CN117703726A - 一种液驱自动往复深采泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液驱自动往复深采泵，包括设置于地面的增压装置、设置于增压装置下方的并与增压装置连通的产出液输出管线、动力液管、井口、油管、安装在油管底部末端的液驱自动往复深采泵本体，所述液驱自动往复深采泵本体包括动力管插接头、泵头、换向阀、液压缸、柱塞泵、底端的单向阀、泵底座，该液驱自动往复深采泵减少了抽油杆在井中的偏磨和柱塞效应，节约了能耗，具有很强的技术优势和经济性能，由于液压缸和柱塞泵是两个独立的缸筒，可以任意设置液压缸和柱塞泵的活塞面积比，从而可以任意调节到所需要的压力和液量产出比，使泵的举升力提高到动力液压力的若干倍，为深井和超深井石油和天然气水淹井开采提供了可能。

Description

一种液驱自动往复深采泵

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，具体为一种液驱自动往复深采泵。

背景技术

近年来，世界新增油气储量60％来自深部地层。深层、超深油气层也已经成为我国油气开采的主阵地，我国深层、超深层油气资源达671亿吨油当量，以塔里木盆地为例，仅埋深在6000至10000米的石油和天然气资源就分别占其总量的83.2％和63.9％，勘探潜力巨大。但是随着深井、超深井不断开发，油气藏开采深度不断增加，现有的排采工艺难以满足生产需求。

其中现有技术中的深采泵由于抽油杆在井中的偏磨和柱塞效应，会导致增加能耗，增加了施工成本，且功率受到结构强度的限制，针对深井和超深井石油和天然气水淹井开采所需要的深采泵制造成本更高，难以进行普及应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种液驱自动往复深采泵，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明节约了能耗，具有很强的技术优势和经济性能，为油田单井开采成本下降，实现油、气田总体经营目标提供了空间。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种液驱自动往复深采泵，包括设置于地面的增压装置、设置于增压装置下方并与增压装置连通的产出液输出管线、动力液管、井口、油管、安装在油管底部末端的液驱自动往复深采泵本体，所述油管的外侧是油井套管，所述液驱自动往复深采泵本体包括动力管插接头、泵头、换向阀、液压缸、柱塞泵以及底端的下出液单向阀、下进液单向阀、上出液单向阀、上进液单向阀和泵底座，所述动力液管底部的动力管插接头与泵头相连接，动力液插接头末端设置有凸台圆锥与泵头上的凹口形成密封连接，所述换向阀设置于深采泵本体的泵头与液压缸之间，换向阀中设有阀芯管和滑阀，所述液压缸内设有活塞、活塞杆，所述活塞杆贯穿中间隔板与下方柱塞泵中的柱塞相连。

进一步的，所述换向阀中心部位贯穿设有阀芯管，所述阀芯管两侧开设有阀芯管槽口，且阀芯管槽口包括阀芯管上槽口和阀芯管下槽口，阀芯管上的槽口分别交替与高压动力液通道和低压泵产出液通道相通；所述阀芯管外围设有滑阀，所述滑阀两端设有液压腔室，所述液压腔室包括下液压腔和上液压腔，所述滑阀两端腔室与阀芯管槽口相通，阀芯管上的槽口分别与高压动力液通道和低压泵产出液通道交替相通时会在滑阀的两端形成高、低压腔，推动滑阀至上、下两个高低压流道换向阀位，使对应流向液压缸的液压介质进行高、低压切换。

进一步的，所述阀芯管为中空管状，阀芯管设有上、下缺口和上、下槽口，所述阀芯管的中心管路、上缺口、下缺口与下液压缸流体通道相通，所述阀芯管的上、下槽口用于给滑阀的上下腔室提供换向动力液信号的通道；所述液压缸处于换向阀与中隔板之间形成的腔室，所述活塞安装在腔室内且使液压缸分成上液压腔和下液压腔。

进一步的，所述中隔板与泵底座之间用泵筒连接且形成了柱塞泵空腔，所述活塞相连的活塞杆穿过中隔板进入柱塞泵空腔，活塞杆下端与柱塞相连，所述柱塞安装在柱塞泵泵筒内，使柱塞泵腔体自然形成上泵腔和下泵腔，工作时柱塞受到活塞杆所传导的来自液压缸的作用力，所述泵底座的内侧设置有下出液单向阀和上出液单向阀，所述下出液单向阀的底部设置有下进液单向阀，所述上出液单向阀的底部设置有上进液单向阀。

进一步的，所述液驱自动往复深采泵本体的泵头上设有与油管相通的泵产出液通道、动力液管的接口通道以及泄流孔，所述泄流孔设于动力管插接头的下端。

进一步的，所述换向阀内设有滑阀、滑阀下腔室、滑阀上腔室以及阀芯管，所述滑阀上设有滑阀上槽口和滑阀下沟槽，其滑阀上槽口与滑阀内径圆孔相通。

进一步的，所述阀芯管两侧开设有阀芯管上缺口、阀芯管下缺口和阀芯管上槽口、阀芯管下槽口，所述液压缸内的活塞安装在液压缸内，由换向阀分流来的动力液，经上液压腔流体通道或下液压腔流体通道交替进入液压缸的上液压腔或者是液压缸的下液压腔，推动活塞做往复运动。

进一步的，所述活塞杆为盲孔中空状，活塞杆的盲孔内装有阀信杆，活塞杆上端与液压缸的活塞连接，活塞杆下端穿过中隔板进入到柱塞泵泵腔内并与柱塞相连，活塞上下往复的力由活塞杆传给柱塞，活塞杆带动柱塞一起做往复运动。

进一步的，所述阀信杆上端与阀芯管相连接，阀信杆下端浮装在活塞杆的盲孔内。

进一步的，所述换向阀安装在泵头下面，所述换向阀上设有动力液通道、泵产出液通道和换向阀分流出的液压缸各腔室液体通道。

本发明的有益效果：

1.该液驱自动往复深采泵减少了抽油杆在井中的偏磨和柱塞效应，节约了能耗，具有很强的技术优势和经济性能，克服了深井开采带来的诸多不利因素，为深井和超深井开采提供了技术和设备条件。

2.该液驱自动往复深采泵的系统效率高，功率大，使用寿命长，泵挂深度和产量的适应范围广，调参方便，在斜井、水平井及海上采油、高含蜡井、高扬程井及各种复杂环境下的油井开采中具有很高的应用推广价值，为油田单井开采成本下降，实现油/气田总体经营目标提供了空间。

3.该液驱自动往复深采泵中，由于液压缸和柱塞泵是两个独立的缸筒，可以任意设置液压缸和柱塞泵的活塞面积比，从而可以任意调节到所需要的压力和液量产出比，使泵的举升力提高到动力液压力的若干倍，为深井和超深井石油和天然气水淹井开采提供了可能。

附图说明

图1为本发明一种液驱自动往复深采泵上部分的示意图

图2为本发明一种液驱自动往复深采泵下部分的示意图；

图中：1、增压装置；2、动力液管；3、井口；4、油管；5、油井套管；6、泵头；7、动力液通道；8、阀芯管上槽口；9、滑阀；10、阀芯管上缺口；11、滑阀下沟槽；12、滑阀下腔室；13、阀芯管；14、阀信杆；15、活塞；16、下液压腔流体通道；17、中隔板；18、上泵腔；19、柱塞；20、下泵腔；21、下出液单向阀；22、下进液单向阀；23、上出液单向阀；24、上进液单向阀；25、泵底座；26、柱塞泵；27、活塞杆；28、下液压腔；29、液压缸；30、上液压腔；31、阀芯管下缺口；32、阀芯管下槽口；33、上液压腔流体通道；34、滑阀上槽口；35、换向阀；36、滑阀上腔室；37、泄流孔；38、动力管插接头；39、泵产出液通道；40、产出液输出管线。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种液驱自动往复深采泵，包括设置于地面的增压装置1，所述增压装置1所输出的动力液,通过传递能量的动力液管2经井口3贯穿油管4与动力管插头38相连并插入泵头6凹槽内连接组成密封液压通道。油管4下方设置有深采泵本体；所述深采泵本体安装在油管4的下端，整体置于油井套管5的内部，所述深采泵本体包括泵头6、换向阀35、液压缸29、中隔板17、柱塞泵26、泵底座25，以及安装在泵底座25上的4组进出液单向阀：下出液单向阀21、下进液单向阀22、上出液单向阀23、上进液单向阀24。

该液驱自动往复深采泵减少了抽油杆在井中的偏磨和柱塞效应，节约了能耗，具有很强的技术优势和经济性能，克服了深井开采带来的诸多不利因素，为深井和超深井开采提供了技术和设备条件。

本实施例，所述换向阀35设置于泵头6下面，所述换向阀35中贯穿设有阀芯管13，阀芯管上套有一个二位四通的滑阀9，滑阀9的上下两端各设有滑阀上腔室36和滑阀下腔室12，所述的滑阀上下腔室分别交替与动力液与乏动力液通道相通，从而决定滑阀9的位置。所述滑阀上、下腔室的高低压液压状态均由阀芯管13的上下槽口8，而阀芯管13与阀信杆14是连接在一起联动的，当活塞15受液力推动上下往复运动将达到上下止点时，会推动阀信杆14作短距离同向运动，给阀芯管13提供信号使换向阀中的滑阀9换向。

本实施例，所述的液压缸29是位于换向阀35和中隔板17之间液压缸缸筒形成的空腔，并由装在其内的活塞15自然分隔形成上液压腔30和下液压腔28，由换向阀35分流来的高低压动力液交替分别进入这两个腔室，使液压缸活塞15做往复运动。

所述柱塞泵26位于中隔板17和泵底座25之间由泵筒连接的空腔，并由装在其内的柱塞19自然分隔形成上泵腔18和下泵腔20，所述上下泵腔均与各自的进出液单向阀阀组相连，进液单向阀与井底套管内的井液相通，出液单向阀与井内泵上产出液油管相通。

所述柱塞泵26内柱塞19由活塞杆27穿过中隔板17与活塞15组成紧密连接，活塞15与柱塞泵中的柱塞19同步联动。

本实施例中液驱自动往复深采泵的工作原理是：

由地面增压装置1将高压动力液增压后经动力液管线2输入到井下液驱深采泵本体的泵头6，流经动力液通道7进入换向阀35，由于换向阀35的滑阀9位置的结构特点(下位)，此时动力液流经阀芯管上缺口10和阀芯管下缺口31，经下液压腔流体通道16进入液压缸的下液压腔28内，推动活塞上行；与活塞15相连的活塞杆27和柱塞19一起向上联动，这时上液压腔30中的乏动力液经上液压腔流体通道33、换向阀35、进入泵产出液通道39至油管4内与泵产出液一起经产出液输出管线40排出；由于柱塞19上行，此时下泵腔20的空间容积不断变大，井液经下进液单向阀22被吸入下泵腔20完成下泵腔的冲盈；与此同时，柱塞19上行，上泵腔18的空腔容积变小压力升高，液体推开上出液单向阀23与乏动力液混合一起进入泵产出液通道39而被举升出地面；

当活塞15上行将至上止点时，活塞15推动阀信杆14、阀芯管13一起上行，阀芯管13上的阀芯管上槽口8断开与动力液通道7的连通，而与泵产出液通道39相通，使滑阀9的上端形成低压腔，而阀芯管13上的阀芯管下槽口32会断开与泵产出液通道39的联通，转而与动力液通道7的连通，使滑阀底部腔室12形成高压腔，由于滑阀9是一个二位四通换向阀的结构特征，滑阀9上行至上位，切换了上液压腔30原来通往的泵产出液通道39，转而与动力液通道7联通，使上液压腔30变成高压腔并推动活塞15下行，活塞15活塞杆27柱塞19连接在一起形成联动，这时上泵腔18开始充液，井液经进液单向阀24吸入，下泵腔20内的液体经出液单向阀21、泵产出液通道39排出并进入油管4。下液压腔28内的乏动力液进入下液压腔流体通道16经换向阀35进入泵产出液通道39，与泵产出液相混合一起进入油管4,由产出液输出管线40输出至地面。

本实施例，当活塞组下行到下止点时，活塞15拉动阀信杆14和阀芯管13组件一起下行至下止点，这时阀芯管上槽口8断开了滑阀上腔室36与泵产出液通道39通路，切换与动力液通道7联通，阀芯管下槽口32关闭了动力液通道7与滑阀底部腔室12的通道，使滑阀底部腔室12与泵产出液通道39相通形成低压腔，这时滑阀9由于受动力液压差的作用向下滑动，实现换向阀换位，使动力液通道7的高压动力液与阀芯管上缺口10和阀芯管下缺口31相通，经下液压腔流体通道16进入下液压腔28内，推动活塞上行,同时拉动柱塞19上行，上泵腔18排出井液、下泵腔20吸入井液。当活塞组上行至上止点时，活塞15上端推动阀信杆14和阀芯管13组件一起上行，使换向阀进行下一个换向动作。周而复始不停往复，使液压缸驱动柱塞泵做上下往复动作，带动柱塞泵连续不断把井内液体举升出地面。

由于该泵的液压缸和柱塞泵是两个独立的缸体，其缸体直径比例可以任意变换，使泵的举升力可以随意达到所设计的动力液压力的比例，为深井和超深井石油和天然气水淹井开采提供了可能。

该泵是双向双作用泵，驱动该泵的动力液介质是油/气井产出液或者水。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：包括设置于地面的增压装置(1)、设置于增压装置(1)下方并与增压装置(1)连通的产出液输出管线(40)、动力液管(2)、井口(3)、油管(4)、安装在油管(4)底部末端的液驱自动往复深采泵本体，所述油管(4)的外侧是油井套管(5)，所述液驱自动往复深采泵本体包括动力管插接头(38)、泵头(6)、换向阀(35)、液压缸(29)、柱塞泵(26)以及底端的下出液单向阀(21)、下进液单向阀(22)、上出液单向阀(23)、上进液单向阀(24)和泵底座(25)，所述动力液管(2)底部的动力管插接头(38)与泵头(6)相连接，动力液插接头末端设置有凸台圆锥与泵头(6)上的凹口形成密封连接，所述换向阀(35)设置于深采泵本体的泵头(6)与液压缸(29)之间，换向阀(35)中设有阀芯管(13)和滑阀(9)，所述液压缸(29)内设有活塞(15)、活塞杆(27)，所述活塞杆(27)贯穿中间隔板与下方柱塞泵(26)中的柱塞(19)相连。

2.根据权利要求1所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述换向阀(35)中心部位贯穿设有阀芯管(13)，所述阀芯管(13)两侧开设有阀芯管槽口，且阀芯管槽口包括阀芯管上槽口(8)和阀芯管下槽口(32)，阀芯管上的槽口分别交替与高压动力液通道(7)和低压泵产出液通道(39)相通；所述阀芯管(13)外围设有滑阀(9)，所述滑阀(9)两端设有液压腔室，所述液压腔室包括下液压腔(28)和上液压腔(30)，所述滑阀(9)两端腔室与阀芯管槽口相通，阀芯管上的槽口分别与高压动力液通道(7)和低压泵产出液通道(39)交替相通时会在滑阀(9)的两端形成高、低压腔，推动滑阀(9)至上、下两个高低压流道换向阀(35)位，使对应流向液压缸(29)的液压介质进行高、低压切换。

3.根据权利要求2所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述阀芯管(13)为中空管状，阀芯管(13)设有上、下缺口和上、下槽口，所述阀芯管(13)的中心管路、上缺口、下缺口与下液压缸(29)流体通道相通，所述阀芯管(13)的上、下槽口用于给滑阀(9)的上下腔室提供换向动力液信号的通道；所述液压缸(29)处于换向阀(35)与中隔板(17)之间形成的腔室，所述活塞(15)安装在腔室内且使液压缸(29)分成上液压腔(30)和下液压腔(28)。

4.根据权利要求3所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述中隔板(17)与泵底座(25)之间用泵筒连接且形成了柱塞泵(26)空腔，所述活塞(15)相连的活塞杆(27)穿过中隔板(17)进入柱塞泵(26)空腔，活塞杆(27)下端与柱塞(19)相连，所述柱塞(19)安装在柱塞泵(26)泵筒内，使柱塞泵(26)腔体自然形成上泵腔(18)和下泵腔(20)，工作时柱塞(19)受到活塞杆(27)所传导的来自液压缸(29)的作用力，所述泵底座(25)的内侧设置有下出液单向阀(21)和上出液单向阀(23)，所述下出液单向阀(21)的底部设置有下进液单向阀(22)，所述上出液单向阀(23)的底部设置有上进液单向阀(24)。

5.根据权利要求1所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述液驱自动往复深采泵本体的泵头(6)上设有与油管(4)相通的泵产出液通道(39)、动力液管(2)的接口通道以及泄流孔(37)，所述泄流孔(37)设于动力管插接头(38)的下端。

6.根据权利要求2所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述换向阀(35)内设有滑阀(9)、滑阀下腔室(12)、滑阀上腔室(36)以及阀芯管(13)，所述滑阀(9)上设有滑阀上槽口(34)和滑阀下沟槽(11)，其滑阀上槽口(34)与滑阀(9)内径圆孔相通。

7.根据权利要求2所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述阀芯管(13)两侧开设有阀芯管上缺口(10)、阀芯管下缺口(31)和阀芯管上槽口(8)、阀芯管下槽口(32)，所述液压缸(29)内的活塞(15)安装在液压缸(29)内，由换向阀(35)分流来的动力液，经上液压腔流体通道(33)或下液压腔流体通道(16)交替进入液压缸(29)的上液压腔(30)或者是液压缸(29)的下液压腔(28)，推动活塞(15)做往复运动。

8.根据权利要求4所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述活塞杆(27)为盲孔中空状，活塞杆(27)的盲孔内装有阀信杆(14)，活塞杆(27)上端与液压缸(29)的活塞(15)连接，活塞杆(27)下端穿过中隔板(17)进入到柱塞泵(26)泵腔内并与柱塞(19)相连，活塞(15)上下往复的力由活塞杆(27)传给柱塞(19)，活塞杆(27)带动柱塞(19)一起做往复运动。

9.根据权利要求8所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述阀信杆(14)上端与阀芯管(13)相连接，阀信杆(14)下端浮装在活塞杆(27)的盲孔内。

10.根据权利要求1所述的一种液驱自动往复深采泵，其特征在于：所述换向阀(35)安装在泵头(6)下面，所述换向阀(35)上设有动力液通道(7)、泵产出液通道(39)和换向阀(35)分流出的液压缸(29)各腔室液体通道。