CN116398422B - 一种注采一体防卡杆式泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注采一体防卡杆式泵，涉及采油设备技术领域，包括注入通道总成、举升抽油泵总成和座封总成，举升抽油泵总成设置于注入通道总成内且两者之间形成第一环形注入通道，座封总成包括外管总成和设置于外管总成内的座封阀总成且两者之间形成第二环形注入通道，第二环形注入通道与第一环形注入通道连通，外管总成包括依次连接的座封接头、座封衬套、防解封连接套、定位连接套和座封外管，座封阀总成包括依次连接的座封固定阀、座封密封套、芯管连接接头和注入芯管，注入通道总成下端与座封接头上端连接，举升抽油泵总成下端与座封固定阀上端连接。本发明明显降低卡泵机率，提高作业效率，降低作业成本。
Description
技术领域
本发明涉及采油设备技术领域，特别是涉及一种注采一体防卡杆式泵。
背景技术
在有杆采油井中，抽油泵是关键设备，常见以下问题：
一、管式泵：在稠油注汽后或出砂井，柱塞易卡阻，导致抽油杆无法上提，修井时，要逐根倒扣，或锯断抽油杆；提高了修井作业劳动强度和作业成本，降低整体效益。
二、传统抽油泵：柱塞与泵筒组成摩擦副，随抽油机往复运动，柱塞与泵筒都是整体金属结构，配合属于间隙密封，一旦间隙内挤入砂粒或垢类杂质，很容易造成卡泵事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种注采一体防卡杆式泵，以解决上述现有技术存在的问题，柱塞上设置降阻防卡环结构，明显降低卡泵机率，延长正常生产周期，即使柱塞与泵筒卡住后，也可以上提抽油杆柱，不用逐根倒扣或锯断抽油杆，提高作业效率，降低作业成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种注采一体防卡杆式泵，包括注入通道总成、举升抽油泵总成和座封总成，所述举升抽油泵总成设置于所述注入通道总成内且两者之间形成第一环形注入通道，所述座封总成包括外管总成和设置于所述外管总成内的座封阀总成且两者之间形成第二环形注入通道，所述第二环形注入通道与所述第一环形注入通道连通，所述外管总成包括依次连接的座封接头、座封衬套、防解封连接套、定位连接套和座封外管，所述座封阀总成包括依次连接的座封固定阀、座封密封套、芯管连接接头和注入芯管，所述注入通道总成下端与所述座封接头上端连接，所述举升抽油泵总成下端与所述座封固定阀上端连接；
所述座封密封套和所述座封衬套上端设有相互配合的座封台阶，用于座封时向上承载所述座封密封套，所述座封密封套和所述座封衬套在座封后密封所述第二环形注入通道；
所述举升抽油泵总成包括依次连接的泵筒出油接头和泵筒，所述泵筒下端连接所述座封固定阀上端，所述泵筒内设置柱塞拉杆、柱塞出油接头、柱塞和游动阀，所述柱塞拉杆上端穿过所述泵筒出油接头后与抽油杆柱连接，下端通过所述柱塞出油接头连接所述柱塞，所述柱塞下端连接所述游动阀；所述柱塞外设有降阻防卡环，所述降阻防卡环包括沿径向依次套设于所述柱塞外的两个降阻防卡环组，所述降阻防卡环组包括沿轴向依次设置的短降阻防卡环和长降阻防卡环，所述短降阻防卡环和所述长降阻防卡环上均设有一个缺口，内圈的所述短降阻防卡环和所述长降阻防卡环分别与外圈的所述长降阻防卡环和所述短降阻防卡环相对应，所述短降阻防卡环和所述长降阻防卡环均为金属弹性环，所述柱塞通过内外圈的所述降阻防卡环组与所述泵筒实现弹性密封；
所述定位连接套上设有向内凸出的定位销钉，所述注入芯管外转动套设有轴向固定的轨道套，所述轨道套外周面上设有两圈导向块组，各圈所述导向块组均包括多个沿周向均匀分布的导向块，上方的所述导向块组与下方的所述导向块组相互镜像并错位设置，所述导向块包括第一导向部和第二导向部，所述第一导向部和所述第二导向部相互连接形成阻挡槽，两圈所述导向块组中的所述阻挡槽相对并错位设置，下方相邻两个所述导向块之间形成第一导向通路，上方相邻两个所述导向块之间形成第二导向通路；连续的下放-上提-下放-上提所述座封总成为一个循环周期，第一次下放时，所述定位销钉向上穿过所述第一导向通路后在上方的所述第一导向部导向下从所述第二导向通路穿过，第一次上提时，所述定位销钉向下穿过所述第二导向通路后在下方的所述第二导向部导向下进入下方的所述阻挡槽内，第二次下放时，所述定位销钉向上移出所述阻挡槽后在上方的所述第二导向部导向下进入上方的所述阻挡槽内，第二次上提时，所述定位销钉向下移出所述阻挡槽后在下方的所述第一导向部导向下穿过所述第一导向通路。
优选地，所述芯管连接接头外套设有轴向固定的防解封加持套，所述防解封加持套外表面与所述防解封连接套内表面设有相互配合的座封加强齿，用于增强座封力。
优选地，所述注入芯管上端外周面上设有多个注入通孔，所述注入通孔连通所述第二环形注入通道与所述注入芯管内腔。
优选地，所述柱塞外还连接有紧固扶正环，所述降阻防卡环一端抵接于所述柱塞外的限位台阶上，另一端与所述紧固扶正环相抵。
优选地，所述注入通道总成包括依次连接的扶正过流接头和注入外管，所述扶正过流接头上端连接油管节段下端，所述油管节段上端通过一个油管结箍连接油管接头，所述扶正过流接头下端通过一个油管结箍连接所述注入外管上端，所述注入外管下端连接所述座封接头上端，所述扶正过流接头用于对所述泵筒进行扶正并起到过流作用。
优选地，所述轨道套两端通过轨道备帽轴向限位于所述注入芯管上，所述轨道备帽螺纹连接在所述注入芯管上并通过锁紧螺钉锁紧于所述注入芯管上。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供一种注采一体防卡杆式泵，柱塞上设置降阻防卡环结构，明显降低卡泵机率，延长正常生产周期；即使柱塞与泵筒卡住后，也可以上提抽油杆柱，不用逐根倒扣或锯断抽油杆，提高作业效率，降低作业成本。
进一步地，在座封总成中，通过防解封加持套外表面与防解封连接套内表面的相互配合的座封加强齿，能够增强座封力，最大程度防止柱塞把泵筒向上带出而导致意外解封，对油稠或出砂井适用性好，可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提供的注采一体防卡杆式泵的结构示意图；
图2为本发明中座封总成在座封时的结构示意图；
图3为本发明中座封总成在未座封时的结构示意图；
图4为本发明中举升抽油泵总成的结构示意图；
图5为图2中A部分的局部放大示意图；
图6为图2中B部分的局部放大示意图；
图7为图4中C部分的局部放大示意图；
图8为本发明中短降阻防卡环和长降阻防卡环的横截面示意图；
图9为本发明中轨道套与导向块的结构连接示意图；
图10为本发明中轨道套展开后与导向块的位置示意图；
图中：1-注入通道总成、101-油管节段、102-扶正过流接头、103-注入外管、104-油管接头、105-油管结箍、2-举升抽油泵总成、210-泵筒出油接头、211-泵筒、212-柱塞拉杆、213-柱塞出油接头、214-柱塞、2141-限位台阶、215-游动阀、216-短降阻防卡环、217-长降阻防卡环、218-缺口、219-紧固扶正环、3-座封总成、310-外管总成、311-座封接头、312-座封衬套、313-防解封连接套、314-定位连接套、315-座封外管、316-定位销钉、320-座封阀总成、321-座封固定阀、322-座封密封套、3221-座封台阶、323-芯管连接接头、324-注入芯管、3241-注入通孔、325-轨道套、326-导向块、3261-第一导向部、3262-第二导向部、3263-阻挡槽、3264-第一导向通路、3265-第二导向通路、327-防解封加持套、3271-座封加强齿、328-轨道备帽、4-第一环形注入通道、5-第二环形注入通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种注采一体防卡杆式泵，以解决现有技术存在的问题，柱塞上设置降阻防卡环结构，明显降低卡泵机率，延长正常生产周期，即使柱塞与泵筒卡住后，也可以上提抽油杆柱，不用逐根倒扣或锯断抽油杆，提高作业效率，降低作业成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图10所示，本实施例提供一种注采一体防卡杆式泵，包括注入通道总成1、举升抽油泵总成2和座封总成3，举升抽油泵总成2设置于注入通道总成1内且两者之间形成第一环形注入通道4，座封总成3包括外管总成310和设置于外管总成310内的座封阀总成320且两者之间形成第二环形注入通道5，第二环形注入通道5与第一环形注入通道4连通，外管总成310包括依次连接的座封接头311、座封衬套312、防解封连接套313、定位连接套314和座封外管315，座封阀总成320包括依次连接的座封固定阀321、座封密封套322、芯管连接接头323和注入芯管324，注入通道总成1下端与座封接头311上端连接，举升抽油泵总成2下端与座封固定阀321上端连接；
座封密封套322和座封衬套312上端设有相互配合的座封台阶3221，用于座封时向上承载座封密封套322，座封密封套322和座封衬套312在座封后密封第二环形注入通道5；
举升抽油泵总成2包括依次连接的泵筒出油接头210和泵筒211，泵筒211下端连接座封固定阀321上端，泵筒211内设置柱塞拉杆212、柱塞出油接头213、柱塞214和游动阀215，柱塞拉杆212上端穿过泵筒出油接头210后与抽油杆柱连接，下端通过柱塞出油接头213连接柱塞214，柱塞214下端连接游动阀215；柱塞214外设有降阻防卡环，降阻防卡环包括沿径向依次套设于柱塞214外的两个降阻防卡环组，降阻防卡环组包括沿轴向依次设置的短降阻防卡环216和长降阻防卡环217，短降阻防卡环216和长降阻防卡环217上均设有一个缺口218，内圈的短降阻防卡环216和长降阻防卡环217分别与外圈的长降阻防卡环217和短降阻防卡环216相对应，短降阻防卡环216和长降阻防卡环217均为金属弹性环，柱塞214通过内外圈的降阻防卡环组与泵筒211实现弹性密封；
定位连接套314上设有向内凸出的定位销钉316，注入芯管324外转动套设有轴向固定的轨道套325，轨道套325外周面上设有两圈导向块组，各圈导向块组均包括多个沿周向均匀分布的导向块326，上方的导向块组与下方的导向块组相互镜像并错位设置，导向块326包括第一导向部3261和第二导向部3262，第一导向部3261和第二导向部3262相互连接形成阻挡槽3263，两圈导向块组中的阻挡槽3263相对并错位设置，下方相邻两个导向块326之间形成第一导向通路3264，上方相邻两个导向块326之间形成第二导向通路3265；连续的下放-上提-下放-上提座封总成3为一个循环周期，第一次下放时，定位销钉316向上穿过第一导向通路3264后在上方的第一导向部3261导向下从第二导向通路3265穿过，第一次上提时，定位销钉316向下穿过第二导向通路3265后在下方的第二导向部3262导向下进入下方的阻挡槽3263内，第二次下放时，定位销钉316向上移出阻挡槽3263后在上方的第二导向部3262导向下进入上方的阻挡槽3263内，第二次上提时，定位销钉316向下移出阻挡槽3263后在下方的第一导向部3261导向下穿过第一导向通路3264。
在座封总成3座封后，座封密封套322和座封衬套312密封第二环形注入通道5，此时，可通过抽油机的上下往复运动进行采油，其中，座封固定阀321为单向阀，上提抽油杆柱时，座封固定阀321打开，游动阀215关闭，油液通过注入芯管324、芯管连接接头323、座封密封套322和座封固定阀321进入泵筒211；下放抽油杆柱时，座封固定阀321关闭，游动阀215打开，泵筒211内油液依次通过游动阀215、柱塞214内部通道和柱塞出油接头213进入上部油管内，将油液抽出。
通过在柱塞214上设置降阻防卡环结构，明显降低卡泵机率，延长正常生产周期。GB/T 18607-2017标准中抽油泵，泵筒与柱塞间隙分为5级，其中5级抽油泵间隙大，抽油泵的漏失量大，泵效低，1级抽油泵间隙小，漏失量小，泵效高，但配合间隙过小，容易卡泵。如用5级抽油泵卡泵现象明显降低，但较大的漏失量导致产量明显下降，目前稠油井用抽油泵为了在保证泵效与防止卡泵之间寻求平衡，稠油多用的是3-4级间隙的抽油泵。本发明中降阻防卡环外的泵筒211与柱塞214的间隙为4-5级间隙，并缩短柱塞214的长度为普通柱塞的1/2，抽油阻力降低，柱塞214配合面上端增加两组金属密封环组（降阻防卡环组）起到密封、挡沙和刮沙、减少漏失量作用，漏失量按 GB/T 18607-2017标准可达到小于2级抽油泵标准；柱塞214与泵筒211之间采用金属弹性密封件（降阻防卡环），大幅降低漏失量，同时金属弹性密封件（降阻防卡环）具有可收缩性能，具有防止卡泵，提高泵效功能。同时金属弹性密封件表面硬化处理，具有耐磨耐腐蚀特点，磨损后自动补偿，其漏失量不随使用时间延长而增大，延长泵的使用寿命。当有沙粒粘附或结垢的泵筒，普通泵的柱塞因沙粒阻挡会无法通过，就会出现卡泵现象，而本发明中金属弹性密封件（降阻防卡环）会弹性收缩，柱塞可通过附着沙粒或结垢段的泵筒。同时内圈的降阻防卡环组会使外圈的降阻防卡环组紧贴到泵筒，具有刮沙作用，使泵筒上的沙粒无法长期附着，沙粒可随采出液带出。
通过定位销钉316与轨道套325上的导向块组的配合设置，在注入前（注入工艺如：稠油注汽，稀油注入洗井液，或注入各类药剂等），通过上提、下放抽油杆柱，使定位销钉316和导向块组互相配合，完成一系列动作：
如图10所示，其中D1表示第一次下放抽油杆柱时定位销钉316的移动路径，U1表示第1次上提抽油杆柱时定位销钉316的移动路径，D2表示第二次下放抽油杆柱时定位销钉316的移动路径，U2表示第2次上提抽油杆柱时定位销钉316的移动路径。
第1次下放，定位销钉316可以直接穿过第一导向通路3264和第二导向通路3265，完成座封；
第1次上提，定位销钉316进入下方的阻挡槽3263内，泵筒211无法上行，这时可通过地面吊车，上提抽油杆柱，带动柱塞214，尝试解卡；即使柱塞214与泵筒211卡住后，也可以上提抽油杆柱，不用逐根倒扣或锯断抽油杆，提高作业效率，降低作业成本；
第2次下放，定位销钉316进入上方的阻挡槽3263内，泵筒211无法继续下放，始终处于解封状态，柱塞214可以在泵筒211中下放到下死点，开始注入；
第2次上提，即可将举升抽油泵总成2提出导向块组区域。
再下放，即按照上述下放-上提-下放-上提循环动作。
本实施例中，芯管连接接头323外套设有轴向固定的防解封加持套327，防解封加持套327外表面与防解封连接套313内表面设有相互配合的座封加强齿3271，用于增强座封力，通过座封加强齿3271的相互配合，下放座封时，防解封加持套327外表面的座封加强齿3271可较容易的卡入防解封连接套313内表面的座封加强齿3271中，而在上提时，防解封连接套313内表面的座封加强齿3271能够对防解封加持套327外表面的座封加强齿3271形成较大的阻力，最大程度防止柱塞214把泵筒211向上带出而导致意外解封，对油稠或出砂井适用性好，可靠性高。
本实施例中，注入芯管324上端外周面上设有多个注入通孔3241，注入通孔3241连通第二环形注入通道5与注入芯管324内腔。在解封状态进行注入时，注入介质通过第一环形注入通道4和第二环形注入通道5，然后通过注入通孔3241进入注入芯管324，通过注入芯管324将注入介质注入井内。
本实施例中，柱塞214外还连接有紧固扶正环219，降阻防卡环一端抵接于柱塞214外的限位台阶2141上，另一端与紧固扶正环219相抵。
本实施例中，注入通道总成1包括依次连接的扶正过流接头102和注入外管103，扶正过流接头102上端连接油管节段101下端，油管节段101上端通过一个油管结箍105连接油管接头104，扶正过流接头102下端通过一个油管结箍105连接注入外管103上端，注入外管103下端连接座封接头311上端，扶正过流接头102用于对泵筒211进行扶正并起到过流作用。
本实施例中，轨道套325两端通过轨道备帽328轴向限位于注入芯管324上，轨道备帽328螺纹连接在注入芯管324上并通过锁紧螺钉锁紧于注入芯管324上。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种注采一体防卡杆式泵，其特征在于：包括注入通道总成、举升抽油泵总成和座封总成，所述举升抽油泵总成设置于所述注入通道总成内且两者之间形成第一环形注入通道，所述座封总成包括外管总成和设置于所述外管总成内的座封阀总成且两者之间形成第二环形注入通道，所述第二环形注入通道与所述第一环形注入通道连通，所述外管总成包括依次连接的座封接头、座封衬套、防解封连接套、定位连接套和座封外管，所述座封阀总成包括依次连接的座封固定阀、座封密封套、芯管连接接头和注入芯管，所述注入通道总成下端与所述座封接头上端连接，所述举升抽油泵总成下端与所述座封固定阀上端连接；
所述座封密封套和所述座封衬套上端设有相互配合的座封台阶，用于座封时向上承载所述座封密封套，所述座封密封套和所述座封衬套在座封后密封所述第二环形注入通道；
所述举升抽油泵总成包括依次连接的泵筒出油接头和泵筒，所述泵筒下端连接所述座封固定阀上端，所述泵筒内设置柱塞拉杆、柱塞出油接头、柱塞和游动阀，所述柱塞拉杆上端穿过所述泵筒出油接头后与抽油杆柱连接，下端通过所述柱塞出油接头连接所述柱塞，所述柱塞下端连接所述游动阀；所述柱塞外设有降阻防卡环，所述降阻防卡环包括沿径向依次套设于所述柱塞外的两个降阻防卡环组，所述降阻防卡环组包括沿轴向依次设置的短降阻防卡环和长降阻防卡环，所述短降阻防卡环和所述长降阻防卡环上均设有一个缺口，内圈的所述短降阻防卡环和所述长降阻防卡环分别与外圈的所述长降阻防卡环和所述短降阻防卡环相对应，所述短降阻防卡环和所述长降阻防卡环均为金属弹性环，所述柱塞通过内外圈的所述降阻防卡环组与所述泵筒实现弹性密封；
所述注入通道总成包括依次连接的扶正过流接头和注入外管，所述扶正过流接头上端连接油管节段下端，所述油管节段上端通过一个油管结箍连接油管接头，所述扶正过流接头下端通过一个油管结箍连接所述注入外管上端，所述注入外管下端连接所述座封接头上端，所述扶正过流接头用于对所述泵筒进行扶正并起到过流作用；
所述定位连接套上设有向内凸出的定位销钉，所述注入芯管外转动套设有轴向固定的轨道套，所述轨道套外周面上设有两圈导向块组，各圈所述导向块组均包括多个沿周向均匀分布的导向块，上方的所述导向块组与下方的所述导向块组相互镜像并错位设置，所述导向块包括第一导向部和第二导向部，所述第一导向部和所述第二导向部相互连接形成阻挡槽，两圈所述导向块组中的所述阻挡槽相对并错位设置，下方相邻两个所述导向块之间形成第一导向通路，上方相邻两个所述导向块之间形成第二导向通路；连续的下放-上提-下放-上提所述座封总成为一个循环周期，第一次下放时，所述定位销钉向上穿过所述第一导向通路后在上方的所述第一导向部导向下从所述第二导向通路穿过，第一次上提时，所述定位销钉向下穿过所述第二导向通路后在下方的所述第二导向部导向下进入下方的所述阻挡槽内，第二次下放时，所述定位销钉向上移出所述阻挡槽后在上方的所述第二导向部导向下进入上方的所述阻挡槽内，第二次上提时，所述定位销钉向下移出所述阻挡槽后在下方的所述第一导向部导向下穿过所述第一导向通路。
2.根据权利要求1所述的注采一体防卡杆式泵，其特征在于：所述芯管连接接头外套设有轴向固定的防解封加持套，所述防解封加持套外表面与所述防解封连接套内表面设有相互配合的座封加强齿。
3.根据权利要求1所述的注采一体防卡杆式泵，其特征在于：所述注入芯管上端外周面上设有多个注入通孔，所述注入通孔连通所述第二环形注入通道与所述注入芯管内腔。
4.根据权利要求1所述的注采一体防卡杆式泵，其特征在于：所述柱塞外还连接有紧固扶正环，所述降阻防卡环一端抵接于所述柱塞外的限位台阶上，另一端与所述紧固扶正环相抵。
5.根据权利要求1所述的注采一体防卡杆式泵，其特征在于：所述轨道套两端通过轨道备帽轴向限位于所述注入芯管上，所述轨道备帽螺纹连接在所述注入芯管上并通过锁紧螺钉锁紧于所述注入芯管上。
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