CN118223835A - 一种动力液举升系统及动力装置及举升装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力液举升系统及动力装置及举升装置，涉及从井中开采油、气、水、可溶解或可熔化物质或矿物泥浆的方法或设备技术领域，其包括地面动力装置和井下举升装置，其中，地面动力装置包括驱动电机、液压泵和油箱，井下举升装置包括动力机构和举升机构，通过驱动电机带动液压泵控制动力机构往复动作，进而驱动举升机构持续抽汲。柱塞由动力液驱动下行，与自重下行相比，其柱塞下行快速，适用于大斜度井、稠油井，还可以调节冲次、冲程，其举升效率高；采用动力液驱动举升替代现有的有杆泵举升，其可避免管杆磨损，其使用寿命长；其油液与动力液分别具有独立通道，后期地面无需分离，具有较高的实用价值。

Description

一种动力液举升系统及动力装置及举升装置

技术领域

本发明涉及从井中开采油、气、水、可溶解或可熔化物质或矿物泥浆的方法或设备，尤其是一种动力液举升系统及动力装置及举升装置。

背景技术

随着油田开发进程的加快，油田进入高含水开发后期，油井生产呈现油层多、井段长、夹层大、层间非均质性严重等特点，将油井生产由传统单井合采发展为分层采油，可以提高油田采收率、节省开发成本，获得较高的经济效益。

由常规抽油机为代表的有杆泵举升系统，其抽油杆在上下往复抽汲过程中与井筒油管存在偏磨现象，且上下冲程抽油杆柱载荷不同，在井身结构的影响下，生产中极易出现抽油杆断脱、油管穿孔等问题。为解决有杆泵举升的杆管偏磨问题，技术人员开发了潜油电泵、水力喷射泵等无抽油杆举升系统。由于潜油电泵举升系统潜油电机及潜油电缆成本高，适于高产量的油井，老油田开发后期，产液严重不足，电泵举升对于部分低产液井不适用；而常规的水力喷射泵依靠换向阀换向，换向阀密封件在持续往复运动中发生磨损，影响系统可靠性，潜油电泵、水力喷射泵在大斜度井、水平井上无法发挥主导作用。

在专利申请号为201810226246.9的中国发明专利中，就公开了“一种液力采油装置及其双向分流器”，其包括动力液连接管、液压缸、采油泵、游动阀、固定阀等，地面井口向油管打压，动力液经动力液连接管进入液压缸，在持续打压作用下，液压缸带动下方连杆及采油泵柱塞上移，完成上冲程抽汲，地面井口泄压，液压缸在自身重力作用下，柱塞及液压缸下移实现下冲程排液，采出液经分流器进入套管环空。该装置下冲程靠液压缸及柱塞自重下行，举升系统抽汲冲次调节受限，且在稠油、大斜度井中受井液粘度和井斜影响，无法实现有效运行。

在专利申请号为201710849917.2的中国发明专利申请中，公开了“一种抽油机井无杆采油管柱及方法”，其包括地面抽油机、双柱塞抽油泵、游动阀、固定阀等，井口抽油机上行，带动井下活塞、游动柱塞上行，完成进液，地面抽油机下行，光杆带动活塞、游动柱塞下行，完成泵内液体排液，该举升系统动力液无法补充，在长期抽汲过程中泄露等出现系统效率下降乃至失效。

在专利申请号为201910729562.2的中国发明专利申请中，公开了“一种采油专用井下液力马达”，其包括液压缸筒，液压缸筒上端开有产出液上行通道，液压缸筒上下两端分别设置上密封套和下密封套，缸筒内设置双流道柱塞，双流道柱塞包括柱塞主体、上空心活塞杆和下空心活塞杆，柱塞主体开有高压动力液通道和低压产液流道，高压动力液通道上端连通上空心活塞杆，上空心活塞杆上部位于上密封套内，低压产液流道下端连通下空心活塞杆，下空心活塞杆下部穿过下密封套。生产实践中，固定阀打压后需要抽油杆碰泵进入阀座，容易出现固定阀坐封不到位导致密封不严的问题，增加工作量。

发明内容

为了克服现有技术中动力液举升系统的诸多不足，本实用新提供一种柱塞下行快速、避免管杆磨损、动力液便于补充、冲程冲次可调节、举升高效的动力液举升系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动力液举升系统，包括地面动力装置和井下举升装置，

所述地面动力装置包括驱动电机、液压泵和油箱，驱动电机连接液压泵的驱动端，液压泵的第一液压端分别与第一管线、油箱连接，液压泵的第二液压端分别与第二管线、油箱连接，在液压泵的第一液压端与油箱之间、第二液压端与油箱之间分别设有第一控制阀、第二控制阀；

所述井下举升装置包括相连接的动力机构和举升机构。

优选的，所述动力机构包括工作筒、活塞和柱塞，工作筒设置在油管内，其上端经动力液管道伸出油管上端并与第二管线相连通，下端封闭油管，活塞滑动设置在工作筒内，柱塞为上部实心、下部空心结构，其上端与活塞连接，下端由工作筒下端伸出，在柱塞临近下端的侧壁上径向开有连通孔，在活塞下方的工作筒侧壁上径向开有与油管连通的进液孔；

所述举升机构包括游动阀、固定阀和封隔器，游动阀连接在柱塞的下端且沿径向分隔油管，固定阀沿径向分隔在油管的下端，封隔器设置在油管与套管之间；在对应连通孔的油管侧壁上开有出液孔；所述第一管线与油管的上端连通，在套管的上端连接一出液管线。

优选的，所述游动阀为二级游动阀。

优选的，在所述第二控制阀与油箱之间连接有过滤器和背压阀。

优选的，在所述第二控制阀与过滤器之间设有蓄能器。

优选的，在所述液压泵的第一液压端、第二液压端上分别设有压力表。

优选的，所述驱动电机与一控制柜电连接。

本发明还提供一种技术方案：

一种动力液举升系专用地面动力装置，包括驱动电机、液压泵和油箱，驱动电机连接液压泵的驱动端，液压泵的第一液压端分别与第一管线、油箱连接，液压泵的第二液压端分别与第二管线、油箱连接，在液压泵的第一液压端与油箱之间、第二液压端与油箱之间分别设有第一控制阀、第二控制阀。

本发明还提供一种技术方案：

一种动力液举升系专用井下举升装置，所述井下举升装置包括相连接的动力机构和举升机构；

所述动力机构包括工作筒、活塞和柱塞，工作筒设置在油管内，其上端经动力液管道伸出油管上端并与第二管线相连通，下端封闭油管，活塞滑动设置在工作筒内，柱塞为上部实心、下部空心结构，其上端与活塞连接，下端由工作筒下端伸出，在柱塞临近下端的侧壁上径向开有连通孔，在活塞下方的工作筒侧壁上径向开有与油管连通的进液孔；

所述举升机构包括游动阀、固定阀和封隔器，游动阀连接在柱塞的下端且沿径向分隔油管，固定阀沿径向分隔在油管的下端，封隔器设置在油管与套管之间；在对应连通孔的油管侧壁上开有出液孔；所述第一管线与油管的上端连通，在套管的上端连接一出液管线。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明包括地面动力装置和井下举升装置，其中，地面动力装置包括驱动电机、液压泵和油箱，井下举升装置包括动力机构和举升机构，通过驱动电机带动液压泵控制动力机构往复动作，进而驱动举升机构持续抽汲，其柱塞由动力液驱动下行，与现有自重下行相比，其下行快速快，适用于大斜度井、稠油井，且通过驱动电机控制液压泵可实现对举升机构冲程、冲次的调节，其举升效率高；生产过程中，动力液可由油缸直接补充，其补充方便；采用动力液驱动举升替代现有的有杆泵举升，其可避免管杆磨损，使用寿命长；其油液与动力液分别具有独立通道，后期地面无需分离，具有较高的实用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中井下举升装置的结构示意图。

图中：1.地面动力装置，11.驱动电机，12.液压泵，13.油箱，14.第一管线，15.第二管线，16.第一控制阀，17.第二控制阀，18.控制柜，2.井下举升装置，21.动力机构，211.工作筒，212.活塞，213.柱塞，214.动力液管道，215.进液孔，216.动力液腔，22.举升机构，221.游动阀，222.固定阀，223.封隔器，224.连通孔，225.出液孔，226.举升腔，227.泵筒腔，228.出液腔，229.出液管线，3.油管，4.套管，51.过滤器，52.背压阀，53.蓄能器，54.压力表，6.油层。

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。

实施例1

如图1所示，一种动力液举升系统，其包括地面动力装置1和井下举升装置2。

如图1所示，地面动力装置1包括驱动电机11、液压泵12和油箱13。其中，驱动电机11连接液压泵12的驱动端，液压泵12的第一液压端分别与第一管线14、油箱13连接，液压泵12的第二液压端分别与第二管线15、油箱13连接。为便于对第一管线14、第二管线15的线路控制，在液压泵12的第一液压端与油箱13之间、第二液压端与油箱13之间分别设有第一控制阀16、第二控制阀17。

为便于对驱动电机11的控制，如图1所示，驱动电机11与一控制柜18电连接。

如图2所示，井下举升装置2包括动力机构21和举升机构22。

动力机构21包括工作筒211、活塞212和柱塞213。如图2所示，工作筒211设置在油管3内，其上端经动力液管道214伸出油管3上端，并与第二管线15相连通，下端封闭油管3，将油管3的上部隔断为动力液腔216；活塞212滑动设置在工作筒211内；柱塞213为上部实心、下部空心结构，其上端与活塞212连接，下端由工作筒211下端伸出；在活塞212下方的工作筒211侧壁上径向开有进液孔215，该进液孔215连通工作筒211的内腔和动力液腔216。

举升机构22包括游动阀221、固定阀222和封隔器223。如图2所示，游动阀221连接在柱塞213的下端且沿径向分隔油管3，将油管3的中部隔断为举升腔226；固定阀222沿径向分隔在油管3的下端，其与游动阀221将油管3的下部隔断为泵筒腔227；封隔器223设置在油管3与套管4之间，其与油管3、套管4围成出液腔228。在柱塞213临近下端的侧壁上径向开有连通孔224，该连通孔224连通游动阀221和举升腔226；在对应连通孔224的油管3侧壁上开有出液孔225，该出液孔225连通举升腔226和出液腔228。

为提高游动阀221的举升性能，如图2所示，在本实例中，游动阀221优先选用二级游动阀结构。

如图2所示，第一管线14与油管3的上端连通，在套管4的上端连接一出液管线229。

本发明在使用时，将地面动力装置1与井下举升装置2连接，并将井下举升装置2下至预定位置深度，坐封封隔器223；

经控制柜18控制驱动电机11带动液压泵12转动，液压泵12将油箱13中的动力液经过第一管线14泵入油管3的动力液腔216中，进而经进液孔215进入工作筒211的内腔，随着动力液压力增加，动力液推动活塞212带动柱塞213进而带动游动阀221上行，举升腔226的容积减小、压力增大，举升腔226内的油液经出液孔225流向出液腔228，后经出液管线229排出，同时，泵筒腔227的容积增大、压力减小，由油层6进入套管4下部的油液经固定阀222进入泵筒腔227，完成上冲程动作；

待活塞212上行至极限位置后，驱动电机11带动液压泵12反向转动，液压泵12将油箱13中的动力液经过第二管线15、动力液管道214泵入工作筒211的内腔，动力液推动活塞212带动柱塞213进而带动游动阀221下行，举升腔226的容积增大、压力减小，泵筒腔227的容积减小、压力增大，泵筒腔227内的油液经游动阀221进入柱塞213的下部，并由连通孔224流入举升腔226，完成下冲程动作；

上冲程、下冲程交替动作，实现油液的连续举升。

需要指出，通过驱动电机11及第一控制阀16、第二控制阀17的相互配合，调节液压泵12的输出速度和压力，可间接调整活塞212在工作筒211中的往复距离和频率，实现举升机构22冲程和冲次的调节。

需要进一步指出的是，现有的举升系统不论处于上冲程还是下冲程状态，动力液仅由单一管线流入或者流出，而动力液在流入与流出之间的切换是由换向阀频繁动作实现的，换向阀的密封件在持续往复运动中极易发生磨损失效，影响生产进程。在本发明中，使用驱动电机11的正转与反转切换替代换向阀，规避了换向阀密封件失效的情形，免去了对密封件的更换，其举升效率较高。

实施例2

与实施例1的不同之处在于，如图1所示，在第二控制阀17与油箱13之间连接有过滤器51和背压阀52。该过滤器51用于过滤混在动力液中的杂质，降低进入系统中动力液的污染度；背压阀52用于调节和稳定动力液压力，防止动力液过量输送。

为储存动力液多余的压力能、维持系统压力、减小液压冲击和液压脉动，如图2所示，在第二控制阀17与过滤器51之间设有蓄能器53。

如图2所示，在液压泵12的第一液压端、第二液压端上分别设有压力表54，该压力表54用于实时测量并指示系统内动力液压力。

实施例3

一种动力液举升系专用地面动力装置，如图1所示，地面动力装置1包括驱动电机11、液压泵12和油箱13。其中，驱动电机11连接液压泵12的驱动端，液压泵12的第一液压端分别与第一管线14、油箱13连接，液压泵12的第二液压端分别与第二管线15、油箱13连接。

为便于对第一管线14、第二管线15的线路控制，在液压泵12的第一液压端与油箱13之间、第二液压端与油箱13之间分别设有第一控制阀16、第二控制阀17。

实施例4

一种动力液举升系专用井下举升装置，如图2所示，井下举升装置2包括动力机构21和举升机构22。

动力机构21包括工作筒211、活塞212和柱塞213。

如图2所示，工作筒211设置在油管3内，其上端经动力液管道214伸出油管3上端，并与第二管线15相连通，下端封闭油管3，将油管3的上部隔断为动力液腔216；活塞212滑动设置在工作筒211内；柱塞213为上部实心、下部空心结构，其上端与活塞212连接，下端由工作筒211下端伸出；在活塞212下方的工作筒211侧壁上径向开有进液孔215，该进液孔215连通工作筒211的内腔和动力液腔216。

举升机构22包括游动阀221、固定阀222和封隔器223。

如图2所示，游动阀221连接在柱塞213的下端且沿径向分隔油管3，将油管3的中部隔断为举升腔226；固定阀222沿径向分隔在油管3的下端，其与游动阀221将油管3的下部隔断为泵筒腔227；封隔器223设置在油管3与套管4之间，其与油管3、套管4围成出液腔228。在柱塞213临近下端的侧壁上径向开有连通孔224，该连通孔224连通游动阀221和举升腔226；在对应连通孔224的油管3侧壁上开有出液孔225，该出液孔225连通举升腔226和出液腔228。

虽然以上所有的实施例均使用图1至图2，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中去掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的发明目的，所以所有这些变形实施例都在本发明的保护范围内。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种动力液举升系统，其特征在于，包括地面动力装置和井下举升装置，

所述地面动力装置包括驱动电机、液压泵和油箱，驱动电机连接液压泵的驱动端，液压泵的第一液压端分别与第一管线、油箱连接，液压泵的第二液压端分别与第二管线、油箱连接，在液压泵的第一液压端与油箱之间、第二液压端与油箱之间分别设有第一控制阀、第二控制阀；

所述井下举升装置包括相连接的动力机构和举升机构。

2.根据权利要求1所述的一种动力液举升系统，其特征在于，所述动力机构包括工作筒、活塞和柱塞，工作筒设置在油管内，其上端经动力液管道伸出油管上端并与第二管线相连通，下端封闭油管，活塞滑动设置在工作筒内，柱塞为上部实心、下部空心结构，其上端与活塞连接，下端由工作筒下端伸出，在柱塞临近下端的侧壁上径向开有连通孔，在活塞下方的工作筒侧壁上径向开有与油管连通的进液孔；

所述举升机构包括游动阀、固定阀和封隔器，游动阀连接在柱塞的下端且沿径向分隔油管，固定阀沿径向分隔在油管的下端，封隔器设置在油管与套管之间；在对应连通孔的油管侧壁上开有出液孔；所述第一管线与油管的上端连通，在套管的上端连接一出液管线。

3.根据权利要求1所述的一种动力液举升系统，其特征在于，所述游动阀为二级游动阀。

4.根据权利要求1所述的一种动力液举升系统，其特征在于，在所述第二控制阀与油箱之间连接有过滤器和背压阀。

5.根据权利要求4所述的一种动力液举升系统，其特征在于，在所述第二控制阀与过滤器之间设有蓄能器。

6.根据权利要求2所述的一种动力液举升系统，其特征在于，在所述液压泵的第一液压端、第二液压端上分别设有压力表。

7.根据权利要求2所述的一种动力液举升系统，其特征在于，所述驱动电机与一控制柜电连接。

8.一种动力液举升系专用地面动力装置，其特征在于，包括驱动电机、液压泵和油箱，驱动电机连接液压泵的驱动端，液压泵的第一液压端分别与第一管线、油箱连接，液压泵的第二液压端分别与第二管线、油箱连接，在液压泵的第一液压端与油箱之间、第二液压端与油箱之间分别设有第一控制阀、第二控制阀。

9.一种动力液举升系专用井下举升装置，其特征在于，所述井下举升装置包括相连接的动力机构和举升机构；

所述动力机构包括工作筒、活塞和柱塞，工作筒设置在油管内，其上端经动力液管道伸出油管上端并与第二管线相连通，下端封闭油管，活塞滑动设置在工作筒内，柱塞为上部实心、下部空心结构，其上端与活塞连接，下端由工作筒下端伸出，在柱塞临近下端的侧壁上径向开有连通孔，在活塞下方的工作筒侧壁上径向开有与油管连通的进液孔；

所述举升机构包括游动阀、固定阀和封隔器，游动阀连接在柱塞的下端且沿径向分隔油管，固定阀沿径向分隔在油管的下端，封隔器设置在油管与套管之间；在对应连通孔的油管侧壁上开有出液孔；所述第一管线与油管的上端连通，在套管的上端连接一出液管线。