CN108457831A

CN108457831A - 一种深井单作用水力活塞泵

Info

Publication number: CN108457831A
Application number: CN201810008811.4A
Authority: CN
Inventors: 钟功祥; 雷鹏燕; 徐运来; 吕志忠; 祝令闯; 彭彩珍
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2018-01-04
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2018-08-28

Abstract

本发明涉及一种深井单作用水力活塞泵，依靠地面泵提供动力液，在井下实现自动换向。主要特征是：活塞杆上端有开槽，在上行程时滑阀受到向上的作用力，滑阀处于上极限位置，活塞杆受到向上作用力而向上运动，活塞杆向上运动时会逐渐关闭动力液作用于滑阀下端的流道，滑阀开始受向下作用力，滑阀开始下行，到达下极限位置。滑阀上下极限位置的改变会改变活塞杆的受力方向和运动方向，进而实现活塞泵的上下往复运动，实现对原油的吸入和排出。在上行程吸液时，该水力活塞泵是双液马达驱动单泵，可以克服巨大井底压力，能真正应用于深井超深井采油。巧妙的设计使得滑阀密封面不受流体冲蚀，滑阀工作可靠性强。

Description

一种深井单作用水力活塞泵

技术领域

本发明涉及石油开采的水力活塞泵，属于石油无杆采油技术领域。

背景技术

近年来随着石油不断深入开采，油井深度不断增加，深井超深井越来越多，与此同时，井底温度高，井底压力越来越大，常规石油开采设备应用于深井超深井时有自己的局限性，问题也越来越突出。水力活塞泵由于泵效高，制造简单，可靠性强等优点在深井超深井、高含蜡高粘油井中可高效运行，一直在现有采油设备里占据重要地位。

近年来国内外已有多个关于水力活塞泵的专利申请，很多能检索到的水力活塞泵专利虽然有自己的优点，但是也存在很多显而易见的缺点：1、滑阀的密封面有流体冲蚀，到后期会有严重漏失；2、滑阀上下极限位置的改变需要挡板和触发档快带动，存在高频次的冲击破坏；3、下冲程时，动力液和乏动力液混合在一起，没有各自独立的流道。不少水力活塞泵相关专利，其实是单液马达驱动单泵吸液的常规水力活塞泵，往往说成是可以应用于超深井采油的超深井水力活塞泵，在吸液时，单液马达在深井超深井中根本不足以克服井底压力。

发明内容

本发明提供一种井下自动换向的单作用水力活塞泵，该泵滑阀设计巧妙，可以实现平稳的自动换向，滑阀密封面不存在流体冲蚀，可靠性强；在吸液时，该泵是双液马达驱动单泵，可以克服巨大的井底压力，真正意义上应用于超深井采油。

本发明的技术方案是：一种深井单作用水力活塞泵，它包括打捞总成（1），连接在泵筒（27）上端，打捞总成下端是滑阀（15），滑阀上方是密封圈（26），滑阀上有滑阀右连通孔（2）和滑阀左连通孔（14），滑阀上有滑阀上槽（34）以及滑阀下槽（35），当滑阀（15）处于上极限位置时，滑阀右连通孔（2）与第一流道（3）连通，滑阀（15）下端有缓冲装置（33）以及上挡板（6），上挡板（6）右侧是第五流道（5），滑阀（15）左侧有第三流道（28）和第四流道（29），活塞杆（17）与上活塞（7）以及下活塞（9）固定连接，下活塞（9）下端是下挡板（21），活塞杆（17）下端是上排出阀（24），下排出阀（11），吸入阀（12）、固定阀（13）。

所述单作用水力活塞泵，其特征在于：滑阀（15）位于泵的上端，内部是中空结构，滑阀（15）上有滑阀右连通孔（2）和滑阀左连通孔（14）；滑阀（15）上开有滑阀上槽（34）以及滑阀下槽（35），滑阀上槽（34）和滑阀下槽（35）都是非环形结构，左右两边槽没有连通；滑阀（15）有缓冲装置（33），滑阀（15）没有流体冲蚀界面，滑阀（15）上有密封圈组（36），滑阀设计巧妙，工作可靠性强。

所述单作用水力活塞泵，其特征在于：活塞杆（17）上端有活塞槽凸台（30），活塞槽凸台（30）随着活塞杆（17）上下往复运动间歇性地开启关闭第二流道（4），活塞槽凸台（30）关闭第二流道（4）时，与滑阀（15）形成动密封。

所述单作用水力活塞泵，其特征在于：活塞泵有上挡板（6）中挡板（8）以及下挡板（21），上活塞（7）与上挡板（6）和中挡板（8）形成两个腔室，上缸上腔（18）和上缸下腔（19）；下活塞（9）与中挡板（8）下挡板（21）形成两个腔室，下缸上腔（20）和下缸下腔（10）。

所述单作用水力活塞泵，其特征在于：该泵有两个排出阀，上排出阀（24）和下排出阀（11），两个排出阀与活塞杆（17）固定连接，随着活塞杆（17）上下往复运动；上排出阀（24）与下挡板（21）形成泵排液腔室（23），泵排液腔室（23）开有产液排出孔（22），下排出阀（11）与吸入阀（12）形成泵吸液腔室（25）。

所述单作用水力活塞泵，其特征在于：上行程时，泵吸液腔室（25）吸液的同时泵排液腔室（23）会排出产液，吸液和排液同时进行；下行程时，上排出阀（24）和下排出阀（11）打开，产液从泵吸液腔室（25）进入泵排液腔室（23），泵既不吸液也不排液。

所述单作用水力活塞泵，其特征在于：泵筒（27）上开有泵筒孔（16），乏动力液通过泵筒孔（16）排出泵外。

所述单作用水力活塞泵，其特征在于：上行程时，高压动力液通过第一流道（3）同时进入上缸下腔（19）和下缸下腔（10），作用在上活塞（7）下端面和下活塞（9）下端面，由于是双液马达驱动单泵，所以该泵可以克服巨大的井底压力，真正意义实现在深井超深井中的应用。

本发明属于无杆采油设备，解决了有杆采油设备中存在的偏磨问题，避免了抽油杆断裂等生产事故，滑阀设计巧妙，自动换向且换向平稳，滑阀不存在流体冲蚀界面，工作可靠性强。

附图说明

图1是本发明一种深井单作用水力活塞泵上行程时的结构剖视图。

图2是本发明一种深井单作用水力活塞泵下行程时的结构剖视图。

图3是本发明一种深井单作用水力活塞泵滑阀的结构剖视图。

图中：1、打捞总成；2、滑阀右连通孔；3、第一流道；4、第二流道；5、第五流道；6、上挡板；7、上活塞；8、中挡板；9、下活塞；10、下缸下腔；11、下排出阀；12、吸入阀；13、固定阀；14、滑阀左连通孔；15、滑阀；16、泵筒孔；17、活塞杆；18、上缸上腔；19、上缸下腔；20、下缸上腔；21、下挡板；22、产液排出孔；23、泵排液腔室；24、上排出阀；25、泵吸液腔室；26、密封圈；27、泵筒；28、第三流道；29、第四流道；30、活塞槽凸台；31、滑阀上端面；32、滑阀下端面；33、缓冲装置；34、滑阀上槽；35、滑阀下槽；36、密封圈组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作具体描述：

先看图1和图3，动力液经过地面泵加压以后，流经打捞总成1，经过滑阀右连通孔2进入第一流道3，通过第一流道3进入上缸下腔19和下缸下腔10。同时高压动力液流经第二流道4，进入滑阀15与上挡板6形成的腔室，高压动力液作用在滑阀下端面32。高压动力液分别作用于滑阀上端面31以及滑阀下端面32，但因滑阀下端面32面积大于滑阀上端面31面积，滑阀15总体受向上作用力，滑阀15处于上极限位置。高压动力液分别作用在上缸下腔19和下缸下腔10，活塞杆17受到向上的作用力，活塞杆17开始向上运动。当滑阀15处于上极限位置时，非环形结构的滑阀下槽35将第三流道28和第四流道29连通。当活塞杆17向上运动时，在下缸上腔20里面的乏动力液经过第三流道28和第四流道29进入上缸上腔18，上活塞7随着活塞杆17向上运动，推动上缸上腔18内的乏动力液通过泵筒孔16排出。由于上排出阀24和下排出阀11与活塞杆17固定连接在一起，当活塞杆17上行时，上排出阀24和下排出阀11在重力作用下关闭。上行程时泵吸液腔室25会有负压，在负压作用下吸入阀12和固定阀13打开，地层产液进入到泵吸液腔室25，活塞杆17上行时，泵排液腔室23内的地层产液通过产液流道22排出。当活塞杆17上行到一定位置时，活塞凸台30上行到滑阀15内部环形空间，逐渐堵住第二流道4，此时高压动力液无法作用在滑阀下端面32，只能作用在滑阀上端面31，滑阀15受到向下的作用力开始下行，滑阀左连通孔14与第三流道28逐渐连通，通过第三流道28作用在下活塞9上端面的高压动力液逐渐增多，滑阀右连通孔2与第一流道3逐渐不再连通，作用在上活塞7下端面和下活塞9下端面的高压动力液逐渐减少，滑阀15逐渐下行到达下极限位置，活塞杆17上行的速度逐渐放缓直至为零，活塞杆17到达上极限位置，上行程结束。

再看图2和图3，此时滑阀15处于下极限位置，滑阀左连通孔14与第三流道28连通；非环形结构的滑阀下槽35将第一流道3和第五流道5连通。高压动力液通过滑阀左连通孔14和第三流道28进入到下缸上腔20，高压动力液作用在下活塞9上，活塞杆17受到向下作用力开始下行，位于上缸下腔19和下缸下腔10内的乏动力液通过第一流道3，滑阀下槽35，第五流道5，进入上缸上腔18，并通过泵筒孔16排出。当活塞杆17下行时，上排出阀24和下排出阀11开启，吸入阀12和固定阀13关闭，位于泵吸液腔室25内的地层产液通过下排出阀11上排出阀24进入到泵排液腔室23。当活塞杆17下行时，活塞槽凸台30逐渐进入到滑阀15的内部环形空间，第二流道4逐渐连通，通过第二流道4作用在滑阀下端面32的高压动力液逐渐增多，滑阀15逐渐受到向上的合力，开始上行。当滑阀15逐渐上行时，滑阀左连通孔14与第三流道28逐渐不再连通；滑阀右连通孔2与第一流道3逐渐连通。进入下缸上腔10作用在下活塞9的高压动力液逐渐减少，同时通过滑阀右连通孔2和第一流道3进入上缸下腔19和下缸下腔10内的高压动力液逐渐增多，活塞杆17下行阻力增大，下行速度放缓，当滑阀15上行到上极限位置时，活塞杆17下行速度为零，到达下极限位置，下行程结束。

本发明通过采用的是无杆采油方式，解决了有杆采油设备存在的抽油杆折断、偏磨等问题，减少了生产事故的发生，滑阀结构设计巧妙，可靠性强；上行程吸液时，是双液马达驱动单泵，能够克服巨大井底压力，可以真正应用在深井采油。

以上所述仅指的是本发明的实施方式，而对该技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的原理下，所做的若干改进，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种深井单作用水力活塞泵，它包括打捞总成（1），连接在泵筒（27）上端，打捞总成下端是滑阀（15），，滑阀上方是密封圈（26），滑阀上有滑阀右连通孔（2）和滑阀左连通孔（14），滑阀上有滑阀上槽（34）以及滑阀下槽（35），当滑阀（15）处于上极限位置时，滑阀右连通孔（2）与第一流道（3）连通，滑阀（15）下端有缓冲装置（33）以及上挡板（6），滑阀（15）左侧有第三流道（28）和第四流道（29），活塞杆（17）与上活塞（7）以及下活塞（9）固定连接，下活塞（9）下端是下挡板（21），活塞杆（17）下端是上排出阀（24），下排出阀（11），吸入阀（12）和固定阀（13）。

2.如权利要求1所述的一种深井单作用水力活塞泵，其特征在于：滑阀（15）位于泵的上端，内部是中空结构，滑阀（15）上有滑阀右连通孔（2）和滑阀左连通孔（14）；滑阀（15）上开有滑阀上槽（34）以及滑阀下槽（35），滑阀上槽（34）和滑阀下槽（35）都是非环形结构，左右两边槽没有连通；滑阀（15）有缓冲装置（33），滑阀（15）没有流体冲蚀界面，滑阀（15）上有密封圈组（36），滑阀设计巧妙，工作可靠性强。

3.如权利要求1所述的一种深井单作用水力活塞泵，其特征在于：活塞杆（17）上端有活塞槽凸台（30），活塞槽凸台（30）随着活塞杆（17）上下往复运动间歇性地开启关闭第二流道（4），活塞槽凸台（30）关闭第二流道（4）时，与滑阀（15）形成动密封。

4.如权利要求1所述的一种深井单作用水力活塞泵，其特征在于：活塞泵有上挡板（6）中挡板（8）以及下挡板（21），上活塞（7）与上挡板（6）和中挡板（8）形成两个腔室，上缸上腔（18）和上缸下腔（19）；下活塞（9）与中挡板（8）下挡板（21）形成两个腔室，下缸上腔（20）和下缸下腔（10）。

5.如权利要求1所述的一种深井单作用水力活塞泵，其特征在于：该泵有两个排出阀，上排出阀（24）和下排出阀（11），两个排出阀与活塞杆（17）固定连接，随着活塞杆（17）上下往复运动；上排出阀（24）与下挡板（21）形成泵排液腔室（23），下排出阀（11）与吸入阀（12）形成泵吸液腔室（25）。

6.如权利要求1所述的一种深井单作用水力活塞泵，其特征在于：上行程时，泵吸液腔室（25）吸液的同时泵排液腔室（23）会排出产液，吸液和排液同时进行；下行程时，上排出阀（24）和下排出阀（11）打开，产液从泵吸液腔室（25）进入泵排液腔室（23），泵既不吸液也不排液。

7.如权利要求1所述的一种深井单作用水力活塞泵，其特征在于：泵筒（27）上开有泵筒孔（16），乏动力液通过泵筒孔（16）排出泵外。

8.如权利要求1所述的一种深井单作用水力活塞泵，其特征在于：上行程时，高压动力液通过第一流道（3）同时进入上缸下腔（19）和下缸下腔（10），作用在上活塞（7）下端面和下活塞（9）下端面，由于是双液马达驱动单泵，所以该泵可以克服巨大的井底压力，真正意义实现在深井超深井中的应用。