径，吸入阀半球形阀罩10的外径与泵筒1的内径相配合且吸入阀半球形阀罩10位于泵筒1内圈，吸入阀半球形阀罩10上周向均布开设有吸入阀罩通孔101。吸入阀通孔92的上半段呈内径上下一致，下半段至通孔最底部内径逐渐递增，最底端的内径扩大至吸入阀阀座9底端的边沿。

抽油杆4四周均布2-4个单向阀5，排出阀半球形阀罩7上周向均布有2-4个排出阀罩通孔71，吸入阀半球形阀罩10上周向均布有2-4个吸入阀罩通孔101，由上至下的单向阀5、排出阀罩通孔71和吸入阀罩通孔101相互对应且同心。

柱塞2的外表面与泵筒1的内表面采用浴法抛光处理，先用30％-50％氢氟酸酸蚀1-5min，再用水枪冲洗1-5min。

工作时，柱塞2上行，内部压力减小，单向阀5和排出阀阀球8关闭，吸入阀阀球11打开；柱塞下行，内部压力增大，吸入阀阀球11关闭，单向阀5和排出阀阀球8打开；本发明在柱塞上部外圈开设有凹槽并配套橡胶圈(制作材料为耐高温和高矿化度的PBI)，实现了柱塞与泵筒间隙的密封，解决了柱塞在上下死点、关井期间等泵停止运行时砂砾容易进入泵筒与柱塞间隙造成砂卡的问题。由于增加了橡胶圈，该结构将以往柱塞与泵筒的刚性接触变为了柔性接触，通过增加泵筒柱塞间隙和接触面积，降低柱塞下行阻力。对柱塞的外表面和泵筒的内表面采用浴法抛光处理，后表面强度和光滑度增加。柱塞排出阀处的倒圆台结构和内部的流线型流道可以减少柱塞下行阻力，使井下流体更易流出泵腔中。吸入阀内下半部有流线型流道，可以减小井液通过吸入阀处的阻力。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种减阻防砂有杆抽油泵，其特征在于：包括泵筒（1）、套装在泵筒（1）内的柱塞（2），柱塞（2）上端的外圈开设有凹槽，凹槽内设有橡胶圈（12），柱塞（2）与泵筒（1）之间通过橡胶圈（12）密封，柱塞（2）上端口设有端盖（3），端盖（3）的中心设置有抽油杆（4），端盖（3）通过螺纹与抽油杆（4）相连接，端盖（3）上还设置有均布在抽油杆（4）四周的单向阀（5），单向阀（5）通过油管与柱塞（2）内部连通，所述泵筒（1）内设置有排出阀总成，排出阀总成下方设有吸入阀总成，

所述吸入阀总成，包括固定在泵筒（1）底端的吸入阀阀座（9）和罩设在吸入阀阀座（9）上的吸入阀半球形阀罩（10），所述吸入阀阀座（9）和吸入阀半球形阀罩（10）之间设置有吸入阀阀球（11），

所述吸入阀阀座（9）外圈具有台阶，所述泵筒（1）底端卡接在台阶的台阶面（91）上，所述吸入阀阀座（9）的中心开设有吸入阀通孔（92），吸入阀通孔（92）的外径大于吸入阀通孔（92）上端口的外径，吸入阀半球形阀罩（10）的外径与泵筒（1）的内径相配合，且吸入阀半球形阀罩（10）位于泵筒（1）内圈，所述吸入阀半球形阀罩（10）上周向均布开设有吸入阀罩通孔（101）。

2.如权利要求1所述的一种减阻防砂有杆抽油泵，其特征在于：所述橡胶圈（12）采用耐高温和高矿化度的PBI材料。

3.如权利要求1所述的一种减阻防砂有杆抽油泵，其特征在于：所述排出阀总成安装在泵筒（1）内柱塞（2）的底端，排出阀总成包括排出阀阀座（6）、设在排出阀阀座（6）上的排出阀半球形阀罩（7）以及安装在排出阀阀座（6）和排出阀半球形阀罩（7）之间的排出阀阀球（8），所述排出阀阀座（6）从底部向上的外径从下至上逐渐递增形成倒圆台面（62），倒圆台面（62）与水平面的夹角α为30-60°，

所述的排出阀阀座（6）呈倒圆台结构，柱塞（2）的底端固定在排出阀阀座（6）的上端面，排出阀阀座（6）的中心开设有排出阀通孔（61），排出阀阀球（8）的外径大于排出阀通孔（61）上端口的外径，排出阀半球形阀罩（7）的外径与柱塞（2）的内径相配合，所述排出阀半球形阀罩（7）上周向均布开设有排出阀罩通孔（71）。

4.如权利要求1所述的一种减阻防砂有杆抽油泵，其特征在于：所述抽油杆（4）四周均布2-4个单向阀（5），排出阀半球形阀罩（7）上周向均布有2-4个排出阀罩通孔（71），吸入阀半球形阀罩（10）上周向均布有2-4个吸入阀罩通孔（101），由上至下的单向阀（5）、排出阀罩通孔（71）和吸入阀罩通孔（101）相互对应且同心。

5.如权利要求3所述的一种减阻防砂有杆抽油泵，其特征在于：所述排出阀通孔（61）的上半段呈内径上下一致，下半段至通孔最底部内径逐渐递增，最底端的内径小于排出阀阀座（6）的外径。

6.如权利要求1所述的一种减阻防砂有杆抽油泵，其特征在于：所述吸入阀通孔（92）的上半段呈内径上下一致，下半段至通孔最底部内径逐渐递增，最底端的内径扩大至吸入阀阀座（9）底端的边沿。

7.如权利要求1所述的一种减阻防砂有杆抽油泵，其特征在于：柱塞（2）外表面与泵筒（1）的内表面采用浴法抛光处理，先用30％-50%氢氟酸酸蚀1-5min，再用水枪冲洗1-5 min。