CN110617212A - 柱塞、防垢管式抽油泵及抽油系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柱塞、防垢管式抽油泵及抽油系统，以解决抽油泵内容易结垢的技术问题。该柱塞用于安装于抽油泵的泵筒，且与泵筒之间具有间隙，柱塞上开设有至少一个通孔，通孔将间隙和柱塞的内腔连通。该防垢管式抽油泵包括泵筒和上述的柱塞；柱塞安装于泵筒内，且柱塞与泵筒的内壁之间具有间隙，通孔将间隙和柱塞的内腔连通。该抽油系统包括抽油机、抽油杆以及上述的抽油泵；抽油杆的两端分别连接于抽油机和柱塞。本发明提供的技术方案防止了抽油泵的内部发生结垢，进而避免了抽油杆发生偏磨。

Description

柱塞、防垢管式抽油泵及抽油系统

技术领域

本发明涉及采油技术领域，尤其是涉及一种柱塞、防垢管式抽油泵及抽油系统。

背景技术

三元复合驱能够大幅度地提高油井高含水期采收率，油井从常规水驱转为三元复合驱后，整个采油系统中流体的组成和流动特性发生了很大的变化，不但包括油、气、水，而且还包括聚合物这种典型的高粘度非牛顿流体。

但是，由于三元复合驱中加入了碱，三元复合驱注入地层中与地层水相互反应的同时也与岩石矿物组分发生化学反应，使岩石矿物所含的硅铝等元素组分从固相转入地层水中。随着这种液体的不断采出，以及所处环境条件的变化，在举升系统及设备中积淀下来生成垢。结垢层破碎脱落至柱塞与泵筒之间极易造成卡泵现象，也会造成抽油杆发生偏磨，严重的将会使抽油杆拉断，检泵周期大幅度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱塞、防垢管式抽油泵及抽油系统，以解决抽油泵内容易结垢的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种柱塞，用于安装于抽油泵的泵筒，且与泵筒之间具有间隙，所述柱塞上开设有至少一个通孔，所述通孔将所述间隙和所述柱塞的内腔连通。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，多个所述通孔沿所述柱塞的轴向布置并形成螺旋形。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述柱塞包括沿其轴向布置的多个通孔组，每个所述通孔组均包括多个所述通孔；

同一所述通孔组的多个所述通孔均沿所述柱塞的径向排布，相邻的所述通孔组之间错位布置。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，同一所述通孔组包括两个沿所述柱塞同一径向开设的所述通孔，相邻所述通孔组的所述通孔的开设方向成90°。

第二方面，本发明提供了一种防垢管式抽油泵，该防垢管式抽油泵包括泵筒和上述的柱塞；

所述柱塞安装于所述泵筒内，且所述柱塞与所述泵筒的内壁之间具有间隙，所述通孔将所述间隙和所述柱塞的内腔连通。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，该防垢管式抽油泵还包括阻流环，所述阻流环安装于所述柱塞的外部，所述阻流环的外侧面与所述泵筒的内壁贴合。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，多个所述阻流环沿所述柱塞的轴线方向间隔设置。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述阻流环与所述柱塞一体连接。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，该防垢管式抽油泵还包括脱接器，所述脱接器一端与所述柱塞连接，另一端用于与抽油杆连接。

第三方面，本发明提供了一种抽油系统，该抽油系统包括抽油机、抽油杆以及上述的抽油泵；

所述抽油杆的两端分别连接于所述抽油机和所述柱塞。

结合以上技术方案，本发明带来的有益效果分析如下：

本发明提供了一种用于抽油泵的柱塞，该柱塞安装到泵筒内时，柱塞与泵筒的内壁之间具有间隙，在抽油杆的带动下，柱塞在泵筒内往复运动，井下的油液被提升。柱塞上开设有通孔，油液在被提升的同时在柱塞的内腔与间隙之间流动，油液始终处于流动状态，没有结垢的时间，防止了抽油泵的内部发生结垢，进而避免了抽油杆发生偏磨。

本发明还提供了一种防垢管式抽油泵，该抽油泵具有上述的柱塞，上述的柱塞在该抽油泵的泵筒内往复运动时，油液始终处于流动状态，没有结垢的时间，防止了抽油泵的内部发生结垢，进而避免了抽油杆发生偏磨。

本发明还提供了一种抽油系统，该抽油系统中包括上述的防垢管式抽油泵，上述的抽油泵能够防止结垢，大幅度延长了检泵的周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的防垢管式抽油泵的上半部分的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的防垢管式抽油泵的下半部分的结构示意图；

图3为图2中A区域的局部放大图。

图标：10－油管接箍；20－过流总成；30－上方泵筒接箍；40－泵筒；50－脱接器；60－柱塞上部阀；61－柱塞上部阀罩；62－柱塞上部阀球；63－柱塞上部阀座；70－柱塞；71－通孔；80－阻流环；90－柱塞进油阀；91－柱塞进油罩；92－柱塞进油阀球；93－柱塞进油阀座；94－柱塞阀座压帽；100－泵筒进油阀；101－泵筒进油阀罩；102－泵筒进油阀球；103－泵筒进油阀座；104－泵筒阀罩；110－下方泵筒接箍；120－护帽。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图详细描述柱塞70、防垢管式抽油泵及抽油系统，请一并参照说明书附图中图1至图3。

本实施例提供了一种柱塞70，参阅图1和图2。该柱塞70用于抽油泵，该柱塞70安装到抽油泵的泵筒40内时，该柱塞70与泵筒40的内壁之间具有间隙。柱塞70具有内腔，柱塞70上开设有至少一个通孔71，通孔71将柱塞70的内腔连通于柱塞70与泵筒40之间的间隙。

柱塞70安装到泵筒40内时，在抽油杆的带动下，柱塞70在泵筒40内往复运动，井下的油液被提升。油液在被提升的同时在柱塞70的内腔与间隙之间流动，油液始终处于流动状态，没有结垢的时间，防止了抽油泵的内部发生结垢，进而避免了抽油杆发生偏磨，也大幅度地延长了检泵的周期。

参阅图1和图2，多个通孔71沿柱塞70的轴向布置并形成螺旋形，柱塞70在抽油杆的带动下往复运动时，油液在泵筒40内形成环流，油液中的岩石矿物更加不容易附着在泵筒40的内壁或其他部件上，进一步防止了抽油泵的内壁发生结垢。

参阅图1和图2，柱塞70包括沿其轴向布置的多个通孔组，每个通孔组均包括多个通孔71；同一通孔组的多个通孔71均沿柱塞70的径向排布，相邻的通孔组之间错位布置，形成多个螺旋形，柱塞70在抽油杆的带动下往复运动，多个螺旋形使泵筒40内更容易形成环流，且环流的流动速率更大，岩石矿物更加不容易附着在泵筒40的内壁或其他部件上，进一步防止了抽油泵的内壁发生结垢。

较为优选地，参阅图1和图2，同一通孔组包括两个沿柱塞70同一径向开设的通孔71，相邻通孔组的通孔71的开设方向成90°。该结构保证泵筒40内的油液形成环流的基础上，方便了柱塞70上通孔71的加工。

该柱塞70上的通孔71的具体加工过程如下。同一组的两个通孔71在加工时，在确定好加工方向后，使用钻床一次钻孔完成；加工完一个通孔组，加工另一通孔组时，转动柱塞70，转动90°后直接钻孔加工，90°在加工时比较容易测量和定位，进而方便了加工。

该柱塞70的外表面设置有防垢涂层。防垢涂层能够防止液体中的岩石矿物在柱塞70的外表面附着，进一步防止了柱塞70的外表面发生结垢现象。

本实施例还提供了一种防垢管式抽油泵，参阅图1和图2，该防垢管式抽油泵包括泵筒40和上述的柱塞70；柱塞70安装于泵筒40内，并且柱塞70与泵筒40的内壁之间具有间隙，柱塞70的内部具有空腔，通孔71将柱塞70的内腔连通于柱塞70与泵筒40的内壁之间的间隙。

上述的柱塞70在该抽油泵的泵筒40内往复运动时，油液始终处于流动状态，使油液中的岩石矿物没有结垢的时间，防止了该抽油泵的内部发生结垢，进而避免了抽油杆发生偏磨，也大幅度地延长了该防垢管式抽油泵的检泵周期。该防垢管式抽油泵能够应用在多种油井，尤其能够应用在使用三元复合驱的油井中。

当然，该防垢管式抽油泵也具有现有抽油泵的基本结构，参阅图1和图2。该防垢管式抽油泵包括油管接箍10、过流总成20、上方泵筒接箍30、柱塞上部阀60、柱塞进油阀90、泵筒进油阀100、下方泵筒接箍110以及护帽120。油管接箍10的一端用于与油管连接，另一端通过过流总成20与上方泵筒接箍30连接；上方泵筒接箍30安装于泵筒40的上端；柱塞上部阀60安装在柱塞70的上端部，柱塞进油阀90安装在柱塞70的下端部；泵筒进油阀100安装于泵筒40的下端，护帽120安装于泵筒进油阀100的背离泵筒40的端部。

该防垢管式抽油泵具有上行程和下行程。柱塞70向上移动为上行程，柱塞70向下移动为下行程。在上行程中，泵筒进油阀100打开，柱塞进油阀90关闭，柱塞上部阀60关闭，该抽油泵外的油液经护帽120、泵筒进油阀100和下方泵筒接箍110进入柱塞进油阀90下方的泵筒40内，同时柱塞70将柱塞上部阀60上方的油液提升并经上方泵筒接箍30、过流总成20和油管接箍10流入油管。在下行程中，泵筒进油阀100关闭，柱塞进油阀90打开，柱塞进油阀90下方的泵筒40内的油液进入柱塞70的内腔和柱塞上部阀60的上方。

参阅图1，图1中示出了柱塞上部阀60的具体结构，柱塞上部阀60包括柱塞上部阀罩61、柱塞上部阀球62和柱塞上部阀座63，柱塞上部阀球62位于柱塞上部阀罩61内，柱塞上部阀座63安装在柱塞上部阀罩61的下部开口内。在上行程中，柱塞上部阀球62压紧在柱塞上部阀座63，将柱塞上部阀60关闭；在下行程中，柱塞上部阀球62脱离柱塞上部阀座63，将柱塞上部阀60打开。

参阅图2，图2中示出了柱塞进油阀90的具体结构，柱塞进油阀90包括柱塞进油罩91、柱塞进油阀球92、柱塞进油阀座93和柱塞阀座压帽94。柱塞进油阀球92位于柱塞进油罩91的内部，柱塞进油阀座93安装于柱塞进油阀90罩的向下开口内，柱塞阀座压帽94连接于柱塞进油阀90罩并将柱塞进油阀座93压紧。在上行程中，柱塞进油阀球92压紧在柱塞进油阀座93，将柱塞进油阀90关闭；在下行程中，柱塞进油阀球92脱离柱塞进油阀座93，将柱塞进油阀座93打开。

继续参阅图2，图2还示出了泵筒进油阀100的具体结构，泵筒进油阀100包括泵筒进油阀罩101、泵筒进油阀球102、泵筒进油阀座103和泵筒阀罩104。泵筒进油阀球102位于泵筒进油阀罩101内，泵筒进油阀座103连接于泵筒进油阀罩101的向下的开口内，泵筒阀罩104连接于泵筒进油阀罩101并将泵筒进油阀座103压紧，护帽120安装于泵筒阀罩104。在上行程中，泵筒进油阀球102脱离泵筒进油阀座103，将泵筒进油阀100打开；在下行程中，泵筒进油阀球102压紧在泵筒进油阀座103，将泵筒进油阀100关闭。

除了上述提及的柱塞70的外表面设置有防垢涂层外，该防垢管式抽油泵的油管接箍10、过流总成20、上方泵筒接箍30、柱塞上部阀60、柱塞进油阀90、泵筒进油阀100、下方泵筒接箍110以及护帽120等各部件的与油液接触的表面均设置有防垢涂层，使油液中结构物较难在各部件的表面附着，进而增强了该防垢管式抽油泵的防垢能力。

参阅图3，图3为图2中A区域的局部放大图。该防垢管式抽油泵还包括阻流环80，阻流环80安装于柱塞70的外部，阻流环80的外侧面与泵筒40的内壁贴合，使阻流环80能够阻挡油液中结垢物在泵筒40内的自由落体运动。

阻流环80连接于柱塞70，柱塞70在抽油杆的带动下往复运动，阻流环80随柱塞70一起运动。在上行程时，柱塞70向上运动，液体与结垢物排出泵筒40；在下行程时，结垢物进行自由落体运动，阻流环80能够阻挡结垢物向泵筒40的下部坠落，这些结垢物会在下一上行程中被排出泵筒40口直至排出井口。

同时，三元井容易在油管表面形成厚度为0.15mm左右的结垢层，抽油机开启时振动会使油管表面上的结构层脱离，并自由落体进入泵筒40，进而造成卡泵。本实施例提供的防垢管式抽油泵中设置有阻流环80，阻流管能够阻挡从油管表面上脱离的结构层进入泵筒40，进而有效防止卡泵情况的发生。

此外，通过多次试验中发现，柱塞70与泵筒40之间的密封面大于14mm时，油管壁脱落的结垢层会造成卡死，密封面小于10mm时不易卡死。经过多次试验，优选地将密封面设置为8mm并配合阻流环80能够解决卡死问题。上述密封面是指柱塞70与泵筒40之间的距离。

参阅图1和图2，多个阻流环80沿柱塞70的轴线方向间隔设置，形成了对结垢物的多道拦阻，在下行程中，结垢物被多个阻流环80拦阻，防止发生结垢。

并且，每个阻流环80均位于相邻的两通孔组之间，从任何一个通孔71流出到柱塞70与泵筒40之间的油液都能够被阻挡，阻挡结垢物向泵筒40的下部坠落。

具体地，如图1和图2所示，阻流环80与柱塞70一体连接，形成一体结构。

柱塞70在生产加工的过程中，在柱塞70的外部直接通过切削等工艺加工出阻流环80，使柱塞70与阻流环80被一同制造，既节省生产工艺流程，又使阻流环80与柱塞70之间具有较大的连接强度，避免阻流环80在该抽油泵在工作时从柱塞70上脱离。

参阅图1，该防垢管式抽油泵还包括脱接器50，脱接器50一端与柱塞70连接，另一端用于与抽油杆连接。具体地，脱接器50连接于柱塞70上方的柱塞上部阀60。

将该防垢管式抽油泵安装到井下时，由于阻流环80的外侧面与泵筒40的内壁贴合，无法先将泵筒40安装到井下后再将与抽油杆连接的柱塞70放入泵筒40。该防垢管式抽油泵需要先将柱塞70安装于泵筒40内，然后将泵筒40和柱塞70一同放入井下，最后将与抽油杆连接的脱接器50伸入泵筒40中，使脱接器50连接到柱塞70的上端，具体地，脱接器50连接到柱塞上部阀60的上部。

本实施例还提供了一种抽油系统，该抽油系统包括抽油机、抽油杆以及上述的抽油泵；抽油机安装在地面，抽油杆的上端连接于抽油机，抽油杆的下端连接于柱塞70；抽油机工作时能够带动抽油杆往复运动，进而使抽油杆的下端带动柱塞70在泵筒40内往复运动。

该抽油系统中包括上述的防垢管式抽油泵，防垢管式抽油泵中的油液始终处于流动状态，使油液中的岩石矿物没有结垢的时间，防止了该抽油泵的内部发生结垢，进而避免了抽油杆发生偏磨，也大幅度地延长了该防垢管式抽油泵的检泵周期，增长了该抽油系统连续工作的时间，进而提高了抽油的工作效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种柱塞，用于安装于抽油泵的泵筒(40)，且与泵筒(40)之间具有间隙，其特征在于，所述柱塞(70)上开设有至少一个通孔(71)，所述通孔(71)将所述间隙和所述柱塞(70)的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的柱塞，其特征在于，多个所述通孔(71)沿所述柱塞(70)的轴向布置并形成螺旋形。

3.根据权利要求1所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞(70)包括沿其轴向布置的多个通孔组，每个所述通孔组均包括多个所述通孔(71)；

同一所述通孔组的多个所述通孔(71)均沿所述柱塞(70)的径向排布，相邻的所述通孔组之间错位布置。

4.根据权利要求3所述的柱塞，其特征在于，同一所述通孔组包括两个沿所述柱塞(70)同一径向开设的所述通孔(71)，相邻所述通孔组的所述通孔(71)的开设方向成90°。

5.一种防垢管式抽油泵，其特征在于，包括泵筒(40)和如权利要求1－4任一项所述的柱塞(70)；

所述柱塞(70)安装于所述泵筒(40)内，且所述柱塞(70)与所述泵筒(40)的内壁之间具有间隙，所述通孔(71)将所述间隙和所述柱塞(70)的内腔连通。

6.根据权利要求5所述的防垢管式抽油泵，其特征在于，还包括阻流环(80)，所述阻流环(80)安装于所述柱塞(70)的外部，所述阻流环(80)的外侧面与所述泵筒(40)的内壁贴合。

7.根据权利要求6所述的防垢管式抽油泵，其特征在于，多个所述阻流环(80)沿所述柱塞(70)的轴线方向间隔设置。

8.根据权利要求6所述的防垢管式抽油泵，其特征在于，所述阻流环(80)与所述柱塞(70)一体连接。

9.根据权利要求6所述的防垢管式抽油泵，其特征在于，还包括脱接器(50)，所述脱接器(50)一端与所述柱塞(70)连接，另一端用于与抽油杆连接。

10.一种抽油系统，其特征在于，包括抽油机、抽油杆以及如权利要求5－9任一项所述的抽油泵；

所述抽油杆的两端分别连接于所述抽油机和所述柱塞(70)。