CN107630685A - 一种抽油机井无杆采油管柱及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抽油机井无杆采油管柱及方法，包括从上到下依次连接的光杆、液力柱塞泵、同心双管、双柱塞抽油泵、筛管及油管，光杆上端连接抽油机驴头，下端与液力柱塞泵的活塞连杆连接，液力柱塞泵、同心双管、双柱塞抽油泵三者连通形成内外两条流道。采用游梁式抽油机作为驱动设备，配套井下液力柱塞泵、同心双管、双柱塞抽油泵进行无杆采油的新型工艺方法，从根本上解决定向井、大斜度井在人工举升方式开采过程中管杆偏磨矛盾，降低油井作业频次、延长检泵周期；同时能够有效解决目前在用潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机无杆采油以及水基液力无杆采油工艺存在一次性投资成本高、系统结构复杂、稳定性不高、现场实施操作复杂的问题。

Description

一种抽油机井无杆采油管柱及方法

技术领域

本发明属于采油技术领域，具体涉及一种抽油机井无杆采油管柱及方法。

背景技术

国内大多数油田由于单井产量较低，90%以上油井采用抽油机人工举升方式进行生产开发，尤其近年来随着钻井技术水平的提高，机采井井眼轨迹多以定向井、大斜度井为主，在生产过程中，抽油管杆偏磨问题是一个无法避免而又亟待解决的生产矛盾，主要体现在由于管杆偏磨导致抽油杆断脱、油管偏磨穿孔而发生小修作业工作量逐年增多，小修作业费用居高不下，一方面提高了油井开采成本，另一方面降低了油井开井时率，影响油井产量。为此国内各油田持续开展了管杆扶正防磨工艺技术研究与应用，在一定程度上减缓了管杆偏磨矛盾，但仍无法根本上解决。

为了从根本上解决定向井、大斜度井管杆偏磨问题，提高油井开发水平，国内不同油田开展了油井无杆采油工艺技术研究应用，目前主要有两种方式：一是水基液力无杆采油工艺，主要是在地面配置液力驱动装置系统，替换原机采井抽油机设备，同时在井筒内配套特殊油管及双作用柱塞泵，依靠地面设备形成高压水基动力液，驱动井下抽油泵工作，将井筒内地层产液举升至地面。现场试验应用表明，该工艺及系统需要配套专门地面装置，一次性投资成本高；另外井下配套特种抽油泵结构复杂，工作稳定性不高；在动力液驱动过程中，对管柱的密封性较高，导致目前现场无法大规模推广应用。二是采用潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机进行无杆采油，利用普通油管将潜油直驱电机及配套螺杆泵、特种抽油泵下入井筒内，井筒内配套下入动力电缆，电力驱动电机、抽油泵进行无杆采油；该种工艺在应用过程中需要配套专用电缆，现场实施过程中起下钻复杂，成本高；另外对于低产液井，存在干抽、电机烧毁风险，同时系统结构比较复杂，稳定性不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述技术问题，根本上解决了井眼轨迹复杂井管杆偏磨生产矛盾。

为此，本发明提供了一种抽油机井无杆采油管柱，包括从上到下依次连接的光杆、液力柱塞泵、同心双管、双柱塞抽油泵、筛管及油管，所述光杆上端连接抽油机驴头，下端与液力柱塞泵的活塞连杆连接，所述液力柱塞泵、同心双管、双柱塞抽油泵三者连通形成内外两条流道。

所述双柱塞抽油泵包括抽油泵泵腔、抽油泵活动柱塞和抽油泵固定柱塞，所述抽油泵活动柱塞上端与抽油泵泵腔连接，下端为抽油泵固定柱塞，所述抽油泵活动柱塞内设有游动阀，所述抽油泵固定柱塞上端设有固定阀，下端设有与筛管相通的中心通道。

所述同心双管的内管为中心流道，中心流道和外管之间为环空流道，所述液力柱塞泵的液压腔外部设有第一环形空腔，所述双柱塞抽油泵的抽油泵泵腔外设有第二环形空腔；

所述液力柱塞泵的液压腔、同心双管的中心流道和第二环形空腔三者连通形成一条流道，所述筛管、中心通道、固定阀、抽油泵活动柱塞和抽油泵固定柱塞之间腔室间隙、流动阀、抽油泵泵腔、环空流道和第一环形空腔依次相通形成另一条流道。

所述光杆、液力柱塞泵、同心双管、双柱塞抽油泵、筛管两两之间均通过丝扣连接。

所述抽油机驴头与光杆采用半刚性连接。

本发明还提供了一种抽油机井无杆采油方法，使用权抽油机井无杆采油管柱，包括以下两部分：

抽油机下行程时：抽油机驴头通过光杆带动液力柱塞泵的活塞连杆，使活塞向下运行，压缩液压腔中动力液体，动力液体通过同心双管中心流道进入抽油泵活动柱塞与固定柱塞之间腔室，动力液体液压力驱动抽油泵活动柱塞向上运行，抽油泵活动柱塞内游动阀关闭，抽油泵泵腔内压力升高，驱动抽油泵泵腔内地层产液依次通过同心双管的环空流道、第一环形空腔举升至地面；同时抽油泵活动柱塞、抽油泵固定柱塞之间腔室间隙增大、压力降低，抽油泵固定柱塞内固定阀打开，地层产液通过筛管、抽油泵固定柱塞的中心通道、固定阀进入到抽油泵固定柱塞与抽油泵活动柱塞之间腔室空隙内，完成排液过程；

抽油机上行程时：光杆带动液力柱塞泵的活塞向上运行，使液压腔、抽油泵活动柱塞与抽油泵固定柱塞之间腔室间隙内压力下降，此时抽油泵泵腔内由于液柱压力，驱动抽油泵活动柱塞向下运行，游动阀打开，固定阀关闭，抽油泵活动柱塞与抽油泵固定柱塞之间腔室空隙被压缩，压力升高，地层产液进入抽油泵泵腔，完成进液过程。

本发明的有益效果是：本发明采用常规游梁式抽油机作为驱动设备，配套井下液力柱塞泵、同心双管、双柱塞抽油泵进行无杆采油的新型工艺方法，主要是为了从根本上解决定向井、大斜度井在人工举升方式开采过程中管杆偏磨矛盾，降低油井作业频次、延长检泵周期；同时能够有效解决目前在用潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机无杆采油以及水基液力无杆采油工艺存在一次性投资成本高、系统结构复杂、稳定性不高、现场实施操作复杂的问题，为管杆偏磨严重机采井开展无杆采油工艺技术应用、升级改造提供一种新的技术手段。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的应用示意图；

图2是本发明的结构示意图。

图中：1、抽油机驴头；2、光杆；3、液力柱塞泵；4、同心双管；5、双柱塞抽油泵；6、筛管；7、油管；8、活塞连杆；9、活塞；10、液压腔；11、套管；12、环空流道；13、中心流道；14、第一环形空腔；15、第二环形空腔；16、抽油泵泵腔；17、抽油泵活动柱塞；18、游动阀；19、固定阀；20、抽油泵固定柱塞；21、中心通道；22、人工井底。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种抽油机井无杆采油管柱，包括从上到下依次连接的光杆2、液力柱塞泵3、同心双管4、双柱塞抽油泵5、筛管6及油管7，所述光杆2上端连接抽油机驴头1，下端与液力柱塞泵3的活塞连杆8连接，所述液力柱塞泵3、同心双管4、双柱塞抽油泵5三者连通形成内外两条流道。

如图1所示，将抽油机井无杆采油管柱下入套管11内，采用常规游梁式抽油机作为驱动设备，配套井下液力柱塞泵3、同心双管4、双柱塞抽油泵5进行无杆采油，根本上解决了井眼轨迹复杂井管杆偏磨生产矛盾。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种抽油机井无杆采油管柱，所述双柱塞抽油泵5包括抽油泵泵腔16、抽油泵活动柱塞17和抽油泵固定柱塞20，所述抽油泵活动柱塞17上端与抽油泵泵腔16连接，下端为抽油泵固定柱塞20，所述抽油泵活动柱塞17内设有游动阀18，所述抽油泵固定柱塞20上端设有固定阀19，下端设有与筛管6相通的中心通道21。

如图2所示，所述同心双管4的内管为中心流道13，中心流道13和外管之间为环空流道12，所述液力柱塞泵3的液压腔10外部设有第一环形空腔14，所述双柱塞抽油泵5的抽油泵泵腔16外设有第二环形空腔15；

所述液力柱塞泵3的液压腔10、同心双管4的中心流道13和第二环形空腔15三者连通形成一条流道，所述筛管6、中心通道21、固定阀19、抽油泵活动柱塞17和抽油泵固定柱塞20之间腔室间隙、流动阀、抽油泵泵腔16、环空流道12和第一环形空腔14依次相通形成另一条流道。

其中，动力液体在柱塞泵的液压腔10、同心双管4的中心流道13和第二环形空腔15三者连通形成的流道内流动。

在本实施例中，所述光杆2、液力柱塞泵3、同心双管4、双柱塞抽油泵5、筛管6两两之间均通过丝扣连接。

所述抽油机驴头1与光杆2采用半刚性连接。半刚性连接是介于刚接和铰接之间，即连接能承受一定的弯矩，又能发生一定的转动，确保光杆2在抽油机驴头1带动下能够实现垂向、负载条件下往复运动。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种抽油机井无杆采油方法，包括以下两部分：

抽油机下行程时：抽油机驴头1通过光杆2带动液力柱塞泵3的活塞连杆8，使活塞9向下运行，压缩液压腔10中动力液体，动力液体通过同心双管4中心流道13进入抽油泵活动柱塞17与固定柱塞之间腔室，动力液体液压力驱动抽油泵活动柱塞17向上运行，抽油泵活动柱塞17内游动阀18关闭，抽油泵泵腔16内压力升高，驱动抽油泵泵腔16内地层产液依次通过同心双管4的环空流道12、第一环形空腔14举升至地面；同时抽油泵活动柱塞17、抽油泵固定柱塞20之间腔室间隙增大、压力降低，抽油泵固定柱塞20内固定阀19打开，地层产液通过筛管6（地层产液由人工井底22依次进入油管7、筛管6）、抽油泵固定柱塞20中心通道21、固定阀19进入到抽油泵固定柱塞20与抽油泵活动柱塞17之间腔室空隙内，完成排液过程。

抽油机上行程时：光杆2带动液力柱塞泵3的活塞9向上运行，使液压腔10、抽油泵活动柱塞17与抽油泵固定柱塞20之间腔室间隙内压力下降，此时抽油泵泵腔16内由于液柱压力，驱动抽油泵活动柱塞17向下运行，游动阀18打开，固定阀19关闭，抽油泵活动柱塞17与抽油泵固定柱塞20之间腔室空隙被压缩，压力升高，地层产液进入抽油泵泵腔16，完成进液过程。

以上实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抽油机井无杆采油管柱，其特征在于：包括从上到下依次连接的光杆（2）、液力柱塞泵（3）、同心双管（4）、双柱塞抽油泵（5）、筛管（6）及油管（7），所述光杆（2）上端连接抽油机驴头（1），下端与液力柱塞泵（3）的活塞连杆（8）连接，所述液力柱塞泵（3）、同心双管（4）、双柱塞抽油泵（5）三者连通形成内外两条流道。

2.根据权利要求1所述的一种抽油机井无杆采油管柱，其特征在于：所述双柱塞抽油泵（5）包括抽油泵泵腔（16）、抽油泵活动柱塞（17）和抽油泵固定柱塞（20），所述抽油泵活动柱塞（17）上端与抽油泵泵腔（16）连接，下端为抽油泵固定柱塞（20），所述抽油泵活动柱塞（17）内设有游动阀（18），所述抽油泵固定柱塞（20）上端设有固定阀（19），下端设有与筛管（6）相通的中心通道（21）。

3.根据权利要求1或2所述的一种抽油机井无杆采油管柱，其特征在于：所述同心双管（4）的内管为中心流道（13），中心流道（13）和外管之间为环空流道（12），所述液力柱塞泵（3）的液压腔（10）外部设有第一环形空腔（14），所述双柱塞抽油泵（5）的抽油泵泵腔（16）外设有第二环形空腔（15）；

所述液力柱塞泵（3）的液压腔（10）、同心双管（4）的中心流道（13）和第二环形空腔（15）三者连通形成一条流道，所述筛管（6）、中心通道（21）、固定阀（19）、抽油泵活动柱塞（17）和抽油泵固定柱塞（20）之间腔室间隙、流动阀、抽油泵泵腔（16）、环空流道（12）和第一环形空腔（14）依次相通形成另一条流道。

4.根据权利要求1或2所述的一种抽油机井无杆采油管柱，其特征在于： 所述光杆（2）、液力柱塞泵（3）、同心双管（4）、双柱塞抽油泵（5）、筛管（6）两两之间均通过丝扣连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种抽油机井无杆采油管柱，其特征在于：所述抽油机驴头（1）与光杆（2）采用半刚性连接。

6.一种抽油机井无杆采油方法，使用权利要求3所述的抽油机井无杆采油管柱，其特征在于，包括以下两部分：

抽油机下行程时：抽油机驴头（1）通过光杆（2）带动液力柱塞泵（3）的活塞连杆（8），使活塞（9）向下运行，压缩液压腔（10）中动力液体，动力液体通过同心双管（4）中心流道（13）进入抽油泵活动柱塞（17）与固定柱塞之间腔室，动力液体液压力驱动抽油泵活动柱塞（17）向上运行，抽油泵活动柱塞（17）内游动阀（18）关闭，抽油泵泵腔（16）内压力升高，驱动抽油泵泵腔（16）内地层产液依次通过同心双管（4）的环空流道（12）、第一环形空腔（14）举升至地面；同时抽油泵活动柱塞（17）、抽油泵固定柱塞（20）之间腔室间隙增大、压力降低，抽油泵固定柱塞（20）内固定阀（19）打开，地层产液通过筛管（6）、抽油泵固定柱塞（20）的中心通道（21）、固定阀（19）进入到抽油泵固定柱塞（20）与抽油泵活动柱塞（17）之间腔室空隙内，完成排液过程；

抽油机上行程时：光杆（2）带动液力柱塞泵（3）的活塞（9）向上运行，使液压腔（10）、抽油泵活动柱塞（17）与抽油泵固定柱塞（20）之间腔室间隙内压力下降，此时抽油泵泵腔（16）内由于液柱压力，驱动抽油泵活动柱塞（17）向下运行，游动阀（18）打开，固定阀（19）关闭，抽油泵活动柱塞（17）与抽油泵固定柱塞（20）之间腔室空隙被压缩，压力升高，地层产液进入抽油泵泵腔（16），完成进液过程。