CN1075191A

CN1075191A - 井内液压缸式抽油机及采油方法

Info

Publication number: CN1075191A
Application number: CN 93100352
Authority: CN
Inventors: 周逢春; 张书成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1993-08-11

Abstract

本发明是一种井内液压缸式抽油机及采油方法。它是由动力泵、储能器、储液罐、换向阀、高压管线、液压缸及抽油杆、抽油泵组成。特点是将液压缸改进后设置在油井内部。液压缸的活塞杆带动抽油杆和抽油泵。节约了液压缸上部的抽油杆，减少抽油杆的弹性变形长度和冲程损失，提高了采油工作效率。这种井内液压缸式抽油机还具有结构简单、制造成本低、使用方便的优点，并且彻底解决了抽油杆周围结蜡的问题。

Description

本发明主要应用于石油工程采油技术领域，是一种以液力驱动有杆泵的采油设备及使用方法。

目前，在采油过程中，广泛应用的是游梁式抽油机。用液压抽油机采油是一项比较新的技术。如中国专利87105282.2，“曲轴压力缸式液压抽油机”，又如石油勘探开发科学研究分院研制的“HYF系列全液压抽油机”，都属于液压抽油机。现有的液压抽油机是由液压动力部分、液压缸部分和抽油杆、抽油泵所组成。液压动力部分有储液罐、液压泵、换向阀、储能器、高压管线。液压缸部分包括机架及底座、液压缸、柱塞。液压缸垂直设置在井口上。当液压动力部分工作时，推动液压缸内的活塞上、下往复运动，活塞通过活塞杆带动井内的抽油杆上、下运动，驱动抽油泵，将石油抽到泵内并输送到地面，达到采出井内石油的目的。这种液压抽油机与游梁式抽油机相比，改变了地面动力设备，而井内的抽油杆、抽油泵等并没有改进。随着抽油泵下泵深度的不断增加，抽油杆的长度加长，抽油杆弹性变形带来的冲程损失也大大增加，使抽油机的工作效率下降。现有的游梁式抽油机和液压抽油机都属于有杆抽油机。由于原油从井底流向井口的过程中，温度和压力不断下降。在油井的上部，原油中的石蜡不断析出，粘附在管壁和抽油杆上，给采油工作带来许多困难。另外，还有一种比较先进的采油设备是水力活塞泵。它属于无杆泵采油技术领域。液压动力部分设在地面，而液压缸、换向机构和抽油泵结合在一起，设置在油井的下部。由于没有抽油杆，不存在抽油杆结蜡问题。在开采稠油、高凝油及高含蜡的原油时，水力活塞泵具有很好的适应性。而水力活塞泵的结构复杂，活塞行程短，冲数高，寿命短。在采油过程中，采出的原油与动力液混合输送到地面，需要对输入液体和采出液体不断进行计量，以求得原油的实际采出量。另外需要不断分离一部分原油，经过净化、加温等处理，作为动力液加压后送入液压缸。

本发明的目的是减少现有液压抽油机的抽油杆弹性变形，减少冲程损失，提高抽油机的整体效率;克服上部抽油杆周围结蜡问题;同时也克服水力活塞泵的结构复杂、寿命短，原油与动力液混合输送带来的问题。为石油开采提供一种构思新颖的采油设备及其采油方法。

本发明集中了液压抽油机和水力活塞泵两者的长处，液压缸既不设置在井口上，也不是象水力活塞泵那样，液压缸、换向机构和抽油泵一起设置在井下，而是液压缸设置在井筒的内部。液压缸内的活塞杆带动抽油杆、抽油泵。液压缸上部到井口不需用抽油杆。液压缸有上接头和下接头。液压缸上部由上接头联接油管，下部由下接头联接下部油管。地面设备采用原有技术，包括储液罐、动力泵、换向阀、储能器、高压管线。抽油杆和抽油泵采用液压抽油机原有技术。

把液压缸设置在油井的内部，是本发明构思的核心。为了更好地实现这个方案，可以在液压缸的结构设计上有许多不同的方案。在动力液和原油采出的通道设计上，也可以有许多不同的技术方案。比如把液压缸可以设计成单壁，也可以设计成双壁。双壁液压缸比较复杂，下面进行详细说明。双壁液压缸是由上接头、缸套、内筒、活塞、下接头、空心活塞杆、活塞杆接头所组成。上接头和下接头将缸套和内筒固定，缸套和内筒之间形成环形空间。内筒的下部有壁孔，使动力液能从环空流入内筒下腔。上接头有使动力液流入缸套的通道和原油从缸内筒流向上部油管的通道。液压缸内的活塞与空心活塞杆相联。空心活塞杆的下端用活塞杆接头与抽油杆联接。活塞、空心活塞杆、活塞杆接头有能使石油从下部油管流向液压缸上腔的通道。

为了延长抽油泵的使用寿命和提高工作效率，可以将实心抽油杆改为空心抽油杆。从抽油泵抽出的原油可以经空心抽油杆中心、空心活塞杆进入液压缸上腔。其它部分不改变。

为了安装方便和节约高压管线，可以将输送高压动力液的高压管线设计成单条线路，即一条高压管线。高压动力液的输出和返回都使用同一条高压管线。

按本发明技术制作的井内液压缸式抽油机，有比较多的优点。把液压缸从地面井口处改到油井内部，设置在数百米深处，液压缸到井口的数百米不用抽油杆，可以节约数百米的抽油杆。把液压缸设置在油井内部，缩短抽油杆的长度，可以减少抽油杆的弹性伸长变形，能有效地降低抽油机的冲程损失，提高抽油机的有用功。由于液压缸到井口没有抽油杆，彻底解决了抽油杆的结蜡问题。另外液压缸部分的体积较小，造价低，液压缸设置在油井中不受地面气候变化的影响。动力液与采出的原油各有通道，分别输送，不会产生混合现象。

本申请附图就是将液压缸设置在油井内部的油井剖面图，是双壁液压缸的一个实施例。结合附图加以说明，并对本发明进一步阐述。地面上液压动力部分的组成与原有液压抽油机基本相同，有储液罐（1）、动力泵（2）、储能器（3）、换向阀（4）、高压管线（5）五部分。液压缸部分设置在油井的内部，液压缸部分包括上接头（9）、缸套（10）、内筒（11）、活塞（12）、下接头（13）、空心活塞杆（14）和活塞杆接头（15）。液压缸上部和油井的油管（7）联接，油管（7）的上部是采油树（6）。中心管（8）从采油树（6）和油管（7）中心通过并与上接头（9）相联，动力液由高压管线（5）及中心管（8）通过上接头（9）流入缸套（10）和内筒（11）的环形空间。上接头（9）和下接头（13）的作用是把缸套（10）和内筒（11）固定并分别联接上部、下部的油管（7）。液压缸形成了一个双层缸。内筒（11）的下部有壁孔，使动力液能从液压缸的环空进入内筒（11）的下腔。活塞（12）、空心活塞杆（14）和活塞杆接头（15）上，设有一条能使石油从下部油管流向液压缸上腔的通道。用活塞杆接头（15）将空心活塞杆（14）和抽油杆（16）联接，抽油杆（16）的下部接抽油泵（17）。油井套管（18）是油井原有的套管。这样组成了井内液压缸式抽油机。

实施例：地面液压动力部分采用的是原有技术，即普通液压抽油机的地面设备。液压缸设置在油管（7）的中部，距井口550米处，抽油泵（17）设置在距井口1100米处。上部的中心管（8）为内径30毫米的耐高压管线，与上接头（9）的中心通道接通。双壁液压缸的内筒（11）内径为76毫米，壁厚7毫米，长度为8.3米，下部有壁孔使高压动力液能进入活塞（12）的下腔。缸套（10）内径为100毫米，厚度为8毫米。上接头（9）和下接头（13）固定缸套（10）和内筒（11），形成一个双壁的液压缸。上接头（9）的中心有一条高压动力液通道，能使动力液进入液压缸的环空，另一条通道能使内筒（11）上腔的原油进入油管（7）。活塞（12）、空心活塞杆（14）和活塞杆接头（15）之间设有一条能使石油从下部油管流向液压缸上腔的通道。用活塞杆接头（15）将抽油杆（16）联接。地面动力部分一般液压专业技术人员都能设计。抽油杆（16）、抽油泵（17）、采油树（6）和油管（7）是采油井都具备的。

这种新型井内液压缸式抽油机的采油过程，分为抽油杆（16）的上行程和下行程。抽油杆（16）上行程时：动力泵（2）经电机驱动，使储液罐（1）的动力液加压后，经换向阀（4）进入高压管（5），储能器（3）释放出能量。高压液体通过高压管（5）和中心管（8）输送到油井内部的液压缸。高压液体通过上接头（9）的中心孔通道进入缸套（10）与内筒（11）的环形空间，经内筒（11）下端壁孔进入内筒（11）的下腔。附图中实线箭头所表示的是高压液体所经过的路线。高压液体推动活塞（12）上行，带动空心活塞杆（14）、活塞杆接头（15）、抽油杆（16）上行，使抽油泵（17）的柱塞向上运动，将原油抽入油泵内。同时抽油泵（17）上部的原油受向上推力的作用，进入活塞杆接头（15），通过空心活塞杆（14）、活塞（12）的原油通道进入内筒（11）的上腔，再经上接头（9）的原油通道进入油管（7）、采油树（6）流出地面。附图中虚线箭头所表示的是原油被采出所经过的路线。这样完成了采油的上行程。抽油杆（16）下行程时：首先，换向阀（4）换向，关闭原动力液通道，同时开通高压管（5）、中心管（8）与储液罐（1）的回液通道。高压动力液进入储能器（3）进行储能。高压管线（5）中的压力随之降低。在抽油杆（16）的重力和活塞（12）上腔原油的压力作用下，使得活塞（12）、空心活塞杆（14）、活塞杆接头（15）和抽油杆（16）向下运动，完成抽油杆（16）的下行程。在地面液压动力部分的控制下，抽油杆（16）如此完成上、下行程，并进行周而复始、连续不断地运动，从而实现采油的目的。

Claims

1、一种液压抽油机是由动力泵(2)、储能器(3)、储液罐(1)、换向阀(4)、高压管线(5)、液压缸、抽油杆(16)、抽油泵(17)所组成，其特征在于：液压缸安装的位置在油井的内部，液压缸有上接头(9)和下接头(13)，液压缸上部由上接头联接上部油管(7)，下部由下接头(13)联接下部油管(7)，液压缸的空心活塞杆(14)联接抽油杆(16)。

2、一种使用液压抽油机的采油方法，所采用的设备有动力泵（2）、储能器（3）、储液罐（1）、换向阀（4）、高压管线（5）、液压缸、抽油杆（16）、抽油泵（17），其特征在于：液压缸安装在油井的内部，地面动力部分产生的高压动力液，通过高压管线（5）送入液压缸，驱动液压缸内的活塞（12）上、下运动，活塞（12）带动下部抽油杆（16）、抽油泵（17），实现采油的目的。

3、如权利要求1所述的液压抽油机，其特征在于：液压缸是双壁液压缸，液压缸由上接头（9）、缸套（10）、内筒（11）、活塞（12）、下接头（13）、空心活塞杆（14）、活塞杆接头（15）组成，上接头（9）和下接头（13）将缸套（10）和内筒（11）固定，缸套（10）和内筒（11）之间形成环形空间，内筒（11）的下部有壁孔，上接头（9）有高压动力液流入环形空间的通道和原油从内筒（11）上腔流向上部油管（7）的通道，液压缸内的活塞（12）、空心活塞杆（14）及活塞杆接头（15）与抽油杆（16）联接，活塞（12）、空心活塞杆（14）、活塞杆接头（15）有原油从下部油管流向内筒上腔的通道。

4、如权利要求1或3所述的液压抽油机，其特征在于：高压动力液从地面输送到液压缸和从液压缸返回地面动力部分的管线，是同一条管线，即高压管线（5）和中心管（8）相联接的管线。

5、如权利要求1或3或4所述的液压抽油机，其特征在于：抽油杆（16）使用的是空心抽油杆。