CN114658627B - 一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装 - Google Patents

Abstract

本发明属于油田井下注聚合物领域，具体涉及一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，包括设置在底盘上的泵体，泵体包括壳体，壳体内可滑动的设置有柱塞，柱塞上方设置有上腔室，柱塞底部连接驱动装置，以用于驱动柱塞上下往复运动，壳体两侧设置有连通上腔室的进液管和出液管，上腔室内可上下滑动的设置有连接柱塞的两个呈中心对称结构的封堵组件，分别为第一封堵组件和第二封堵组件，柱塞位于最低行程，第一封堵组件连通进液管，第二封堵组件封堵出液管，当柱塞上升时，第一封堵组件封堵进液管，且第二封堵组件连通出液管，具有减少故障率、稳定可高、降低成本、操作简单、节能降耗有益效果。

Description

一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装

技术领域

本发明属于油田井下注聚合物领域，具体涉及一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装。

背景技术

随着石油开采技术工艺的不断提升，聚合物驱油工程应用日益广泛使用，注聚泵成为聚合物驱油工程的关键装备，传统的注聚泵常为柱塞泵，包括柱塞和壳体，壳体两侧设置有电磁阀，其原理时通过柱塞的往复运动，使壳体内产生压力差，与此同时两个电磁阀配合的打开关闭，即实现液体流动，然而由于其为电磁阀控制流动，电子式的控制虽然方便，但是会存在故障率高、成本高等缺陷，如果能够将电磁阀替换成机械式的通断结构，就能够降低电子故障率，提高设备使用期限，本发明的一种油田分缸变量往复式注聚泵采用一泵多缸(3缸和5缸)，机械式控制、单缸控制单井，每缸的流量单独控制，从而达到分缸变量注聚。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少故障率、稳定可高、降低成本、操作简单、节能降耗的油田分缸变量往复式注聚泵撬装，为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，包括设置在底盘上的泵体，所述泵体包括壳体，所述壳体内可滑动的设置有柱塞，所述柱塞上方设置有上腔室，所述柱塞底部连接驱动装置，以用于驱动所述柱塞上下往复运动；

所述壳体两侧设置有连通所述上腔室的进液管和出液管，所述上腔室内可上下滑动的设置有连接所述柱塞的两个呈中心对称结构的封堵组件，分别为第一封堵组件和第二封堵组件，所述柱塞位于最低行程，所述第一封堵组件连通所述进液管，所述第二封堵组件封堵所述出液管；

当所述柱塞上升时，所述第一封堵组件封堵所述进液管，且所述第二封堵组件连通所述出液管。

进一步的，所述封堵组件包括挡片，所述挡片贴合在所述壳体内壁上，所述第一封堵组件上的挡片盖住所述进液管，所述第二封堵组件上的挡片盖住所述出液管；

所述挡片上设置连接孔，所述第一封堵组件上的连接孔连通所述进液管，所述第二封堵组件的连接孔与所述出液管错开；

所述柱塞限位所述挡片，所述挡片通过回弹组件连接所述壳体，以用于所述柱塞上升时使所述第一封堵组件上的连接孔错开所述进液管，且上升至最高行程时，所述第二封堵组件上的连接孔与所述出液管连通。

进一步的，所述回弹组件包括设置在所述上腔室内壁上的凹槽，所述凹槽内设置有竖杆，所述竖杆上套设有弹簧，所述弹簧底部固定连接滑动环，所述弹簧顶部固定连接所述凹槽顶部内壁，所述滑动环套设在所述竖杆上，所述滑动环侧面固定连接所述挡片侧面；

所述第一封堵组件上的回弹组件设置在所述进液管上方，所述第一封堵组件上的弹簧呈被拉伸状态，所述第二封堵组件上的回弹组件设置在所述出液管下方，所述第二封堵组件上的弹簧呈被压缩状态。

进一步的，所述封堵组件还包括限位块，所述限位块固定连接所述挡片靠近所述柱塞的一侧，所述第一封堵组件上限位块设置在所述第二封堵组件上的限位块的下方；

所述柱塞两侧均固定连接有凸块，所述凸块设置在两个所述封堵组件上的限位块之间，其中一个所述凸块抵接所述第一封堵组件上限位块顶部，另一个所述凸块位于所述第二封堵组件上的限位块下方。

进一步的，所述连接孔呈竖直方向并排设置的若干方孔，所述进液管和所述出液管端部均固定连接有固定板，所述固定板上设置有与若干所述方孔结构相同的第二方孔。

进一步的，所述壳体顶部设置有调节机构，所述调节机构包括设置在所述壳体顶部的盖板，所述盖板上螺纹连接有螺杆，所述螺杆底部设置在所述上腔室内，且滑动的连接滑板，所述螺杆上套设有调节弹簧，所述调节弹簧呈压缩状态，所述滑板设置在所述封堵组件上方。

进一步的，所述滑板通过滑孔套设在所述螺杆上，所述螺杆底部固定连接有抵接所述滑板的限位板。

进一步的，所述壳体下端设置有下腔室，所述柱塞底部设置在所述下腔室内，所述柱塞底部连接凸轮侧面，所述凸轮通过连接轴连接所述驱动装置。

进一步的，所述凸轮侧面设置有环形槽，所述柱塞设置在所述环形槽内，所述环形槽的内壁设置有限位槽，所述限位槽内设置有卡块，所述卡块固定连接所述凸轮，所述限位槽和所述环形槽均围绕所述凸轮周向一圈设置。

进一步的，所述驱动装置为电机，其转动轴连接所述连接轴，所述底盘上并排设置有若干泵体，所述连接轴穿过且可转动的连接若干所述泵体的壳体，所述凸轮套设在所述连接轴上，且通过电磁离合器连接。

本发明具有以下有益效果：通过柱塞机械连接第一封堵组件和第二封堵组件，在柱塞上升、下降过程中，实现对进、出液口的打开和关闭，实现聚合物的流动，整个过程依靠柱塞与第一、第二封堵组件之间的联动形成，相比现有技术，实现了机械化控制的作用，达到了减少故障率、稳定可高、降低成本、操作简单、节能降耗的有益效果，并且转动螺杆，还能调节调节弹簧的松紧程度和上腔室的最大容积大小，进而起到了调节聚合物排出时的流量和流速的作用，而且通过电磁离合器的通断，即可实现连接轴与凸轮之间的连接和断开，于是可实现单缸打开或关闭单个油田的作用，且不影响其他油田聚合物的正常流动。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为泵体上端示意图；

图3为柱塞运动至最高行程示意图；

图4为调节弹簧推动滑板朝下运动示意图；

图5为图2中A处放大示意图；

图6为挡片示意图；

图7为固定板示意图；

图8为凸轮示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-8，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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，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。

一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，包括设置在底盘1上的泵体，所述泵体包括壳体2，所述壳体2内可滑动的设置有柱塞4，所述柱塞4上方设置有上腔室，所述柱塞4底部连接驱动装置10，以用于驱动所述柱塞4上下往复运动；

所述壳体2两侧设置有连通所述上腔室的进液管12和出液管13，所述上腔室内可上下滑动的设置有连接所述柱塞4的两个呈中心对称结构的封堵组件，分别为第一封堵组件6和第二封堵组件14，所述柱塞4位于最低行程，所述第一封堵组件6连通所述进液管12，所述第二封堵组件14封堵所述出液管13；

当所述柱塞4上升时，所述第一封堵组件6封堵所述进液管12，且所述第二封堵组件14连通所述出液管13。

如图1，底盘1即为现有技术中的撬装底盘，壳体2的底部固定连接底盘1，壳体2内部设置有空腔，空腔由上至下分别为圆柱结构的上腔室、滑动腔和下腔室，滑动腔的直径小于上腔室和下腔室，柱塞4可上下滑动的设置在滑动腔内，且与滑动腔之间密封连接，柱塞4顶部与底部分别设置在上腔室和下腔室内，与现有技术中的柱塞泵原理相同，都是通过柱塞4运动的过程中，改变上腔室的大小，从而引起压力的变化，于是将油田聚合物吸入并排出。

具体地，壳体2两侧设置有连通上腔室的通孔，进液管12和出液管13分别插入在两侧的通孔内，且形成密封连接，聚合物从进液管12进入，并从出液管13排出，两个封堵组件中心对称设置在柱塞4的两侧，依据功能的不同，分为第一封堵组件6和第二封堵组件14，第一封堵组件6和第二封堵组件14包括相同的结构的零部件。

如图2，此时为柱塞4朝下运动的最低行程，即位于最低高度，此时聚合物从进液管12经过第一封堵组件6进入到上腔室内，由于柱塞4连接，且机械连接第一封堵组件6和第二封堵组件14，在柱塞4上升的过程中，第一封堵组件6封堵所述进液管12，于是上腔室内形成压力环境，当柱塞4上升至最高行程时，第二封堵组件14连通所述出液管13，故此时聚合物从出液管13排出，于是在柱塞4的往复运动中，实现聚合物的流动，整个过程依靠柱塞4与第一、第二封堵组件之间的联动形成，相比现有技术，实现了机械化控制的作用，达到了减少故障率、稳定可高、降低成本、操作简单、节能降耗的有益效果。

进一步的，所述封堵组件包括挡片601，所述挡片601贴合在所述壳体2内壁上，所述第一封堵组件6上的挡片601盖住所述进液管12，所述第二封堵组件14上的挡片601盖住所述出液管13；

所述挡片601上设置连接孔604，所述第一封堵组件6上的连接孔604连通所述进液管12，所述第二封堵组件14的连接孔604与所述出液管13错开；

所述柱塞4限位所述挡片601，所述挡片601通过回弹组件连接所述壳体2，以用于所述柱塞4上升时使所述第一封堵组件6上的连接孔604错开所述进液管12，且上升至最高行程时，所述第二封堵组件14上的连接孔604与所述出液管13连通。

具体地，上腔室为圆形，挡片601为弧形结构，与上腔室内壁适配，且在挡片601的外侧面涂抹有密封涂料，两个封堵组件的挡片601与柱塞4同心设置，将柱塞4包裹，且与柱塞4之间具有空隙，挡片601盖住进液管12和出液管13的结构提高了密封性能，聚合物的流动通过连接孔604实现，如图2，此时聚合物可以通过进液管12经过连接孔604流入上腔室，此时柱塞4限位第一封堵组件6上的挡片601，使其无法在回弹组件的作用下回弹复位，当柱塞4上升时，进液管12和出液管13均被封堵，当柱塞4上升至最高行程时，出液管13连通第二封堵组件14上的连接孔604，压力作用下排出聚合物，之后柱塞4重新朝下运动，第一、第二封堵组件上的连接孔604错开，于是形成负压环境，当柱塞4重新运动至图2中的最低行程时，连接孔604连通进液管12，压力差作用下聚合物进入上腔室，于是最终形成聚合物的持续流动。

进一步的，所述回弹组件包括设置在所述上腔室内壁上的凹槽，所述凹槽内设置有竖杆608，所述竖杆608上套设有弹簧609，所述弹簧609底部固定连接滑动环610，所述弹簧609顶部固定连接所述凹槽顶部内壁，所述滑动环610套设在所述竖杆608上，所述滑动环610侧面固定连接所述挡片601侧面；

所述第一封堵组件6上的回弹组件设置在所述进液管12上方，所述第一封堵组件6上的弹簧609呈被拉伸状态，所述第二封堵组件14上的回弹组件设置在所述出液管13下方，所述第二封堵组件14上的弹簧609呈被压缩状态。

如图2和5所示，凹槽的开口水平的朝向上腔室，竖杆608竖直设置，弹簧609顶部与底部可通过焊接等方式固定连接凹槽顶部内壁和滑动环610顶部。

在柱塞4位于最低行程时，柱塞4对第一封堵组件6上的挡片601具有朝下的挤压限位，此时第一封堵组件6上的挡片601底部抵接上腔室底面，弹簧609对第一封堵组件6上的挡片601具有朝上的拉力，当柱塞4上升时，第一封堵组件6上的弹簧609随之拉动滑动环610和挡片601朝上运动，于是连接孔604错开所述进液管12，如图3，在柱塞4上升到最高行程时，柱塞4对第二封堵组件14上的挡片601形成朝上的挤压限位，故第二封堵组件14上挡片601朝上运动，且连接孔604连通出液管13，聚合物随之从柱塞4与挡片601之间的空隙内朝向出液管13排出，之后柱塞4重新朝下运动，第一、第二封堵组件上的连接孔604错开，于是形成负压环境，当柱塞4重新运动至图2中的最低行程时，连接孔604连通进液管12，压力差作用下聚合物进入上腔室，于是最终形成聚合物的持续流动。

进一步的，所述封堵组件还包括限位块605，所述限位块605固定连接所述挡片601靠近所述柱塞4的一侧，所述第一封堵组件6上限位块605设置在所述第二封堵组件14上的限位块605的下方；

所述柱塞4两侧均固定连接有凸块606，所述凸块606设置在两个所述封堵组件上的限位块605之间，其中一个所述凸块606抵接所述第一封堵组件6上限位块605顶部，另一个所述凸块606位于所述第二封堵组件14上的限位块605下方。

具体地，第一、第二封堵组件上的限位块605分别一上一下设置，图中左侧的凸块606朝下运动至最低行程时，如图2，将第一封堵组件上的限位块605朝下挤压，且拉伸其弹簧609，打开进液管12，右侧的凸块606朝上运动至最高行程时，如图3，将第二封堵组件上的限位块605朝上挤压，且拉伸其弹簧609，打开出液管13，当凸块606位于中间行程时，上腔室为密闭空间。

进一步的，所述连接孔604呈竖直方向并排设置的若干方孔，所述进液管12和所述出液管13端部均固定连接有固定板602，所述固定板602上设置有与若干所述方孔结构相同的第二方孔603。

如图6和7所示，若干方孔的宽度不一，被约束在连接孔604的圆形结构内，相邻两个方孔之间的距离大于第二方孔603的上下高度，所以在挡片601的上下运动过程中，当连接孔604与第二方孔603重合时，即连通进液管12或出液管13，如图2中的第一封堵组件6上的连接孔604，当连接孔604与第二方孔603错开时，即封堵进液管12或出液管13，如图2中的第二封堵组件14上的连接孔604，通过条形孔的结构，可以起到降低挡片601上下运动行程的作用，在柱塞4位于最低行程刚刚上升不久时，进液管12即马上被封堵，同理，在柱塞4位于最高行程刚刚下降不久时，出液管13马上被封堵，有利于形成压力差实现聚合物流动，且具有避免聚合物从进液管12回流的作用。

此外，两个挡片601的底部均设置有稳定杆607，上腔室底面设置有与稳定杆607适配的盲孔，稳定杆607可滑动的竖直的设置在盲孔内，稳定杆607与滑动环610的配合，实现了对挡片601在水平向的限位，使挡片601能够贴紧壳体2内壁，实现密封作用。

在凸块606与限位块605不接触时，弹簧609复位，此时弹簧609的状态即为初始状态，如2中的第二封堵组件14上的弹簧609，以及图3中第一封堵组件6上的弹簧609，如图2和3，在弹簧609初始状态时，滑动环610运动方向上与凹槽对应的内壁之间具有一间隔，此间隔为滑动环610的运动行程，也恰好为连接孔604与第二方孔603错开时的行程，凸块606推动限位块605的运动行程也为该间隔的距离，于是形成了有效的限位结构。

进一步的，所述壳体2顶部设置有调节机构8，所述调节机构8包括设置在所述壳体2顶部的盖板，所述盖板上螺纹连接有螺杆801，所述螺杆801底部设置在所述上腔室内，且滑动的连接滑板803，所述螺杆801上套设有调节弹簧802，所述调节弹簧802呈压缩状态，所述滑板803设置在所述封堵组件上方。

进一步的，所述滑板803通过滑孔套设在所述螺杆801上，所述螺杆801底部固定连接有抵接所述滑板803的限位板804。

如图2和3，在柱塞4的上升过程中，上腔室容积缩小，与此同时，滑板803朝上运动，调节弹簧802被压缩，所以在柱塞4上升至最高行程时，出液管13被打开的同时，调节弹簧802朝下运动，在调节弹簧802的压力作用下，聚合物从出液管13排出，并且滑板803朝上运动的过程中，还能降低聚合物的被压缩程度，降低了上腔室的高压程度，有效避免高压环境下的各种不利因素，而且通过转动螺杆801，还能调节调节弹簧802的松紧程度和上腔室的最大容积大小，进而起到了调节聚合物排出时的流量和流速的作用，调节弹簧802在整个过程中，始终处于被压缩状态，滑板803朝上运动的行程即为柱塞4朝上运动的行程。

进一步的，所述壳体2下端设置有下腔室，所述柱塞4底部设置在所述下腔室内，所述柱塞4底部连接凸轮5侧面，所述凸轮5通过连接轴3连接所述驱动装置10。

如图1和8，凸轮5为现有技术，其转动轴心与柱塞4垂直，凸轮5的旋转为柱塞4提供了上下往复运动。

进一步的，所述凸轮5侧面设置有环形槽，所述柱塞4设置在所述环形槽内，所述环形槽的内壁设置有限位槽，所述限位槽内设置有卡块9，所述卡块9固定连接所述凸轮5，所述限位槽和所述环形槽均围绕所述凸轮5周向一圈设置。

如图1，限位槽对称设置有两个，两个限位槽位于柱塞4两侧，且均设置有卡块9，卡块9在限位槽和环形槽内，随着凸轮5的旋转，绕着凸轮5的周面运动，于是凸轮5始终拉扯柱塞4，与柱塞4之间保持连接关系，便于柱塞4朝下运动时形成负压环境。

进一步的，所述驱动装置10为电机，其转动轴连接所述连接轴3，所述底盘1上并排设置有若干泵体，所述连接轴3穿过且可转动的连接若干所述泵体的壳体2，所述凸轮5套设在所述连接轴3上，且通过电磁离合器7连接。

如图1，连接轴3水平设置，一端固定连接电机转动轴，另一端穿过若干壳体2，电磁离合器7为现有技术中，可以为常闭式或者常开式，通过电磁离合器7的通断，即可实现连接轴3与凸轮5之间的连接和断开，具体实施时，将不同壳体2上的进、出液口连接不同的油田和设备，即可实现单缸打开或关闭单个油田的作用，且不影响其他油田聚合物的正常流动。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，包括设置在底盘(1)上的泵体，其特征在于：所述泵体包括壳体(2)，所述壳体(2)内可滑动的设置有柱塞(4)，所述柱塞(4)上方设置有上腔室，所述柱塞(4)底部连接驱动装置(10)，以用于驱动所述柱塞(4)上下往复运动；

所述壳体(2)两侧设置有连通所述上腔室的进液管(12)和出液管(13)，所述上腔室内可上下滑动的设置有连接所述柱塞(4)的两个呈中心对称结构的封堵组件，分别为第一封堵组件(6)和第二封堵组件(14)，所述柱塞(4)位于最低行程，所述第一封堵组件(6)连通所述进液管(12)，所述第二封堵组件(14)封堵所述出液管(13)；

当所述柱塞(4)上升时，所述第一封堵组件(6)封堵所述进液管(12)，且所述第二封堵组件(14)连通所述出液管(13)；

所述封堵组件包括挡片(601)，所述挡片(601)贴合在所述壳体(2)内壁上，所述第一封堵组件(6)上的挡片(601)盖住所述进液管(12)，所述第二封堵组件(14)上的挡片(601)盖住所述出液管(13)；

所述挡片(601)上设置连接孔(604)，所述第一封堵组件(6)上的连接孔(604)连通所述进液管(12)，所述第二封堵组件(14)的连接孔(604)与所述出液管(13)错开；

所述柱塞(4)限位所述挡片(601)，所述挡片(601)通过回弹组件连接所述壳体(2)，以用于所述柱塞(4)上升时使所述第一封堵组件(6)上的连接孔(604)错开所述进液管(12)，且上升至最高行程时，所述第二封堵组件(14)上的连接孔(604)与所述出液管(13)连通；

所述回弹组件包括设置在所述上腔室内壁上的凹槽，所述凹槽内设置有竖杆(608)，所述竖杆(608)上套设有弹簧(609)，所述弹簧(609)底部固定连接滑动环(610)，所述弹簧(609)顶部固定连接所述凹槽顶部内壁，所述滑动环(610)套设在所述竖杆(608)上，所述滑动环(610)侧面固定连接所述挡片(601)侧面；

所述第一封堵组件(6)上的回弹组件设置在所述进液管(12)上方，所述第一封堵组件(6)上的弹簧(609)呈被拉伸状态，所述第二封堵组件(14)上的回弹组件设置在所述出液管(13)下方；

所述封堵组件还包括限位块(605)，所述限位块(605)固定连接所述挡片(601)靠近所述柱塞(4)的一侧，所述第一封堵组件(6)上限位块(605)设置在所述第二封堵组件(14)上的限位块(605)的下方；

所述柱塞(4)两侧均固定连接有凸块(606)，所述凸块(606)设置在两个所述封堵组件上的限位块(605)之间，其中一个所述凸块(606)抵接所述第一封堵组件(6)上限位块(605)顶部，另一个所述凸块(606)位于所述第二封堵组件(14)上的限位块(605)下方；

所述连接孔(604)呈竖直方向并排设置的若干方孔，所述进液管(12)和所述出液管(13)端部均固定连接有固定板(602)，所述固定板(602)上设置有与若干所述方孔结构相同的第二方孔(603)。

2.根据权利要求1所述的一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，其特征在于：所述壳体(2)顶部设置有调节机构(8)，所述调节机构(8)包括设置在所述壳体(2)顶部的盖板，所述盖板上螺纹连接有螺杆(801)，所述螺杆(801)底部设置在所述上腔室内，且滑动的连接滑板(803)，所述螺杆(801)上套设有调节弹簧(802)，所述调节弹簧(802)呈压缩状态，所述滑板(803)设置在所述封堵组件上方。

3.根据权利要求2所述的一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，其特征在于：所述滑板(803)通过滑孔套设在所述螺杆(801)上，所述螺杆(801)底部固定连接有抵接所述滑板(803)的限位板(804)。

4.根据权利要求1所述的一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，其特征在于：所述壳体(2)下端设置有下腔室，所述柱塞(4)底部设置在所述下腔室内，所述柱塞(4)底部连接凸轮(5)周面，所述凸轮(5)通过连接轴(3)连接所述驱动装置(10)。

5.根据权利要求4所述的一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，其特征在于：所述凸轮(5)周面设置有环形槽，所述柱塞(4)设置在所述环形槽内，所述环形槽的内壁设置有限位槽，所述限位槽内设置有卡块(9)，所述卡块(9)固定连接所述凸轮(5)，所述限位槽和所述环形槽均围绕所述凸轮(5)周向一圈设置。

6.根据权利要求4所述的一种油田分缸变量往复式注聚泵撬装，其特征在于：所述驱动装置(10)为电机，其转动轴连接所述连接轴(3)，所述底盘(1)上并排设置有若干泵体，所述连接轴(3)穿过且可转动的连接若干所述泵体的壳体(2)，所述凸轮(5)套设在所述连接轴(3)上，且通过电磁离合器(7)连接。