CN105089966A - 深井抽油泵涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深井抽油泵涡轮增压器，由上接头、短节、壳体、上中心管、外涡轮、密封盘根、内涡轮、轴承和下接头组成，上接头、短节、壳体和下接头依次螺纹连接；壳体为变径管体，扩径肩处设有多个通孔，壳体大管径段中部均布多条长缝；壳体套装在上中心管上端；下接头套装在下中心管下端；内涡轮下端设置轴承，轴承安装在下中心管上；内涡轮上端套在上中心管下端，并挡在装有密封盘根的密封槽上；外涡轮套在上中心管上；内涡轮上端顶处设有单向齿牙与外涡轮下端单向齿牙相咬合，内涡轮叶片和外涡轮叶片相互反向。本发明增压器主要用于给深井抽油泵进口增压。

Description

深井抽油泵涡轮增压器

技术领域

本发明涉及一种油田开发中提高深井抽油泵泵效的增压装置。

背景技术

目前，国内油田在开发过程中，95％以上是驴头抽油机带动井下往复常规泵抽油举升的方式抽油。由于该抽油方式简单、耐用、投资少，所以在国内油田得到广泛应用。但由于该方式系统效率低(30％左右)，因此各油田在该方面上浪费了大量的能源。为提高效率，降低能耗，各油田结合本油区的情况进行了多方面的研究和改进，获得多方面节能降耗提高效率的效果，如：各种节能抽油机、油管锚锭、补偿泵等都已被认可并获得广泛应用。抽油泵涡轮增液器技术是充分利用举升油管柱伸缩的能量，无套管锚锭或悬挂工具，与抽油泵同步工作，靠涡轮增加深井泵进口处液体的压力，有效加快固定阀开启和进液速度，从而增加了泵的充满系数，提高了泵效。该装置是常规泵抽油举升的方式又一提高效率，降低能耗的新技术。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种深井抽油泵涡轮增压器，合理利用举升油管柱伸缩的能量有效增大深井抽油泵的充满系数。

为解决上述技术问题，本发明深井抽油泵涡轮增压器，由上接头1、短节2、壳体3、上中心管4、外涡轮5、密封盘根6、内涡轮7、轴承8、下中心管9和下接头10组成，上述上接头1、短节2、壳体3和下接头10依次螺纹连接；上述壳体3为变径管体，且壳体3大管径段靠近下接头10，壳体3扩径肩处设有多个斜向通入壳体3大管径段内腔的通孔，壳体3大管径段中部沿圆周方向均布多条与内部相通的并向轴向倾斜的长缝；所述壳体3上部套装在上中心管4上端；所述下接头10上端扩径端部套装在下中心管9下端；所述内涡轮7下端内设置轴承8，该轴承8安装在下中心管9上端扩径端部；所述内涡轮7上端套在上中心管4下端，并挡在装有密封盘根6的密封槽部分形成密封，内涡轮7与上中心管4间隙配合；所述外涡轮5套在上中心管4上，并与上中心管4间隙配合；所述内涡轮7上端顶处设有单向齿牙与外涡轮5下端单向齿牙相咬合，所述内涡轮7叶片和外涡轮5叶片相互反向。

作为本发明的进一步改进，上述壳体3大管径段上部沿圆周方向均布多条与内部相通并向轴向倾斜的短缝。

上述上接头1两端均设置管内螺纹。

上述下接头10端部设置管外螺纹。

本发明提供了一种深井抽油泵涡轮增压器，包括壳体、与壳体上部相连的上接头以及与壳体下部相连的下接头，壳体上设有多个通入壳体内腔的通孔，深井抽油泵涡轮增压器还包括：

上中心管，设置在壳体上部的内部并与上接头相连通；下中心管，设置在壳体下部的内部并与下接头相连通；内涡轮，设置在上中心管和下中心管之间，内涡轮连通上中心管和下中心管；外涡轮，套设在上中心管的外部，并位于上中心管和壳体之间；其中，内涡轮上端顶处设有单向齿牙与外涡轮下端的单向齿牙相咬合，内涡轮叶片和外涡轮叶片相互反向。

进一步地，内涡轮的上端套装在上中心管的下端，并且内涡轮的上端与上中心管的下端密封配合，内涡轮与上中心管间隙配合。

进一步地，内涡轮的上端与上中心管的下端之间安装有密封盘根。

进一步地，下中心管的上端设置有扩径端部，内涡轮的下端与下中心管的上端的扩径端部之间安装有轴承。

进一步地，外涡轮与上中心管间隙配合。

进一步地，壳体上部与上接头之间设置有短节，短节连通上接头和上中心管。

与现在技术方案相比，采用本发明抽油泵涡轮增压器，在油田开发中，在常规抽油泵举升管柱上泵下一根油管进液口处安装本发明，当举升管柱在工作时因上下负荷交变而引起的油管伸缩，利用油管伸缩的能量来冲击外涡轮旋转，内涡轮在外涡轮的带动下也同时旋转，油管伸缩量越长涡轮旋转的越快、越长。由于本发明设计了单向齿牙(内、外涡轮咬合)在油管缩时，泵的固定阀尔将开时内涡轮旋转增压，油管伸长时内涡轮不(只随进液旋转)旋转不增压。所以本发明涡轮增压器在抽油泵进液时增压。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明抽油泵涡轮增压器的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明深井抽油泵涡轮增压器由上接头1、短节2、壳体3、上中心管4、外涡轮5、密封盘根6、内涡轮7、轴承8、下中心管9、下接头10组成，达到增加了泵的充满系数，提高了泵效效果。

上述上接头1两端内部为标准油管母扣(也叫接箍)，上端为连接油管而设计，下端连接短节2，短节2两端为标准油管公扣，下端接壳体3上端、壳体上端内部的上端为标准油管母扣，下端为普通螺纹丝扣连接上中心管4；壳体3上端外部靠下点(接箍一半处)扩径，扩径肩处设有多个向轴向倾斜的通孔；壳体3上端外部扩径上靠下一段距离处设有多条与内部相通的并向轴向倾斜的短缝，短缝结束处为一段距离的光管，光管过一段距离后(外壳中部)又设有多条与内部相通的并向轴向倾斜的长缝，长缝结束后为一段光管，壳体3下端光管内部为普通螺纹丝扣与下接头10上端外部普通螺纹丝扣连接、上中心管4内径是同油管内径相同的通径，外径上端是普通螺纹丝扣与壳体3连接，下端设两道装密封盘根的密封槽、下接头10下端外部为连接油管而设计的标准油管公扣，内径为同油管内径相同的通径；下接头10下端向上过了油管公扣后为一段光油管，光油管后为一扩径，扩径端即下接头10上端外径设有普通螺纹丝扣与壳体3下端相连，内径设有普通螺纹丝扣与下中心管9下端连接、下中心管9内径为同油管内径相同的通径，外径上端设有一扩径，在扩径上端部设有安装轴承8座、内涡轮7下端内部安装轴承8并座在下中心管9上端轴承座处；内涡轮7上端内径是同上中心管4下端外径间隙配合并套在上中心管4下端外挡住两道盘根的密封槽与密封盘根6形成密封；内涡轮7上端顶处设有单向齿牙与外涡轮5下端单向齿牙相咬合、外涡轮5内径是同上中心管4外径间隙配合并套在上中心管4上。

当油井采用常规深井抽油泵举升方式抽油时，在下完井举升管柱时把本发明增压器连接在常规泵下第一根油管下，其他井下工具、油管不变，按原设计下入井内完井。在地面抽油机工作时，驴头带动井内抽油杆(下端连接泵柱塞)做上下抽吸动作。此时举升管柱下端在抽油杆上下负荷交变(抽油杆与油管)时而引起的油管伸缩，当举升管柱下端缩时，管柱带动深井抽油泵增压器一起向上提(上提距离为整趟举升管柱长度的0.04％)。本发明增压器向上提时由于增压器外壳设有扩径，此时油套间液体被挤后破使从增压器外壳扩径肩处的通孔、外壳扩径外上部多条短通缝进入增压器外壳内，进入增压器外壳内的液体在惯性和重力作用下直接驱动外涡轮旋转后通过外壳扩径外下部多条长缝进入油套间。外涡轮旋转时通过单向牙齿带动内涡轮旋转，由于内外涡轮的叶片为反向，所以此时内涡轮旋转是向上提液，即增压过程。

在油田某口油井当作业下完井管柱时，整趟举升管柱连接该发明按设计下入顺序为：从下至上油管死堵+一根油管+四米长筛管+两根油管+该发明抽油泵涡轮增压器+一根油管+常规整筒泵+油管多根至接井口油管挂。座井口采油树，试压合格后再下相应的抽油杆柱。各项开抽前的工作完成后开抽油机生产。当抽油机驴头带动井内抽油杆+泵柱塞向上开始抽吸时(游动凡尔关闭)，此时也是整趟抽油杆与整趟举升油管载荷交换的过程，既整趟举升油管(液柱)载荷传到整趟抽油杆柱上；当整趟举升油管(液柱)载荷卸掉后，整趟举升油管的尾端在材质本身弹性作用下自然向井口端(固定端)收缩，收缩长短为整趟举升管柱的0.04％；该发明深井抽油泵涡轮增压器因接泵下，所以一同随油管向上运动；当油管带动上接头1加短节2连接涡轮增压器外壳3向上运动时，因涡轮增压器外壳3上端外部靠下点(接箍一半处)扩径对油套间液体进行挤压和阻挡，破使油套间液体从扩径肩处设有多个向轴向倾斜的通孔和壳体3上端外部扩径上靠下一段距离处设有多条与内部相通的并向轴向倾斜的短缝流入，流入的液体作用在外涡轮5上，强破外涡轮5在上中心管4上旋转后通过外壳3中部下设有多条与内部相通的并向轴向倾斜的长缝流出；由于外涡轮5下端设有单向齿牙同内涡轮7上端顶处设有单向齿牙相咬合，所以外涡轮5旋转也带动内涡轮7旋转；内涡轮7套在上中心管4上并有密封胶圈6密封，由于外涡轮5和内涡轮7的涡轮叶片旋向相反，所以此时内涡轮7是向上(泵口)旋液增压；内涡轮7是座在下中心管9上端的轴承8上，同上中心管4下中心管9是一条中轴线,下中心管9下端是靠普通丝扣与下接头10内径连接，下接头10的下端同进液油管连接。该井通过在泵下一根油管处安装本发明涡轮增压器后产液量提高了10％以上泵效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深井抽油泵涡轮增压器，由上接头(1)、短节(2)、壳体(3)、上中心管(4)、外涡轮(5)、密封盘根(6)、内涡轮(7)、轴承(8)、下中心管(9)和下接头(10)组成，其特征在于，所述上接头(1)、短节(2)、壳体(3)和下接头(10)依次螺纹连接；所述壳体(3)为变径管体，且壳体(3)大管径段靠近下接头(10)，壳体(3)扩径肩处设有多个斜向通入壳体(3)大管径段内腔的通孔，壳体(3)大管径段中部沿圆周方向均布多条与内部相通的并向轴向倾斜的长缝；所述壳体(3)上部套装在上中心管(4)上端；所述下接头(10)上端扩径端部套装在下中心管(9)下端；所述内涡轮(7)下端内设置轴承(8)，该轴承(8)安装在下中心管(9)上端扩径端部；所述内涡轮(7)上端套在上中心管(4)下端，并挡在装有密封盘根(6)的密封槽部分形成密封，内涡轮(7)与上中心管(4)间隙配合；所述外涡轮(5)套在上中心管(4)上，并与上中心管(4)间隙配合；所述内涡轮(7)上端顶处设有单向齿牙与外涡轮(5)下端单向齿牙相咬合，所述内涡轮(7)叶片和外涡轮(5)叶片相互反向。

2.根据权利要求1所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述壳体(3)大管径段上部沿圆周方向均布多条与内部相通并向轴向倾斜的短缝。

3.根据权利要求1所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述上接头(1)两端均设置管内螺纹。

4.根据权利要求1所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述下接头(10)端部设置管外螺纹。

5.一种深井抽油泵涡轮增压器，包括壳体(3)、与所述壳体(3)上部相连的上接头(1)以及与所述壳体(3)下部相连的下接头(10)，所述壳体(3)上设有多个通入壳体(3)内腔的通孔，其特征在于，所述深井抽油泵涡轮增压器还包括：

上中心管(4)，设置在所述壳体(3)上部的内部并与所述上接头(1)相连通；

下中心管(9)，设置在所述壳体(3)下部的内部并与所述下接头(10)相连通；

内涡轮(7)，设置在所述上中心管(4)和所述下中心管(9)之间，所述内涡轮(7)连通所述上中心管(4)和所述下中心管(9)；

外涡轮(5)，套设在所述上中心管(4)的外部，并位于所述上中心管(4)和所述壳体(3)之间；

其中，所述内涡轮(7)上端顶处设有单向齿牙与外涡轮(5)下端的单向齿牙相咬合，所述内涡轮(7)叶片和外涡轮(5)叶片相互反向。

6.根据权利要求5所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述内涡轮(7)的上端套装在所述上中心管(4)的下端，并且所述内涡轮(7)的上端与所述上中心管(4)的下端密封配合，所述内涡轮(7)与所述上中心管(4)间隙配合。

7.根据权利要求6所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述内涡轮(7)的上端与所述上中心管(4)的下端之间安装有密封盘根(6)。

8.根据权利要求6所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述下中心管(9)的上端设置有扩径端部，所述内涡轮(7)的下端与下中心管(9)的上端的扩径端部之间安装有轴承(8)。

9.根据权利要求5所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述外涡轮(5)与所述上中心管(4)间隙配合。

10.根据权利要求5所述的深井抽油泵涡轮增压器，其特征在于，所述壳体(3)上部与所述上接头(1)之间设置有短节(2)，所述短节(2)连通所述上接头(1)和所述上中心管(4)。