CN1088157C - 石油斜井抽油泵 - Google Patents

Abstract

一种由外管、旋转泵筒总成和/或旋转柱塞总成组成的斜井抽油泵满足在丛式斜井或定向井内抽汲石油的工艺需求，即利用外管有效防止泵筒在起、下泵作业和抽油过程中发生弯曲变形；利用泵筒旋转机构和柱塞旋转机构有效防止柱塞-泵筒动密封副在抽油过程中发生偏磨以延长使用寿命；利用柱塞扶正机构有效防止柱塞在泵筒内上、下运动过程中发生卡阻使之正常工作；利用阀罩内衬有效限制阀球的径向漂移使之正常启闭且有较大油流通道。

Description

石油斜井抽油泵

本发明涉及一种开采石油用的石油斜井抽油泵，它能够通过自身结构实现在斜井、定向井内抽油时泵筒不弯曲变形、柱塞----泵筒动密封副不发生偏磨和卡阻且泵阀正常启闭的石油斜井抽油泵。

在人口稠密地区、近海浅滩和沼泽地带开采石油多采用集中钻探丛式斜井、定向井或水平井的方式。我国各油田目前在丛式井上仍广泛使用常规管式抽油泵抽油，在起、下泵作业和抽油过程中，由于井身倾斜和弯曲，使泵筒与油管内壁碰撞，造成泵筒弯曲变形，使柱塞在泵筒中偏磨和卡阻、阀球随阀罩内壁上下滚动而不能正常启闭，抽油泵严重漏失和早期失效。在现有斜井抽油泵技术中，主要在泵阀罩内腔加设衬套，其目的在于控制泵阀的径向漂移，使之能正常启闭；另外还有一种悬挂式抽油泵，主要因泵筒壁较薄，在泵筒外加设一保护外管，以防止泵筒在运输和起、下泵作业过程中发生弯曲变形；上述两种抽油泵的工作原理和其它结构均与常规管式抽油泵相同，不能有效地防止抽油泵在斜井中工作时柱塞----泵筒动密封副的偏磨和卡阻。

本发明的目的是根据我国采用丛式斜井、定向井或水平井方式开采石油的工艺需求，针对现有技术存在的问题，提供一种能够通过自身结构实现在斜井、定向井内抽油时泵筒不弯曲变形、柱塞----泵筒动密封副不发生偏磨和卡阻且泵阀正常启闭的石油斜井抽油泵。

本发明是通过改进常规管式抽油泵即采用外管、研制旋转泵筒总成和旋转柱塞总成来实现上述目的的。

采用外管保护泵筒不弯曲变形是这样实现的：将外管设计成本发明石油斜井抽油泵的泵壳，外管两端有上、下接箍，上接箍与油管接头套挂连接，油管接头与油管柱下端螺纹连接，泵筒位于外管里面并悬挂在上接箍上。

旋转泵筒总成是这样实现的：在常规管式抽油泵泵筒结构即一只泵筒连接在油管柱下端和一只固定泵阀连接在泵筒下端的基础上研制一种泵筒旋转机构；这种泵筒旋转机构由泵筒旋转接头和泵筒旋转器组成；泵筒旋转接头由泵筒转动头、泵筒转动套和泵筒转动衬套组成；泵筒转动器即是一种液力转子；将泵筒旋转接头有机地连接在泵筒上端，将泵筒旋转器有机地连接在固定泵阀下端，从而构成旋转泵筒总成；泵筒旋转机构在流经其内腔的液力作用下驱动旋转泵筒总成相对于外管转动。

旋转柱塞总成是这样实现的：在常规管式抽油泵柱塞结构即一只柱塞连接在抽油杆柱下端和两只游动泵阀连接在柱塞两端的基础上研制一种柱塞扶正机构和一种柱塞旋转机构；柱塞扶正机构由柱塞活动头、柱塞活动套和护圈构成；柱塞旋转机构由柱塞旋转接头和柱塞旋转器组成；柱塞旋转接头由柱塞转动头、柱塞转动套和柱塞转动衬套组成；柱塞旋转器即是一种液力转子；为了本发明石油斜井抽油泵的功性能更可靠和使用寿命更长，在柱塞总成上端增加一只游动泵阀，在原有三只泵阀的阀罩内增设了阀罩内衬以控制阀球的径向漂移；上游动泵阀、柱塞扶正机构、柱塞旋转接头、中游动泵阀、柱塞、柱塞旋转器和下游动泵阀按顺序而有机地连接在抽油杆柱下端；旋转柱塞总成在旋转泵筒总成内随抽油杆柱上下游动，旋转柱塞总成—旋转泵筒总成动密封副在各自的旋转器驱动下相对转动。

本发明与现有技术相比，克服了现有技术的缺点，具有了自身独有的优点，即本发明能通过自身结构满足在丛式斜井或定向井内抽汲石油的工艺需求，并产生了诸多积极效果，如直接利用泵筒外管有效地防止泵筒在斜井或定向井内起、下泵作业和抽油过程中发生弯曲变形；利用泵筒旋转机构和柱塞旋转机构有效地防止柱塞一泵筒动密封副在抽油过程中发生偏磨以延长使用寿命；利用柱塞扶正机构有效地防止柱塞在泵筒内上、下运动过程中发生卡阻使之正常工作；利用阀罩内衬有效地限制阀球的径向漂移使之正常启闭且有较大的油流通道等。

本发明采用了3个附图，其中

图1是本发明斜井抽油泵结构示意图；

图2是图1中泵筒旋转器结构示意图；

图3是图1中柱塞旋转器结构示意图。

本发明的技术内容通过下面的实施例及其附图进一步详加说明如下：

参照图1，本发明斜井抽油泵由外管1、旋转泵筒总成2和旋转柱塞总成3构成；旋转泵筒总成2悬挂在外管1内，旋转柱塞总成3安装在旋转泵筒总成2内；旋转泵筒总成2和旋转柱塞总成3均相对于外管1转动，且旋转柱塞总成3——旋转泵筒总成2动密封副间亦相对转动。

参照图1，本发明的外管1与现有技术相同，其有上接箍11和下接箍12，上接箍11与油管接头13套挂连接，油管接头13与油管柱下端螺纹连接。

参照图1，本发明的旋转泵筒总成2与现有技术不同，其由泵筒25、固定泵阀26和泵筒旋转机构20构成；泵筒旋转机构20由泵筒旋转接头21和泵筒旋转器22组成；泵筒旋转接头21、泵筒25、固定泵阀26和泵筒旋转器22按顺序而有机地连接且悬挂在外管1内；在柱塞总成随抽油杆柱作上行运动期间，泵筒旋转机构20在流经其内腔的液力作用下驱动旋转泵筒总成2相对于外管1转动。

参照图1，本发明的泵筒旋转接头21由泵筒转动头210、泵筒转动套212和泵筒转动衬套214组成；泵筒转动头210为管状头，其上端有外凸缘211和下段有外螺纹；泵筒转动套212为管套，其上段有内螺纹和下段管内有上台阶213；泵筒转动衬套214由外衬套215和内衬套217组成，外衬套215为管套，其上段管内有上台阶216，内衬套217由硬内衬套218和软内衬套219组成，硬、软内衬套218、219为同内径的管套；泵筒转动头210下端通过泵筒中接头24与泵筒25上端螺纹连接，其上端的外凸缘211以及硬内衬套218和软内衬套219都套挂在外衬套215内的上台阶216上，外衬套215套座在泵筒转动套212内的上台阶213上，泵筒转动套212上端与泵筒上接头23下端螺纹连接，泵筒上接头23上端与油管接头13下端螺纹连接；于是由泵筒转动头210、泵筒转动套头212和泵筒转动衬套214组成的泵筒旋转接头21具有软硬密封性能和接头副210、212间相对转动的功能，由泵筒旋转接头21悬挂的旋转泵筒总成2可相对于外管1转动。

参照图1和图2，本发明的泵筒旋转器22是一种液力转子，其可与固定泵阀26的阀座接头264合为一整体，其上段为大直径管筒，管筒外有外螺纹，其下段为小直径管筒，管筒外有外螺纹，管筒内有多路螺旋形流道221；泵筒旋转器22上段与固定泵阀26的阀罩261下端螺纹连接，其下段通过轴承堵头28与轴承27装配在一起，轴承27外圈与外管1下端内壁间隙接触；泵筒旋转器22内的螺旋形流道221在流经其内腔的液体作用下产生旋转力矩驱动旋转泵筒总成2相对于外管1转动。

参照图1，本发明的旋转柱塞总成3与现有技术不同，其由柱塞36、游动泵阀33、35、37、柱塞扶正机构34和柱塞旋转机构30构成；游动泵阀33、35、37分有上游动泵阀33、中游动泵阀35和下游动泵阀37；柱塞旋转机构30由柱塞旋转接头31和柱塞旋转器32组成；上游动泵阀33的阀罩331即为上出油接头33 1与抽油杆柱下端螺纹连接，上游动泵阀33、柱塞扶正机构34、柱塞旋转接头31、中游动泵阀35、柱塞36、柱塞旋转器32和下游动泵阀37按顺序而有机地连接在抽油杆柱下端；柱塞扶正机构34可在柱塞总成随抽油杆柱上、下运动过程中自动调整旋转柱塞总成3----旋转泵筒总成2动密封副间的轴向偏差；在柱塞总成随抽油杆柱作向下运动过程中，柱塞旋转机构30在流经其内腔的液力作用下驱动旋转柱塞总成3相对于外管1转动，且旋转柱塞总成3----旋转泵筒总成2间亦相对转动。

参照图1，本发明的柱塞扶正机构34由柱塞活动头341、柱塞活动套343和护圈345构成；柱塞活动头341为管状头，其上端有球面活动头342和下端有外螺纹；柱塞活动套343为大小内径管套，其大内径上段的上端有内螺纹和下端有球面台阶344；护圈345为软材料圆环；柱塞活动头341下端通过柱塞机构中间接头38与柱塞旋转接头31上端螺纹连接，其上端的球面活动头342套挂在柱塞活动套343的球面台阶344内，护圈345安装在柱塞活动套343下端与柱塞机构中间接头38上端之间，柱塞活动套343上端与上游动泵阀33的阀座接头332下端螺纹连接，于是柱塞扶正机构34的柱塞活动头341悬挂的旋转柱塞总成3可在随抽油杆柱一起作上、下运动的过程中相对于柱塞活动套343摆动和转动，从而实现自动调整旋转柱塞总成3----旋转泵筒总成2动密封副间在抽油及作业中所产生的轴向偏差而免其卡阻。

参照图1，本发明的柱塞旋转接头31由柱塞转动头311和柱塞转动套313构成；柱塞转动头311为管状头，其上端有外凸缘312和下端有外螺纹；柱塞转动套313为管套，其上段有外螺纹和下段管外有上台阶314；柱塞转动头311下端与中游动泵阀35的阀罩351螺纹连接，其上端的外凸缘312套挂在柱塞转动套313上端，柱塞转动套313上段与柱塞扶正机构34的柱塞活动头341下段之间通过柱塞机构中间接头38螺纹连接，于是柱塞转动头311悬挂的旋转柱塞总成3可相对于柱塞转动套313转动，从而实现旋转柱塞总成3----旋转泵筒总成2动密封副间相对转动而避免抽油过程中发生偏磨。

参照图1和图3，本发明的柱塞旋转器32是一种液力转子，其为管筒状，管筒内有多路螺旋形流道321；柱塞旋转器32套装在柱塞下接头39与下游动泵阀37的阀罩371之间；在柱塞总成随抽油杆柱一起作向下运动过程中，柱塞旋转器32内的螺旋形流道321在流经其内腔的液体作用下产生旋转力矩驱动旋转柱塞总成3相对于外管1转动，且旋转柱塞总成3----旋转泵筒总成2动密封副间亦相对转动。

参照图1，本发明的中游动泵阀35、下游动泵阀37和固定泵阀26的阀罩351；371；261内部分别安装有各自的阀罩内衬352、372、262；阀罩内衬352、372、262为管套，其管内有三个均布的流道355、375、265，其上端相邻流道间有三个均布的锥状凸缘356、376、266，其下端管内为阀球腔357、377、267；阀球353、373、263在阀球腔357、377、267内轴向运动而免其径向漂移且有较大的油流通道355、375、265。

Claims (10)

1.一种石油斜井抽油泵，具有泵筒(25)和固定泵阀(26)泵筒(25)上端与油管柱下端螺纹连接，泵筒(25)下端与固定泵阀(26)螺纹连接；其特征在于具有旋转柱塞总成(3)，其上端的出油接头(331)与抽油杆柱下端螺纹连接，其相对于泵筒(25)转动。

2.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于还可具有外管(1)和旋转泵筒总成(2)；外管(1)具有上接箍(11)和下接箍(12)，上接箍(11)与油管接头(13)连接，油管接头(13)上端与油管柱下端螺纹连接；旋转泵筒总成(2)上端的泵筒上接头(23)与油管接头(13)下端螺纹连接，其下端的轴承(27)外圈与外管(1)下端内壁间隙接触；旋转泵筒接头(2)悬挂在外管(1)内，旋转柱塞总成(3)安装在旋转泵筒总成(2)内，旋转泵筒总成(2)相对于外管(1)转动，且旋转柱塞总成(3)与旋转泵筒总成(2)也相对转动。

3.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转柱塞总成(3)由柱塞(36)、游动泵阀(33)、(35、37)、柱塞扶正机构(34)和柱塞旋转机构(30)构成；游动泵阀(33、35、37)分有上游动泵阀(33)、中游动泵阀(35)和下游动泵阀(37)；柱塞旋转机构(30)由柱塞旋转接头(31)和柱塞旋转器(32)组成；上游动泵阀(33)的阀罩(331)即为上出油接头(331)与抽油杆柱下端螺纹连接，中游动泵阀(35)和下游动泵阀(37)安装在柱塞(36)两端，柱塞扶正机构(34)安装在上游动泵阀(33)的阀座接头(332)上，柱塞旋转接头(31)安装在柱塞扶正机构(34)下端和中游动泵阀(35)之间，柱塞旋转器(32)安装在柱塞(36)下端与下游动泵阀(37)之间；柱塞总成在下行过程中，柱塞旋转机构(30)在流经其内腔的液力作用下驱动旋转柱塞总成(3)相对于外管(1)转动，且旋转柱塞总成(3)---旋转泵筒总成(2)动密封副之间亦相对转动。

4.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转柱塞总成(3)的柱塞扶正机构(34)由柱塞活动头(341)、柱塞活动套(343)和护圈(345)构成；柱塞活动头(341)为管状头，其上端有球面活动头(342)和下端有外螺纹；柱塞活动套(343)为大小内径管套，其大内径上段的上端有内螺纹和下端有球面台阶(344)；护圈(345)为软材料圆环；柱塞活动头(341)下端通过柱塞机构中间接头(38)与柱塞旋转接头(31)上端螺纹连接，其上端的球面活动头(342)套挂在柱塞活动套(343)的球面台阶(344)内，护圈(345)安装在柱塞活动套(343)下端与柱塞机构中间接头(38)上端之间，柱塞活动套(343)上端与上游动泵阀(33)阀座接头(332)下端螺纹连接，于是柱塞扶正机构(34)的柱塞活动头(341)悬挂的旋转柱塞总成(3)可在随抽油杆柱一起作上、下运动的过程中相对于柱塞活动套(343)摆动和转动，从而实现自动调整旋转柱塞总成(3)旋转泵筒总成(2)动密封副间在抽油过程中所产生的轴向偏差而免其卡阻。

5.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转柱塞总成(3)的柱塞旋转接头(31)由柱塞转动头(311)和柱塞转动套(313)构成；柱塞转动头(311)为管状头，其上端有外凸缘(312)和下端有外螺纹；柱塞转动套(313)为管套，其上段有外螺纹和下段管外有上台阶(314)；柱塞转动头(311)下端与中游动泵阀(35)的阀罩(351)螺纹连接，其上端的外凸缘(312)套挂在柱塞转动套(313)上端，柱塞转动套(313)上段与柱塞扶正机构(34)的柱塞活动头(341)下段之间通过柱塞机构中间接头(38)螺纹连接，于是柱塞转动头(311)悬挂的旋转柱塞总成(3)可相对于柱塞转动套(313)转动，从而实现旋转柱塞总成(3)---旋转泵筒总成(2)动密封副间相对转动而避免抽油过程中发生偏磨。

6.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转柱塞总成(3)的柱塞旋转器(32)为管筒，其内有多路螺旋形流道(321)，其套装在柱塞下接头(39)与下游动泵阀(37)的阀罩(371)之间；柱塞旋转器(32)内的螺旋形流道(321)在流经其内腔的液体作用下产生旋转力矩驱动旋转柱塞总成(3)相对于外管(1)转动，且旋转柱塞总成(3)----旋转泵筒总成(2)动密封副间亦相对转动。

7.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转泵筒总成(2)由泵筒(25)、固定泵阀(26)和泵筒旋转机构(20)构成；泵筒旋转机构(20)由泵筒旋转接头(21)和泵筒旋转器(22)组成；固定泵阀(26)安装在泵筒(25)下端，泵筒旋转接头(21)安装在泵筒(25)上端，泵筒旋转器(22)安装在固定泵阀(26)下端；泵筒旋转机构(20)在流经其内腔的液力作用下驱动旋转泵筒总成(2)相对于外管(1)转动。

8.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转泵筒总成(2)中的泵筒旋转接头(21)由泵筒转动头(210)、泵筒转动套(212)和泵筒转动衬套(214)组成；泵筒转动头(210)为管状头，其上端有外凸缘(211)和下段有外螺纹；泵筒转动套(212)为管套，其上段有内螺纹和下段管内有上台阶(213)；泵筒转动衬套(214)由外衬套(215)和内衬套(217)组成，外衬套(215)为管套，其上段管内有上台阶(216)，内衬套(217)由硬内衬套(218)和软内衬套(219)组成，硬、软内衬套(218、219)为同内径的管套；泵筒转动头(210)下端通过泵筒中接头(24)与泵筒(25)上端螺纹连接，其上端的外凸缘(211)以及硬内衬套(218)和软内衬套(219)都套挂在外衬套(215)内的上台阶(216)上，外衬套(215)套座在泵筒转动套(212)内的上台阶(213)上，泵筒转动套(212)上端与泵筒上接头(23)下端螺纹连接；于是泵筒旋转接头(21)的泵筒转动头(210)悬挂的旋转泵筒总成(2)可相对于泵筒转动套(212)转动，从而实现旋转泵筒总成(2)相对于外管(1)的转动。

9.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转泵筒总成(2)中的泵筒旋转器(22)可与固定泵阀(26)的阀座接头(264)合为一整体，其上段为大直径管筒，管筒外有外螺纹，其下段为小直径管筒，管筒外有外螺纹，管筒内有多路螺旋形流道(221)；泵筒旋转器(22)上段与固定泵阀(26)的阀罩(261)下端螺纹连接，其下段通过轴承堵头(28)与轴承(27)装配在一起，轴承(27)外圈与外管(1)下端内壁间隙接触；柱塞总成上行过程中，泵筒旋转器(22)内的螺旋形流道(221)在流经其内腔的液体作用下产生旋转力矩驱动旋转泵筒总成(2)相对于外管(1)转动。

10.按照权利要求1所述的石油斜井抽油泵，其特征在于旋转柱塞总成(3)中游动泵阀(35)的阀罩(351)、下游动泵阀(37)的阀罩(371)和旋转泵筒总成(2)中固定泵阀(26)的阀罩(261)内部分别安装有各自的阀罩内衬(352、372、262)；阀罩内衬(532、372、262)为管套，其管内有三个均布的流道(355、375、265)，其上端相邻流道间有三个均布的锥状凸缘(356、376、266)，其下端管内为阀球腔(357、377、267)阀球(353、373、263)在阀球腔(357、377、267)内沿轴向运动而免其径向漂移且有较大的油流通道(355、375、265)。

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