CN108533480B - 套管气辅助举升减载泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管气辅助举升减载泵，解决了抽油机在深井及超深井采油过程中悬点载荷过大的问题。具体包括泵腔和抽汲机构，抽汲机构将泵腔分隔为体积可变的油室和气室，其中油室与脱气机构连通，气室与进气通道连通；脱气机构将原油脱气并将气体排出到油套环空，抽汲机构在泵腔内往复运动，油室及气室分别交替吸入和排出脱气原油和套管气；排出的套管气和脱气原油，在油管内混合。套管气与原油相混合，不仅充分利用了气体的弹性膨胀能量，而且降低了液体的密度，从而使悬点载荷降低，最大最小悬点载荷的差值变小，使抽油杆受力状况变好，同时可以节省抽油机电机消耗功率。

Description

套管气辅助举升减载泵

技术领域

本发明提供一种产气量大的深井及超深井中使用的减载泵。

背景技术

在油气生产中，对于产气量大的深井及超深井，一般采用组合举升的举升方式。当采用常规抽油泵举升时，由于泵挂深度较深，抽油杆和液柱重量均较大，使得抽油机的悬点载荷变大，造成电机消耗功率过高，同时也会导致因抽油杆的断、脱而产生的维修作业的几率升高，增加的生产成本。

原油沿油管自下而上流动过程中压力逐渐降低，高压下溶解于原油中的气体则会逐渐从原油中分离出来，并随液体一起进入抽油泵筒，产气量高时则可能会造成泵的气锁问题。

若利用井下油气分离器将气从油中分离出来则可解决气锁问题，但分离出来的气需要被排放聚集到油套环空中，形成自井口部到动液面的气柱，当气柱积聚到泵吸入口时，仍可进入泵筒造成气锁。如果由环空采出气体，则造成了气体能量的浪费。常规抽油泵只能在油套压平衡点处安装气举阀，可以利用一部分气体的能量，但大大限制气体可发挥作用的距离。

现有的减载泵是将提升液柱转换为下压液柱而实现减载，没有利用原油中分离出的气体，大大浪费了气体的能量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种减载泵，该泵充分利用原油中分离出的气体进行辅助举升，从而避免了气体的能量浪费，同时解决了抽油机在深井及超深井采油过程中悬点载荷过大的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种套管气辅助举升减载泵，包括：

泵体和抽汲机构；

所述泵体，其上方与油管连接，内部具有泵腔；

所述泵腔，与所述抽汲机构滑动密封连接；

所述抽汲机构，将所述泵腔分隔为容积可变的油室和气室；

所述油室，与脱气机构连通；

所述脱气机构，对待抽汲原油进行脱气处理，脱出的气体排出泵体成为套管气；

所述套管气，通过进气通道进入所述气室；

所述抽汲机构，在所述泵腔内往复运动，所述油室及所述气室分别交替吸入和排出所述脱气原油和所述套管气；

排出的所述套管气和所述脱气原油，在所述油管内混合。

优选地，所述抽汲机构，其为上冲程时，所述油室内吸入所述脱气原油，所述气室内排出所述套管气；其为下冲程时，所述油室内排出所述脱气原油，所述气室内吸入所述套管气。

优选地，所述脱气机构，包括：

脱气室；

所述脱气室，其底部具有待抽汲原油入口及与所述油室连通的通孔，其上部具有排气孔，其内部具有分气隔板；

所述分气隔板，将所述脱气室分隔为外流道和内流道，用于原油的脱气，所述原油由所述外流道进入所述脱气室，所述脱气原油由所述内流道及所述通孔进入所述油室，所述脱出的气体由所述排气孔排出所述脱气室。

优选地，所述进气通道，具有套管气入口，且通道内设置浮动进气球阀。

优选地，所述气室与所述油管之间具有单向排气阀。

优选地，所述抽汲机构，包括：

空心柱塞和空心连杆；

所述空心连杆，其上部与抽油杆连接，其下部与所述空心柱塞连接，其侧壁顶端具有排油孔；

优选地，所述抽汲机构，包括：

空心柱塞和空心连杆；

所述空心连杆，其上部与抽油杆连接，其下部与所述空心柱塞连接，其侧壁顶端具有排油孔；

所述空心柱塞，其外壁与所述泵腔的内壁间为滑动密封连接；

所述空心连杆和空心柱塞构成所述脱气原油的排出通道。

优选地，所述空心柱塞和所述泵腔内分别具有浮动球阀。

优选地，所述进气通道位于所述气室的外侧；所述脱气室位于所述油室的外侧。

优选地，所述气室的内壁为所述空心连杆的外壁，所述气室的外壁为所述进气通道的内壁，所述气室的下底为所述空心柱塞的上顶面。

优选地，所述空心连杆处于最低冲程时，所述排油孔正对所述油管 。

优选地，所述分气隔板的高度低于所述脱气室内排气孔的高度，用于防止所述脱气原油从所述排气孔涌出。

优选地，所述空心柱塞的外壁上设有环形凹槽，用于防砂。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明的套管气辅助举升减载泵，抽油杆带动空心连杆及空心柱塞上下往复运动，使得下浮动阀球和排气阀同时打开，上浮动阀球与进气阀球同时打开，两组之间交替打开和关闭，从而将套管气和脱气原油交替吸入和排出并在泵体上部的油管中混合，泵体中套管气与原油分属两个流动通道，两者互不干扰；

（2）另外，脱气室之中设有分气隔板，在原油进入泵腔之前进行初步脱气，可以在不使用气锚情况下，同样实现提高抽油泵泵效的效果；

（3）套管气经过该泵进入油管与原油相混合，不仅充分利用了气体的弹性膨胀能量，而且降低了液体的密度，从而使悬点载荷降低，最大最小悬点载荷的差值变小，使抽油杆受力状况变好，同时可以节省抽油机电机消耗功率。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的套管气辅助举升减载泵的结构示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例的套管气辅助举升减载泵的结构示意图。由图1所示：套管气辅助举升减载泵，包括泵体，泵体内具有泵腔5，该泵腔5为筒状结构。泵腔5的外面具有脱气室2和进气通道11，泵腔5的上端口内滑动密封配合有抽汲机构。

进一步地，在图1中，抽汲机构，包括空心连杆9及空心柱塞7，空心连杆9侧壁的上端具有排油孔，空心连杆9为原油提供流向油管的通道，空心连杆9的长度要求空心连杆9处于冲程最低位置时，保证空心连杆9的排油孔仍处于泵体外的油管中以顺利排油；

空心柱塞7的外壁与所述泵腔5的内壁间为滑动密封连接，空心柱塞7的外壁上设有环形凹槽，用于防砂。空心柱塞7的的中心孔中设有阀座，阀座的上方设有上浮动阀球6。空心柱塞7将阀腔5分隔为上下两部分，其中下部空间为油室，上部空间为气室14。随着空心柱塞7的往复运动，油室和气室14的体积发生变化，因此油室和气室14内的压力也随之发生变化。

进一步地，在图1中，脱气室2为环形腔，内壁面下部设有电潜泵泄油孔1，外壁面上部设有排气孔8，内部设有分气隔板4，分气隔板4将脱气室2分隔为外流道和内流道。当油室的底端沉没到待抽汲原油中时，待抽汲原油通过电潜泵泄油孔1进入脱气室2的外流道，由于游离气密度较低，从原油中分离后向上流动并通过排气孔8排放至油套环形空间，成为套管气，脱气原油则转向至内流道，向下流动至油室底部等待抽汲。

进一步地，在图1中，含气原油沿所述分气隔板4外壁面向上流动，到达所述分气隔板4顶端时由于气液密度存在差异，气体从含气原油中分离，通过脱气室2外壁的排气孔8排至油套环空，脱气原油沿所述分气隔板4内壁面，向下流动至所述泵腔5下部。分气隔板4从待抽汲原油中分离出气体，可减少进入泵腔5内的气体量。分气隔板4高度不应超过排气孔8的位置，保证液流转向时不会从排气孔8涌出。

进一步地，在图1中，进气通道11为环状结构，位于脱气室2之上，进气通道11的外壁上设有两个下进气孔10，为套管气由油套环空进入泵腔5内提供通道；进气通道11的内壁上设有两个上进气孔13，为套管气由进气通道11进入气室14提供通道，也使得气室14内压力与进气通道11中压力相连通。进气通道内部设有进气阀座，进气阀座的中心设有通孔，在进气通道内位于通孔的上方设有进气阀球12，当气室14内压力高于套管压力时，进气阀球12与通孔配合形成封堵；当气室14内压力低于套管压力时，进气阀球12打开使套管气进入气室14内。

进一步地，在图1中，油室内具有固定阀座，固定阀座的上方配合有下浮动阀球3。

进一步地，在图1中，气室14的下底为空心柱塞7的上顶面，气室14的内壁为空心连杆9的外壁，气室14的外壁为进气通道11的内壁。气室14的顶部为由螺纹连接到泵体上的短节，短节中心为一圆孔，圆孔壁面安设有3个凹槽，槽内安放密封胶圈，密封胶圈与空心连杆9外壁实现滑动密封；圆孔壁面到短节外壁之间为环形结构，设有四个排气阀15，气室14内的套管气只能经排气阀15向上排出，而上部液体不能通过排气阀15进入气室。

进一步地，在图1中，抽油杆带动空心连杆9及空心柱塞7下冲程过程中，随着空心柱塞7向下运动，气室14的体积增大，进而使气室14内的压力减小，当气室14内的压力低于套压时，套管气冲开进气阀球12，进入气室14；

同时，下浮动阀球3与固定阀座的中心通孔形成封堵，油室内压力上升，高于空心柱塞7内液柱压力时，上浮动阀球6打开，油室内原油进入空心柱塞7及空心连杆9，在空心连杆9上部通过排油孔进入油管。

进一步地，在图1中，抽油杆带动空心连杆9及空心柱塞7上冲程过程中，上浮动阀球6因空心柱塞7内液柱压力作用而关闭，油室内形成低压区，待抽汲原油冲开下浮动阀球3而涌入到油室内的固定阀座上方；

同时，随着空心柱塞7向上运动，气室14的体积减小，进而使气室14内的压力增大，当气室14内压力高于套压时，进气阀球12与通孔配合形成封堵而套管气停止进入，气室14内压力继续增大，当高于泵体上部液柱压力时，气室14顶部的排气阀15开启，套管气排出至上部油管中。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种套管气辅助举升减载泵，其特征在于，包括：

泵体和抽汲机构；

所述泵体，其上方与油管连接，内部具有泵腔；

所述泵腔，与所述抽汲机构滑动密封连接；

所述抽汲机构，将所述泵腔分隔为体积可变的油室和气室；

所述油室，与脱气机构连通；

所述脱气机构，对待抽汲原油进行脱气处理，脱出的气体排出泵体成为套管气；

所述套管气，通过进气通道进入所述气室；

所述抽汲机构，在所述泵腔内往复运动，所述油室及所述气室分别交替吸入和排出所述脱气原油和所述套管气；排出的所述套管气和所述脱气原油，在所述油管内混合；

所述抽汲机构，其为上冲程时，所述油室内吸入所述脱气原油，所述气室内排出所述套管气；其为下冲程时，所述油室内排出所述脱气原油，所述气室内吸入所述套管气；

所述抽汲机构，包括：

空心柱塞和空心连杆；

所述空心连杆，其上部与抽油杆连接，其下部与所述空心柱塞连接，其侧壁顶端具有排油孔；

所述空心柱塞，其外壁与所述泵腔的内壁间为滑动密封连接；

所述空心连杆和所述空心柱塞构成所述脱气原油的排出通道；

所述空心柱塞内具有浮动球阀，外壁上设有环形凹槽；

所述空心连杆处于最低冲程时，所述排油孔正对所述油管 ；

所述气室的内壁为所述空心连杆的外壁，所述气室的外壁为所述进气通道的内壁，所述气室的下底为所述空心柱塞的上顶面；

所述脱气机构，包括脱气室；

所述脱气室，其底部具有待抽汲原油入口及与所述油室连通的通孔，其上部具有排气孔，其内部具有分气隔板；

所述分气隔板，将所述脱气室分隔为外流道和内流道，用于原油的脱气，所述原油由所述外流道进入所述脱气室，所述脱气原油由所述内流道及所述通孔进入所述油室，所述脱出的气体由所述排气孔排出所述脱气室；

所述分气隔板的高度低于所述脱气室内排气孔的高度，用于防止所述脱气原油从所述排气孔涌出；

所述进气通道，具有套管气入口，且通道内设置浮动进气球阀；

所述气室与所述油管之间具有单向排气阀，所述油室内具有下浮动球阀。