CN116547456A - 用于油井的气体压缩机单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油井的气体压缩机单元，其包括：底座(101)、马达(104)、气缸(110)和双作用活塞，所述双作用活塞由曲柄连杆机构驱动而在气缸内部运动。阀框架(122)附连到底座，阀框架具有：第一框架端口(124)和第二框架端口(126)，所述第一框架端口通过第一柔性导管(125)连接到气缸的第一气体入口/出口端口(120)，所述第二框架端口通过第二柔性导管(127)连接到气缸的第二气体入口/出口端口(121)；排出支路(128)和吸入支路(129)，所述排出支路具有一对排放单向阀(130a、130b)和位于排放单向阀之间的排出支路端口(131)，所述吸入支路具有一对吸入单向阀(132a、132b)和位于吸入单向阀之间的吸入支路端口(132)。气体压缩机单元还包括液体分离器(134)和排气管(141)，液体分离器具有连接到吸入支路端口(132)的第一端和连接到吸入软管(137)的第二端，所述排气管连接到安全阀(142、143)且位于液体分离器与排出支路端口(131)之间。

Description

用于油井的气体压缩机单元

发明的背景技术

相关的美国申请数据

本申请是于2018年3月5日提交的申请号为15/911,754的美国专利申请的部分继续申请，其要求于2017年5月19日提交的申请号为P20170101354的阿根廷专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及在石油工业中使用的机器、装置和设备的领域，更具体地，涉及一种用于油井的气体提取和传输单元，其允许根据油井气体贡献量而降低井环空中的压力，从而增加来自井环空的流体的产量。应强调的是，这种气体压缩机单元完全独立于通常用于石油提取的系统，例如AIB(独立压缩机单元，西班牙语缩写)杆泵、PCP、电潜泵、“柱塞提升式”泵等，它又允许调控油井内所需的压力。

背景技术

AIB杆泵在石油工业中是众所周知的，其公知为允许从油井中进行原油的机械提取。杆泵通常用在许多油田中，根据泵的尺寸，通常在24小时内能够产生5立方米到多于50立方米的原油和水的混合物。泵的尺寸也由要提取的原油的深度和重量确定，其中提取得越深，需要越多能量来移动越大长度的流体柱。连杆曲柄机构将马达的旋转运动转换成移动泵杆的往复竖直移动，并且产生典型的节距移动。因此，AIB杆泵允许从油井中提取原油。

正如上文提到的，原油伴随有油田中的水和气体。然而，油井中的气体是提取油的主要问题。这可能是由于油井内部的气体压力过高而发生的，更特别地发生在位于套管与管道之间的环空空间中。过高气体压力的存在明显地减小油产量。作为上述的结果，已经开发了一些装置，这些装置允许从井环空中提取气体来降低压力，并且允许原油的正常产量。目前，梁式摇臂压缩机用在用于气体传输的机械泵送中，其被安装并且与AIB杆泵协同操作，使用大活塞，并且取决于AIB执行的冲程的数量来提取气体。

然而，尽管在现有技术的领域中已经证明使用梁式摇臂压缩机是实用的，但是它们的缺点在于限制油产量。这些缺点之一在于：取决于AIB的头部的移动来执行气体的提取，因此如果压缩机需要某种类型的维护，首先应该停止AIB来执行所述维护，这会造成时间浪费和产量损失。再者，尽管井环空中的气体压力可能改变，但是常规的压缩机仍会不断地在每个冲程中提取等量的气体，因此油井内部的气体压力会显著地改，从而积极或消极地影响油的产量。

在McCoy的美国专利US 4,530,646中公开了一种上述类型的泵送或压缩机单元，其中气缸连接在静止的枢转下端部和绕水平轴线摆动的步进梁18之间。步进梁18是常规抽油机12的一部分，其中步进梁18在它上位中部部分处摆动，其一端连接到驱动组件24，而相对端连接到马状头部22以使泵在井内部往复运动以将油从井中泵出。因此，气缸组件34和活塞杆组件36在步进梁18的运动下操作，步进梁18的运动根据提取油的需要来构造。换言之，对由气缸组件34提取的气体提取的需求与对提取油的需求不同，这可能达到对一个方面有害的操作范围。

例如，McCoy的活塞往复运动的速度被限制为用于提取油的抽油泵的速度。此外，McCoy因为抽油泵不能停止而无法控制井压力，而且不能降低其速度，所有这些都对油提取操作不利。

Gallaway的美国专利申请公开US2015/0233368A1公开了一种气体压缩机，其包括：马达；操作地联接到马达的小齿轮；由小齿轮驱动的齿条；至少一个入口气体连接件；至少一个出口气体连接件；和在压缩机气缸内往复运动的活塞和活塞杆。活塞杆联接到齿条，由此通过至少一个入口气体连接件进入压缩机气缸的气体可在气缸内被活塞压缩并且可通过至少一个出口气体连接件从气缸中排出。Gallaway的泵在水平位置操作并且安装在滑道中。

看起来Gallaway的一个缺点是其随时间的耐用性。当24小时工作并且在齿侧面承受恒定的循环载荷时，所有运动部件(即，小齿轮、齿条、轴承、密封件、垫圈)遭受磨损。Gallaway需要润滑，这是驱动中的关键点。它必须定期检查和更换，这是一个关键点，因为润滑油会与通过轴向往复轴的包装件的气体混合。此外，Gallaway受限于速度的范围小。在速度大于20rpm的情况下，必须提供更坚固、更强大的系统以避免过早损坏。Gallaway还受限于齿条和小齿轮组件的动力传输，因此需要带齿轮的马达的高动力来处理高压力范围。

Lund的美国专利申请公开US2007/0251379A1，其被授予美国专利US7,721,641，公开了一种空气压缩设备，其包括：框架；罐；操作地连接到马达的马达驱动机构；和至少一个活塞组件，其操作地连接到马达驱动机构，并且构造成在安装到框架的相应气缸内移动。活塞组件包括：(1)活塞本体；(2)活塞杆，其具有用于接收外部空气的空心孔，并且连接到马达驱动机构和活塞本体。由马达驱动机构引起的活塞本体的向上行进打开活塞阀并且允许环境空气通过空心孔被抽吸到气缸中，活塞本体的向下行进关闭活塞阀以压缩气缸内的空气。马达驱动机构包括通过皮带移动轮的发动机排气系统，该轮连接到活塞杆。

更具体地，如上面所引用的美国专利US7,721,641的第11栏中所公开的，气缸130不仅提供横向摆动，而且随着曲柄旋转使气缸相对于曲柄120竖直摆动。气缸130相对于曲柄120的竖直摆动运动导致活塞140相对于气缸130的速度以及气缸内的压缩空气负载的受控变化，从而提供由曲柄120抵抗压缩空气负载所施加的杠杆作用的受控变化。当活塞140在曲柄120的部分旋转过程中朝气缸130的顶部缩回时，活塞140底部处的阀(未显示)通过在气缸130的底部腔室中产生的真空的作用被拉开，使得环境空气于是经过中空的活塞杆170和打开的阀而进入底部腔室。当活塞140已到达其行程的顶部时，活塞底部处的阀关闭，底部腔室中的空气被活塞140的向下运动压缩并被驱动通过止回阀180进入压力罐102中或被驱动到活塞140上方的气缸130腔室中。在活塞140的向下行进期间，活塞顶部处的阀142允许空气通过中空的活塞杆170进入上部腔室中。

显然Lund公开了一种仅压缩通过活塞杆170中的孔进入的空气的结构，其中在活塞140处的阀将进入的空气引导至气缸的上部腔室或下部腔室。也就是说，仅一个输入被设置用于空气，其不能操作以通过不同的单独的输入端口和输出端口来允许气体进出。Lund并未设计用于从油井抽吸气体以及将气体引导至循环回路或气生产管线和/或相关储层。

由于上述原因，具有新的装置、设备、机器或器件是很方便的，在不影响原油产量的条件下，允许从油井中提取气体，又允许根据油井中存在的压力重复提取气体。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于油井的压缩机单元，其允许独立于AIB杆泵来提取气体。

本发明的另一目的是提供一种压缩机单元，该压缩机单元允许维持油井中的恒定气体压力，由于压缩机单元具有压力开关、压力传送器以及频率转换器，其根据要提取的气体流量来控制活塞的速度。

本发明的另一目的是提供一种压缩机单元，由于其结构构造，由于少的维护和修理，其具有压缩机单元的更长使用寿命和效率。

本发明的另一目的是提供一种用于油井的气体压缩机单元，其使得油井中的压力可调控成为可能。

本发明的又一个目的是提供一种用于油井的气体压缩机单元，其包括用于致动活塞-气缸组件的驱动系统，其中驱动系统的速度可以根据油井条件由VFD改变，其中油井中的所需压力可以通过用传送器监测压力并通过改变设备的速度而被控制，并且其中气泵单元绝对独立于在同一油井中同时操作的任何油泵单元。

本发明的甚至另一个目的是提供一种用于油井的气体压缩机单元，其包括用于致动活塞-气缸组件的驱动系统，其中在驱动机构中不需要润滑，并且其中为油井中的气体突然增加的事件提供压力传感器和安全阀，在这种情况下，阀打开以将过大压力引导至与泵或压缩机部件间隔开的排气管。

本发明的再一目的是为油井提供气体压缩机单元，其包括至少一个压缩机气缸，该压缩机气缸具有与油井连接的至少一个气体入口、至少一个气体出口、一个枢转下端以及双作用活塞，该双作用活塞的驱动轴连接至驱动马达，驱动马达可以是电动马达、液压马达或者内燃机，所述驱动马达连接至压力传送器，该压力传送器操作地连接至压力开关，压力开关又操作地连接至油井。

本发明的又一个目的是提供一种用于油井的气体压缩机单元，其包括：

底座；

在底座中的支架元件；

安装在支架元件的上端中的旋转驱动马达；

所述旋转驱动马达的输出旋转轴；

连杆，所述连杆具有附连至所述输出旋转轴以与输出旋转轴一起转动的一端和包括第一支承件的相对端；

连接元件，所述连接元件通过第一支承件可转动地连接到所述连杆的相对端；

至少一个压缩机气缸，所述压缩机气缸具有第一端和第二端以及双作用活塞，其中第二端枢转地连接到固定在底座中的支撑件，双作用活塞具有驱动轴，所述驱动轴连接到所述连接元件，用于通过往复运动来移动双作用活塞；

在压缩机气缸的第一端中的至少一个第一气体入口/出口端口；

在压缩机气缸的第二端中的至少一个第二气体入口/出口端口；

附连至底座的阀框架，所述阀框架具有：第一框架端口和第二框架端口，所述第一框架端口通过第一柔性导管连接到压缩机气缸的第一气体入口/出口端口，所述第二框架端口通过第二柔性导管连接到压缩机气缸的第二气体入口/出口端口；排出支路和吸入支路，所述排出支路具有一对排出止回阀和位于排出止回阀之间的排出支路端口，吸入支路具有一对吸入止回阀和位于吸入止回阀之间吸入支路端口；

液体分离器，所述液体分离器具有连接到吸入支路端口的第一端和连接到吸入软管的第二端；

排气管，所述排气管连接到安全阀且位于液体分离器与排出支路端口之间。

附图说明

为了更清楚以及理解本发明的目的，本发明已经在几个图中进行了图释，在附图中，本发明已经通过示例在优选实例之一中进行表示，其中：

图1显示了根据本发明的用于油井的气体压缩机单元的示范性示意图，其中，仅通过示例与安装在油井中的相应部件相结合地示出了本发明；

图2显示了根据本发明的用于油井的气体压缩机单元的透视图，

图3和图4显示了根据本发明的气体压缩机单元的截面图，其中，可以观察到活塞的前进方向，允许气体进入并同时允许压缩/排放气体，

图5显示了本发明的另一个实施例的透视图，

图6显示了图5的实施例的另一个透视图，

图7显示了图5的实施例的详细透视图，其中更详细地显示了阀框架，

图8显示了图7的实施例的另一个视图，其中排气管已被移除以允许更好地观察阀框架，以及

图9显示了压缩机气缸的下部部段或下端或第二端的详细视图，其中显示了气缸在底座中的摆动安装。

具体实施方式

现在参考附图，可看出的是，本发明包括一种新的用于油井的气体压缩机单元，该气体压缩机单元独立于AIB杆泵，其允许气体的受控提取以保持油井内部的气体压力恒定，从而允许提取油而不会带来任何不便。为了示例性的目的并且进一步增强对本发明的理解，图1示出了与油井的相应部分连接的压缩机单元。如上所述，由于它是一个示范性的方案，所示部件的分离距离和尺寸未按比例示出，因此它应被理解为这不是对本发明的限制，实际上它适当地适应对场所的需求。

因此，根据图1至图4，本发明的用于油井的压缩机单元由总体附图标记1表示，并且包括至少一个压缩机气缸2，所述至少一个压缩机气缸具有上部分3和下部分5，上密封盖4安装在上部分3上，下密封盖6安装在下部分5上，上密封盖4和下密封盖6都通过相应的螺栓、销钉或者类似的固定元件被固定至气缸2。同样地，所述压缩机气缸2包括设置在上部分3中的上气体气缸入口/出口嘴7以及设置在下部分5中的下气体气缸入口/出口嘴8。

在内部，压缩机气缸2包括双作用活塞9，双作用活塞的驱动轴10穿过上密封盖4，并且具有近端，该近端具有设置有支承件12的连接元件11，连接轴13固定在该支承件12上，所述连接轴13允许所述驱动轴10和相应的连杆14之间的连接，该连杆14通过减速器16的轴17连接至驱动马达15-减速器16。驱动马达15可以是内燃机、液压马达或电动马达，但是优选是电动马达，它通过压力传送器41操作地连接至压力开关18，压力传送器41用于控制所述驱动马达-减速器的速度，压力开关18用于设置或建立启动/停止压力并且操作地连接至油井，更具体地操作地连接至位于套管和提取管道之间的环空空间。这样，油井中的压力能够调控而没有任何不便，这通过现有技术的任何常规设备是不可能实现的，这是由于它们利用梁泵冲程进行操作并且没有能够用来调控油井内所需压力的方法。

压力传送器41测量环空中的压力并且调节马达的旋转转速，使得活塞在压缩机气缸内以较高或较低的速度移动。这允许根据存在于环空内的气体压力来提取气体。通过示例但并不限制本发明，如果存在于环空空间内的压力超过了允许提取油所需的最大压力极限，则压力传送器41将信号发送至马达的可变速驱动器，使得其在较高转速下旋转，从而在活塞运动中产生较大的速度，因而从环空中提取更大量的气体以减小存在于环空中的压力。同样，压力传送器的使用使得可能知道环空中的压力并且在恒定的基础上维持环空中的理想压力。相应地，由于压力开关和压力传送器的布置，油井内所需的压力可根据该时刻的操作条件进行调控。

就其本身而言，连杆14提供相对于活塞9的驱动轴10成直线的偏心移动，活塞9在压缩机气缸2内纵向移动，以允许气体进入以及同时也允许气体的压缩和排放。当所述驱动轴10执行直线偏心移动时，它引起压缩机气缸2以倾斜的方式枢转。为了促进压缩机气缸2的倾斜移动，设置枢转的下端，枢转的下端包括设置有支承件20的下臂19，轴21穿过支承件20，轴21的端部固定至设置有支承件(未示出)的相应横向支撑板(未示出)，横向支撑板安装在框架(未示出)上，该框架支撑本发明的单元的总体结构。以这种方式，允许从下端枢转，伴随有驱动轴10的直线偏心移动和压缩机气缸2的倾斜移动。

另一方面，本发明包括与油井环空连接的至少一个主气体入口22和与气体生产管线和/或相关储层连接的至少一个主气体出口23。虽然根据图1至图4所示的方向，已经示出的是，主气体入口22在右侧，而主气体出口在左侧，但是这并不意味着本发明受限于所述构造，也可考虑和使用其他布置而没有任何不便。

主气体入口22分叉并且通入到下气体入口24和上气体入口26，该下气体入口24通过单向止回阀25与压缩机气缸2的下部分5的下气体气缸入口/出口8相连，该上气体入口26通过另一单向止回阀27与压缩机气缸2的上部分3的上气体气缸入口/出口7相连。相应地，本发明具有下气体出口28和上气体出口30，下气体出口28通过单向止回阀29与下气体气缸入口/出口8相连，上气体出口30通过另一单向止回阀31与上气体气缸入口/出口7相连，下气体出口28和上气体出口30都延伸并且连接至主气体出口23。

值得注意的是，如最好从图1至图4所示的，上文提到的通入和分叉包括管子或管道32以及弯管33、截止阀、连接器、凸缘、密封件、填料箱等。同样，主气体入口22和主气体出口23具有连接器34并且分别依靠一个或多个导管40(诸如管子、管道、软管或类似物)连接至油井、储层/生产管线。更具体地，根据图1，可看到的是，主气体入口22与吸气出口35相连，井环空的气体来自于该吸气出口35，而所述主气体出口23与排气入口36相连，该排气入口36通向气体生产管线和/或相关储层。再者，为了示例性以及辅助性目的，通常用在油井中的这些部分的一些部件已经在所述图1中示出，以更好地理解本发明。其中，在许多其他方面，示出的所述部件是“套管”37、管道38和杆39。

通过示例但并不限制本发明，根据图3所示的内容，当活塞9向上移动时，通过主气体入口22进入的气体将通过下气体入口24和下气体气缸入口/出口8进入压缩机气缸2而通入。同时，可看到的是，先前在压缩机气缸内部的气体被压缩并通过上气体气缸入口/出口7排放，经过上气体出口30并且最终通过主气体出口23排放。

另一方面，在图4中，当活塞9向下移动时，通过主气体入口22进入的气体将通过上气体入口26和上气体气缸入口/出口7进入压缩机气缸2而通入。同时，根据图3，可看到的是，先前进入压缩机气缸的气体被压缩并通过下气体气缸入口/出口8排放，经过下气体出口28并且最终通过主气体出口23排放。

使用单向止回阀25、27、29和31，限定进入和离开气缸的气体流动方向，从而避免气体的可能回流。同样地，气体循环方向和主气体入口和主气体出口都并不受限于上面所描述的内容，而是可以适于具有其他构造而无任何不便。

根据图5至图8所示的实施例，通过去除长软管40由于气缸2的枢转运动而不断移动的缺点，该单元得到了显著改进。在某些情况下，单元安装在距离油井5至10米的地方，这些长软管可能会因与土壤的摩擦而损坏，这导致软管磨损和因刺破而引发危险气体泄漏。这不是上面提到的Lund所必须面对的问题，它通过活塞杆的空心孔接收外部空气。不存在与任何间隔开的油井的连接。

图5至图8的实施例已经解决的另一个问题是，对于在管道和软管的回路中产生的压力的意外危险增大的任何情况，排气系统是必需的。已经提供了安全阀和压力释放阀来控制回路中的压力，这些阀与排气系统相关联。这是一种挑战，因为图1-4的实施例中的回路和气体导管在操作期间由于气缸的枢转运动而摆动。由于排气系统不能靠近但要与马达和机构运动部件间隔开，因此在此类机构运动部件中几乎不可能放置长排气导管。这种结构会在任何摆动的长排气导管中产生断裂。

如图5至图8所示，该实施例的单元包括：安装在框架或模块化框架底盘102上的底座101；底座101中的至少一个支架元件103，其可以是柱子或空心柱子以容纳部件；安装在支架元件103的上端中的旋转驱动马达104。所述旋转驱动马达104包括连接到连杆106的输出旋转轴105，连杆106具有附连到所述输出旋转轴105以与输出旋转轴105一起旋转的端部107，以及具有包括第一支承件108的相对端。连接元件109通过第一支承件108连接到连杆106的所述相对端。如关于图1的实施例所描述的，旋转驱动马达104连接到压力传送器，该压力传送器操作地连接到压力开关，压力开关又操作地连接到油井。另外，所述旋转驱动马达为电动马达，并且连接到马达齿轮减速器150。

再者，本发明提供了至少一个压缩机气缸110，其具有第一端111和第二端112以及气缸内部的双作用活塞(未示出)，第二端112枢转地连接到固定于底座101内的支撑件113，双作用活塞具有驱动轴114，该驱动轴114连接到连接元件109，用于以往复运动的方式移动双作用活塞。应当理解的是，压缩机气缸110的内部构造类似于图3和图4所示的所述压缩机气缸2的结构构造。此外，压缩机气缸110包括上密封盖115和下密封盖116，上密封盖115和下密封盖116都分别通过螺栓、销或类似的固定元件固定到压缩机气缸110。如图9所示，压缩机气缸110的第二端112具有下臂117，该下臂117设置有第二支承件118，以绕固定不动地附连到基座101上的支撑件113中的轴119枢转。这允许压缩机气缸110的摆动或枢转运动。

根据本实施例，在压缩机气缸110的第一端111设置至少一个第一气体入口/出口端口120，在压缩机气缸110的第二端112设置至少一个第二气体入口/出口端口121。阀框架122附连到底座101，优选地通过带有夹具的相应支撑件123附连到支架元件102。在图8中，下支路148和上支路149分别包括下管或导管151和上管或导管152，它们都夹持在下支撑件和上支撑件123上。阀框架122具有通过第一柔性导管125连接到压缩机气缸110的第一气体入口/出口端口120的第一框架端口124，以及通过第二柔性导管127连接到压缩机气缸110的第二气体入口/出口端口121的第二框架端口126。

而且，本发明提供了排出支路128和吸入支路129，其中排出支路128具有一对排出止回阀130a、130b和位于排出止回阀130a、130b之间的排出支路端口131。吸入支路129具有一对吸入止回阀132a、132b和位于吸入止回阀132a、132b之间的吸入支路端口133。排出止回阀和吸入止回阀是单向止回阀，使得它们如图所示地布置以限定流体流动循环，优选地，流体为仅气体但气体具有一定湿度甚至液体。循环的含义将由活塞在气缸内的运动来定义，如下面将公开的那样。阀和端口之间的连接由相应的接头、密封件、管接头、导管或管子形成，这些接头、密封件、管接头、导管或管子被示出，但为了保持附图清晰而未通过附图标记精确指示。

另一方面，本发明提供了一种液体分离器134，其第一端135通过相应的弯曲接头、导管、管子、密封件、活接头或管接头连接到吸入支路端口133，第二端136通过龙头、关闭或截止阀138连接到抽吸软管137。抽吸软管137与图1中所示的带有抽吸气体出口35的软管40一样连接到油井。偶尔含有碎屑、水和油的气体通过抽吸软管137从油井中抽吸出并被引导至分离器134，其中液体和碎屑被分离出并通过具有截止或关闭阀140的下部导管排出。

本发明还包括连接到安全阀并位于液体分离器134和排出支路端口131之间的排气管141。更具体地，所述安全阀为连接在液体分离器134和排气管141之间的第一安全阀142和连接在排气管141和排出支路端口131之间的第二安全阀143。而且，本发明提供了连接至如图所示的液体分离器134和吸入支路端口133中的至少一者的吸入压力传感器144，以及连接在排放软管146和第二安全阀143之间的排放压力传感器145。排放软管146连接到截止或关闭阀147，该截止或关闭阀147又操作地连接到排出支路端口131，排放压力传感器145连接在截止或关闭阀147与排出支路端口131之间。所述端口、安全阀、传感器和排气管141之间的连接由相应的连接器、管接头、密封件、导管、管子和类似物形成，如其清楚地示出的那样。

如图所示，安全阀、传感器和排气管的布置允许在回路内压力的意外增大或达到压力峰值的情况下释放气体和过大压力。因此，本发明显著地提高了安装的安全性并且提供了解决上面提到的与图1-4的实施例中的敏感部件的移动有关的缺点的方案。本发明还解决了软管在土壤中的摩擦、软管和运动部件的过早磨损的问题。

如图8所示，为了清楚起见，排气管已被移除，吸入止回阀132a定位成允许流体向上流动，而吸入止回阀132b被布置为允许流体向下流动，如箭头所示。另一方面，排出止回阀130a被布置成允许流体向下流动并且排出止回阀130b被安装成允许流体向上流动，如箭头所示。

在操作中，1)当双作用活塞向下运动时，意味着气缸上端的内腔室(未显示)正在膨胀并因此吸入流体：

a)流体经由软管125和吸入支路129吸入，液体在分离器134中分离，流体流向吸入支路端口133，然后进入吸入止回阀132a。这是因为活塞在气缸的下腔室(未显示)向下压缩流体，在下支路148产生的压力高于上支路149，因此来自分离器134的流体不能经过吸入止回阀阀132b(其是关闭的)，并被引导至吸入止回阀132a(其是打开的)；

b)流体经过吸入止回阀132a，继续经过第一框架端口124，经第一软管125流向压缩机气缸110的第一气体端口120，进入正在膨胀的气缸的上腔室，从而第一气体端口120用作流体的入口；

c)在气缸的另一端处，随着活塞向下移动，吸入压缩机气缸110的下腔室(未示出)的流体被活塞压缩并被引导至第二气体端口121，该第二气体端口现在用作流体的出口，流体经第二柔性导管127离开而流到排出支路128，到达第二框架端口126，流到排出止回阀130b，经过排出支路端口131，经截止或关闭阀147和排放软管146排放。

2)当双作用活塞向上运动时，意味着气缸下端的内腔室(未显示)正在膨胀，因此吸入流体：

d)流体经由软管127和吸入支路129吸入，液体在分离器134中分离，流体流向吸入支路端口133。由于吸入止回阀132a是关闭的，流体经过吸入止回阀132b，流过导管151，经过第二框架端口126并通过第二柔性导管127继续进入第二气体端口121至压缩机气缸的下腔室。现在，第二气体端口121作为入口端口操作；

e)活塞跟随向上移动并压缩上腔室中的流体，该流体通过第一气体端口120(现在用作出口端口)排出。流体被引导通过第一柔性导管125，经过第一框架端口124，并且继续流到排出止回阀130a。流体通过排出止回阀130a，因为它是打开的而排出止回阀130b是关闭的。流体最终通过排出支路端口131和排放软管146排出。在任何情况下，与如图1的情况一样地，排放软管146连接到任何气体收集装置。

这些步骤随着活塞的向上运动和向下运动而循环重复。由于吸入止回阀132a、132b的操作，防止通过排放软管排出的流体返回到液体分离器134。

通过示例但并不限制本发明，附上一些表格，这些表格显示了通过本发明的压缩机单元所获得的结果：

排放流量表：在标准条件下每天数千立方英尺气体(MSCF/D-每天标准千立方英尺)

计算公式：

8.73×10^-5×D²×L×RPM×Q＝PS；

应该在绝对压力下进行计算。

转矩表：(取决于压力差、活塞直径以及活塞的有效冲程)牛顿流量计

计算公式：

#N-m＝4.44×10²×D²×L(Pd-Ps)；

其中，压力差：排放压力Pd-吸入压力Ps

油井测试

在使用本发明的压缩机单元之前：

所选择的油井具有的产量在2016年10月为02BO×0BW，进行以下物理测量：

正如从上面的表格可以看出，压力在没有压缩机或泵送单元的情况下是3psi，通过使用本发明的压缩机或泵送单元改变为-4psi(负四psi)，因而得到的是，真空压力差允许更大产量。

使用本发明的压缩机单元：

人们可以显著地观察到，在与使用压缩机单元之前相同的提取条件下操作24小时，产量从2BOPD(桶油/日)增加至8BOPD，从而获得更好的压力测试。

这样，构成和构建了本发明的用于油井的压缩机单元，其独立于AIB杆泵的操作，其又允许根据井环空中存在的压力来改变活塞移动速度以提取更大或更小量的气体，这是由于压力传送器和压力开关的新颖布置而引起的。也就是说，压力是可调控的，这对于现有技术的常规机构而言是不可能的。需要强调的是，在油提取期间，气体提取循环是连续的。

此外，本发明的压缩机单元的一些优势在于：

使用外部的且独立的压缩机单元取代传统的往复式气体压缩机CGBD(机械泵送)，允许进一步减小井环空中的气体压力，这是由于它的作用不受泵送杆单元的几何形状限制，也不受低GPM(<9)的限制，其中，压缩机单元的作用的频率的独立性允许其更小：

压缩机单元允许维持油井中恒定的气体压力，这是由于压缩机单元具有压力开关和压力传送器，其根据要提取的气体流来控制活塞速度，压力是可调控的：

更高的气体提取容量；

增加的产量，同时流动压力较小；

可回收储量的增加(环空内真空)；

压缩机单元易于安装和运输；

在机械压缩机单元的对齐和平衡方面不产生失衡；

总体紧凑的压缩机单元(小尺寸)降低了事故的风险(没有高空作业)；

共享部件容易获取；

在其制造中使用材料的耐久性；

在维修压缩机气缸时，在将近30分钟中用另一备用单元对其替换；

无需停止AIB杆泵；

本发明的单元是环保的，这是由于它不产生过度的噪音；

由于其在油井的位置中占据很少物理空间，因此它是没有妨碍性的；

紧凑型压缩机气缸(更少部件以及具有均匀调整的凸缘)；改进的冶金(高质量钢及铝)，(在填充箱、凸缘以及活塞中)持续生成的密封；

石墨特氟隆密封件，具有更高效率和持久性；

压缩机附件(水平止回阀、弯管、球座、管子等)设计成在具有气流的介质中工作；

减小制造成本；以及

由于较少维护和修理，压缩机单元具有更长使用寿命和效率，以及其他许多优势。

因此，本发明允许根据我们想要的依靠可变速驱动器来改变活塞驱动量，该可变速驱动器驱动马达而不依赖于机械泵的致动频率，而利用现有技术的单元时会发生的是依赖于机械泵的致动频率。相应地，本发明的单元允许压缩机更小，这是由于频率更高，所需的压缩机更小，从而由于压力开关以及连接至套管的压力传送器的布置，允许根据期望调节油井内的气体压力，根据期望的调控压力，改变驱动压缩机的马达的速度，从而提取更多或更少的气体。

Claims (9)

1.一种用于油井的气体压缩机单元，所述气体压缩机单元包括：

底座，

底座中的支架元件，

安装在所述支架元件的上端中的旋转驱动马达；

所述旋转驱动马达的输出旋转轴；

连杆，所述连杆具有附连到输出旋转轴以与输出旋转轴一起转动的一端和包括第一支承件的相对端；

连接元件，所述连接元件通过第一支承件可转动地连接到所述连杆的相对端；

至少一个压缩机气缸，所述压缩机气缸具有第一端和第二端以及双作用活塞，第二端枢转地连接到固定在底座中的支撑件，所述双作用活塞具有驱动轴，所述驱动轴连接到所述连接元件，用于通过往复运动来移动双作用活塞，

在压缩机气缸的第一端中的至少一个第一气体入口/出口端口，

在压缩机气缸的第二端中的至少一个第二气体入口/出口端口，

附连到底座的阀框架，所述阀框架具有：第一框架端口和第二框架端口，所述第一框架端口通过第一柔性导管连接到压缩机气缸的第一气体入口/出口端口，所述第二框架端口通过第二柔性导管连接到压缩机气缸的第二气体入口/出口端口；排出支路和吸入支路，所述排出支路有一对排出止回阀和位于所述排出止回阀之间的排出支路端口，所述吸入支路具有一对吸入止回阀和位于所述吸入止回阀之间的吸入支路端口，

液体分离器，所述液体分离器具有连接到吸入支路端口的第一端和连接到吸入软管的第二端，

排气管，所述排气管连接到安全阀并且位于液体分离器与排出支路端口之间。

2.如权利要求1所述的气体压缩机单元，其中，所述压缩机气缸的所述第二端具有下臂，所述下臂设置有第二支承件，以围绕固定不动地附连到底座的支撑件中的轴枢转。

3.如权利要求1所述的气体压缩机单元，其中，所述旋转驱动马达连接到压力传送器，所述压力传送器操作地连接到压力开关，所述压力开关又操作地连接到油井。

4.如权利要求1所述的气体压缩机单元，其中，吸入压力传感器连接到液体分离器和吸入支路端口中的至少一者。

5.如权利要求1所述的气体压缩机单元，其中，所述安全阀为连接在液体分离器与排气管之间的第一安全阀和连接在排气管与排出支路端口之间的第二安全阀。

6.如权利要求5所述的气体压缩机单元，其中，排放压力传感器连接在排放软管与第二安全阀之间。

7.如权利要求1所述的气体压缩机单元，其中，所述排出止回阀和所述吸入止回阀是单向止回阀。

8.如权利要求1所述的气体压缩机单元，其中，所述旋转驱动马达是电动马达。

9.如权利要求1所述的气体压缩机单元，其中，所述旋转驱动马达连接至马达齿轮减速器。