CN108561286A - 一种油田注水井口单井直注式增注泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田注水井口单井直注式增注泵，采用立式结构，动力端位于增注泵的中部，上、下分别与电动机和液力端联接成一体；液力端的泵体内设有多个柱塞和组合阀，在泵体下位的外径上设有进液口与各阀组的进液腔贯通，在泵体下位的中心设有一介质互通容腔和与各阀组的出口贯通的排液流道，并且排液流道与固定在泵体底部的止回阀的流道贯通，以使泵内排出的增压液体通过止回阀直接注入井下。本无压差要求的井口直注式增注泵，一井一个参数注入流量、压力，直接组装在注水井的管线上，不占地面，不要辅设注入管线，井口注不进去的水源与增注泵的进口接上就可实现增注要求。

Description

一种油田注水井口单井直注式增注泵

技术领域

本发明涉及一种增压注水泵，更具体地说是步及一种油田注水井口单井直注式增注泵。

背景技术

油田采油分为一次采油、二次采油、三次采油。一次采油为自喷井，二次采油为注水驱油，三次采油为注聚合物驱油。目的均为注入驱油剂工艺来增加藏油通道压力，提高驱油功效来提高产量。二次采油采用注水工艺来实现，目前广大油田的主要注水设备可分为二种，第一种为离心泵注水适用于大面积油田的注水区块，第二种为柱塞泵注水适用于断块油田注水，二种注水的方式不同，但有一处是相同的，就是采用建立注水站形式，一台泵管几口井，根据相同的井压要求把注水压力进行配注，考虑环境保护及水源布井选泵型参数实现注水驱油之目的。油田都采用一种注水工艺中的高压回注工艺，采用油中脱水，脱出的油中污水进行处理后又继续注入地下进行驱油反复进行。

随着高压回注水中的各种未精细过滤的杂质，长期注入油藏的细孔中存在阻塞现象，逐使油田注水中的压力会慢慢增加升高，初期10-16Mpa增到20Mpa以上或更高，每年会出现一批注不进水的井而影响产量。往往油田会采用洗井，酸化压裂、调剖等工艺来解决油井的介堵问题。这种解堵修井成本很高，但是必须要做的，不然这堵塞的井就出不了油。传统的解堵措施直至现在也是油田所用的工艺性采油手段，通过解堵的井为正常出产量，部分井解堵都无法见效。老油田在采油不同的压力井提高注水压力及至注进去为止。二十年前就采用增压注水泵，所谓增压注水泵，就是把10-20Mpa提高到16-40Mpa,中间提一个压差，进口压力加压差就是出口压力。方法有离心式多级离心泵进行增压，它的缺点是效率低，30％左右，占地面积大，卧在地面上几十米长，也有卧式柱塞增压泵，采用液力平衡方式较多。但二种常规的增压注水泵都是一泵多井，当不断地出现堵井，新的注不进水油井只能提高压力进行调参，往往涉到要有几口同压力级的井来选择泵，现场操作很困难，目前大都采用了一泵多井方式进行增压注水。国内陆田上的油田注水井上百万口，有百分之一的注水井均需要增注方式来实现注水驱油，由于井下压力变化多，造成了增压注水泵的普遍寿命短，特别是动力端，压差不一造成液力不平衡，动力端发热烧瓦，烧轴时有发生，是油田用户最感头疼之事，也是泵制造商一直想解决的问题。因此，提出一种油田单井增注方式一种油田注水井口单井直注式增注泵，立式安装在注水井口上直接进行单井增压注水。不需要在地面建设注水站，也不需要为片井选择同压力的配注参数的注水设备，安全可靠完全满足一井一参数方式来选择单井增注泵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述传统的油田注不进水的井进行单井增注，克服常规的各种增压注水设备受井压变化不同、压差的干扰使设备的动力端发热，地面建增压注水站设置工程，各线闸门的配置的要求，提供一种无压差要求的井口直注式增注泵，一井一个参数注入流量、压力，直接组装在注水井的管线上，不占地面，不要辅设注入管线，井口注不进去的水源与无压差要求的井口直注式增注泵的进口接上就可实现增注要求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本油田注水井口单井直注式增注泵，包括液力端、用以驱动液力端运行的动力端以及电动机，其特征是本增注泵采用立式结构，所述的动力端位于增注泵的中部，上、下分别与电动机和液力端联接成一体；所述液力端包括泵体，泵体内设有按缸数要求设置的柱塞和进液阀与排液阀一体的组合阀，在泵体下位的外径上设有进液口与各组合阀的进液腔贯通，在泵体下位的中心设有一介质互通容腔和与各排液阀的出口贯通的排液流道，并且排液流道与泵体下方的止回阀的流道贯通，以使泵内排出的增压液体通过止回阀直接注入井下。

进一步所述，增注泵还可包括有扶正板，设在所述泵体的底部，且与泵体和注水井管线连接成一体，使泵固定在注水井管线与地平混泥土上。

所述的止回阀安装在注水井管线内，并且止回阀的外圆与注水井管线的内壁间设有密封定位套，密封定位套的内孔与止回阀的外圆间隙配合并设有密封圈，避免井下介质往上泄漏，并且在现场组装时可根据注水井管线的位置进行调整与止回阀可自由密封滑动，便以更换修理泵或止回阀时可滑动提升拆装方便。

进一步所述，所述的注水井管线一体连接在扶正板的中间内孔上，所述安装在注水井管线内的止回阀其上部定位在泵体底平面的凹台中，并通过螺纹紧固件与扶正板连接于一起，防止在修泵、换泵时介质上窜把止回阀打掉。止回阀的中心轴向设有流道贯通泵体下位的排液流道，通过止回阀使泵内排出的介质直接通向井下。

进一步所述，所述的止回阀上部中心还设有一圆形套，且在圆形套与泵体之间设有密封圈，确保介质不泄漏到外部。

进一步所述，所述泵体底端的外径与一固定法兰焊接于一体，所述扶正板上平面的外边缘设有一台阶与该固定法兰用螺纹紧固件相固定，确保泵在运行时不会震动。

进一步所述，所述的动力端包括凸轮轴，该凸轮轴具有与电动机输出轴相连接的轴部和端面呈斜平面的凸轮部，其中凸轮部可转动地设在与与泵体连接成一体的机壳内，凸轮部的斜平面与各导向接杆传动配合并通过回拉盘使各导向接杆在凸轮轴旋转状态下作上下的往复运动，所述的导向接杆与液力端的各柱塞一一连接。这样通过一具有斜平面的凸轮轴实现了液力端多个组合阀的运行，将液力端与动力端沿泵体轴向直线联接成一体，由卧式泵轴承、瓦片的径向受力，变为轴向受力。

进一步所述，液力端根据流量要求来设定柱塞的数量三、五、六缸均可以，设置在圆形的泵体内，其所述的进液口设在连接在泵体下位外径上的进液法兰上，进液法兰经设在泵体上的环形进液流道贯通各组合阀的进液腔。

进一步所述，所述凸轮轴的斜平面上可以设置推力球滚动轴承与各导向接杆传动配合，推力球滚动轴承在斜平面上进行旋转时的端面摆动产生行程能使导向接杆作上下往复运动。

进一步所述，所述凸轮部的上平面上设有端面轴承。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用立式结构的传动方式，改变了常规卧式泵由于径向受力造成对进口与出口压力间存在的压差敏感，很难使卧式往复增压泵在有效的平衡中安全运行，立式结构传动的增注泵把径向力改变为轴向力取消了进口与出口压力间的压差关系，实现了在井口直注式增注泵的注入工艺，工艺简单、安全可靠、效果好、见效快。克服了常规的各种增压注水设备受井压变化不同、压差的干扰使设备的动力端发热、十字头铜套和轴瓦的磨损失效以及运动件干磨等的现象，改变了油田注水工艺建造注水站和庞大的地面增压注水系统布置，为单井增注简化工艺，节约投资，提高安全系数。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中动力端的结构示意图。

图3为本发明实施例中液力端的结构示意图。

图4为本发明实施例中止回阀的结构示意图。

图5为本发明实施例中主要反映泵、扶正板与止回阀一体的结构示意图。

图6为本发明实施例中扶正板与注水井管线联接组焊示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参照图1-图6所示，本发明的油田注水井口单井直注式增注泵包括立式传动的增注泵动力端2、液力端3、电动机1、止回阀4、密封定位套6、固定法兰7、扶正板5、进液法兰8等。其中：

如图2所示，增注泵的动力端2是设置泵的中部与下部的液力端3联接，与上部的动力源电动机1直联。动力端2主要包括机壳23、凸轮轴21、端面22、回拉盘24、球体、导向接杆27、滑动轴承25、油封26等，其中凸轮轴21具有与电动机输出轴相连接的轴部和端面呈斜平面的凸轮部，凸轮部可转动地设在与与泵体连接成一体的机壳23内，凸轮部的斜平面上设有推力球滚动轴承28与各导向接杆27配合，并通过设在凸轮部球面上的回拉盘24使各导向接杆27在凸轮轴旋转状态下作上下的往复运动，而导向接杆27与下位液力端3的各柱塞32一一连接，在凸轮部的上平面上设有端面轴承22，使柱塞端面顶着的轴向力一直传递到端面轴承22上。其特征是为考虑进口带着压力(＞5-25MPa)的卧式结构往复泵上的滑动轴承、曲轴瓦在无平衡条件下都会受到供不进油无润滑下运行造成发热烧瓦，因而采用立式结构作为增压泵。它的轴承不受径向力，改变了卧式泵轴承瓦片径向受力，为轴向受力，当进口压力顶着柱塞时导向接杆上的滑动轴承25所受的是轴向力，不会造成干磨，在顶部凸轮轴21的斜平面上安置一个推力滚动轴承28，这就克服了滑动轴承25会造成干磨烧瓦的原因。

如图3所示，液力端3是设置在动力端2的下部与动力端2联接为一体，液力端3根据流量要求来设定柱塞32的数量，三、五、六缸均可以，设置在圆形的泵体31内。它包括有泵体31、柱塞32、函体34、填料密封33、导向套、固定螺母、进液阀与排液阀一体的组合阀35等，其中在泵体31的下位外径上设置有一进液法兰8，经泵体上的环形进液流道与每缸组合阀35的进液腔联通。在泵体的下位中心上下设置有一个介质互通容腔36和排液流道37，介质互通容腔36用来对各缸进液阀吸入介质进行互通配容减低流速，排液流道37与下面的止回阀4的流道41贯通，使泵内排出的介质通过止回阀4直接注入井下。

如图4所示，止回阀4安置在液力端泵体31的下位，装在注水井管线9内。止回阀的上端面设有一个法兰平面43定位在泵体31底平面的凹台中，并中间设有一个圆形套42设有密封圈，确保介质不泄漏到外部。法兰平面43与扶正板5螺栓联接固定，防止修泵换泵取掉泵时井下介质上窜把止回阀4打掉。止回阀4的外圆定位在密封定位套6内，并且设有密封圈，防止介质从注水井管线内漏出。止回阀上端的法兰平面43上中心轴向设有一个流道贯通各排液阀出口与止回阀通道。

密封定位套6用来对泵定位在注水井管线9的内孔、端面与注水井管线9进行现场组焊，密封定位套6的内孔与止回阀4的外圆间隙配合与密封，不让井下介质往上泄漏，现场组装时可根据注水井管线9的位置进行调整与止回阀4可自由密封滑动，便以更换修理泵或止回阀时可滑动提升拆装方便，如图5所示。

如图6所示，扶正板5是布置在泵与地平注水井管线之中，用来固定泵在注水井管线9与地平混泥土上，扶正板5的中间内孔与注水井的管线现场配合后进行组焊，上平面及边缘设有一个台阶与固定法兰7用螺栓固定。固定法兰7与泵体31外径现场组焊固定，泵与注水井管线扶正板的平面固定成为一体，确保泵在运行时消除震动。

本发明的立式传动增注泵，当其进液阀门打开时泵的进口是带着压力的(5-25MPa)。进液阀、排液阀受进口的压力作用自动打开，柱塞端面始终受轴向力顶着，这个力一直传递到端面轴承上。当增注泵动力端旋转运行时由凸轮轴的斜平面上的推力球滚动轴承在斜面上进行旋转时的端面摆动产生行程能使导向接杆为上下往复运动，当柱塞往前行时进液阀关闭，液体压力升高，高压液体进入高压腔，排液阀打开，高压液体排出。进入高压流道中，此时注水井管线中的止回阀打开高压液体增压后注入井下。由于进口的压力在柱塞往后行时是由水力的作用把它顶上一个行程位置。再由凸轮轴的斜平面运行中的摆动量形成一个有效行程使导向接杆柱塞往前行进作功形成往复运动。由于实施中采用立式结构的传动方式增注泵，改变了常规卧式泵由于径向受力造成对进口与出口压力间存在的压差敏感，很难使卧式往复增压泵在有效的平衡中安全运行，立式结构传动的增注泵把径向力改变为轴向力取消了进口与出口压力间的压差关系，实现了在井口直注式增注泵的注入工艺。

Claims (10)

1.一种油田注水井口单井直注式增注泵，包括液力端、用以驱动液力端运行的动力端以及电动机，其特征在于：本增注泵采用立式结构，所述的动力端位于增注泵的中部，上、下分别与电动机和液力端联接成一体；所述液力端包括泵体，泵体内设有按缸数要求设置的柱塞和进液阀与排液阀一体的组合阀，在泵体下位的外径上设有进液口与各组合阀的进液腔贯通，在泵体下位的中心设有一介质互通容腔和与各排液阀的出口贯通的排液流道，并且排液流道与设在泵体下方的止回阀的流道贯通，以使泵内排出的增压液体通过止回阀直接注入井下。

2.如权利要求1所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：还包括有扶正板，设在所述泵体的底部，且与泵体和注水井管线连接成一体。

3.如权利要求2所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述的止回阀安装在注水井管线内，并且止回阀的外圆与注水井管线的内壁间设有密封定位套，密封定位套的内孔与止回阀的外圆间隙配合并设有密封圈。

4.如权利要求2或3所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述的注水井管线一体连接在扶正板的中间内孔上，所述安装在注水井管线内的止回阀其上部定位在泵体底平面的凹台中，并通过螺纹紧固件与扶正板连接于一起，止回阀的中心轴向设有所述的流道贯通泵体下位的排液流道。

5.如权利要求4所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述的止回阀上部中心还设有一圆形套，且在圆形套与泵体之间设有密封圈。

6.如权利要求2所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述泵体底端的外径与一固定法兰焊接于一体，所述扶正板上平面的外边缘设有一台阶与该固定法兰用螺纹紧固件相固定。

7.如权利要求1所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述的动力端包括凸轮轴，该凸轮轴具有与电动机输出轴相连接的轴部和端面呈斜平面的凸轮部，其中凸轮部可转动地设在与与泵体连接成一体的机壳内，凸轮部的斜平面与各导向接杆传动配合并通过回拉盘使各导向接杆在凸轮轴旋转状态下作上下的往复运动，所述的导向接杆与液力端的各柱塞一一连接。

8.如权利要求1所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述的进液口设在连接在泵体下位外径上的进液法兰上，进液法兰经设在泵体上的环形进液流道贯通各组合阀的进液腔。

9.如权利要求7所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述凸轮轴的斜平面上设有推力球滚动轴承与各导向接杆传动配合。

10.如权利要求7或9所述的油田注水井口单井直注式增注泵，其特征在于：所述凸轮部的上平面上设有端面轴承。