CN108691752B - 一种防砂抽油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防砂抽油泵，属于抽油泵技术领域。所述抽油泵包括：柱塞、与柱塞上部连接的抽油杆，位于柱塞外部的泵筒、位于泵筒外部的第一外管、介于泵筒与第一外管之间的第一环空；位于泵筒下部的泵组件、与泵筒连接的位于泵组件外部的泵组件外壳、位于泵组件外壳外部的第二外管、介于泵组件外壳与第二外管之间的，并与第一环空连通的第二环空、与第二环空底部连通的存砂管；泵组件包括与泵筒和第二环空连通的第一固定阀组件，以及与泵筒和地层液连通，与第一固定阀组件不连通的第二固定阀组件；柱塞为实心柱塞。本发明通过两个固定阀、实心柱塞和其余组件的配合，彻底解决砂卡、砂嵌、砂埋的问题，实现长期有效的使用。

Description

一种防砂抽油泵

技术领域

本发明涉及抽油泵技术领域，特别涉及一种防砂抽油泵。

背景技术

油藏的开采过程中，根据油藏所处的地质条件、原油物性的不同，出现了多种不同类型的抽油泵，例如抽稠泵、防气泵、防砂泵等，针对油田疏松砂岩油藏的开发，井下抽油泵因地层液含砂量较高，普通的抽油泵无法满足采油需求，原油携带大量的砂，使泵的泵筒、柱塞、阀尔易形成砂卡，泵筒与柱塞之间易出现砂嵌增加磨损，阀尔和柱塞易被砂埋等现象，因此需要研制出性能较好的防砂抽油泵。

目前使用的防砂抽油泵，是在常规管式抽油泵的基础上，通过调整柱塞结构，增加沉砂通道，将固定阀和游动阀的液流通道改为旋流等方式来防止砂卡，例如，专利文献1(CN203978787U)公开了一种旋流防砂卡抽油泵，其在固定阀的下端增加旋流器，旋流器位于抽油泵的下部，使油流首先通过旋转离心作用将砂旋转抛出，减少泵的砂卡。再例如专利文献2(CN201568287U)公开了等径柱塞防砂卡抽油泵，其通过设置上出油阀罩，并在上出油阀罩上设置刮砂槽，将泵筒上的砂粒刮下并随液流带出。又如专利文献3(CN204805078U)公开了一种长柱塞防砂卡抽油泵，通过采用长柱塞总成，长柱塞总成外部设置泵筒总成，泵筒总成外部设置沉砂外管，长柱塞总成与沉砂外管之间有间隙，通过砂粒重力作用，沉降于泵筒总成与沉砂外管之间的环空中。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术以常规管式抽油泵为基础，均以固定阀和游动阀配合的形式采油，虽能短期实现防砂卡、砂嵌、砂埋的现象，但存在效果不持久、不能彻底解决砂卡、砂嵌、砂埋的问题。例如通过加长柱塞防止砂卡的抽油泵以及通过固定阀的下端增加旋流器的抽油泵，在使用时间久了游动阀上部液体中的砂还是会沉积在游动阀上，不能解决砂埋的问题，通过设置刮砂槽的抽油泵对泵筒磨损严重，也不易长期使用。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明实施例提供了一种防砂抽油泵。技术方案如下：

一种防砂抽油泵，所述抽油泵包括：柱塞、与所述柱塞上部连接的抽油杆，位于所述柱塞外部与所述柱塞外径相配合的泵筒、位于所述泵筒外部的第一外管、介于所述泵筒与所述第一外管之间的第一环空；

所述抽油泵还包括：位于所述泵筒下部的泵组件、与所述泵筒连接的位于所述泵组件外部的泵组件外壳、与所述第一外管连接的位于所述泵组件外壳外部的第二外管、介于所述泵组件外壳与第二外管之间的，并与所述第一环空连通的第二环空、与所述第二环空底部连通的存砂管；

所述泵组件包括与所述泵筒和所述第二环空连通的第一固定阀组件，以及与所述泵筒和地层液连通，与所述第一固定阀组件不连通的第二固定阀组件；

所述柱塞为实心柱塞。

具体地，所述第一固定阀组件的阀关闭方向向上，所述第二固定阀组件的阀关闭方向向下。

具体地，所述第一固定阀组件包括：第一阀球、位于所述第一阀球上方，中空的第一阀座、将所述第一阀球托举到所述第一阀座处的弹簧、支撑所述弹簧的第一阀罩、将所述第一阀座与所述第一阀罩连接的第一侧壁、将所述第一固定阀组件与所述第二环空连通的，穿过所述第一侧壁和所述泵组件外壳的第一通孔、将所述第二固定阀组件与所述泵筒连通的，介于所述第一侧壁外壁与所述泵组件外壳之间的非闭合环空；

所述第一阀罩底部密封。

优选地，所述第一阀罩包括位于中间的锥形凸部，以及环绕所述锥形凸部的凹部；

所述弹簧与所述凹部连接。

优选地，所述第一通孔为斜向上的圆柱形长孔，所述第一通孔起始于第一侧壁的内壁上靠近所述第一阀罩的位置，结束于所述泵组件外壳的外壁上高于起始位置的位置。

优选地，所述非闭合环空的非闭合部分通过所述第一侧壁与所述泵组件外壳连接形成。

优选地，所述第二固定阀组件包括：第二阀球、位于所述第二阀球底部，中空的第二阀座、位于所述第二阀球上部的第二阀罩，将所述第二阀罩与所述第二阀座连接的第二侧壁，将所述第二固定阀组件与所述非闭合环空连通的，位于所述第二侧壁上的通孔。

优选地，所述抽油泵还包括位于所述第二固定阀组件下部的固定桥。

优选地，所述固定桥包括位于中心的进液通道，以及内径大于所述进液通道外径的沉砂环空。

优选地，所述进液通道与所述第二固定阀组件连通，所述沉砂环空上端与所述第二环空连通，所述沉砂环空下端与所述存砂管连通。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过与所述泵筒和所述第二环空连通的第一固定阀组件，以及与所述泵筒和地层液连通，与所述第一固定阀组件不连通的第二固定阀组件，在上冲程时，地层液经过第二固定阀组件进入泵筒，在下冲程时，地层液从泵筒经过第一固定阀组件进入第二环空，然后经过第一环空举升至地面。改变了传统的液流举升路径，地层液在经过两个固定阀组件时，对阀组件有冲洗作用，阀组件在冲洗力作用下不易积砂而砂卡或者砂埋，另外当液流进入第一环空时，泵筒的内、外两侧都有液体的压力，使得在下冲程时，泵筒不会由于只受到泵筒内液体的压力扩张变形而在泵筒和柱塞之间形成砂嵌或者砂卡。因此本发明实施例能够彻底解决砂卡、砂嵌、砂埋的问题，能够实现长期有效的使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的防砂抽油泵结构示意图。

图中标注为：1、柱塞；2、泵筒；3、第一外管；4、第一环空；5、泵组件；6、第二外管；7、第二环空；8、泵组件外壳；9、固定桥；

501、第一固定阀组件；502、第二固定阀组件；501a、第一阀球；501b、第一阀座；501c、弹簧；501d、第一阀罩；501d1、锥形凸部；501d2、凹部；501e、第一侧壁；501f、第一通孔；501g、非闭合环空；501h、非闭合部分；502a、第二阀球；502b、第二阀座；502c、第二阀罩；502d、第二侧壁；502e、通孔；901、进液通道；902、沉砂环空。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一种防砂抽油泵，如图1所示，所述抽油泵包括：柱塞1、与所述柱塞1上部连接的抽油杆，位于所述柱塞1外部与所述柱塞1外径相配合的泵筒2、位于所述泵筒2外部的第一外管3、介于所述泵筒2与所述第一外管3之间的第一环空4；

所述抽油泵还包括：位于所述泵筒2下部的泵组件5、与所述泵筒2连接的位于所述泵组件5外部的泵组件外壳8、与所述第一外管3连接的位于所述泵组件外壳8外部的第二外管6、介于所述泵组件外壳8与第二外管6之间的，并与所述第一环空4连通的第二环空7、与所述第二环空7底部连通的存砂管；

所述泵组件5包括与所述泵筒2和所述第二环空7连通的第一固定阀组件501，以及与所述泵筒2和地层液连通，与所述第一固定阀组件501不连通的第二固定阀组件502；

所述柱塞1为实心柱塞。

下面说明本发明实施例提供的防砂抽油泵的工作原理：

通过地面抽油机带动抽油杆，抽油杆带动柱塞1进行上、下往复运动，完成抽油泵的上、下冲程而实现将原油举升到地面的过程。

在执行上冲程时，抽油杆带动柱塞1向上移动，柱塞1底部与泵筒2之间形成空腔负压，通过负压作用将地层液抽吸进入泵筒2，具体地，第二固定阀组件502与地层液连通，在负压的作用下，地层液的推力将第二固定阀组件502打开，同时，第一固定阀组件501在负压的吸引力之下关闭，所述第二固定阀组件502与泵筒2连通，因此地层液随之填充进入泵筒2与柱塞1底部的空腔之中，至上冲程完成时，即柱塞1到达泵筒2顶部时，也是地层液将泵筒2填满之时。

在执行下冲程时，抽油杆带动柱塞1向下移动，柱塞1对泵筒2内液体产生下推力，在该下推力作用下，与泵筒2连通的第一固定阀组件501打开，同时，第二固定阀组件502关闭，由于第一固定阀组件501与第二环空7连通，所以液体进入第二环空7，液流进入第二环空7之后的流动方向可以是通向第一环空4方向，也可以是通向第二环空7底部的存砂管方向，但是由于存砂管的长度有限，液流最终流向第一环空4，至下冲程完成时，即柱塞1到达泵筒2底部时，也是将泵筒2内液体排净之时。

通过执行多次的上、下冲程，实现将地层液举升至地面的过程。

通过上述工作原理可以看出，在执行上、下冲程时，由于第一固定阀组件501与第二固定阀组件502之间不连通，地层液流的路径不一样，在上冲程时，地层液经过第二固定阀组件502进入泵筒2，在下冲程时，地层液从泵筒2经过第一固定阀组件501进入第二环空7，然后经过第一环空4举升至地面。改变了传统的液流举升路径，地层液在经过两个固定阀组件时，对阀组件有冲洗作用，阀组件在冲洗力作用下不易积砂而砂卡或者砂埋，经过第一固定阀组件501之后，使其进入第二环空7，在重力作用下对液体和砂进行分离，使砂粒沉降到存砂管中，另外当液流进入第一环空4时，泵筒2的内、外两侧都有液体的压力，使得在下冲程时，泵筒2不会由于只受到泵筒2内液体的压力扩张变形而在泵筒2和柱塞1之间形成砂嵌或者砂卡。因此本发明实施例能够彻底解决砂卡、砂嵌、砂埋的问题，能够实现长期有效的使用。

需要说明的是，为了能在执行上冲程时，第二固定阀组件502打开，而第一固定阀组件501关闭，在下冲程时，第一固定阀组件501打开，而第二固定阀组件502关闭，所述第一固定阀组件501的阀关闭方向向上，所述第二固定阀组件502的阀关闭方向向下。此处的向上指在将本发明实施例提供的抽油泵按照图1所示的方式放置时，靠近柱塞的方向，而此处的向下则指远离柱塞的方向。本领域技术人员可以理解的是，在抽油泵中使用两个阀组件进行配合采油时，阀组件的关闭方向相反为常规设置。另外，本发明为了更好的防止泵筒2与柱塞1之间的砂卡、砂嵌，可以增加泵筒2与柱塞1的刚度，并采用长柱塞的结构。

具体地，参见图1，第一固定定阀组件501包括第一阀球501a，还包括位于所述第一阀球501a上方，中空的第一阀座501b，通过第一阀座501b的中空通道将第二固定阀组件502与泵筒连通。还包括将所述第一阀球501a托举到所述第一阀座501b处的弹簧501c，通常情况下第一阀球501a在柱塞1向上移动时，在负压的作用下会向上移动将第一阀座501b的中空通道关闭(即将第一固定阀组件501关闭)，此处设置弹簧501c，是为了起到辅助关闭第一固定阀组件501的作用，在柱塞1上行时能形成更有利的负压，或者在负压不足以关闭第一固定阀组件501时通过弹簧501c来关闭。还包括支撑所述弹簧501c的第一阀罩501d，所述第一阀罩501d底部密封，使第一固定阀组件501和第二固定阀组件502之间不连通。另外还包括将所述第一阀座501b与所述第一阀罩501d连接的第一侧壁501e、将所述第一固定阀组件501与所述第二环空7连通的，穿过所述第一侧壁501e和所述泵组件外壳8的第一通孔501f、将所述第二固定阀组件502与所述泵筒2连通的，介于所述第一侧壁501e外壁与所述泵组件外壳8之间的非闭合环空501g；通过第一侧壁501e与泵组件外壳8之间的配合，形成了对通过第一固定阀组件501和第二固定阀组件502的液流通道的区分，将上冲程时的进液的通道与下冲程时的排液的通道进行分隔，二者互相不会干扰。

其中，所述第一阀罩501d包括位于中间的锥形凸部501d1，以及环绕所述锥形凸部501d1的凹部501d2；所述弹簧501c与所述凹部501d2连接。锥形凸部501d1与凹部501d2为流线型，使得液流在经过第一阀罩501d时，流速增加，不易在第一阀罩501d的角落处积砂。

同时，所述穿过所述第一侧壁501e和所述泵组件外壳8的第一通孔501f为斜向上的圆柱形长孔，所述第一通孔501f起始于第一侧壁501e的内壁上靠近所述第一阀罩501d的位置，结束于所述泵组件外壳8的外壁上高于起始位置的位置。第一通孔501f的斜向上的结构使液流不直接冲击第二外管6，并且能够顺利地将砂粒顺利冲出第一固定阀组件501。

在上文所述的第一侧壁501e与泵组件外壳8之间的配合通过非闭合环空501g以及第一通孔501f，所述非闭合环空501g的非闭合部分501h通过所述第一侧壁501e与所述泵组件外壳8连接形成，第一通孔501f则位于上述非闭合部分501h上，本领域技术人员可以理解的是，非闭合部分501h可以是第一侧壁501e与泵组件外壳8形成一个整体，也可以是两者通过螺纹等连接形成，另外非闭合部分501h是为了形成第一固定阀组件501与第二环空7连通的通道，而非闭合环空501g是为了形成第二固定阀组件502与泵筒2连通的通道，为了使上述两个通道不连通，非闭合部分501h的大小只需满足形成第一通孔501f即可，而非闭合环空501g的过流截面则可以稍大一些，来满足第二固定阀组件502与泵筒2连通的通道进液更加顺利。

继续参见图1，所述第二固定阀组件502包括：第二阀球502a、位于所述第二阀球502a底部，中空的第二阀座502b、位于所述第二阀球502a上部的第二阀罩502c，将所述第二阀罩502c与所述第二阀座502b连接的第二侧壁502d，将所述第二固定阀组件502与所述非闭合环空501g连通的，位于所述第二侧壁502d上的通孔502e。可以看出，第二阀座502b为半封闭式的，用于控制第二阀球502a的移动范围，但不阻碍液流通过，第二侧壁502d上的通孔502e与非闭合环空501g形成进液通道。通过第一侧壁501e、第二侧壁502d、泵组件外壳8、以及第二环空7之间的配合，形成了对通过第一固定阀组件501和第二固定阀组件502的液流通道的区分，将上冲程时的进液的通道与下冲程时的排液的通道进行分隔，二者互相不会干扰。

需要说明的是，第一固定阀组件501与第二固定阀组件502在制作时可以作为一个整体来制作，也可以分开制作之后再进行组装，本发明实施例对此不作具体限定。

另外，所述抽油泵还包括位于所述第二固定阀组件502下部的固定桥9，所述固定桥9包括位于中心的进液通道901，以及内径大于所述进液通道901外径的沉砂环空902。所述进液通道901与所述第二固定阀组件502连通，所述沉砂环空902上端与所述第二环空7连通，所述沉砂环空902下端与所述存砂管连通。通过固定桥9将泵组件5与下部存砂管、油筒等组件连接，相当于一个连接件的作用，但该连接件不阻碍排砂以及地层液的进液，其中，存砂管为底部封闭的与所述沉砂环空902相配合的环形管道。固定桥9可以与泵组件外壳8通过螺纹连接，并且固定桥9的顶部可以作为第二固定阀组件502的第二阀座502b，或者与第二阀座502b连接。

综上所述，本发明实施例通过各个组件间的密切配合，在不使用游动阀的情况下，通过两个固定阀以及实心柱塞，能够彻底解决砂卡、砂嵌、砂埋的问题，能够实现长期有效的使用。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防砂抽油泵，所述抽油泵包括：柱塞(1)、与所述柱塞(1)上部连接的抽油杆，位于所述柱塞(1)外部与所述柱塞(1)外径相配合的泵筒(2)、位于所述泵筒(2)外部的第一外管(3)、介于所述泵筒(2)与所述第一外管(3)之间的第一环空(4)；

其特征在于，所述抽油泵还包括：位于所述泵筒(2)下部的泵组件(5)、与所述泵筒(2)连接的位于所述泵组件(5)外部的泵组件外壳(8)、与所述第一外管(3)连接的位于所述泵组件外壳(8)外部的第二外管(6)、介于所述泵组件外壳(8)与第二外管(6)之间的，并与所述第一环空(4)连通的第二环空(7)、与所述第二环空(7)底部连通的存砂管；

所述泵组件(5)包括与所述泵筒(2)和所述第二环空(7)连通的第一固定阀组件(501)，以及与所述泵筒(2)和地层液连通，与所述第一固定阀组件(501)不连通的第二固定阀组件(502)；

所述第一固定阀组件(501)包括：第一阀球(501a)、位于所述第一阀球(501a)上方，中空的第一阀座(501b)、将所述第一阀球(501a)托举到所述第一阀座(501b)处的弹簧(501c)、支撑所述弹簧(501c)的第一阀罩(501d)；所述第一阀罩(501d)包括位于中间的锥形凸部(501d1)，以及环绕所述锥形凸部(501d1)的凹部(501d2)，所述锥形凸部(501d1)和所述凹部(501d2)为流线型；

所述第二固定阀组件(502)包括：第二阀球(502a)、位于所述第二阀球(502a)底部，中空的第二阀座(502b)、位于所述第二阀球(502a)上部的第二阀罩(502c)，将所述第二阀罩(502c)与所述第二阀座(502b )连接的第二侧壁(502d)，将所述第二固定阀组件(502)与非闭合环空(501g)连通的，位于所述第二侧壁(502d)上的通孔(502e)；

所述柱塞(1)为实心柱塞。

2.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于，所述第一固定阀组件(501)还包括：将所述第一阀座(501b)与所述第一阀罩(501d)连接的第一侧壁(501e)、将所述第一固定阀组件(501)与所述第二环空(7)连通的，穿过所述第一侧壁(501e)和所述泵组件外壳(8)的第一通孔(501f)、将所述第二固定阀组件(502)与所述泵筒(2)连通的，介于所述第一侧壁(501e)外壁与所述泵组件外壳(8)之间的所述非闭合环空(501g)；

所述第一阀罩(501d)底部密封。

3.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于，所述弹簧(501c)与所述凹部(501d2)连接。

4.根据权利要求2所述的抽油泵，其特征在于，所述第一通孔(501f)为斜向上的圆柱形长孔，所述第一通孔(501f)起始于第一侧壁(501e)的内壁上靠近所述第一阀罩(501d)的位置，结束于所述泵组件外壳(8)的外壁上高于起始位置的位置。

5.根据权利要求2所述的抽油泵，其特征在于，所述非闭合环空(501g)的非闭合部分(501h)通过所述第一侧壁(501e)与所述泵组件外壳(8)连接形成。

6.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于，所述抽油泵还包括位于所述第二固定阀组件(502)下部的固定桥(9)。

7.根据权利要求6所述的抽油泵，其特征在于，所述固定桥(9)包括位于中心的进液通道(901)，以及内径大于所述进液通道(901)外径的沉砂环空(902)。

8.根据权利要求7所述的抽油泵，其特征在于，所述进液通道(901)与所述第二固定阀组件(502)连通，所述沉砂环空(902)上端与所述第二环空(7)连通，所述沉砂环空(902)下端与所述存砂管连通。

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