CN114427529B - 一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，包括主工作筒，主工作筒上下端均连接油管，主工作筒内设置下端连接柱塞的抽油杆，抽油杆驱动柱塞在主工作筒中竖向运动，主工作筒对应设置副工作筒，柱塞内、副工作筒下端及主工作筒下端与临近油管之间均设置自下向上单向导通结构，副工作筒上端与主工作筒上端连通，副工作筒下端与主工作筒下端连通。本发明所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，通过对应主工作筒设置副工作筒，上行保压，下行泄压，消除柱塞往复移动时出现的柱塞效应、“液击”现象、杆柱中和点，消除由于抽油杆弯曲产生的冲程损失，消除抽油杆与主工作筒及油管壁之间的偏磨，延长各部件寿命，延长检修周期。

Description

一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置

技术领域

本发明属于采油工艺领域，尤其是涉及一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置。

背景技术

目前世界范围内采油工艺领域用于将井筒液体举升到地面的主要装置-抽油泵存在着三大致命缺陷：1.“液击”现象：柱塞在泵筒内上行至顶点开始下行时剧烈的液体震荡，导致杆柱抖动边下行边与工作筒和油管内壁摩擦；2.柱塞效应：柱塞下行速度小于杆柱下行速度造成不同步，形成杆柱弯曲边下行与工作筒和油管内壁摩擦；3.中和点：在抽油杆下行时，由于受下行阻力（“液击”现象、柱塞效应）的作用，杆柱下部就会反向受压，在受压为零的断面就是中和点，中和点以下杆柱会在下行时弯曲。下行弯曲，上行拉直，加剧抽油杆的疲劳、缩短使用寿命，并增大冲程损失，减小泵效、减小实际举升液量。同时加剧中和点以下杆柱与油管壁磨损，从而造成抽油杆断脱、工作筒和油管壁及整个举升系统漏失，缩短抽油杆及整个举升系统寿命、进而检修周期缩短，成本增加。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，以解决现有采油领域缺少解决抽油机中出现的液击现象、柱塞效应、中和点的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，包括主工作筒，所述主工作筒上下端均连接油管用于油液输送，所述主工作筒内设置抽油杆，所述抽油杆下端连接柱塞，所述抽油杆驱动柱塞在主工作筒中竖向运动，所述柱塞内设置自下向上单向导通结构一，所述主工作筒下端与临近油管之间设置自下向上单向导通结构二；

所述主工作筒对应设置副工作筒，副工作筒上端与主工作筒上端连通，所述副工作筒下端设置自下向上单向导通结构三并与主工作筒下端连通。

进一步的，所述主工作筒上端连接的油管为上油管，所述主工作筒上端与上油管之间设置上连通器，所述上连通器包括管道一、支路一，所述管道一一端与主工作筒上端导通，另一端与上油管连通，所述支路一一端与管道一导通，另一端与副工作筒上端连通；

所述支路一临近副工作筒上端设置内螺纹，所述副工作筒对应支路一的内螺纹设置外螺纹。

进一步的，所述主工作筒下端连接的油管为下油管，所述主工作筒下端与下油管之间依次贯通连接设置下连通器、单向导通结构二，所述下连通器包括管道二、支路二，单向导通结构二包括主球座、主凡尔球，所述管道二一端与主工作筒下端导通，另一端与主球座上端连接，所述主球座内设置主凡尔球，所述主球座下端开口直径小于上端开口直径，所述主凡尔球直径大于主球座下端开口直径小于主球座上端开口直径，所述主球座下端开口与下油管连通；

所述支路二一端与管道二导通，另一端与副工作筒下端连通，所述支路二对应副工作筒设置内螺纹，所述副工作筒对应支路二的内螺纹设置外螺纹；

所述单向导通结构一包括柱塞内的空腔、柱塞底部开设的圆孔一、柱塞中部水平设置的横板，所述横板中部竖向开设与圆孔一等径的圆孔二，所述圆孔一与圆孔二上侧均设置柱塞球，所述圆孔一直径小于柱塞球直径。

进一步的，所述单向导通结构三包括连接套、限位球档、副凡尔球、限位球座、变径连通短节，所述连接套上端套接于副工作筒下端外侧，所述连接套下端与变径连通短节上端螺纹拧接，所述变径连通短节下端与支路二远离管道二的一端螺纹拧接；

所述连接套内部从上到下一侧设置限位球档、副凡尔球、限位球座，所述限位球座中部对应副凡尔球开设圆孔三，所述副凡尔球直径大于圆孔三直径，所述限位球档对应副凡尔球开设异型孔，所述异型孔周圈最远两点距离大于副凡尔球直径，最小两点距离小于副凡尔球直径。

进一步的，所述副工作筒下端同轴固设连接筒，所述连接筒外侧壁锥面，所述连接筒外侧壁下端外径小于连接筒上端外径，所述连接筒上端外径大于副工作筒下端外径，所述连接套套设于连接筒外侧，所述连接套上端向内侧延伸形成连接环；

所述连接环下端面与连接筒上端面之间设置密封圈，所述密封圈套设于副工作筒外侧。

进一步的，所述限位球档包括圆柱板、同轴固设于圆柱板上侧的柱筒一、同轴固设与圆柱板下侧的柱筒二，所述柱筒一内壁为倒锥面，所述倒锥面与连接筒外侧壁配合抵接，所述圆柱板中部设置异型孔；所述柱筒二内壁为圆柱面，所述柱筒二内设置副凡尔球，所述副凡尔球直径小于柱筒二内径；

所述限位球档外侧壁设置外螺纹，所述连接套内壁对应限位球档外螺纹设置内螺纹。

进一步的，所述限位球座上端与限位球档下端抵接，下端与变径连通短节上端抵接，所述限位球座中部的圆孔三临近上端设置倾斜倒角。

进一步的，所述变径连通短节包括连通本体、固设于连通本体上端的连通筒一、固设与连接本体下端的连通筒二，所述连通筒一外壁设置外螺纹，所述外螺纹与连接套内螺纹配合，所述连通筒二的外壁为倒锥型，所述连通筒二的外壁设置外螺纹，所述下连通器的支路二对应连通筒二的外螺纹设置内螺纹。

相对于现有技术，本发明所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置具有以下有益效果：

（1）本发明所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，通过对应主工作筒设置副工作筒，上行保压，下行泄压，消除柱塞往复移动时出现的柱塞效应、“液击”现象、中和点，消除抽油杆震动、弯曲产生的冲程损失，消除抽油杆与主工作筒和油管内壁之间的偏磨，减轻抽油杆疲劳，延长主工作筒和油管、抽油杆寿命，延长检修周期。

（2）本发明所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，在主工作筒上下端分别通过上连通器、下连通器连接油管，上连通器与下连通器距离确定时，通过在副工作筒下端的连接筒外侧套设连接套，连接套下端与变径连通短节上侧的连通筒一螺纹拧接，使连接套可转动竖向移动，方便副工作筒与单向导通结构三的安装与拆卸；所述连接筒上端与连接套之间设置密封圈，保证整个承压系统密封性和可靠性。

（3）本发明所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，在副工作筒下端设置的单向导通结构三，保证泄压的油液继续向上输送进上油管，无需单独设置旁路泄压油路，简化油路的结构，也不会出现积压在主工作筒下侧，油液输出稳定。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置活塞下行结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置活塞上行结构示意图；

图3为本发明实施例所述的限位球档侧面示意图；

图4为本发明实施例所述的限位球档俯视示意图；

图5为本发明实施例所述的限位球座结构示意图；

图6为本发明实施例所述的变径连通短节结构示意图;

图7为本发明实施例所述的单向导通结构三结构示意图。

附图标记说明：

1-主工作筒；11-抽油杆；12-柱塞；121-圆孔一；122-圆孔二；123-柱塞球；13-上油管；14-下油管；2-副工作筒；21-连接筒；3-单向导通结构二；31-主球座；32-主凡尔球；4-连接套；41-连接环；42-密封圈；5-限位球档；51-圆柱板；511-异型孔；52-柱筒一；53-柱筒二；6-副凡尔球；7-限位球座；71-圆孔三；72-倾斜倒角；8-变径连通短节；81-连通本体；82-连通筒一；83-连通筒二；91-上连通器；92-下连通器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1至图4、图7所示，一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，包括主工作筒1，所述主工作筒1上下端均连接油管用于油液输送，所述主工作筒1内设置抽油杆11，所述抽油杆11下端连接柱塞12，所述抽油杆11驱动柱塞12在主工作筒1中竖向运动，所述柱塞12内设置自下向上单向导通结构一，所述主工作筒1下端与临近油管之间设置自下向上单向导通结构二3；

所述主工作筒1对应设置副工作筒2，副工作筒2上端与主工作筒1上端连通，所述副工作筒2下端设置自下向上单向导通结构三并与主工作筒1下端连通。

图1至图4、图7所示，所述主工作筒1上端连接的油管为上油管13，所述主工作筒1上端与上油管13之间设置上连通器91，所述上连通器91包括管道一、支路一，所述管道一一端与主工作筒1上端导通，另一端与上油管13连通，所述支路一一端与管道一导通，另一端与副工作筒2上端连通；

所述支路一临近副工作筒2上端设置内螺纹，所述副工作筒2对应支路一的内螺纹设置外螺纹。

图1至图4、图7所示，所述主工作筒1下端连接的油管为下油管14，所述主工作筒1下端与下油管14之间依次贯通连接设置下连通器92、单向导通结构二3，所述下连通器92包括管道二、支路二，单向导通结构二3包括主球座31、主凡尔球32，所述管道二一端与主工作筒1下端导通，另一端与主球座31上端连接，所述主球座31内设置主凡尔球32，所述主球座31下端开口直径小于上端开口直径，所述主凡尔球32直径大于主球座31下端开口直径小于主球座31上端开口直径，所述主球座31下端开口与下油管14连通；

所述支路二一端与管道二导通，另一端与副工作筒2下端连通，所述支路二对应副工作筒2设置内螺纹，所述副工作筒2对应支路二的内螺纹设置外螺纹；

所述单向导通结构一包括柱塞12内的空腔、柱塞12底部开设的圆孔一121、柱塞12中部水平设置的横板，所述横板中部竖向开设与圆孔一121等径的圆孔二122，所述圆孔一121与圆孔二122上侧均设置柱塞球123，所述圆孔一121直径小于柱塞球123直径。

图1至图4、图7所示，所述单向导通结构三包括连接套4、限位球档5、副凡尔球6、限位球座7、变径连通短节8，所述连接套4上端套接于副工作筒2下端外侧，所述连接套4下端与变径连通短节8上端螺纹拧接，所述变径连通短节8下端与支路二远离管道二的一端螺纹拧接；

所述连接套4内部从上到下一侧设置限位球档5、副凡尔球6、限位球座7，所述限位球座7中部对应副凡尔球6开设圆孔三，所述副凡尔球6直径大于圆孔三直径，所述限位球档5对应副凡尔球6开设异型孔511，所述异型孔511周圈最远两点距离大于副凡尔球6直径，最小两点距离小于副凡尔球6直径。

所述异型孔511周圈最远两点距离大于副凡尔球6直径，最小两点距离小于副凡尔球6直径保证副凡尔球6向上移动与异型孔511抵接时，油液能够向上流动，但副凡尔球6被限位球档5限制，副凡尔球6直径大于圆孔三直径，油液从主工作筒1向上输送时，当副工作筒2内油液注满，副凡尔球6会封堵圆孔三，限制油液从圆孔三内向下流出，保证油液稳定向上输送。

图1至图4、图7所示，所述副工作筒2下端同轴固设连接筒21，所述连接筒21外侧壁为锥面，所述连接筒21外侧壁下端外径小于连接筒21外侧壁上端外径，所述连接筒21上端外径大于副工作筒2下端外径，所述连接套4套设于连接筒21外侧，所述连接套4上端向内侧延伸形成连接环41；

所述连接环41下端面与连接筒21上端面之间设置密封圈42，所述密封圈42套设于副工作筒2外侧。

所述密封圈采用但不限于橡胶材质。

图1至图4、图7所示，所述限位球档5包括圆柱板51、同轴固设于圆柱板51上侧的柱筒一52、同轴固设与圆柱板51下侧的柱筒二53，所述柱筒一52内壁为倒锥面，所述倒锥面与连接筒21外侧壁配合抵接，所述圆柱板51中部设置异型孔511；所述柱筒二53内壁为圆柱面，所述柱筒二53内设置副凡尔球6，所述副凡尔球6直径小于柱筒二53内径；

所述限位球档5外侧壁设置外螺纹，所述连接套4内壁对应限位球档5外螺纹设置内螺纹。

如图1、图2、图5、图7所示，所述限位球座7上端与限位球档5下端抵接，下端与变径连通短节8上端抵接，所述限位球座7中部的圆孔三临近上端设置倾斜倒角72。

所述倾斜倒角72的倾斜面与副凡尔球6接触为面接触，密封性更好。

如图1、图2、图6、图7所示，所述变径连通短节8包括连通本体81、固设于连通本体81上端的连通筒一82、固设与连接本体下端的连通筒二83，所述连通筒一82外壁设置外螺纹，所述外螺纹与连接套4内螺纹配合，所述连通筒二83的外壁为倒锥型，所述连通筒二83的外壁设置外螺纹，所述下连通器92的支路二对应连通筒二83的外螺纹设置内螺纹。

所述变径连通短节8连通下连通器与连接套4。

工作过程：

图1至图7所示，柱塞12下行时：单向导通结构二3处的主凡尔球32下移关闭，柱塞12内的柱塞球123上移单向导通结构一打开，单向导通结构三的副凡尔球6上移打开，通过柱塞12及副工作筒2泄压，油液通过柱塞12及副工作筒2将泄压的油液通过副工作筒向上油管移送。

柱塞12上行时：单向导通结构二3处的主凡尔球32上移打开，柱塞12内的柱塞球123下移单向导通结构一关闭，单向导通结构三的副凡尔球6下移关闭保压，主工作筒柱塞上部液体举升至上油管13内，同时油井筒内液体从下油管14进入主工作筒内。

通过副工作筒2及单向导通结构三的设置，保证柱塞12在主工作筒内往复运动时稳定泄压，连续稳定的将油液向上输送，消除柱塞往复移动时出现的“液击”现象、柱塞效应、杆柱中和点，消除抽油杆边下行边抖动与油管内壁之间的互相磨损，消除由于抽油杆弯曲产生的冲程损失，延长主工作筒、油管、抽油杆及整个举升系统各部件寿命，延长检修周期。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (8)

1.一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：包括主工作筒（1），所述主工作筒（1）上下端均连接油管用于油液输送，所述主工作筒（1）内设置抽油杆（11），所述抽油杆（11）下端连接柱塞（12），所述抽油杆（11）驱动柱塞（12）在主工作筒（1）中竖向运动，所述柱塞（12）内设置自下向上单向导通结构一，所述主工作筒（1）下端与临近油管之间设置自下向上单向导通结构二（3）；

所述主工作筒（1）对应设置副工作筒（2），副工作筒（2）上端与主工作筒（1）上端连通，所述副工作筒（2）下端设置自下向上单向导通结构三并与主工作筒（1）下端连通。

2.根据权利要求1所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：所述主工作筒（1）上端连接的油管为上油管（13），所述主工作筒（1）上端与上油管（13）之间设置上连通器（91），所述上连通器（91）包括管道一、支路一，所述管道一一端与主工作筒（1）上端导通，另一端与上油管（13）连通，所述支路一一端与管道一导通，另一端与副工作筒（2）上端连通；

所述支路一临近副工作筒（2）上端设置内螺纹，所述副工作筒（2）对应支路一的内螺纹设置外螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：所述主工作筒（1）下端连接的油管为下油管（14），所述主工作筒（1）下端与下油管（14）之间依次贯通连接设置下连通器（92）、单向导通结构二（3），所述下连通器（92）包括管道二、支路二，单向导通结构二（3）包括主球座（31）、主凡尔球（32），所述管道二一端与主工作筒（1）下端导通，另一端与主球座（31）上端连接，所述主球座（31）内设置主凡尔球（32），所述主球座（31）下端开口直径小于上端开口直径，所述主凡尔球（32）直径大于主球座（31）下端开口直径小于主球座（31）上端开口直径，所述主球座（31）下端开口与下油管（14）连通；

所述支路二一端与管道二导通，另一端与副工作筒（2）下端连通，所述支路二对应副工作筒（2）设置内螺纹，所述副工作筒（2）对应支路二的内螺纹设置外螺纹；

所述单向导通结构一包括柱塞（12）内的空腔、柱塞（12）底部开设的圆孔一（121）、柱塞（12）中部水平设置的横板，所述横板中部竖向开设与圆孔一（121）等径的圆孔二（122），所述圆孔一（121）与圆孔二（122）上侧均设置柱塞球（123），所述圆孔一（121）直径小于柱塞球（123）直径。

4.根据权利要求3所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：所述单向导通结构三包括连接套（4）、限位球档（5）、副凡尔球（6）、限位球座（7）、变径连通短节（8），所述连接套（4）上端套接于副工作筒（2）下端外侧，所述连接套（4）下端与变径连通短节（8）上端螺纹拧接，所述变径连通短节（8）下端与支路二远离管道二的一端螺纹拧接；

所述连接套（4）内部从上到下一侧设置限位球档（5）、副凡尔球（6）、限位球座（7），所述限位球座（7）中部对应副凡尔球（6）开设圆孔三，所述副凡尔球（6）直径大于圆孔三直径，所述限位球档（5）对应副凡尔球（6）开设异型孔（511），所述异型孔（511）周圈最远两点距离大于副凡尔球（6）直径，最小两点距离小于副凡尔球（6）直径。

5.根据权利要求4所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：所述副工作筒（2）下端同轴固设连接筒（21），所述连接筒（21）外侧壁锥面，所述连接筒（21）外侧壁下端外径小于连接筒（21）上端外径，所述连接筒（21）外侧壁上端外径大于副工作筒（2）下端外径，所述连接套（4）套设于连接筒（21）外侧，所述连接套（4）上端向内侧延伸形成连接环（41）；

所述连接环（41）下端面与连接筒（21）上端面之间设置密封圈（42），所述密封圈（42）套设于副工作筒（2）外侧。

6.根据权利要求5所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：所述限位球档（5）包括圆柱板（51）、同轴固设于圆柱板（51）上侧的柱筒一（52）、同轴固设与圆柱板（51）下侧的柱筒二（53），所述柱筒一（52）内壁为倒锥面，所述倒锥面与连接筒（21）外侧壁配合抵接，所述圆柱板（51）中部设置异型孔（511）；所述柱筒二（53）内壁为圆柱面，所述柱筒二（53）内设置副凡尔球（6），所述副凡尔球（6）直径小于柱筒二（53）内径；

所述限位球档（5）外侧壁设置外螺纹，所述连接套（4）内壁对应限位球档（5）外螺纹设置内螺纹。

7.根据权利要求6所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：所述限位球座（7）上端与限位球档（5）下端抵接，下端与变径连通短节（8）上端抵接，所述限位球座（7）中部的圆孔三临近上端设置倾斜倒角（72）。

8.根据权利要求4所述的一种消减抽油杆冲程阻力的举升装置，其特征在于：所述变径连通短节（8）包括连通本体（81）、固设于连通本体（81）上端的连通筒一（82）、固设与连接本体下端的连通筒二（83），所述连通筒一（82）外壁设置外螺纹，所述外螺纹与连接套（4）内螺纹配合，所述连通筒二（83）的外壁为倒锥型，所述连通筒二（83）的外壁设置外螺纹，所述下连通器（92）的支路二对应连通筒二（83）的外螺纹设置内螺纹。

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