CN108223331A - 一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械采油技术领域，具体涉及一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统，主要包括螺杆泵和抽油泵，螺杆泵转子内部有中心空腔且上、下端设有可旋转的转向机构，抽油杆连接的驱动螺杆穿过螺杆泵转子中心空腔，转向机构内壁与驱动螺杆相配合，驱动螺杆的带动转向机构的旋转运动，转向机构与螺杆泵转子之间通过单向棘齿在下冲程啮合，上冲程不啮合，从而螺杆泵转子在上、下冲程过程中形成下冲程的单向旋转运动，压紧帽将转向机构压紧在转子中，驱动螺杆下端通过下接头与下部连接着抽油泵的抽油杆相连接。本发明能够改善抽油泵在深井中的载荷状态，又能够增大机采井的举升深度和排量，满足今后深井、大排量开采的需要。

Description

一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统
技术领域
本发明属于机械采油技术领域，具体涉及一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统，适用于需要深井深抽、大排量的油井。
背景技术
在石油开采过程中，随着塔里木等深层油气田的开发，能够满足深井大排量深抽的工艺技术逐渐成为现实需要，深井大排量深抽是目前国内外许多油田亟待攻关解决的生产技术问题，考虑到油田新开发的油气藏埋藏较深、老油田油层能量逐渐降低等问题导致的机采井的泵挂深度不断加深，单一的举升方式随着举升高度的增加往往表现出一定的局限性和低效性。单一的举升方式要么不能满足举升高度的需要，要么面临深抽时排量小、效率低的问题，因此组合举升工艺技术用于深抽成为必然选择。
发明内容
针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统。其能够利用上部螺杆泵改善下部有杆抽油泵在深抽过程中的负荷等问题。本发明能够增大机采井的举升深度，满足今后深井、大排量开采的需要，解决机械采油工艺面临的重要问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统，主要包括上下两部分，上半部分为螺杆泵，下半部分为抽油泵；
螺杆泵包括驱动螺杆、上转向机构、螺杆泵转子、螺杆泵定子、下转向机构；
驱动螺杆上下端分别通过上接头和下接头固定连接在抽油杆上，抽油杆下端与抽油泵连接；驱动螺杆表面设有螺纹；
所述的螺杆泵转子中心设有垂直的空腔，所述的驱动螺杆穿过所述的空腔；螺杆泵转子的上端、下端的中心分别设有可旋转的上转向机构和下转向机构，并通过压紧帽将上转向机构和下转向机构压紧在螺杆泵转子上；
所述的上转向机构和下转向机构结构相同，包括螺旋筒本体，螺旋筒本体内壁设有大螺距螺纹，所述的大螺距螺纹与驱动螺杆表面的螺纹配合；螺旋筒本体外壁设有单向棘齿；所述的螺杆泵转子内部设有单向棘齿与螺旋筒本体外壁的单向棘齿相啮合；
螺杆泵转子安装在螺杆泵定子内；下部抽油泵下冲程时抽油杆的向下运动通过驱动螺杆和上转向机构、下转向机构带动螺杆泵转子单向旋转，所述的螺杆泵抽油，下部抽油泵上冲程时抽油杆的向上运动，螺杆泵转子不旋转，螺杆泵不工作；
螺杆泵与抽油泵通过油管端连接；
螺杆泵处油管外设有储油外管，所述储油外管处油管上设有通孔与储油外管连通，通孔位于螺杆泵定子的下方。
所述的驱动螺杆与上转向机构和下转向机构的内部通过螺纹相配合，抽油泵上下冲程时通过抽油杆带动驱动螺杆上下运动从而驱动上转向机构和下转向机构旋转运动。
上转向机构、下转向机构与螺杆泵转子之间是以单向棘齿相配合，从而保障在抽油泵下冲程时螺杆泵转子单向旋转抽油，而上冲程时螺杆泵转子不旋转，螺杆泵停止工作。上冲程时抽油泵抽出的流体进入储油外管中暂存，下冲程时螺杆泵转子单向旋转，将暂存的流体抽出。
本发明提供的一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统，在上冲程时，地面抽油机通过抽油杆带动下部抽油泵抽油，螺杆泵转子不旋转，所抽出流体进入储油外管环空中暂存；下冲程时，抽油杆在自身重力作用下下行，通过驱动螺杆和转向机构带动螺杆泵转子旋转，螺杆泵抽油，螺杆泵排量略高于抽油泵排量，将储油外管环空中液体排至螺杆泵上部，最后通过上部油管排出地面井口，达到了接力抽油的作用。由于抽油泵上冲程时螺杆泵上部的液柱重量由螺杆泵承担，减轻了抽油泵承担的重量，从而可以减小抽油机悬点载荷，增加抽油泵泵挂深度，增大抽油泵的排量范围。既能够改善下半部分抽油泵在深井中的载荷状态，又能够增大机采井的举升深度和排量，满足了今后深井、大排量开采的需要，此外，利用杆柱自身重力下行驱动螺杆泵，达到了节能的目的。
本发明结合有杆抽油泵和地面驱动螺杆泵的各自特点，将其组合在一起，将抽油泵、螺杆泵设置在其各自达到的扬程范围之内，一方面避免了螺杆泵扬程小、有杆泵下泵深造成抽油泵在深井中排量小的缺点，另一方面达到了高效节能的目的，能够满足大排量深抽的现实需要。
附图说明
图1是本发明的工作结构示意图；
图2是本发明的螺旋筒本体结构示意图。
具体实施方式
结合附图说明本发明具体实施方式。
如图1所示，一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统，主要包括上下两部分，上半部分为地面驱动螺杆泵，下半部分为抽油泵12；
地面驱动螺杆泵包括驱动螺杆3、上转向机构5、螺杆泵转子6、螺杆泵定子7、下转向机构8；
驱动螺杆3上下端分别通过上接头2和下接头11固定连接在抽油杆1上，下部抽油杆1下端与抽油泵12连接；驱动螺杆3表面设有螺纹；
所述的螺杆泵转子6中心设有垂直的空腔，所述的驱动螺杆3穿过所述的空腔；螺杆泵转子6的上端、下端的中心分别设有可旋转的上转向机构5和下转向机构8，并通过压紧帽4将上转向机构5和下转向机构8压紧在螺杆泵转子6上；
如图2所示，所述的上转向机构5和下转向机构8结构相同，包括螺旋筒本体，螺旋筒本体内壁设有大螺距螺纹，所述的大螺距螺纹与驱动螺杆3表面的螺纹配合；螺旋筒本体外壁设有单向棘齿；所述的螺杆泵转子6内部设有单向棘齿与螺旋筒本体外壁的单向棘齿相啮合；
抽油杆1的向下运动通过驱动螺杆3和上转向机构5、下转向机构8带动螺杆泵转子6下冲程单向旋转，螺杆泵抽油，抽油杆1的向上运动时，上冲程时螺杆泵转子6不旋转，螺杆泵不工作；油管9的将螺杆泵与抽油泵12连接；
螺杆泵处油管9外设有储油外管10，储油外管10处油管9上设有通孔与储油外管10连通，通孔位于螺杆泵定子7的下方。
驱动螺杆3的螺纹与上转向机构5和下转向机构8的内部大螺距螺纹相配合以达到驱动的作用。
上转向机构5、下转向机构8与螺杆泵转子6之间是单向棘齿连接，因此传动是单向的。
主要工作流程：上冲程时，地面抽油机通过抽油杆1带动驱动螺杆3、抽油泵柱塞上行时，抽油泵12内容积变大，压力降低，抽油泵12内固定阀打开，原油被吸入抽油泵12内，上转向机构5、下转向机构8在驱动螺杆3的驱动下旋转，此时上转向机构5、下转向机构8上的单向棘齿与螺杆泵转子6内部的单向棘齿不啮合，因此螺杆泵转子6不旋转，螺杆泵不工作，抽油泵12抽出的原油在螺杆泵定子7下方进入储油外管10中；反之，下冲程时抽油杆1带动抽油泵12柱塞下行时，抽油泵12内容积变小，压力增大，抽油泵12内游动阀打开，原油从抽油泵12内向油管9排出，上转向机构5、下转向机构8在驱动螺杆3的驱动下旋转，此时上转向机构5、下转向机构8上的单向棘齿与螺杆泵转子6上的单向棘齿相啮合带动螺杆泵转子6旋转，螺杆泵工作，从而将储油外管10中的液体抽至螺杆泵定子7上方，最后排至地面。
本实施例提供的一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统，具有以下优点：
(1)抽油杆1上下运动带动驱动螺杆3的上下运动，转向机构将驱动螺杆3的上下运动转换为螺杆泵转子6的下冲程单向旋转运动，节约能量，提高效率。
(2)螺杆泵与抽油泵的结合，可以大大增加抽油泵的泵挂深度，满足深抽的现实需要。
(3)螺杆泵与抽油泵的结合，可以适度的增加抽油泵的排量范围，达到了抽油泵大排量采油的效果。

Claims (1)

1.一种有杆抽油泵与地面驱动螺杆泵组合式抽油系统，其特征在于，主要包括上下两部分，上半部分为螺杆泵，下半部分为抽油泵(12)；
螺杆泵包括驱动螺杆(3)、上转向机构(5)、螺杆泵转子(6)、螺杆泵定子(7)、下转向机构(8)；驱动螺杆(3)上下端分别通过上接头(2)和下接头(11)与抽油杆(1)连接，抽油杆(1)下端与抽油泵(12)连接；驱动螺杆(3)表面设有螺纹；
所述的螺杆泵转子(6)中心设有垂直的空腔，所述的驱动螺杆(3)穿过所述的空腔；螺杆泵转子(6)的上端、下端的中心分别设有可旋转的上转向机构(5)和下转向机构(8)，并通过压紧帽(4)将上转向机构(5)和下转向机构(8)压紧在螺杆泵转子(6)上；
所述的上转向机构(5)和下转向机构(8)结构相同，包括螺旋筒本体，螺旋筒本体内壁设有大螺距螺纹，所述的大螺距螺纹与驱动螺杆(3)表面的螺纹配合；螺旋筒本体外壁设有单向棘齿；所述的螺杆泵转子(6)内部设有单向棘齿与螺旋筒本体外壁的单向棘齿相啮合；
抽油杆(1)的向下运动通过驱动螺杆(3)和上转向机构(5)、下转向机构(8)带动螺杆泵转子(6)下冲程单向旋转，螺杆泵抽油，抽油杆(1)的向上运动时，螺杆泵转子(6)不旋转，螺杆泵不工作；
油管(9)将螺杆泵与抽油泵(12)连接；
螺杆泵处油管(9)外设有储油外管(10)，储油外管(10)处油管(9)上设有通孔与储油外管(10)连通，通孔位于螺杆泵定子(7)的下方。
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