CN110206494A - 索式抽油机配套工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种索式抽油机配套工艺管柱，属于油田采油设备技术领域。该管柱包括：自井口向下依次连接的第一油管、多个抽油泵筒、第二油管和凡尔阀，穿过所述第一油管进入所述抽油泵筒内的钢丝绳，以及与所述钢丝绳的下端连接的柱塞；所述柱塞包括自上而下依次设置的多个皮碗，所述皮碗的唇口向上；当所述柱塞上行时，所述皮碗的唇口边缘可与所述抽油泵筒的内壁紧密接触；当所述柱塞下行时，所述皮碗的唇口边缘可与所述抽油泵筒的内壁之间具有间隙。该管柱中柱塞采用软密封柱塞，既能保证密封效果，又能防止柱塞磨损，延长柱塞使用寿命。

Description

索式抽油机配套工艺管柱

技术领域

本发明涉及油田采油设备技术领域，特别涉及一种索式抽油机配套工艺管柱。

背景技术

索式抽油机是一种新型用于油田采油的举升设备，采用钢丝绳卷筒形式实现柱塞在井筒中往复运行，从而进行采油，在低能井、低渗透油井应用较为广泛。柱塞在井筒中的运行模式分为全井筒运行模式和非全井筒运行模式。其中，在全井筒运行模式中，柱塞直接下入油管内在井底至井口之间往复运行；在非全井筒运行模式中，在井下自上而下串接有多个抽油泵筒，柱塞在抽油泵筒内往复运行。与全井筒运行模式相比，非全井筒运行模式不需要对油管内壁进行特殊处理，并且耐磨周期较长，不会造成抽油机频繁停产。非全井筒运行模式需要配套的工艺管柱来实现。

相关技术中提供了一种用于非全井筒运行模式的配套工艺管柱，包括：自上而下顺次连接的封隔器、丢手、多个抽油泵筒和凡尔阀，位于抽油泵筒内部的刚体式柱塞，以及与柱塞上端连接的柔性钢丝绳、钢丝绳或者抽油杆。具体工艺流程为：利用油管将上述配套工艺管柱下入井下并坐封封隔器，封隔器坐封后将封隔器上方的油管全部起出，被抽出的井液在套管内流动。

在实现本发明的过程中，本发明人发现相关技术中至少存在以下问题：

刚体式柱塞与抽油泵筒之间容易发生磨损，导致柱塞使用寿命短。并且，由于封隔器坐封后，封隔器上方的油管被起出，井液直接在套管内流动，对套管的密封性能要求较高。此外，坐封封隔器使得在生产过程中无法监测井下动液面。

发明内容

本发明实施例提供了一种索式抽油机配套工艺管柱，以减少柱塞与抽油泵筒之间的摩擦，延长柱塞的使用寿命；并且不需要封隔器。

具体而言，包括以下的技术方案：

本发明实施例提供了一种索式抽油机配套工艺管柱，包括：自井口向下依次连接的第一油管、多个抽油泵筒、第二油管和凡尔阀，穿过所述第一油管进入所述抽油泵筒内的钢丝绳，以及与所述钢丝绳的下端连接的柱塞；

所述柱塞包括自上而下依次设置的多个皮碗，所述皮碗的唇口向上；

当所述柱塞上行时，所述皮碗的唇口边缘可与所述抽油泵筒的内壁紧密接触；当所述柱塞下行时，所述皮碗的唇口边缘可与所述抽油泵筒的内壁之间具有间隙。

在一个可能的设计中，所述柱塞还包括连接杆，所述连接杆的上端与所述钢丝绳的下端连接，所述皮碗套设在所述连接杆上。

在另一个可能的设计中，所述管柱还包括：套设在多个所述抽油泵筒外部的多个外管；多个所述外管自上而下顺次连接。

在另一个可能的设计中，所述抽油泵筒的两端的外表面均设置有外螺纹；

所述第一油管的下端和最上方的抽油泵筒的上端之间通过第一变扣接箍连接；

最上方的外管的上端通过第一油管接箍和所述第一变扣接箍连接；

所述第二油管的上端和最下方的抽油泵筒的下端之间通过第二变扣接箍连接；

最下方的外管的下端通过第二油管接箍和所述第二变扣接箍连接。

在另一个可能的设计中，所述相邻两个所述抽油泵筒之间通过泵筒接箍连接；所述泵筒接箍的内表面设置有内螺纹，所述泵筒接箍套设在所述抽油泵筒外部；

相邻两个所述抽油泵筒之间的同心度小于0.1mm，相邻两个抽油泵筒的端面间距为1.5～2.5mm。

在另一个可能的设计中，所述钢丝绳上部包覆有非金属材料包覆层，所述非金属材料包覆层的包覆长度为80～100m。

在另一个可能的设计中，所述钢丝绳的下端通过万向节与所述连接杆的上端连接。

在另一个可能的设计中，所述管柱还包括：与所述连接杆的下端连接的加重杆。

在另一个可能的设计中，所述第二油管的下端通过第三油管接箍与所述凡尔阀连接。

在另一个可能的设计中，所述凡尔阀为双凡尔球阀。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供的索式抽油机配套工艺管柱中，柱塞为软密封耐磨柱塞，包括自上而下依次设置的多个皮碗，并且皮碗的唇口向上。当柱塞上行时，皮碗的唇口受液柱压力增大，使皮碗唇口的边缘与抽油泵筒的内壁紧密接触，形成无间隙状态，保持零漏失量；当柱塞下行时，皮碗的唇口受液柱压力减小而自动微缩，使皮碗的唇口边缘与抽油泵筒的内壁之间具有一定间隙，减小柱塞的下行阻力，减少下行过程中柱塞的磨损，从而延长柱塞的使用寿命，实现长周期生产。

并且，本发明实施例提供的工艺管柱中抽油泵筒和井口之间连接有油管，从而避免井液直接在套管中流动，降低对套管密封性能的要求。同时，本发明实施例提供的取消了封隔器及丢手，可进行动液面测试及反循环洗井，提高工艺管柱对于常规油井的适应性。

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。

图1为本发明实施例提供的索式抽油机配套工艺管柱的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的索式抽油机配套工艺管柱中柱塞的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的索式抽油机配套工艺管柱中加重杆的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的索式抽油机配套工艺管柱中凡尔阀的结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1-第一油管；

2-抽油泵筒；

3-第二油管；

4-凡尔阀；

5-钢丝绳；

6-柱塞；

61-皮碗；

62-连接杆；

7-外管；

8-加重杆；

X1-第一变扣接箍；

X2-第二变扣接箍；

X3-泵筒接箍；

Y1-第一油管接箍；

Y2-第二油管接箍；

Y3-第三油管接箍。

具体实施方式

为使本发明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。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

本发明实施例提供了一种索式抽油机配套工艺管柱，如图1所示，并结合图2、图3和图4，该工艺管柱包括：自井口向下依次连接的第一油管1、多个抽油泵筒2、第二油管3和凡尔阀4，穿过第一油管1进入抽油泵筒2内的钢丝绳5，以及与钢丝绳5的下端连接的柱塞6。

其中，柱塞6包括自上而下依次设置的多个皮碗61，且皮碗61的唇口向上。

当柱塞6上行时，皮碗61的唇口边缘可与抽油泵筒2的内壁紧密接触；当柱塞6下行时，皮碗61的唇口边缘可与抽油泵筒2的内壁之间具有间隙。

可以理解的是，皮碗61具有弹性，当受到的压力增大时，皮碗61可膨胀，当受到的压力减小时，皮碗61可收缩。基于皮碗61的特点，本发明实施例提供了一种软密封耐磨柱塞6。通过将多个皮碗61自上而下依次设置，并且皮碗61的唇口向上，使得当上提钢丝绳5使柱塞6上行时，皮碗61的唇口受液柱压力增大，使皮碗61唇口的边缘与抽油泵筒2的内壁紧密接触，形成无间隙状态，保持零漏失量；当下放钢丝绳5使柱塞6下行时，皮碗61的唇口受液柱压力减小而自动微缩，使皮碗61的唇口边缘与抽油泵筒2的内壁之间具有一定间隙，减小柱塞6的下行阻力，减少下行过程中柱塞6的磨损，从而延长柱塞6的使用寿命，实现长周期生产。

并且，本发明实施例提供的工艺管柱中抽油泵筒2和井口之间连接有油管，从而避免井液直接在套管中流动，降低对套管密封性能的要求。同时，本发明实施例提供的取消了封隔器及丢手，可进行动液面测试及反循环洗井，提高工艺管柱对于常规油井的适应性。

进一步地，如图2所示，本发明实施例中，皮碗61可通过以下方式设置：柱塞6还包括连接杆62，连接杆62的上端与钢丝绳5的下端连接，皮碗61套设在连接杆62上。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，皮碗61自上而下嵌套在连接杆62上。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的工艺管柱还包括：套设在多个抽油泵筒2外部的多个外管7；多个外管7自上而下顺次连接。通过设置外管7来保证抽油泵筒2的密封性。

其中，抽油泵筒2的两端的外表面均设置有外螺纹，抽油泵筒2、第一油管1和外管7之间可通过以下方式连接。

第一油管1的下端和最上方的抽油泵筒2的上端之间通过第一变扣接箍X1连接，最上方的外管7的上端通过第一油管接箍Y1和第一变扣接箍X1连接，第一变扣接箍X1的内表面加工有内螺纹，外表面加工有外螺纹，第一油管1的下端设置有外螺纹，将第一变扣接箍X1套设在第一油管1和最上方的抽油泵筒2外部并上紧螺纹，实现第一油管1和最上方的抽油泵筒2的连接。第一油管接箍Y1的内表面设置有内螺纹，最上方的外管7的上端设置有外螺纹，最上方的外管7位于第一变扣接箍X1的下方，且最上方的外管7的外表面与第一变扣接箍X1的外表面平齐，将第一油管接箍Y1套设在最上方的外管7和第一变扣接箍X1的外部并上紧螺纹，实现最上方的外管7的连接。

基于相同的原理，第二油管3的上端和最下方的抽油泵筒2的下端之间通过第二变扣接箍X2连接，最下方的外管7的下端通过第二油管接箍Y2和第二变扣接箍X2连接，从而实现最下方的外管7的连接。

相邻两个抽油泵筒2之间通过泵筒接箍X3连接。具体来说，泵筒接箍X3的内表面设置有内螺纹，泵筒接箍X3套设在抽油泵筒2外部，上紧螺纹后即可实现相邻抽油泵筒2的连接。相邻两个抽油泵筒2之间的同心度小于0.1mm，两个抽油泵筒27在泵筒接箍X38内的筒端面间距为1.5～2.5mm，例如2mm，从而不影响柱塞6通过。

相邻两个外管7之间通过油管接箍连接。

进一步地，本发明实施例中，钢丝绳5上部包覆有非金属材料包覆层，使钢丝绳5表面光洁，提高与井口之间的密封性能。其中，非金属材料包覆层的包覆长度可以为80～100m，例如80m、85米、90米、95米、100米等，非金属材料可以为耐磨橡胶或聚乙烯等。

本发明实施例中，钢丝绳5的下端通过万向节(图中未示出)与连接杆62的上端连接。

本发明实施例提供管柱还包括：与连接杆62的下端连接的加重杆8。可通过连接不同数量的加重杆8来满足不同泵挂深度所需要的配重。连接杆62与加重杆8之间以及相邻两根加重杆8之间可通过螺纹连接。

相应地，可设置多根第二油管3，例如3～4根，以满足加重杆8提供上下行运行空间的需求。可以理解的是，第一油管1的数量也为多根。

进一步地，本发明实施例中，第二油管3的下端可通过第三油管接箍Y3与凡尔阀4连接。

如图4所示，本发明实施例中，凡尔阀4可采用大流道双凡尔球阀，以满足循环洗井需求。

本发明实施例中，抽油泵筒2的长度可为4.5m或者6.3m，内径可为44mm或者38mm；可通过选择抽油泵筒2的长度和数量来满足不同的冲程需求。举例来说，可连接12个4.5米长的抽油泵筒2，使抽油泵筒2的总长度达到50m，实现超长冲程，

泵筒接箍X3的长度可为105mm，外径可为73mm。第一油管1和第二油管3可为φ73mm油管，外管7可为φ89mm油管；各变扣接箍的外径可为89mm，各油管接箍的外径可为107mm。

综上，本发明实施例提供的工艺管柱中，利用皮碗的特点，设计了一种软密封耐磨柱塞，既能保证柱塞上行过程中柱塞与抽油泵筒之间的密封性，又能减少柱塞下行过程中的磨损，有效延长柱塞的使用寿命、提高抽油泵效率。并且该柱塞结构简单，省去了多级柱塞连接工作量。采用悬挂式超长冲程泵筒，泵筒不受载荷影响，并保证多级泵筒同心度。

同时，本发明实施例提供固定工艺管柱中取消了封隔器及丢手，可进行动液面测试及反循环洗井，提高了在常规油井的适应性。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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 (10)

1.一种索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，包括：自井口向下依次连接的第一油管、多个抽油泵筒、第二油管和凡尔阀，穿过所述第一油管进入所述抽油泵筒内的钢丝绳，以及与所述钢丝绳的下端连接的柱塞；

所述柱塞包括自上而下依次设置的多个皮碗，所述皮碗的唇口向上；

当所述柱塞上行时，所述皮碗的唇口边缘可与所述抽油泵筒的内壁紧密接触；当所述柱塞下行时，所述皮碗的唇口边缘可与所述抽油泵筒的内壁之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述柱塞还包括连接杆，所述连接杆的上端与所述钢丝绳的下端连接，所述皮碗套设在所述连接杆上。

3.根据权利要求1或2所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述管柱还包括：套设在多个所述抽油泵筒外部的多个外管；多个所述外管自上而下顺次连接。

4.根据权利要求3所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述抽油泵筒的两端的外表面均设置有外螺纹；

所述第一油管的下端和最上方的抽油泵筒的上端之间通过第一变扣接箍连接；

最上方的外管的上端通过第一油管接箍和所述第一变扣接箍连接；

所述第二油管的上端和最下方的抽油泵筒的下端之间通过第二变扣接箍连接；

最下方的外管的下端通过第二油管接箍和所述第二变扣接箍连接。

5.根据权利要求4所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述相邻两个所述抽油泵筒之间通过泵筒接箍连接；所述泵筒接箍的内表面设置有内螺纹，所述泵筒接箍套设在所述抽油泵筒外部；

相邻两个所述抽油泵筒之间的同心度小于0.1mm，相邻两个抽油泵筒的端面间距为1.5～2.5mm。

6.根据权利要求1或2所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述钢丝绳上部包覆有非金属材料包覆层，所述非金属材料包覆层的包覆长度为80～100m。

7.根据权利要求2所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述钢丝绳的下端通过万向节与所述连接杆的上端连接。

8.根据权利要求2所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述管柱还包括：

与所述连接杆的下端连接的加重杆。

9.根据权利要求1或2所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述第二油管的下端通过第三油管接箍与所述凡尔阀连接。

10.根据权利要求1或2所述的索式抽油机配套工艺管柱，其特征在于，所述凡尔阀为双凡尔球阀。