CN110306953A - 一种电潜水力活塞泵无杆采油方法及管柱 - Google Patents

Abstract

本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油方法及管柱，属于采油技术领域，本发明提供的，一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，包括位于管柱内的潜油电机、保护器、动力泵、变速箱、水力活塞泵、动力液管线和生产油管，潜油电机、保护器、动力泵、变速箱、水力活塞泵和生产油管在所述管柱内从下向上依次可拆卸连接，潜油电机外设有保护器，潜油电机经保护器与动力泵传动连接，动力泵通过变速箱经动力液管线与水力活塞泵传动连接，水力活塞泵通过生产油管与所述管柱出油口连接。相对于水基液压动力无杆采油系统，取消了地面专门建立液压驱动及井下动力传输系统，系统构造简单、成本低。

Description

一种电潜水力活塞泵无杆采油方法及管柱

技术领域

本发明属于采油技术领域，具体涉及一种电潜水力活塞泵无杆采油方法及管柱。

背景技术

目前国内油田定向井、斜井井数日益增多，采用常规有杆泵机械采油方式生产，面临的一个突出问题就是抽油管杆偏磨现象严重，导致油井维护性作业频次高、作业成本高，油井开发成本增加。

无杆采油工艺是解决机采井管杆偏磨矛盾的一项技术发展方向，近年来各油田开展了不同程度的扩大试验应用，取得了较好的应用效果。目前在用主体无杆采油工艺技术主要有四种类型，分别是潜油直线电机往复柱塞泵无杆采油、潜油电机直驱螺杆泵无杆采油、潜油离心泵无杆采油、水基液压动力无杆采油。

发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下缺陷：

潜油离心泵无杆采油由于排量较大，无法适应低渗透油田低液量油井。潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机往复柱塞泵无杆采油方式一定程度上受到井深限制以及井眼轨迹、出砂、结垢等井筒状况影响，适应性不高，系统运动部件结构复杂，容易出现问题；水基液压动力无杆采油系统需要在地面专门建立配套液压驱动系统以及动力传输系统，系统构造复杂、成本高，对油井井眼轨迹要求高，不适应推广。

发明内容

本发明提供一种电潜水力活塞泵无杆采油方法及管柱，目的在于解决上述问题，解决潜油离心泵无杆采油由于排量较大，无法适应低渗透油田低液量油井。潜油直驱螺杆泵、潜油直线电机往复柱塞泵无杆采油方式一定程度上受到井深限制以及井眼轨迹、出砂、结垢等井筒状况影响，适应性不高，系统运动部件结构复杂，容易出现问题；水基液压动力无杆采油系统需要在地面专门建立配套液压驱动系统以及动力传输系统，系统构造复杂、成本高，对油井井眼轨迹要求高，不适应推广的问题，针对目前无杆采油工艺技术存在的不足，创新提出了一种潜油电机水力活塞泵无杆采油方法及管柱。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，包括位于采油管柱内的潜油电机、保护器、动力泵、变速箱、水力活塞泵、动力液管线和生产油管，潜油电机、保护器、动力泵、变速箱、水力活塞泵和生产油管在所述采油管柱内从下向上依次可拆卸连接，潜油电机外设有保护器，潜油电机经保护器与动力泵传动连接，动力泵通过变速箱经动力液管线与水力活塞泵传动连接，水力活塞泵通过生产油管与所述采油管柱出油口连接。

还包括位于地面的井口装置和配电箱，井口装置设在所述采油管柱出油口处，井口装置与所述采油管柱出油口处连接，动力液管线一端延伸至井口装置内，另一端延伸至潜油电机内，配电箱的供电电缆通过井口装置进入至动力液管线内部，配电箱的供电电缆经动力液管线与潜油电机电连接。

所述配电箱的供电电缆内嵌式固定在动力液管线内部。

所述配电箱外还具有变压器和控制箱，控制箱经变压器与配电箱电连接。

所述动力泵内具有液压箱，动力泵和水力活塞泵之间具有二位置导流管液压阀，动力泵通过液压箱并经二位置导流管液压阀与水力活塞泵传动连接。

所述水力活塞泵包括第一液压缸、第二液压缸和油管；

第一液压缸内具有第一活塞，第一活塞将第一液压缸分为第一动力液腔和第一送油腔；

第二液压缸内具有第二活塞，第二活塞将第二液压缸分为第二动力液腔和第二送油腔；

第一活塞和第二活塞的运动方向相同，第一活塞和第二活塞之间具有活塞杆，第一活塞通过活塞杆与第二活塞传动连接；

液压箱通过二位置导流管液压阀分别与第一动力液腔和第二动力液腔连通；

第一送油腔和油管之间具有第一单向输出阀，第二送油腔和油管之间具有第二单向输出阀，油管通过第一单向输出阀和第二单向输出阀分别与第一送油腔和第二送油腔连接；

第一送油腔外具有第一单向吸入阀，第二送油腔外具有第二单向吸入阀，第一送油腔通过第一单向吸入阀与所述管柱外连通，第二送油腔通过第二单向吸入阀与所述管柱外连通；

油管和生产油管连接。

所述二位置导流管液压阀为液压分配阀或液压分配器。

所述动力液管线一端延伸至地面，位于地面的动力液管线端部设置有动力液补给阀门。

一种电潜水力活塞泵无杆采油方法，使用权利要求1-8任意一项所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱采取地下原油。

一种电潜水力活塞泵无杆采油方法，所述方法包括：

在井口装置内，通过动力液管线为动力泵补充动力液；

使用权利要求2-4任意一项所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱举升井筒内地层产液。

本发明的有益效果是，本发明提供了一种电潜水力活塞泵无杆采油技术方案，相对于潜油螺杆泵、潜油柱塞泵无杆采油方式，水力活塞泵结构简单、系统传动环节少，适应性、可靠性增强；相对潜油离心泵无杆采油，能够适应小排量油井举升，应用范围广阔；相对于水基液压动力无杆采油系统，取消了地面专门建立液压驱动及井下动力传输系统，系统构造简单、成本低。

附图说明

图1为一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的整体结构示意图；

图2为图1中水力活塞泵结构及工作原理示意图。

图中标记为：1、潜油电机；2、保护器；3、动力泵；4、变速箱；5、水力活塞泵；6、动力液管线；7、生产油管；8、井口装置；9、配电箱；10、变压器；11、控制箱；12、油管；13、活塞杆；14、第二液压缸；15、第二活塞；16、第二单向吸入阀；17、第二送油腔；18、第二单向输出阀；19、二位置导流管液压阀；20、液压箱；21、第一动力液腔；22、第一液压缸；23、第一活塞；24、第一单向吸入阀；25、第一单向输出阀；26、第二动力液腔；27、第一送油腔；28、左侧导流管；29、右侧导流管。

具体实施方式

首先需要说明的是，在本发明各个实施例中，所涉及的术语为：

潜油电机1，潜油电机1工作产生机械能，其为现有公知技术。

保护器2，保护器2主要是对潜油电机1进行过载、密封、高温保护；变速箱用于调整动力泵输出动力液液压大小，其为现有公知技术。

动力泵3，动力泵3将机械能转化为高压动力液，其为现有公知技术。

变速箱4，变速箱4用于调整动力泵输出动力液液压大小，其为现有公知技术。

水力活塞泵5，水力活塞泵5为液压泵，其为现有公知技术。

配电箱9，配电箱9通过电缆给潜油电机1馈电，其为现有公知技术。

液压箱20，液压箱20用于存储动力液，其为现有公知技术。

第一动力液腔21，第一动力液腔21连通动力泵3，通过动力泵3供给第一动力液腔21高压动力液，第一动力液腔21由于高压动力液推动第一活塞23运动，第一动力液腔21和第一活塞23将高压动力液转换为动力。

第二动力液腔26，第二动力液腔26连通动力泵3，通过动力泵3供给第二动力液腔26高压动力液，第二动力液腔26由于高压动力液推动第二活塞15运动，第二动力液腔26和第二活塞15将高压动力液转换为动力。

第一送油腔27，第一送油腔27具有第一单向吸入阀24和第一单向输出阀25，第一单向吸入阀24用于第一送油腔27扩大时吸入采油管柱外的原油，第一单向输出阀25用于第一送油腔27缩小时将原油输送至地面。

第二送油腔17，第二送油腔17具有第二单向吸入阀16和第二单向输出阀18，第二单向吸入阀16用于第二送油腔17扩大时吸入采油管柱外的原油，第二单向输出阀18用于第二送油腔17缩小时将原油输送至地面。

二位置导流管液压阀19，是一种动力液液流方向液压控制阀，在阀内，根据两套液流回路管线连接口处压力设定值，实现动力液管线交替与液流回路管线连通，从而将动液力交替泵入水力活塞泵腔17、21中，驱动水力活塞泵进行上下往复运动。

保护器2，即电机保护器是一种连接潜油电机与动力泵的装置，内设沉淀保护腔室，储存润滑油，主要给电机提供润滑，避免干磨损坏；型号较多，属常规公知装置。

下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱方案进行详细介绍说明。

实施例1

请参考图1，其示出了本发明一实施例提供的一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的整体结构示意图；该电潜水力活塞泵无杆采油管柱，包括位于采油管柱内的潜油电机1、保护器2、动力泵3、变速箱4、水力活塞泵5、动力液管线6和生产油管7，潜油电机1、保护器2、动力泵3、变速箱4、水力活塞泵5和生产油管7在所述采油管柱内从下向上依次可拆卸连接，潜油电机1外设有保护器2，潜油电机1经保护器2与动力泵3传动连接，动力泵3通过变速箱4经动力液管线6与水力活塞泵5传动连接，水力活塞泵5通过生产油管7与所述采油管柱出油口连接。

上述实施例中，潜油电机1、保护器2、动力泵3、变速箱4、水力活塞泵5和生产油管7通过丝扣或接头连接，生产油管7与井口丝扣连接、键连接或销接；保护器2主要是对潜油电机1进行过载、密封、高温保护，变速箱4用于调整动力泵3输出动力液液压大小。潜油电机1工作时，在保护器2作用下，将机械能传递到动力泵3，动力泵3将机械能转化为高压动力液，经过变速箱4对动力液液压调整后，通过动力液管线6进入水力活塞泵5；动力液驱动水力活塞泵5上下往复运动，将采油管柱外产液通过生产油管7举升至地面，完成采油。本实施例结构简单、系统传动环节少，适应性及可靠性得到增强。

实施例2

进一步的，如图1所示，本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的另一实施例，还包括位于地面的井口装置8和配电箱9，井口装置8设在所述采油管柱出油口处，井口装置8与所述采油管柱出油口处连接，动力液管线6一端延伸至井口装置8内，另一端延伸至潜油电机1内，配电箱9的供电电缆通过井口装置8进入至动力液管线6内部，配电箱9的供电电缆经动力液管线6与潜油电机1电连接。

上述实施例中，在地面设置有井口装置8和配电箱9，井口装置8设在采油管柱出油口，方便对采油管柱出油口管理，其为现有技术中公知技术，设在采油管柱内的动力液管线6一端延伸至井口装置8内，其作用为当动力泵3内动力液不足时，用户可以通过连接在井口装置8内的动力液管线6给动力泵3内添加动力液，保证动力泵3动力的正常供给，配电箱9的供电电缆通过动力液管线6与潜油电机1电连接，动力液管线6又作为供电电缆的外保护管，简化了配电箱9的供电电缆的单独安装，简化了系统，并且由于配电箱9的供电电缆得到动力液管线6的保护使得供电电缆更为耐用。

实施例3

进一步的，如图1所示，本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的另一实施例，所述配电箱9的供电电缆内嵌式固定在动力液管线6内部。

上述实施例中，本发明通过设计电缆内嵌于液压管线，能够降低系统最大外径尺寸，并在起下钻过程中有利于对电缆的保护。

实施例4

进一步的，如图1所示，本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的另一实施例，所述配电箱9外还具有变压器10和控制箱11，控制箱11经变压器10与配电箱9电连接。

上述实施例中，配电箱9、变压器10和控制箱11均为现有技术中心成熟技术，控制箱11控制变压器10产生控制潜油电机1的电源，并经配电箱9输送给潜油电机1。

实施例5

进一步的，如图2所示，本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的另一实施例，所述动力泵3内具有液压箱20，动力泵3和水力活塞泵5之间具有二位置导流管液压阀19，动力泵3通过液压箱20并经二位置导流管液压阀19与水力活塞泵5传动连接。

上述实施例中，动力泵3给压力液施加压力，压力液通过液压箱20并经导流管液压阀19流至二位置导流管液压阀19，压力液在二位置导流管液压阀19处由二位置导流管液压阀19控制压力液流入水力活塞泵5内的走向，控制水力活塞泵5做往复运动，将管柱内的原油举升至地面。其中，动力液管线要配套回路液流管线，液压箱20一方面储存高压动力液，一方面为回路液流管线提供储液空间。

实施例6

进一步的，如图2所示，本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的另一实施例，所述水力活塞泵5包括第一液压缸22、第二液压缸14和油管12；

第一液压缸22内具有第一活塞23，第一活塞23将第一液压缸22分为第一动力液腔21和第一送油腔27；

第二液压缸14内具有第二活塞15，第二活塞15将第二液压缸14分为第二动力液腔26和第二送油腔17；

第一活塞23和第二活塞15的运动方向相同，第一活塞23和第二活塞15之间具有活塞杆13，第一活塞23通过活塞杆13与第二活塞15传动连接；

液压箱20通过二位置导流管液压阀19分别与第一动力液腔21和第二动力液腔26连通；

第一送油腔27和油管12之间具有第一单向输出阀25，第二送油腔17和油管12之间具有第二单向输出阀18，油管12通过第一单向输出阀25和第二单向输出阀18分别与第一送油腔27和第二送油腔17连接；

第一送油腔27外具有第一单向吸入阀24，第二送油腔17外具有第二单向吸入阀16，第一送油腔27通过第一单向吸入阀24与所述管柱外连通，第二送油腔17通过第二单向吸入阀16与所述管柱外连通；

油管12和生产油管7连接。

上述实施例中，水力活塞泵主要工作原理是，潜油电机1通电后，动力泵3将动力液从液压箱20通过二位置导流管液压阀19泵入水力活塞泵5；

图2中，当左侧导流管28连通时，动力液进入第一动力液腔21，动力液传递到第一活塞23，油井产液从第一活塞23下部的第一送油腔27通过第一单向输出阀25、油管12进入生产油管7，与此同时活塞杆13向下移动，在第二液压缸14内的第二送油腔17由于内外压力的不同，通过第二液压缸14内的第二活塞15，使油井产液通过第二单向吸入阀16进入第二送油腔17中，因此，在运动的末尾，第一动力液腔21内注满了动力液，第二送油腔17充满了油井产液；

当右侧导流管29连通时，动力液进入位于第二动力液腔26，动力液传递到第二活塞15，生产液通过第二单向输出阀18、油管12进入生产油管7，与此同时活塞杆13向上移动，第一液压缸22内的第一送油腔27内外压力的不同，通过第一活塞23，使油井产液通过第一单向吸入阀24进入第一送油腔27，在运动末尾，第一送油腔27注满油井产液，第二液压缸充满动力液。

本实施例的水力活塞泵5可以在每次活塞运动时，同时进行吸入油井产液和向地面输送油井产液。

实施例7

进一步的，本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的另一实施例，所述二位置导流管液压阀19为液压分配阀或液压分配器。

上述实施例中，二位置导流管液压阀19作为为不断变换左侧导流管28的导通和右侧导流管29的导通，起到让水力活塞泵5正常运行的目的，二位置导流管液压阀19为现有技术中的公知技术。

实施例8

进一步的，如图1所示，本发明一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱的另一实施例，所述动力液管线6一端延伸至地面，位于地面的动力液管线6端部设置有动力液补给阀门。

上述实施例中，动力液管线6的一端延伸至地面，可以有效解决动力泵3在使用一端时间后，动力液不足导致动力泵3动力变低的问题，在动力液管线6端部设置动力液补给阀门，可以在需要的时候给动力泵3补充动力液。本实施例有效降低了给动力泵3补充时繁杂的操作，降低操作人员的工作强度，节省施工成本。

实施例9

请参考图1，一种电潜水力活塞泵无杆采油方法，使用实施例1到实施例9任意一实施例的一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱采取地下原油。

上述实施例中，使用本发明公开的一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱进行采油，相对于潜油螺杆泵、潜油柱塞泵无杆采油方式，水力活塞泵结构简单、系统传动环节少，适应性、可靠性增强；相对潜油离心泵无杆采油，能够适应小排量油井举升，应用范围广阔；相对于水基液压动力无杆采油系统，取消了地面专门建立液压驱动及井下动力传输系统，系统构造简单、成本低。

实施例10

请参考图1，一种电潜水力活塞泵无杆采油方法，在井口装置内，通过动力液管线为动力泵补充动力液；

使用实施例2到实施例4任意一实施例的一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱举升井筒内地层产液。

上述实施例中，由于在举升井筒内地层产液时动力液管线位于地面，可以通过动力液管线给动力泵注入足量动力液，因此可以在开采进行后有效增加动力泵3的动力，优化动力泵3的动力部分，保持动力液的驱动力稳定。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，包括位于采油管柱内的潜油电机(1)、保护器(2)、动力泵(3)、变速箱(4)、水力活塞泵(5)、动力液管线(6)和生产油管(7)，潜油电机(1)、保护器(2)、动力泵(3)、变速箱(4)、水力活塞泵(5)和生产油管(7)在所述采油管柱内从下向上依次可拆卸连接，潜油电机(1)外设有保护器(2)，潜油电机(1)经保护器(2)与动力泵(3)传动连接，动力泵(3)通过变速箱(4)经动力液管线(6)与水力活塞泵(5)传动连接，水力活塞泵(5)通过生产油管(7)与所述采油管柱出油口连接。

2.如权利要求1所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，还包括位于地面的井口装置(8)和配电箱(9)，井口装置(8)设在所述采油管柱出油口处，井口装置(8)与所述采油管柱出油口处连接，动力液管线(6)一端延伸至井口装置(8)内，另一端延伸至潜油电机(1)内，配电箱(9)的供电电缆通过井口装置(8)进入至动力液管线(6)内部，配电箱(9)的供电电缆经动力液管线(6)与潜油电机(1)电连接。

3.如权利要求2所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，所述配电箱(9)的供电电缆内嵌式固定在动力液管线(6)内部。

4.如权利要求2所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，所述配电箱(9)外还具有变压器(10)和控制箱(11)，控制箱(11)经变压器(10)与配电箱(9)电连接。

5.如权利要求1所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，所述动力泵(3)内具有液压箱(20)，动力泵(3)和水力活塞泵(5)之间具有二位置导流管液压阀(19)，动力泵(3)通过液压箱(20)并经二位置导流管液压阀(19)与水力活塞泵(5)传动连接。

6.如权利要求5所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，所述水力活塞泵(5)包括第一液压缸(22)、第二液压缸(14)和油管(12)；

第一液压缸(22)内具有第一活塞(23)，第一活塞(23)将第一液压缸(22)分为第一动力液腔(21)和第一送油腔(27)；

第二液压缸(14)内具有第二活塞(15)，第二活塞(15)将第二液压缸(14)分为第二动力液腔(26)和第二送油腔(17)；

第一活塞(23)和第二活塞(15)的运动方向相同，第一活塞(23)和第二活塞(15)之间具有活塞杆(13)，第一活塞(23)通过活塞杆(13)与第二活塞(15)传动连接；

液压箱(20)通过二位置导流管液压阀(19)分别与第一动力液腔(21)和第二动力液腔(26)连通；

第一送油腔(27)和油管(12)之间具有第一单向输出阀(25)，

第二送油腔(17)和油管(12)之间具有第二单向输出阀(18)，油管(12)通过第一单向输出阀(25)和第二单向输出阀(18)分别与第一送油腔(27)和第二送油腔(17)连接；

第一送油腔(27)外具有第一单向吸入阀(24)，第二送油腔(17)外具有第二单向吸入阀(16)，第一送油腔(27)通过第一单向吸入阀(24)与所述管柱外连通，第二送油腔(17)通过第二单向吸入阀(16)与所述管柱外连通；

油管(12)和生产油管(7)连接。

7.如权利要求6所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，所述二位置导流管液压阀(19)为液压分配阀或液压分配器。

8.如权利要求6所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱，其特征在于，所述动力液管线(6)一端延伸至地面，位于地面的动力液管线(6)端部设置有动力液补给阀门。

9.一种电潜水力活塞泵无杆采油方法，其特征在于，使用权利要求1-8任意一项所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱采取地下原油。

10.一种电潜水力活塞泵无杆采油方法，其特征在于，所述方法包括：

在井口装置内，通过动力液管线为动力泵补充动力液；

使用权利要求2-4任意一项所述一种电潜水力活塞泵无杆采油管柱举升井筒内地层产液。