CN111058802A - 齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统及方法，包括齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装置以及平行多泵井下采油管柱；所述平行多泵井下采油管柱的管柱数量分为两组，所述两组采油管柱上端的两光杆升降齿条通过驱动齿轮相啮合，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构。本发明通过设置两组采油杆柱重量近乎相等的采油管柱，两组采油管柱通过驱动齿轮或悬挂齿轮平衡支撑，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，使得电机装机功率更小，系统效率更高，真正意义上实现“低碳”举升采油。

Description

齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统及方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统及方法。

背景技术

游梁式抽油机举升采油一直以来都是世界石油工业内占据主导地位的人工举升方式。相比其它举升方式，它具有诸如结实耐用、野外工况可靠性高、维护保养方便、标准化程度高、通用性强等诸多优势。但同时，游梁式抽油机也有无法克服的“先天不足”。主要是：不能充分发挥“长冲程、低冲次”生产参数的技术优势，平衡原理问题与悬点载荷波动特性导致负载平衡率低，电机重载启动，轻载工作，扭矩波动大，上下冲程负载不均匀，甚至有负向扭矩，效率低、能耗高。因为游梁式抽油机没有从本质上改变四连杆传动机构的特性，所以无法从根本上解决“大马拉小车”、能耗高的缺点，机采效率提升空间和节能潜力有限。

目前仅我国各油田抽油机保有量在35万台以上，电机装机总容量超过1500万千瓦，每年耗电逾250亿度。而实测机采系统效率仅25％～30％，有的甚至低于25％，据测算，若能提升至31％，年总节电潜力即可达近二十亿度。这种新型低能耗举升系统及方法就是为适应国家工业生产“节能减排”规划和要求，实现油井“低碳”举升采油而研发的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高采油效率、降低举升能耗的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统及方法。

本发明所采用的技术方案为：齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：包括齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装置以及平行多泵井下采油管柱；所述平行多泵井下采油管柱的管柱数量分为两组，两组采油管柱上端的光杆伸出井口；齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机包括机架和在机架上安设的双齿条上下驱动装置，所述双齿条上下驱动装置包括分别与一光杆固连的光杆升降齿条、分别与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨、分别与光杆升降导轨相配置的齿条导轨、同时与两升降齿条啮合并驱动两升降齿条上下方向交替运动的驱动齿轮，所述齿条导轨安设在机架上，所述两组采油管柱上端的两光杆升降齿条通过驱动齿轮相啮合，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所述平行多泵井下采油管柱与多光杆多悬挂采油井口装置相配套。

按上述技术方案，在支架上位于两光杆之间还设有悬挂齿轮，所述悬挂齿轮分别与两光杆升降齿条啮合，所述悬挂齿轮作为两组采油管柱的悬挂支撑平衡结构。

按上述技术方案，采油管柱为两根，并对称设置，构成双油管式平行双泵井下采油管柱或丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱，相应的，多光杆多悬挂采油井口装置为双光杆双悬挂采油井口。

按上述技术方案，双油管式平行双泵井下采油管柱包括两个结构相同的采油管柱，均包括光杆、油管、抽油杆、抽油泵、筛管和丝堵，所述油管通过双光杆双悬挂采油井口悬挂安装，油管、抽油泵筒、筛管、丝堵从上至下依次连接，所述光杆依次与抽油杆、柱塞相连构成采油杆柱，所述采油杆柱置入油管，直至抽油泵泵筒中，两光杆通过双齿条上下驱动装置相连。

按上述技术方案，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱根据丢手式插管封隔器结构不同可采用两种结构形式，分为丢手式单插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱和丢手式双插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱。

按上述技术方案，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱包括：两根光杆、两条抽油杆、双杆式泵、双插管、丢手式双插管封隔器，所述双杆式泵包括两平行设置的抽油泵，在两抽油泵的两端均连接双泵筒扶正器，双杆式泵的下端通过双插管与丢手式双插管封隔器插入密封配套，双杆式泵的两柱塞分别连接一抽条油杆，两条抽油杆分别与对应的光杆相连。

按上述技术方案，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱包括两根光杆、两条抽油杆、双杆式泵、单插管、丢手式单插管封隔器，所述双杆式泵包括两平行设置的抽油泵，在两抽油泵的上端连接双泵筒扶正器，下端连接三通扶正接头，所述的三通扶正接头与丢手式单插管封隔器密封配套，双杆式泵的两柱塞分别连接一抽油杆，各个抽油杆与对应的光杆相连。

按上述技术方案，双油管式平行双泵井下采油管柱配置有独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口，所述独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口包括：与双光杆配合的双光杆盘根盒、生产四通、双悬挂套管四通，在生产四通内对应两采油管柱的生产通道设有用于将生产四通内部分隔成两个独立空腔的密封隔板，生产四通的两侧分别与一生产闸门相连通，实现两侧独立出液；生产四通的上端连接双光杆盘根盒，下端连接有双悬挂套管四通，双悬挂套管四通的两侧分别连接套管闸门，双悬挂套管四通的下端与套管连接头相连。

按上述技术方案，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱与一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口相配置，所述一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口包括：与双光杆配合的双光杆盘根盒、生产三通、双悬挂套管四通，生产三通的上端连接双光杆盘根盒、下端连接双悬挂套管四通，其一侧配置生产阀门，实现生产通道单边出液，双悬挂套管四通的两侧分别连接套管闸门，双悬挂套管四通的下端与套管连接头相连。

按上述技术方案，所述双光杆盘根盒包括两个平行设置的盘根盒本体，各个盘根盒本体内部对应穿装一根光杆，并内置盘根盒胶皮，上端通过双光杆盘根盒压盖压紧，下端通过具有双孔的双光杆盘根盒端盖紧固在生产四通的上端

按上述技术方案，在支撑架上设有T型滑槽，至少一齿条导轨安设在T型槽内，其通过齿条导轨螺栓进行固定。

按上述技术方案，所述齿条导轨为齿条滚轮导轨。

按上述技术方案，在支撑架上对应两光杆的上方或/和下方配置了光杆导向压紧轮，所述光杆导向压紧轮通过轴承安设在支撑架上，在支撑架上配置有锁紧装置用于实现光杆导向压紧轮的限位。

多泵对称连续递进式排液平衡负载低功耗举升方法，其特征在于：

在一口井中，按照满足套管内径结构尺寸和安全起下杆管作业标准，平行对称地下入偶数个相同的采油管柱，井口配置偶数根平行光杆，其中，采油管柱及光杆对应为两组，两组平行光杆的上端分别连接有光杆升降齿条，两光杆升降齿条均与设置在两组平行光杆之间的驱动齿轮来悬挂并驱动，使位于驱动齿轮两侧对称采油杆柱静载荷近乎相等，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，通过驱动齿轮实现两组平行采油管柱上下交替举升采油。

由于平行双泵井下采油管柱同处同一口井的相同工况和生产参数下，齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机中的悬挂齿轮或驱动齿轮作为两采油杆柱的平衡支撑悬挂点，悬点处两侧对称抽油杆柱静载荷近乎相等，且互为“负载”与“配重”的类似“天平”结构的平衡关系。这样就很好地解决了抽油机悬点载荷本身交变以及随地层能量产生动态变化的特性与传统抽油机平衡原理和结构设计上存在的不完全匹配、平衡度差的问题。进而使得该抽油机电机做功几乎全部用来提升井液而与井下杆柱重量无关，即可大幅降低电机装机功率，整机负载平衡率和系统效率获得质的提升，最终降低抽油机采油举升能耗，真正意义上实现了“低碳”举升采油。

本发明所取得的有益效果为：

1、通过设置两组重量近乎相等的采油杆柱，两组采油杆柱通过驱动齿轮或悬挂齿轮平衡支撑，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所以仅需电机的驱动力来做单程的井液提升，使得电机装机功率更小，系统效率更高，真正意义上实现“低碳”举升采油。平行双泵井下采油管柱为完全对称设计，两侧抽油杆柱在悬点处呈“坐跷跷板”式结构，双光杆悬点静载荷近似对称，齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机只需起到“轻微”点动升降作用，电机功率可近似看作完全用来提升井液(以及等效的“中和点”下部杆重、摩擦力等)。故平衡度获得“质”的提升(尤其是间出井、间抽井、供液不足井)，系统效率相比传统提高10％以上，举升能耗大幅降低。

2、由于负载和配重“极限”靠近，传动链短，启动扭矩小，无功损耗低。单边负载一定条件下，旋转力臂最小，启动扭矩也相应最小，传动过程的摩擦损耗降至最低。

3、实现“小杆小泵”深抽，有效释放油藏潜力。两侧采油杆的上下冲程均对称排液，同样产液排量下可将原大泵“平均拆分”为对称小泵，更有利于低渗透低能量油藏深抽挖潜。

4、更好发挥“长冲程、慢冲次”举升优势。调大冲程方便，只需改变抽油机芯轴(电机)旋转圈数即可，故整机高度和重量可偏小设计(而现有的塔架机冲程是不可调的)，可进一步调小冲次，减缓偏磨。

5、井下管柱更可靠，有利延长免修期。双光杆井口为两侧独立出液口，若单边管柱异常，仅仅“沦为”配重而已，调大冲次或冲程后仍可利用另一侧单泵以相近排量继续生产。

6、举升系统可以实现连续排液举升，有利于缓解储层出砂程度。传统的间歇式脉动抽吸对储层产生一定的脉动震荡效应，会在一定程度上加剧储层出砂程度，尤其是对于严重供液不足的低产低液井。而本发明的举升系统为一个冲次两次排液，即上下冲程为连续递进式吸液-排液过程，井筒供排液平缓，有利于减缓出砂。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种单井双泵连续排液天平负载式低能耗举升系统的结构图。

图2为本发明实施例提供的另一种单井双泵连续排液天平负载式低能耗举升系统的总装立体图。

图3为本发明中单插管的结构示意图。

图4为本发明实施例中独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口立体剖视图。

图5为本发明实施例中一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口立体剖视图。

图6为本发明实施例中齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机平面图。

图7为图6的A-A向剖视图。

图8为本发明实施例中齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机侧视图。

图中：1-1、1-2—光杆防脱帽；2-1、2-2—光杆；3—齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机主体；4、12—光杆导向压紧轮；5-1、5-2—光杆升降齿条；6-1、6-2—齿条滚轮导轨；7-1、7-2—齿条导轨螺栓；8—悬挂齿轮；9-1、9-2—光杆升降导轨；10、10-1、10-2—驱动齿轮；11-1、11-2—齿条螺栓；13-1、13-2—双光杆盘根盒压盖；14-1、14-2—盘根盒本体；15-1、15-2—盘根盒胶皮；16—双光杆盘根盒端盖；17—双光杆盘根盒端盖螺栓；18-1、18-2—生产闸门；19—密封隔板；20—生产四通；21—生产四通螺栓；22—双悬挂套管四通；23-1、23-2—套管闸门；24—双悬挂套管四通螺栓；25—套管连接头；26-1、26-2—油管接箍；27-1、27-2—油管；28—抽油杆接箍；28-1、28-2—抽油杆接箍；29—抽油杆；30-1、30-2—上游动凡尔；31-1、31-2—柱塞；32-1、32-2—下游动凡尔；33-1、33-2—泵筒；34—套管；34-1—套管炮眼；35-1、35-2—固定凡尔；36-1、36-2—筛管；37-1、37-2—丝堵；38—双光杆盘根盒填料仓及调节螺杆；39—变速箱；40—变速箱输入轴带轮；41—皮带；42—电机；43—齿条导轨滚轮；48—生产三通；49、50—双泵筒扶正器；51—双插管；52—丢手式双插管封隔器；54—三通扶正接头；55—中心插管；56—中心插管密封圈；57—丢手式单插管封隔器；57-1—封隔器胶筒；57-2—封隔器卡瓦。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本实施例提供了一种齿轮悬挂式多泵排液平衡负载低功耗举升系统，包括齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装置以及平行多泵井下采油管柱；所述平行多泵井下采油管柱的管柱数量分为两组，两组采油管柱的采油杆柱的重量近乎相等，两组采油管柱上端的光杆伸出井口；齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机包括机架3和在机架上安设的双齿条上下驱动装置，所述双齿条上下驱动装置包括分别与一光杆固连的光杆升降齿条(5-1,5-2)、分别与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨(9-1,9-2)、分别与光杆升降导轨相配置的齿条导轨(6-1,6-2)、同时与两升降齿条啮合并驱动两升降齿条上下方向交替运动的驱动齿轮10，两齿条导轨(6-1,6-2)安设在机架3上，所述两组采油杆柱上端的两光杆升降齿条通过驱动齿轮10相啮合，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所述平行多泵井下采油管柱与多光杆多悬挂采油井口装置相配套。

本实施例中，在支架上位于两光杆之间还设有悬挂齿轮8，所述悬挂齿轮8分别与两光杆升降齿条(5-1,5-2)啮合，所述悬挂齿轮8作为两根采油管柱的悬挂支撑平衡结构(即支撑悬挂点)，其中驱动齿轮10用于驱动两光杆上下交替举升采油，进一步降低了齿轮的制造精度。

本实施例还提供了一种多泵对称连续递进式排液平衡负载低功耗举升方法，其包括如下步骤：

在一口井中，按照满足套管内径结构尺寸和安全起下杆管作业标准，平行对称地下入偶数个相同的采油管柱，井口配置偶数根平行光杆，其中，采油管柱及光杆对应为两组，两组平行光杆的上端分别连接有光杆升降齿条，两光杆升降齿条均与设置在两组平行光杆之间的驱动齿轮来悬挂并驱动，使位于驱动齿轮两侧对称采油管柱静载荷近乎相等，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，通过驱动齿轮实现两组平行采油管柱上下交替举升采油。

本实施例中，每组采油管柱可以为对称设置，也可以为非对称设置，只要满足两侧的采油杆柱重量相等即可，每组采油管柱的数量可以为一根也可以为多根，本实施例以设置两组对称的采油管柱，每组采油管柱为一根采油管柱为例进行说明。即如图1所示，采油管柱为两根，并对称设置，构成双油管式平行双泵井下采油管柱或丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱，相应的，多光杆多悬挂采油井口装置为双光杆双悬挂采油井口。

由于平行双泵井下采油管柱同处同一口井的相同工况和生产参数下，齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机悬点处两侧对称抽油杆柱静载荷近乎相等，且互为“负载”与“配重”的类似“天平”结构的平衡关系。这样就很好地解决了抽油机悬点载荷本身交变以及随地层能量产生动态变化的特性与传统抽油机平衡原理和结构设计上存在的不完全匹配、平衡度差的问题。进而使得该新型抽油机电机做功几乎全部用来提升井液而与井下杆柱重量无关，即可大幅降低装机功率，整机负载平衡率和系统效率获得质的提升，最终降低机采举升能耗，真正意义上实现了“低碳”举升采油。

本发明具体实施例以为两个采油管柱进行说明和阐述，即发明一种单井双泵连续递进式排液平衡负载低功耗举升系统及方法。如图1-2所示，该新型举升系统由平行双泵井下采油管柱、双光杆双悬挂采油井口、齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机三大主要系统模块组成。

其中，平行双泵井下采油管柱可采用双油管式和丢手无管双杆式两种结构。双油管式采油管柱可以适用于大管径的套管，比如适合7寸及以上的套管，而丢手无管双杆式采油管柱可以适用5寸半及7寸之间的套管，当然根据需要其也可以应用在7寸以上的套管。

如图1所示，双油管式平行双泵井下采油管柱包括两个结构相同的采油管柱，均包括光杆防脱帽(1-1、1-2)；光杆(2-1、2-2)；油管接箍(26-1、26-2)；油管(27-1、27-2)；抽油杆接箍28；抽油杆29；上游动凡尔(30-1、30-2)；柱塞(31-1、31-2)；下游动凡尔(32-1、32-2)；泵筒(33-1、33-2)；固定凡尔(35-1、35-2)；筛管(36-1、36-2)；丝堵(37-1、37-2)，现以其中一采油管柱的具体构成为例进行说明。现以其中一采油管柱的具体构成为例进行说明。所述油管通过双光杆双悬挂采油井口悬挂安装，油管27-1、抽油泵筒33-4、筛管36-1、丝堵37-1从上至下依次连接，各油管之间通过油管接箍26-1相连，最上端的油管通过双光杆双悬挂采油井口悬挂，最下端的油管连接抽油泵泵筒33-1，其中，油管管柱的重量通过双光杆双悬挂采油井口承载，采油杆柱的重量通过悬挂齿轮8承载。光杆2-1的上端连接有光杆防脱帽1-1，下端连接有抽油杆29，各个抽油杆29之间通过抽油杆接箍28相连，最下端的抽油杆29与柱塞总成相连。安装时，所述光杆与抽油杆、柱塞总成相连构成采油杆柱置入油管27-1中，直至抽油泵泵筒33-1中。其中，抽油泵为现有技术，抽油泵包括抽油泵泵筒，在两抽油泵泵筒底部分别安装固定凡尔总成(35-1、35-2)，内部分别配套柱塞总成，柱塞总成包括上游动凡尔30、柱塞31、下游动凡尔32。。两采油管柱上端的光杆(1-1、1-2)通过悬挂齿轮8悬挂，并通过驱动齿轮10驱动，悬挂齿轮8处两侧对称采油杆柱静载荷近乎相等，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构。

其中，丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱根据丢手式插管封隔器结构不同可采用两种结构形式，分为丢手式单插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱和丢手式双插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱。

如图2所示，丢手式双插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱包括：光杆防脱帽(1-1、1-2)、光杆(2-1、2-2)、抽油杆接箍(28-1、28-2)、抽油杆(29-1、29-2)、双泵筒扶正器49、两杆式抽油泵、双泵筒扶正器50、双插管51、丢手式双插管封隔器52、中心插管密封圈、丢手式单插管封隔器、封隔器胶筒、封隔器卡瓦，所述两杆式抽油泵泵筒的两端分别连接双泵筒扶正器49和三通扶正接头54，两杆式抽油泵的柱塞总成封装在泵筒内，并为现有技术。在两个杆式抽油泵泵筒内分别配置上游动凡尔(30-1、30-2)；柱塞(31-1、31-2)；下游动凡尔(32-1、32-2)；固定凡尔(35-1、35-2)。两杆式抽油泵的柱塞(31-1、31-2)分别连接一条抽油杆(29-1、29-2)，两抽油杆分别与对应的光杆(2-1、2-2)相连，形成两平行设置的采油杆柱。其中双筒泵扶正器的结构与现有的单筒泵扶正器的结构差异是在其本体上设置了用于两个抽油杆杆柱穿行的双孔，其它结构基本一致。双泵筒扶正器50的下端通过双插管51与丢手式双插管封隔器52相连。其中，双插管51为与双泵筒扶正器49的双中心孔密封插接的双插管51，其为现有技术中两平行单插管并联结构。其中，丢手式双插管封隔器52包括本体，在本体内设有两个孔与双插管51相配置，在本体外配置有封隔器胶筒52-1、封隔器卡瓦52-2，其与现有的区别是内部形成设有两个孔与双插管51相配置，其余结构相同。丢手式双插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱下入井筒采用两趟作业：第一趟用油管串下入丢手式双插管封隔器52，然后打压坐封并丢手释放封隔器；起出油管串后，第二趟再用油管串带着两条采油杆柱及杆式抽油泵及双插管51下入，然后插入封隔器双密封管后再打压丢手释放双泵筒；起出油管串后。工具起下及打压丢手等操作均有对应技术标准。

其中，双管、双杆、双泵同步起下作业过程中每隔一定间距下入双筒式支撑扶正器用来防扭防卡。

丢手式单插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱包括：光杆防脱帽(1-1、1-2)、光杆(2-1、2-2)、抽油杆接箍(28-1、28-2)、抽油杆(29-1、29-2)、双泵筒扶正器49、两杆式抽油泵、三通扶正接头54、中心插管55、中心插管密封圈56、丢手式单插管封隔器57、封隔器胶筒57-1、封隔器卡瓦57-2。所述两杆式抽油泵泵筒的两端分别连接双泵筒扶正器49和三通扶正接头54，两杆式抽油泵的柱塞总成封装在泵筒内，并为现有技术。在两个杆式抽油泵泵筒内分别配置上游动凡尔(30-1、30-2)；柱塞(31-1、31-2)；下游动凡尔(32-1、32-2)；固定凡尔(35-1、35-2)。两杆式抽油泵的柱塞(31-1、31-2)分别连接一条抽油杆(29-1、29-2)，两抽油杆分别与对应的光杆(2-1、2-2)相连，形成两平行设置的采油杆柱。三通扶正接头54的下端通过单插管(中心插管)55与丢手式单插管封隔器57密封配套。其下井步骤和上述丢手式双插管封隔器无管双杆平行双泵井下采油管柱下井步骤类似，在次不赘述。

具体的，三通扶正接头54的结构如2图所示，其内部设有与两杆式抽油泵泵筒连通的双通道，下部设有与中心插管55连通的中心通道，其中中心通道与双通道连通，构成三通结构。本实施例中的丢手式单插管封隔器57可以用现有的插管式封隔器。

上述采油管柱与双光杆双悬挂采油井口相配置，其中双光杆双悬挂采油井口分为独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口和一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口。其中，独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口与与双油管式平行双泵井下采油管柱相配置，一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口对应与丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱相配置。

其中，如图4所示，独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口包括：与双光杆配合的双光杆盘根盒、生产四通、双悬挂套管四通，其中双光杆盘根盒包括两个平行设置的盘根盒本体(14-1、14-2)，各个盘根盒本体内部对应穿装一根光杆，各个盘根盒本体内置盘根盒胶皮15，上端通过双光杆盘根盒压盖13压紧，下端通过双光杆盘根盒端盖16及双光杆盘根盒端盖螺栓17紧固在生产四通20的上端，在盘根盒本体(14-1、14-2)上分别配置有双光杆盘根盒填料仓及调节螺杆38，用于调节密封性能。在生产四通20内对应双油管式平行双泵井下采油管柱的两个生产通道设有纵向设置的密封隔板19，用于将生产四通20分隔成两个独立空腔，生产四通20的内的两个独立空腔分别与生产闸门18-1和生产闸门18-2相连通，实现两侧独立出液；生产四通20的下端通过生产四通螺栓21连接有双悬挂套管四通22，双悬挂套管四通22的两侧分别连接套管闸门23-1和套管闸门23-2，双悬挂套管四通22通过双悬挂套管四通螺栓24与套管连接头25相连。其中，双悬挂套管四通22为现有技术中的两个并列设置的悬挂套管四通相连。其本实施例中的双光杆井口为两侧独立出液口，若单边管柱异常，仅仅“沦为”配重而已，调大冲次或冲程后仍可利用另一侧单泵以相近排量继续生产，使其工作更可靠，有利延长免修器。

如图5所示，一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口用于与丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱相配置。其上设置一个出液口即可，因此，其与独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口的区别是将生产四通替换为生产三通48，生产三通48内部不配置密封板，即生产三通48的一侧配置一个生产闸门18，单边出液即可，使其结构更紧凑，适用性能更好。

本实施例中，齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机用于实现两组光杆的上下运动方向的切换，实现交替采油，双齿条上下驱动装置还包括在机架3上设置的电机42、变速箱39，电机42的输出轴通过皮带41与变速箱输入轴带轮40相连，变速箱输入轴带轮40与驱动齿轮10相连。

本实施例中，在支架上位于两光杆之间还设有悬挂齿轮8，所述悬挂齿轮分别与两光杆升降齿条啮合，所述悬挂齿轮作为两组采油管柱的悬挂支撑平衡结构。

具体的，如图6-8所示，悬挂齿轮8通过轴承安设在机架3上，其位于两光杆之间，此时，悬挂齿轮8作为两采油管柱的平衡支撑点，对光杆悬点静载荷近似对称，此时齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机只需起到“一根稻草式”点动升降作用，电机功率近似看作用来提升井液。本实施例中，所述齿条导轨6为齿条滚轮导轨。换向驱动齿轮10分别与光杆升降齿条5-1和光杆升降齿条5-2相啮合，在每个光杆升降导轨9上设有纵向凸脊与齿条滚轮导轨6中的滚轮相配置，使其运行平顺。齿条滚轮导轨(6-1,6-2)分别通过齿条导轨螺栓(7-1,7-2)固定在机架3上。其中，光杆升降齿条及光杆升降导轨内含卡瓦牙，用于咬紧固定光杆。其中，光杆升降齿条及光杆升降导轨内含卡瓦牙，用于咬紧固定光杆。工作时，通过电机驱动，使驱动齿轮10与两光杆升降齿条(5-1,5-2)配合，带动一侧的管柱向下运动，另一侧的管柱向上运动，实现交替采油。另外本发明为了适应不同口径套管及不同外径的采油管柱，在机架3上还设有T型槽，齿条滚轮导轨(6-1,6-2)安设在T型槽内，并分别通过齿条导轨螺栓(7-1,7-2)进行调整和固定，以根据不同的工况进行调整。为了使两平行光杆的稳定性能更好，本发明还在支撑架上配置了光杆导向压紧轮4和光杆导向压紧轮12，两者分别位于两光杆的上方和下方，所述光杆导向压紧轮4和光杆导向压紧轮12分别通过轴承安设在支撑架3上，可以360度任意旋转，当调节好适当的角度后，通过锁紧装置锁紧即可，增强了本发明的实用性能。其具体结构如图所示，其包括压紧轮架，在压紧轮架的两侧对称设有压紧轮，在支撑架上对应设有锁紧装置。

通过设置两组重量近乎相等的采油杆柱，两组采油杆柱通过驱动齿轮或悬挂齿轮平衡支撑，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，使得电机装机功率更小，系统效率更高，真正意义上实现“低碳”举升采油。平行双泵井下采油管柱为完全对称设计，两侧抽油杆在悬点处呈“坐跷跷板”式结构，双光杆悬点静载荷近似对称，齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机只需起到“轻微”点动升降作用，电机功率可近似看作完全用来提升井液(以及等效的“中和点”下部杆重、摩擦力等)。故平衡度获得“质”的提升(尤其是间出井、间抽井、供液不足井)，系统效率相比传统提高10％以上，举升能耗大幅降低。

本发明的举升系统可以实现连续排液举升，有利于缓解储层出砂程度。传统的间歇式脉动抽吸对储层产生一定的脉动震荡效应，会在一定程度上加剧储层出砂程度，尤其是对于严重供液不足的低产低液井。而该新型举升系统为一个冲次两次排液，即上下冲程为连续递进式吸液-排液过程，井筒供排液平缓，有利于减缓出砂。

此外，本发明还可以在两侧对称增设模块化配重，增强新机型的通用性。既可预防单边杆断后平衡失效导致另一侧无法正常启抽，又可偏置用于普通采油管柱的举升。

Claims (13)

1.齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：包括齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机、多光杆多悬挂采油井口装置以及平行多泵井下采油管柱；所述平行多泵井下采油管柱的管柱数量分为两组，两组采油管柱的采油杆柱重量相等，两组采油杆柱上端的光杆伸出井口；齿轮悬挂齿轮驱动式抽油机包括机架和在机架上安设的双齿条上下驱动装置，所述双齿条上下驱动装置包括分别与一光杆固连的光杆升降齿条、分别与光杆升降齿条固连的光杆升降导轨、分别与光杆升降导轨相配置的齿条导轨、同时与两升降齿条啮合并驱动两升降齿条上下方向交替运动的驱动齿轮，所述齿条导轨安设在机架上，所述两组采油杆柱上端的两光杆升降齿条通过驱动齿轮相啮合，使得其既能驱动两升降齿条上下方向交替运动又能平衡两组采油杆柱，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，所述平行多泵井下采油管柱与多光杆多悬挂采油井口装置相配套。

2.根据权利要求 1 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：在支架上位于两光杆之间还设有悬挂齿轮，所述悬挂齿轮分别与两光杆升降齿条啮合，所述悬挂齿轮作为两组采油管柱的悬挂支撑平衡结构。

3.根据权利要求 2 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：采油管柱为两根，并对称设置，构成双油管式平行双泵井下采油管柱或丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱，相应的，多光杆多悬挂采油井口装置为双光杆双悬挂采油井口。

4.根据权利要求 3 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：双油管式平行双泵井下采油管柱包括两个结构相同的采油管柱，均包括光杆、油管、抽油杆、抽油泵、筛管和丝堵，所述油管通过双光杆双悬挂采油井口悬挂安装，油管、抽油泵筒、筛管、丝堵从上至下依次连接，所述光杆依次与抽油杆、柱塞相连构成采油杆柱，所述采油杆柱置入油管，直至抽油泵泵筒中，两光杆通过双齿条上下驱动装置相连。

5.根据权利要求 3所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱包括：两根光杆、两条抽油杆、双杆式泵、双插管、丢手式双插管封隔器，所述双杆式泵包括两平行设置的抽油泵，在两抽油泵的两端均连接双泵筒扶正器，双杆式泵的下端通过双插管与丢手式双插管封隔器插入密封配套，双杆式泵的两柱塞分别连接一抽油杆，两条抽油杆分别与对应的光杆相连。

6.根据权利要求 3 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱包括两根光杆、两条抽油杆、双杆式泵、单插管、丢手式单插管封隔器，所述双杆式泵包括两平行设置的抽油泵，在两抽油泵的上端连接双泵筒扶正器，下端连接三通扶正接头，所述的三通扶正接头与丢手式单插管封隔器密封配套，双杆式泵的两柱塞分别连接一抽油杆，各个抽油杆与对应的光杆相连。

7.根据权利要求 3 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：双油管式平行双泵井下采油管柱配置有独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口，所述独立出液式生产四通双光杆双悬挂采油井口包括：与双光杆配合的双光杆盘根盒、生产四通、双悬挂套管四通，在生产四通内对应两采油管柱的生产通道设有用于将生产四通内部分隔成两个独立空腔的密封隔板，生产四通的两侧分别与一生产闸门相连通，实现两侧独立出液；生产四通的上端连接双光杆盘根盒，下端连接有双悬挂套管四通，双悬挂套管四通的两侧分别连接套管闸门，双悬挂套管四通的下端与套管连接头相连。

8.根据权利要求 3 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：丢手无管双杆式平行双泵井下采油管柱与一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口相配置，所述一体出液式生产三通双光杆双悬挂采油井口包括：与双光杆配合的双光杆盘根盒、生产三通、双悬挂套管四通，生产三通的上端连接双光杆盘根盒、下端连接双悬挂套管四通，其一侧配置生产阀门，实现生产通道单边出液，双悬挂套管四通的两侧分别连接套管闸门，双悬挂套管四通的下端与套管连接头相连。

9.根据权利要求 7或8 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：所述双光杆盘根盒包括两个平行设置的盘根盒本体，各个盘根盒本体内部对应穿装一根光杆，并内置盘根盒胶皮，上端通过双光杆盘根盒压盖压紧，下端通过具有双孔的双光杆盘根盒端盖紧固在生产四通的上端。

10.根据权利要求 1 或 2 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：在支撑架上设有 T 型滑槽，至少一齿条导轨安设在 T 型槽内，其通过齿条导轨螺栓进行固定。

11.根据权利要求 10所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：所述齿条导轨为齿条滚轮导轨。

12.根据权利要求 1 或 2 所述的齿轮悬挂式单井多泵排液平衡负载低功耗举升系统，其特征在于：在支撑架上对应两光杆的上方或/和下方配置了光杆导向压紧轮，所述光杆导向压紧轮通过轴承安设在支撑架上，在支撑架上配置有锁紧装置用于实现光杆导向压紧轮的限位。

13.多泵对称连续递进式排液平衡负载低功耗举升方法，其特征在于：在一口井中，按照满足套管内径结构尺寸和安全起下杆管作业标准，平行对称地下入偶数个相同的采油管柱，井口配置偶数根平行光杆，其中，采油管柱及光杆对应为两组，两组平行光杆的上端分别连接有光杆升降齿条，两光杆升降齿条均与设置在两组平行光杆之间的驱动齿轮来悬挂并驱动，使位于驱动齿轮两侧对称采油杆柱静载荷近乎相等，构成“天平式”变载荷柔性平衡配置结构，通过驱动齿轮实现两组平行采油管柱上下交替举升采油。

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