CN109403927B - 具有温度调整功能的液压采油装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有温度调整功能的液压采油装置，液压泵输出油液通过入液通道进入活塞泵给活塞泵提供动力，活塞泵设计有自动换向功能，使得当活塞移动至下止点时，油液会进入上缸筒下腔室从而推动活塞往上移，当活塞移动至上止点时，油液会进入下缸筒上腔室从而推动活塞往下移，如此反复运动，从而将活塞泵底部的油层油液抽取上来。出液和入液通道都开设在活塞泵本体内；本发明还采取电加热，并且设置了温度传感器用于控制电流大小从而控制温度。本发明几乎所有的通道都开设于活塞泵泵体内，这非常有利于活塞泵的一体化且使得装置更加精巧，且能够通过调整油温使得管道不易堵塞。

Description

具有温度调整功能的液压采油装置

技术领域

本发明涉及一种石油开采设备，更具体地说，涉及一种具有温度调整功能的液压采油装置。

背景技术

在公开号为100497882C、名为“一种液压采油方法及其装置”的中国发明专利中，公开了一种液压采油装置，在这个装置中，用了现有的换向阀并且设计了复杂且长的管道，而且管道还处于活塞泵泵体外部，非常不利于装置的一体化及效率的提高。并且该装置仅仅有加热器对油液进行加热，不具备调整油温的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有温度调整功能的液压采油装置，利用新设计的活塞泵进行液压采油过程且能够控制油温。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种具有温度调整功能的液压采油装置，包括活塞泵，活塞泵包括活塞泵泵体，活塞泵泵体包括位于上部的上泵体、位于中部的换向泵体以及位于下部的下泵体；

上泵体内开设有上缸筒，上缸筒内设置有上活塞，上活塞将上缸筒分割为位于上方的上缸筒上腔室以及位于下方的上缸筒下腔室；

下泵体内开设有下缸筒，下缸筒内设置有下活塞，下活塞将下缸筒分割为位于上方的下缸筒上腔室以及位于下方的下缸筒下腔室；

换向泵体为中空柱状，一根活塞杆穿过换向泵体的中空区域将上活塞和下活塞连接于两端；

该装置还包括液压泵、连接于液压泵输出端的动力液输出管道、通过绝缘管接头连接于动力液输出管道的入液油管，以及连接于活塞泵泵体顶端的出液油管；入液油管与开设于活塞泵泵体内的入液通道连通；出液油管与开设于活塞泵泵体内的出液通道连通；

在换向泵体的内壁从上往下依次等间距开设有第一通道孔、第二通道孔、第三通道孔、第四通道孔以及第五通道孔；

第一通道孔和第五通道孔均与出液通道连通；

第二通道孔与上缸筒下腔室连通；

第三通道孔与入液通道连通；

第四通道孔与下缸筒上腔室连通；

换向泵体内壁通过摩擦力紧贴固定有可轴向移动的滑阀，滑阀外壁沿轴向从上往下依次开设有第一凹槽和第二凹槽；

当下活塞移动至上止点时，下活塞推动滑阀移至上止点，同时第一凹槽将第一通道孔和第二通道孔连通，第二凹槽将第三通道孔和第四通道孔连通；

当上活塞移动至下止点时，上活塞推动滑阀移至下止点，同时第一凹槽将第二通道孔和第三通道孔连通，第二凹槽将第四通道孔和第五通道孔连通；

下缸筒下腔室的底部还连接有用于将油层油液导向下缸筒下腔室的第一单向阀；

下缸筒下腔室与出液通道还通过导向出液通道的第二单向阀连通；

上缸筒上腔室与出液油管还通过导向出液油管的第三单向阀连通；

上缸筒上腔室与出液通道还通过导向上缸筒上腔室的第四单向阀连通；

该装置还包括总控制柜，总控制柜通过两条电缆输出双脉冲直流电于入液油管和出液油管，并依次在总控制柜、入液油管、活塞泵泵体以及出液油管间形成通路；

在出液油管上还设置有温度传感器，温度传感器通过导线连接于总控制柜，总控制柜可根据温度传感器的示数调整双脉冲直流电的电流大小。

优选的，出液油管由垂直连接且相互导通的纵向油管以及横向油管组成，纵向油管连接于活塞泵泵体顶端。横向油管还与液压泵的输入端连通。入液油管通过绝缘密封盒从纵向油管的顶端穿过并连接于活塞泵泵体顶端。

优选的，入液油管与入液通道通过液压管接头连接。

优选的，纵向油管的顶面将入液油管分割为上入液油管和下入液油管，两根电缆分别连接于上入液油管和纵向油管。

优选的，滑阀内壁还紧贴固定有阀信管，阀信管的轴向长度长于换向泵体的轴向长度，，且阀信管可伸入上缸筒下腔室或下缸筒上腔室；当下活塞移动至上止点时，下活塞推动阀信管移动至上止点，同时阀信管推动滑阀移动至上止点；当上活塞移动至下止点时，上活塞推动阀信管移动至下止点，同时阀信管推动滑阀移动至下止点。

本发明的优点在于，几乎所有的通道都开设于活塞泵泵体内，这非常有利于活塞泵的一体化且使得装置更加精巧；而且在这种情况下油液行程最短从而活塞运动效率会更高；省去管道的连接，一方面节约资源，另一方面减少油液在连接口可能产生的泄露。除此之外，活塞泵是新设计的，且非常巧妙地设计了换向组件，对于活塞的各个腔室的导通也进行了精巧地设计，从而不用对活塞泵进行抽真空就能够非常顺畅地运行，活塞运动的效率也因此变得很高。另外还设计了电加热油管的方式，并且还利用温度传感器精确测定油温并调整温度，使得油温处于合理的范围，从而减少油管的堵塞等问题，增加采油的效率。

附图说明

图1和图2是当滑阀移动到上止点时的本发明装置的拆分图，其中，图1是上半部分，图2是下半部分；

图3是当滑阀移动到下止点时的换向泵体的示意图。

图中，1、上泵体，11、上缸筒，12，上缸筒上腔室，13、上活塞，14、上缸筒下腔室，2、换向泵体，21、滑阀，22、阀信管，3、下泵体，31、下缸筒，32、下缸筒上腔室，33、下活塞，34、下缸筒下腔室，35、活塞杆，41、第一通道孔，42、第二通道孔，43、第三通道孔，44、第四通道孔，45、第五通道孔，51、第一凹槽，52、第二凹槽，61、入液通道，62、出液通道，71、第一单向阀，72、第二单向阀，73、第三单向阀，74、第四单向阀，8、液压泵，81、动力液输出管道，82、加热器，83、绝缘管接头，84、绝缘密封盒，91、入液油管，911、绝缘扶正器，912、液压管接头，92、纵向油管，93、横向油管，10、总控制柜，101、第一电缆，102、第二电缆，103、温度传感器，104、液位压力传感器，105、流量传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述；由于本发明装置图较大，且其中涉及一些精细内容，因此将装置的整体图拆分为图1和图2；为了体现出两张图在哪里拼接，两张图在拼接处有少部分重叠。图1和图2表现的是滑阀21移动到上止点的装置图，为了表现出滑阀21移动到下止点的情形，还设有图3，但是图3仅重点展示了换向泵体2处情形，因为其他部分都和图1、图2相同。接下来结合这三张图进行描述。

首先对本发明的基本思路和内容做个简述以方便理解。

本发明装本发明要达成的主要目的是，利用新设计的活塞泵来抽取石油，且还同时具备控制油温等功能。基本过程是，液压泵8输出油液通过入液通道61进入活塞泵给活塞泵提供动力，活塞泵设计有自动换向功能，使得当活塞移动至下止点时，油液会进入上缸筒下腔室14从而推动活塞往上移，当活塞移动至上止点时，油液会进入下缸筒上腔室32从而推动活塞往下移，如此反复运动，从而将活塞泵底部的油层油液抽取上来，并将其中一部分油液和液压泵8形成一个循环。除此之外，因为油液容易凝结，所以需要给油液增温，本发明采取的是电加热的方式，并且设置了温度传感器103用于控制电流大小从而控制温度。这里面涉及的一些问题是，如何让活塞实现自动换向功能，再往前如何让活塞运动起来(不是说只要给活塞的一端冲入液体就可以让其顺畅运动，另一端的情况也会影响活塞的运动)，又如何收集抽出的油液等等。接下来系统地对这个装置做介绍。

首先介绍活塞泵。图中带有剖面线的装置就代表活塞泵，活塞泵包括活塞泵泵体(原则上活塞泵和活塞泵泵体没有本质区别；活塞泵更倾向于描述活塞泵的功能，即能够实现活塞运动，而活塞泵泵体更倾向于描述装置本身或结构；就好像杯子和杯体的区别)，为了表述方便，活塞泵泵体分为三部分，分别是处于上方的上泵体1、处于中间的换向泵体2以及处于下方的下泵体3；这三块区域以后面说到的上缸筒11的底面和下缸筒31的顶面作为分割线区分开来；

上泵体1内开设有上缸筒11，上缸筒11内设置有上活塞13，上活塞13将上缸筒11分割为上缸筒上腔室12和上缸筒下腔室14；下泵体3内开设有下缸筒31，下缸筒31内设置有下活塞33，下活塞33将下缸筒31分割为下缸筒上腔室32和下缸筒下腔室34；上活塞13和下活塞33通过活塞杆35连接；

可以看到，假如上缸筒11和下缸筒31都是完全封闭的，且每个缸筒也被活塞分割为完全封闭的两块腔室，那么因为压强的作用，活塞是无法移动的(除非抽真空)；后面将会说到，四个腔室都是和外界连通从而能够移动并能够起到抽油作用。

位于上缸筒11和下缸筒31中间的换向泵体2主要起到换向的功能，它是中空柱状，上面说到的活塞杆35就是穿过换向泵体2的中空区域的。换向泵体2主要起到换向的作用，后面会说到。

该装置还包括液压泵8，液压泵8的输出端连接于动力液输出管道81，动力液输出管道81通过绝缘管接头83连接于入液油管91，入液油管91将会给活塞泵输送作为动力的油液；除此之外，还有连接于活塞泵泵体顶端的出液油管(出液油管包括纵向油管92和横向油管93，后面会说到)，出液油管将会收集活塞泵抽取出来的油液，并将大部分油液输送出去，将另外一小部分油液回流到液压泵8的输入口形成一个循环。

为了将入液油管91的油液输送到活塞泵中，就要在活塞泵泵体内开设入液通道61，入液油管91和入液通道61连通；同样的，在活塞泵泵体内开设出液通道62，出液油管和出液通道62连通；液压泵8输出的油液从入液油管91进入入液通道61后，输入的油液应该携带着新抽取出来的油液从出液通道62出来并进入出液油管；接下来就要说明入液通道61和出液通道62如何形成回路，以及在这过程中如何让活塞运动起来。

在换向泵体2的内壁从上往下依次等间距开设有第一通道孔41、第二通道孔42、第三通道孔43、第四通道孔44以及第五通道孔45；

第一通道孔41和第五通道孔45均与出液通道62连通；

第二通道孔42与上缸筒下腔室14连通；

第三通道孔43与入液通道61连通；

第四通道孔44与下缸筒上腔室32连通；

以上的连通都是通过开设于活塞泵泵体内的通道实现的。

换向泵体2内壁通过摩擦力紧贴固定有可轴向移动的滑阀21(也就是说，在无外力作用下，滑阀21通过摩擦力固定，一旦施加足够大的轴向外力，就可以让滑阀21轴向移动)，滑阀21外壁沿轴向从上往下依次开设有第一凹槽51和第二凹槽52，而很容易适当设计第一凹槽51和第二凹槽52的位置，使其能满足下面的条件：

当滑阀21移至上止点时，第一凹槽51将第一通道孔41和第二通道孔42连通，第二凹槽52将第三通道孔43和第四通道孔44连通；

当滑阀21移至下止点时，第一凹槽51将第二通道孔42和第三通道孔43连通，第二凹槽52将第四通道孔44和第五通道孔45连通；

不过从图中可以看出，第一凹槽51和第二凹槽52都是呈现轴向对称的两个，实际上这是因为第一凹槽51和第二凹槽52都是环状凹槽，因此剖面图会把每个环状凹槽截出两个。采用环状凹槽的好处在于，可以在整个环的范围安插通道孔，更方便；但从原理上来说，仅仅开设一小块非环状的区域作为凹槽就可以实现将两个通道孔连通的功能了。

那么这里还有个问题是，滑阀21如何能够移动呢？毕竟我们之前说过滑阀21通过摩擦力固定，需要外力推动来实现轴向移动；

当然是利用活塞了！上活塞13移动到下止点时，推动滑阀21移动到下止点，下活塞33移动至上止点时，推动滑阀21移动到上止点。但在本发明的设计中，这是间接的：

滑阀21内壁还紧贴固定有阀信管22，阀信管22的轴向长度长于换向泵体2的轴向长度，这样当阀信管22在上止点时，会露出一小段在上缸筒下腔室14，当阀信管22在下止点时，会露出一小段在下缸筒上腔室32；具体露出的一小段的长度可以根据实际情况选定。

接下来，当下活塞33移动至上止点时，下活塞33会推动阀信管22移动至上止点，同时阀信管22推动滑阀21移动至上止点；当上活塞13移动至下止点时，上活塞13推动阀信管22移动至下止点，同时阀信管22推动滑阀21移动至下止点；但原则上，其实也可以将阀信管22作为滑阀21的一部分，因而二者本来就是固定起来的，只是因为阀信管22有个“探头”伸出到上缸筒下腔室14或者下缸筒上腔室32以供活塞推动，我们才特意将其分出来；也就是说，可以通过对滑阀21构型的设计使得活塞能够推动滑阀21；总之无论是间接还是直接，上活塞13或下活塞33推动滑阀21这个说法是没有问题的。

接下来再说明几个单向阀，就可以对整个活塞泵的工作过程作描述了：

下缸筒下腔室34的底部还连接有用于将油层油液导向下缸筒下腔室34的第一单向阀71；

下缸筒下腔室34与出液通道62还通过导向出液通道62的第二单向阀72连通；

上缸筒上腔室12与出液油管还通过导向出液油管的第三单向阀73连通；

上缸筒上腔室12与出液通道62还通过导向上缸筒上腔室12的第四单向阀74连通；

接下来说明整个活塞泵的工作过程，首先，想象滑阀21移动到下止点，此时油液从入液通道61进入上缸筒下腔室14，活塞因此往上运动，下缸筒下腔室34体积增大，油液通过第一单向阀71从底部被抽进下缸筒下腔室34；接下来滑阀21被下活塞33推动到上止点，此时油液从入液通道61进入下缸筒上腔室32，活塞往下移，那么下缸筒下腔室34内的油液就会通过第二单向阀72进入出液通道62，进而进入出液油管，并在此过程中同时通过第四单向阀74进入上缸筒上腔室12(这使得上活塞13可以往下移)；上活塞13推动滑阀21移动到下止点，入液通道61输出的油液转而进入上缸筒上腔室12，活塞往上移，油层油液继续通过第一单向阀71进入下缸筒下腔室34，而上缸筒上腔室12的油液则通过第三单向阀73进入出液油管，下活塞33继续推动滑阀21，如此循环往复……可以看到，在工作过程中两个缸筒中的两个腔室中都是存在油液的，这就使得活塞在不需要抽真空的情况下可以顺畅移动。

接下来重点说明油管部分。像之前说过的，油管分为入液油管91和出液油管，分别起到输入油液到活塞泵以及收集抽出的油液的作用；其中出液油管被设计成两部分，分别为纵向油管92和横向油管93；纵向油管92安装于活塞泵泵体上方，横向油管93垂直连接于纵向油管92并且和纵向油管92其导通；其中，横向油管93设有开口可以用来输出油液，除此之外，横向油管93还和液压泵8的输入端连接，这样可以形成一个液压回路。

对于入液油管91，其半径相比纵向油管92小，它通过绝缘密封盒84从纵向油管92的顶部穿过并通过液压管接头912(导电的)连接于活塞泵泵体上方；另外注意，入液油管91的另一端是通过绝缘管接头83连接到液压泵8的动力液输出管道81的，因此入液油管91、液压管接头912、活塞泵泵体、出液油管(纵向油管92)形成一个不封闭的导电通路，而入液油管91和出液油管是绝缘的。之所以要说这样一个导电通路，是为了说明对于油管的加热：

该装置还包括一个总控制柜10，从总控制柜10中伸出两条电缆，分别被称为第一电缆101和第二电缆102，并且分别连接到入液油管91(连接于纵向油管92外的入液油管91部分，即，假如纵向油管92的顶面将入液油管91分为上入液油管和下入液油管，那么将电缆连接在上入液油管)和纵向油管92，这样，总控制柜10、入液油管91、液压管接头912(原则上没必要描述液压管接头912，入液油管91完全可以通过其他方式和活塞泵泵体导电连接，比如直接焊接都可以)、活塞泵泵体以及纵向油管92就形成一个导电回路，而总控制柜10再通过第一电缆101和第二电缆102输出38V/400A(这只是大致范围，为了改变加热强度，电流或电压可以改变)双脉冲直流电，如此一来通过电流的热效应给入液油管91和纵向油管92进行加热。而在横向油管93上还设置有温度传感器103，可以对最终输出的油液进行温度测定，该温度传感器103会通过导线将数据传给总控制柜10，总控制柜10根据回馈的温度值适当调整双脉冲直流电的电流大小，从而适当控制温度范围。

除此之外，其实在动力液输出管道81上也安装有加热器82。另外，在下入液油管91外壁还安装有绝缘扶正器911。

除了安装温度传感器103从而能够调整温度外，在上泵体1上方还设置有液位压力传感器104，在横向油管93的输出口附近设置有流量传感器105，并都与总控制柜10连接。液位压力传感器104检测到的井底液位压力信号以及流量传感器105检测到的流量信息经专用电缆输送给总控制柜10里的控制单元，控制单元对比人工设定的流量值或者压力值，并智能调整液压泵8的流速和流量等使其稳定在该设定值。

总控制柜10内装有供电系统、变频器、温度控制显示部分、38V/400A双脉冲直流电源，流量、温度、油井液位数据存储、远程无线传输、液位智能控制停启系统，智能温度控制系统等，从而能够实现上述功能，除此之外也可以将系统内流量传感器105、液位压力传感器104和温度传感器103的示数，以及设备停启的运行时间等数据转换成无线数据信号，通过装在总控制柜10内的移动网络终端和天线，在互联网上与用户进行数据远程传输与互动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有温度调整功能的液压采油装置，其特征在于，包括活塞泵，所述活塞泵包括活塞泵泵体，所述活塞泵泵体包括位于上部的上泵体、位于中部的换向泵体以及位于下部的下泵体；

所述上泵体内开设有上缸筒，所述上缸筒内设置有上活塞，所述上活塞将所述上缸筒分割为位于上方的上缸筒上腔室以及位于下方的上缸筒下腔室；

所述下泵体内开设有下缸筒，所述下缸筒内设置有下活塞，所述下活塞将所述下缸筒分割为位于上方的下缸筒上腔室以及位于下方的下缸筒下腔室；

所述换向泵体为中空柱状，一根活塞杆穿过所述换向泵体的中空区域将所述上活塞和所述下活塞连接于两端；

该装置还包括液压泵、连接于所述液压泵输出端的动力液输出管道、通过绝缘管接头连接于所述动力液输出管道的入液油管，以及连接于所述活塞泵泵体顶端的出液油管；所述入液油管与开设于所述活塞泵泵体内的入液通道连通；所述出液油管与开设于所述活塞泵泵体内的出液通道连通；

在所述换向泵体的内壁从上往下依次等间距开设有第一通道孔、第二通道孔、第三通道孔、第四通道孔以及第五通道孔；

所述第一通道孔和所述第五通道孔均与所述出液通道连通；

所述第二通道孔与所述上缸筒下腔室连通；

所述第三通道孔与所述入液通道连通；

所述第四通道孔与所述下缸筒上腔室连通；

所述换向泵体内壁通过摩擦力紧贴固定有可轴向移动的滑阀，所述滑阀外壁沿轴向从上往下依次开设有第一凹槽和第二凹槽；

当所述下活塞移动至上止点时，所述下活塞推动所述滑阀移至上止点，同时所述第一凹槽将所述第一通道孔和所述第二通道孔连通，所述第二凹槽将所述第三通道孔和所述第四通道孔连通；

当所述上活塞移动至下止点时，所述上活塞推动所述滑阀移至下止点，同时所述第一凹槽将所述第二通道孔和所述第三通道孔连通，所述第二凹槽将所述第四通道孔和所述第五通道孔连通；

所述下缸筒下腔室的底部还连接有用于将油层油液导向所述下缸筒下腔室的第一单向阀；

所述下缸筒下腔室与所述出液通道还通过导向所述出液通道的第二单向阀连通；

所述上缸筒上腔室与所述出液油管还通过导向所述出液油管的第三单向阀连通；

所述上缸筒上腔室与所述出液通道还通过导向所述上缸筒上腔室的第四单向阀连通；

该装置还包括总控制柜，所述总控制柜通过两条电缆输出双脉冲直流电于所述入液油管和所述出液油管，并依次在所述总控制柜、所述入液油管、所述活塞泵泵体以及所述出液油管间形成通路；

在所述出液油管上还设置有温度传感器，所述温度传感器通过导线连接于所述总控制柜，所述总控制柜可根据所述温度传感器的示数调整所述双脉冲直流电的电流大小。

2.根据权利要求1所述具有温度调整功能的液压采油装置，其特征在于，所述出液油管由垂直连接且相互导通的纵向油管以及横向油管组成，所述纵向油管连接于所述活塞泵泵体顶端。

3.根据权利要求2所述具有温度调整功能的液压采油装置，其特征在于，所述横向油管还与所述液压泵的输入端连通。

4.根据权利要求2所述具有温度调整功能的液压采油装置，其特征在于，所述入液油管通过绝缘密封盒从所述纵向油管的顶端穿过并连接于所述活塞泵泵体顶端。

5.根据权利要求4所述具有温度调整功能的液压采油装置，其特征在于，所述入液油管与所述入液通道通过液压管接头连接。

6.根据权利要求4所述具有温度调整功能的液压采油装置，其特征在于，所述纵向油管的顶面将所述入液油管分割为上入液油管和下入液油管，两根所述电缆分别连接于所述上入液油管和所述纵向油管。

7.根据权利要求1所述具有温度调整功能的液压采油装置，其特征在于，所述滑阀内壁还紧贴固定有阀信管，所述阀信管的轴向长度长于所述换向泵体的轴向长度，且所述阀信管可伸入所述上缸筒下腔室或所述下缸筒上腔室；当所述下活塞移动至上止点时，所述下活塞推动所述阀信管移动至上止点，同时所述阀信管推动所述滑阀移动至上止点；当所述上活塞移动至下止点时，所述上活塞推动所述阀信管移动至下止点，同时所述阀信管推动所述滑阀移动至下止点。

Images