CN108916010A - 一种自转旋流抽油泵 - Google Patents

Abstract

一种自转旋流抽油泵，包括上柱塞总成、下柱塞总成、泵筒总成、螺旋总成和固定阀总成；上柱塞总成包括上出油阀罩、上出油阀球、上出油阀座、柱塞上部接头、上柱塞、上连接件、啮合式单向轴承；下柱塞总成包括限位螺帽、自转导轨、下连接件、下柱塞、下出油阀罩、下出油阀球、下出油阀座、柱塞下部接头；螺旋总成包括螺旋体和三角扶正器；自转导轨套接与啮合式单向轴承，下柱塞总成和螺旋总成在下冲程时伴随有周向旋转运动，可有效缓解柱塞与泵筒之间的偏磨，以延长检泵周期和使用寿命；泵腔内将产生旋流，速度提高，将吸入的杂质携出泵体，清洁泵腔，防止杂质在泵筒内壁粘附、固定阀处沉积，延长了检泵周期，提高生产效率。

Description

一种自转旋流抽油泵

技术领域

本发明属于油田抽油泵技术领域，特别涉及一种自转旋流抽油泵，用于含砂和含腐蚀碎屑等各种杂质较多的斜油井中作业的自转旋流抽油泵。

背景技术

在我国，各大油田开采进入中后期，井底出砂、管杆腐蚀碎屑以及经过化学防砂作业后固砂剂等杂物进入抽油泵而无法及时排出，这些杂质颗粒很大程度上会在固定阀处沉积。进而影响固定阀球开启滞后和坐封不严的问题，严重影响抽油泵使用寿命和原油开采效率。并且现有绝大多数油气井为定向井，所以抽油泵在工作过程中不可避免的会出现泵筒和柱塞偏磨日趋严重的问题，而柱塞与泵筒之间的接触位置在圆周方向上不变是引起偏磨的主要原因。其结果会对井筒举升设备—抽油泵造成严重磨损，甚至产生断脱事故的发生。最终会增加修井次数，缩短检泵周期，甚至造成油气井停产。所以需要一种技术，实现各种杂质颗粒不在固定阀处沉积和缓解泵筒和柱塞偏磨的效果，从而有效缓解抽油泵堵泵、卡泵和泵筒和柱塞偏磨问题。

现有的防砂抽油泵有绕丝筛种滤砂管、三管防砂抽油泵、旋流防砂卡抽油泵和大直径全陶瓷泵等。其中，绕丝筛种滤砂管此方法的优点是简便容易操作，而且作业费用比较低；缺点是防砂管柱容易被地层砂堵塞，不能有效的阻挡地层中的砂粒进入油井，只是能够阻挡地层中的砂粒产出直至到地面，而且其有效期不长，对于砂粒粒度中值超过0.1mm的中、粗砂岩地层是比较合适的。另外，三管防砂抽油泵通过采用外管、中管、内管结构，使原油中砂粒沉入外管一中管的环空，来防止砂粒进入柱塞和内管间隙，从而防止卡泵。但原油中的砂粒上升速度较小，尽管有一部分沉入外管一中管的环空，仍有一部分会进入柱塞一内管间隙，且随着抽油泵使用时间延长，柱塞与内管间隙增大，会有更多的砂粒进入该间隙，从而造成卡泵。旋流防砂卡抽油泵设置了旋流器，改变泵内流体状态使杂质等颗粒更易排出泵体。但旋流器设置于油动阀处，并不能解决杂质颗粒在固定阀处沉积的问题。大直径全陶瓷泵的泵体和柱塞体采用复合工业结构陶瓷材料，通过改换成更耐磨的材质来缓解泵筒和柱塞偏磨问题，但因不同材料线性膨胀系数而易造成的卡泵和偏磨的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种防砂卡、耐磨损、可自动旋转防堵的自转旋流抽油泵，尤其适用于在含砂等各种杂物多的斜油井中作业，并可长期保持高泵效。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自转旋流抽油泵，包括有上柱塞总成、下柱塞总成、泵筒总成、螺旋总成和固定阀总成；其中上柱塞总成包括上出油阀罩、上出油阀球、上出油阀座、柱塞上部接头、上柱塞、上连接件、啮合式单向轴承；抽油杆与上出油阀罩螺纹连接，上出油阀罩下端螺纹连接柱塞上部接头，柱塞上部接头下端螺纹连接上柱塞，上柱塞下端连接上连接件，啮合式单向轴承与上连接件下端内壁螺纹连接；其中上出油阀座与上出油阀罩螺纹连接，上出油阀座的下端与柱塞上部接头相接触，在上出油阀座上放置有上出油阀球；

下柱塞总成包括自转导轨、下连接件、下柱塞、下出油阀罩、下出油阀球、下出油阀座、柱塞下部接头；自转导轨套转于上啮合式单向轴承中，并通过限位螺帽限定其运动空间，上柱塞总成与下柱塞总成之间通过自转导轨连接，自转导轨下端连接下连接件，下连接件下端连接下柱塞，下柱塞下端连接下出油阀罩，下出油阀罩与螺旋体通过柱塞下部接头相连接；下出油阀座位于柱塞下部接头上部、并与下出油阀罩螺纹连接；下出油阀球放置在下出油阀座上；

泵筒总成包括油管接箍、泵筒、接箍一、接箍二、加长短节；螺旋总成包括螺旋体和三角扶正器；泵筒总成的上端为油管接箍，下端通过接箍一将泵筒与加长短接螺纹相连接；螺旋体与柱塞下部接头螺纹连接，在螺旋体末端安装有三角扶正器；

固定阀总成包括泄油器、固定进油阀罩、固定阀球、固定阀座、固定阀座压帽；加长短接下端通过接箍二连接泄油器，泄油器下端连接固定阀罩，固定阀罩下端连接固定进油阀罩；固定进油阀罩下端与固定阀座压帽螺纹连接，固定阀座压帽上端与固定阀座相接触，固定阀座与固定进油阀罩螺纹连接，将固定阀球放置于固定阀座上。

所述的上连接件上部与上泵筒螺纹连接，上连接件下部内壁上设有螺纹，用于固定啮合式单向轴承。

所述的啮合式单向轴承外壁设有螺纹，啮合式单向轴承与上连接件的内壁通过螺纹连接，啮合式单向轴承的内壁设有穿孔，可套接于自转导轨，啮合式单向轴承可在自转导轨上滑动。

所述的自转导轨为螺旋结构。

所述的啮合式单向轴承可上下滑动，并对自转导轨提供切向力带动自转导轨及下柱塞总成、螺旋总成顺时针旋转。

所述的螺旋体为单头左旋结构。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

该泵采用两级柱塞，油液经过两级柱塞的二次抽汲，含杂质颗粒的原油更易排出泵体并且流速将加快，从而提高泵效、延长检泵周期。在上柱塞总成相对自转导轨上行时，相对于现有抽油泵，这种两级柱塞总成之间能形成空腔面积增大，使得泵筒与井下油液之间形成压差，从而加快油液举升流速。上柱塞总成相对自转导轨下行时，使得上、下连接件之间的原油空腔里形成扰流，使杂质颗粒不宜在该处沉积。

该泵采用两级柱塞，上柱塞以上的原油滞阻力及液柱压力由上柱塞承载，不再对下柱塞产生压力影响，降低了泵的漏失。

该泵设计螺旋状的自转导轨，并在其外表面套接有啮合式单向轴承。抽油杆带动上柱塞总成在自转导轨上下行时，啮合式单向轴承对自转导轨提供切向力带下柱塞总成和螺旋总成在向下移动的同时也做顺时针旋转运动，搅动并提升泵筒内的原油以形成扰流，为接下来原油旋流举升提供初速度，使原油内的杂质颗粒不易在固定阀处沉积而造成卡泵、堵泵等现象。

下柱塞总成和螺旋总成在下移的同时做旋转运动，柱塞与泵筒之间的接触位置在圆周方向上改变，很大程度上缓解了泵筒与柱塞之间的偏磨问题，延长抽油泵的检泵周期和使用寿命。

原油经固定阀总成举升至螺旋总成，流动状态改变为旋流，由于杂质颗粒密度大于原油密度，在离心力的作用下，杂质颗粒上升速度增加，避免了杂质颗粒沉降引起的砂卡。

螺旋体为单头左旋结构，在达到相同功能的同时质量有大幅度的减小，延长泵的使用寿命周期。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图，其中图1（a）为本发明上半部分剖视图；图1（b）为本发明下半部分剖视图。

图2为本发明的上连接件结构示意图。

图3为本发明的自转导轨结构示意图。

图4为本发明的螺旋体结构示意图。

图5为本发明的三角扶正器结构示意图；其中图5（a）为三角扶正器左视图，图5（b）为三角扶正器主视图。

图6为本发明的啮合式单向轴承结构示意图。

其中，1―抽油杆；2―油管接箍；3―上出油阀罩；4―上出油阀球；5―上出油阀座；6―柱塞上部接头；7―上柱塞；8―限位螺帽；9―泵筒；10―自转导轨；11―上连接件；12-啮合式单向轴承；13-下连接件；14-下柱塞；15-下出油阀罩；16-下出油阀球；17-下出油阀座；18-柱塞下部接头；19―接箍一；20-加长短节；21―螺旋体；22―接箍二；23―三角扶正器；24―泄油器；25―固定进油阀罩；26―固定阀球；27―固定阀座；28―固定阀座压帽；29-滚轴；30-螺纹；31-穿孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1、2、3、4、5、6，一种自转旋流抽油泵，包括有上柱塞总成、下柱塞总成、泵筒总成、螺旋总成和固定阀总成；其中上柱塞总成包括上出油阀罩3、上出油阀球4、上出油阀座5、柱塞上部接头6、上柱塞7、上连接件11、啮合式单向轴承12；抽油杆1与上出油阀罩3螺纹连接，上出油阀罩3下端螺纹连接柱塞上部接头6，柱塞上部接头6下端螺纹连接上柱塞7，上柱塞7下端连接上连接件11，啮合式单向轴承12与上连接件11下端内壁螺纹连接；其中上出油阀座5与上出油阀罩3螺纹连接，上出油阀座5的下端与柱塞上部接头6相接触，在上出油阀座5上放置有上出油阀球4；

下柱塞总成包括自转导轨10、下连接件13、下柱塞14、下出油阀罩15、下出油阀球16、下出油阀座17、柱塞下部接头18；自转导轨10套转于上啮合式单向轴承12中，并通过限位螺帽8限定啮合式单向轴承12自转导轨10运动空间，上柱塞总成与下柱塞总成之间通过自转导轨10连接，自转导轨10下端连接下连接件13，下连接件13下端连接下柱塞14，下柱塞14下端连接下出油阀罩15，下出油阀罩15与螺旋体21通过柱塞下部接头18相连接；下出油阀座17位于柱塞下部接头18上部、并与下出油阀罩15螺纹连接；下出油阀球16放置在下出油阀座17上；

泵筒总成包括油管接箍2、泵筒9、接箍一19、接箍二22、加长短节20；螺旋总成包括螺旋体21和三角扶正器23；泵筒总成的上端为油管接箍2，下端通过接箍一19将泵筒9与加长短接20螺纹相连接；螺旋体21与柱塞下部接头18螺纹连接，在螺旋体21末端安装有三角扶正器23；

固定阀总成包括泄油器24、固定进油阀罩25、固定阀球26、固定阀座27、固定阀座压帽28；加长短接20下端通过接箍二22连接泄油器23，泄油器下端连接固定阀罩24，固定阀罩24下端连接固定进油阀罩25；固定进油阀罩25下端与固定阀座压帽28螺纹连接，固定阀座压帽28上端与固定阀座27相接触，固定阀座27与固定进油阀罩25螺纹连接，将固定阀球26放置于固定阀座27上。

所述的上连接件上部与上泵筒螺纹连接，上连接件下部内壁上设有螺纹，用于固定啮合式单向轴承。

所述的啮合式单向轴承外壁设有螺纹30，可与上连接件的内壁通过螺纹连接，啮合式单向轴承的内壁设有穿孔31，可套接于自转导轨，啮合式单向轴承可在自转导轨上滑动。

所述的自转导轨为螺旋结构。

所述的啮合式单向轴承可上下滑动，并通过滚轴29对自转导轨提供切向力带动自转导轨及下柱塞总成、螺旋总成顺时针旋转。

所述的螺旋体为单头左旋结构。

工作原理：上冲程时，抽油杆1带动上柱塞总成上行，此时上柱塞总成的上出油阀球4在其上部液力作用下关闭，上柱塞总成相对于自转导轨10向上运动；上柱塞总成和下柱塞总成间空腔增大，压力下降，下柱塞总成的下出油阀球16打开，下柱塞下部液体进入上连接件11与下连接件13之间；抽油杆1继续上行，当上连接件11与自转导轨10上部的限位螺帽8相接触后，带动下柱塞总成和螺旋总成向上运动，上柱塞总成、下柱塞总成之间无相对运动，其间再无压差；且在上柱塞、下柱塞之间液力作用下，下出油阀球16关闭；此时下柱塞总成与固定阀总成之间空腔增大，压力减小，形成负压，在井底流压作用下，固定阀球26打开，井液涌入泵内，起到抽汲油液的作用；

下冲程时，抽油杆1推动上连接件11沿自转导轨10下行，上下柱塞总成之间空腔面积减小，压强增大，上出油阀球4打开，原油流出抽油泵；啮合式单向轴承12对上连接件11提供切向力，下柱塞总成和螺旋总成在下移的同时将做顺时针旋转运动，便于原油的举升，并为紧接着的原油旋流提供初速度，起到扰流作用，避免杂质颗粒在固定阀处沉积；直至上连接件11与下连接件13相接触，其间再无相对运动；上柱塞总成将继续推动下连接件13下行，泵体空腔面积减小，压强增大，固定阀球25关闭。原油沿左旋的螺旋体21进入到下柱塞中，下柱塞总成在下部液力作用下，下出油阀球16首先打开，下柱塞总成下部液体进入上下出油阀之间，随着抽油杆1继续下行，上出油阀球4也打开，油液继续进入上柱塞上部，完成一次抽汲作用。

Claims (6)

1.一种自转旋流抽油泵，其特征在于，包括有上柱塞总成、下柱塞总成、泵筒总成、螺旋总成和固定阀总成；上柱塞总成包括上出油阀罩（3）、上出油阀球（4）、上出油阀座（5）、柱塞上部接头（6）、上柱塞（7）、上连接件（11）、啮合式单向轴承（12）；抽油杆（1）与上出油阀罩（3）螺纹连接，上出油阀罩（3）下端螺纹连接柱塞上部接头（6），柱塞上部接头（6）下端螺纹连接上柱塞（7），上柱塞（7）下端连接上连接件（11），啮合式单向轴承（12）与上连接件（11）下端内壁螺纹连接；其中上出油阀座（5）与上出油阀罩（3）螺纹连接，上出油阀座（5）的下端与柱塞上部接头（6）相接触，在上出油阀座（5）上放置有上出油阀球（4）；

下柱塞总成包括自转导轨（10）、下连接件（13）、下柱塞（14）、下出油阀罩（15）、下出油阀球（16）、下出油阀座（17）、柱塞下部接头（18）；自转导轨（10）套接与上啮合式单向轴承（12）中，并通过限位螺帽（8）限定啮合式单向轴承（12）在自转导轨（10）上的运动空间，上柱塞总成与下柱塞总成之间通过自转导轨（10）连接，自转导轨（10）下端连接下连接件（13），下连接件（13）下端连接下柱塞（14），下柱塞（14）下端连接下出油阀罩（15），下出油阀罩（15）与螺旋体（21）通过柱塞下部接头（18）相连接；下出油阀座（17）位于柱塞下部接头（18）上部、并与下出油阀罩（15）螺纹连接；下出油阀球（16）放置在下出油阀座（17）上；

泵筒总成包括油管接箍（2）、泵筒（9）、接箍一（19）、接箍二（22）、加长短节（20）；螺旋总成包括螺旋体（21）和三角扶正器（23）；泵筒总成的上端为油管接箍（2），下端通过接箍一（19）将泵筒（9）与加长短接（20）螺纹相连接；螺旋体（21）与柱塞下部接头（18）螺纹连接，在螺旋体（21）末端安装有三角扶正器（23）；

固定阀总成包括泄油器（24）、固定进油阀罩（25）、固定阀球（26）、固定阀座（27）、固定阀座压帽（28）；加长短接（20）下端通过接箍二（22）连接泄油器（23），泄油器下端连接固定阀罩（24），固定阀罩（24）下端连接固定进油阀罩（25）；固定进油阀罩（25）下端与固定阀座压帽（28）螺纹连接，固定阀座压帽（28）上端与固定阀座（27）相接触，固定阀座（27）与固定进油阀罩（25）螺纹连接，将固定阀球（26）放置于固定阀座（27）上。

2.根据权利要求1所述的一种自转旋流抽油泵，其特征在于，所述的自转导轨为螺旋结构。

3.根据权利要求1所述的一种自转旋流抽油泵，其特征在于，所述的上连接件上部与上泵筒螺纹连接，上连接件下部内壁上设有螺纹，用于固定啮合式单向轴承。

4.根据权利要求1所述的一种自转旋流抽油泵，其特征在于，所述的啮合式单向轴承外壁设有螺纹，啮合式单向轴承与上连接件的内壁通过螺纹连接，啮合式单向轴承的内壁设有穿孔，可套接于自转导轨，啮合式单向轴承可在自转导轨上滑动。

5.根据权利要求1所述的一种自转旋流抽油泵，其特征在于，所述的自转导轨为螺旋结构，啮合式单向轴承可在自转导轨上滑动，将对自转导轨提供切向力带动自转导轨及下柱塞总成、螺旋总成顺时针旋转。

6.根据权利要求1所述的一种自转旋流抽油泵，其特征在于，所述的螺旋体为单头左旋结构。