CN1757915A - 地面双压水力增注泵 - Google Patents

Abstract

一种地面双压水力增注泵，根据采油注水井具体要求，将注水泵站来水进行增压并减压处理，输出两种不同压力，同时为欠注井和调压井实施注水。地面双压水力增注泵主要包括壳体和依次装在壳体里面的进液接头、换向阀、动力缸、带双弹簧的自动换向装置、增压缸、平衡杆、增压排液接头，以及装在壳体下面的增压缸供液管线、装在壳体左上方的减压液体输出接头、装在壳体上面中间和右边的增压液体输送管线及接头。离心泵泵站或电动柱塞泵泵站均可与本发明组合，与离心泵泵站组合更为经济。同时为一口欠注井和一口或两口调压井注水，能大幅度降低油田注水成本，节省能源。

Description

地面双压水力增注泵

技术领域

本发明涉及一种油田专用注水泵，特别涉及一种安装在地面，将泵站提供来的高压水流，处理成增压水流和减压水流的双压增注泵。能同时满足一口欠注井和一口或多口调压井提供注水需要。

背景技术

专利号为ZL03266367.6的水力自动增注泵，是一种应用于油田注水的增注泵。采用这种增注泵为油井注水能提高注水泵压，提高注水井的注入量，达到降低能耗，提高采收率，降低采油成本等优点。其结构主要包括壳体、动力缸、换向阀、先导阀、换向部件、工作缸，并在壳体内依次安装。在换向阀排水口外接管线通工作缸进水口。工作缸进水口处有补排水部件。动力缸活塞下端进水或排水通过外接管线连通。带有弹簧组件的换向部件中心孔连通先导阀阀芯上下两端。另外还有充液阀、排水单向阀等。这种水力自动增注泵在完成增压注水的同时，还有一股乏动力液要通过回水管线流回地面泵站。目前，大多数油田的注水管网没有回水管线，如果采用这种水力自动增注泵进行注水作业，就需要为每口油井铺设长达数千米的回水管线。首先，为每口井购置数千米的回水管线要先期投入大量资金。其次，铺设数千米的回水管线给油田带来很多困难，不仅要增加占用耕地，还要增加施工投资、延长施工周期。

目前，油田采油注水普遍采用单一泵压的注水工艺，即一个泵站给多口井提供一种泵压。因此造成油田普遍存在有需要增压注水的欠注井，还有的需要减压注水的调压井。区分不同井况采用单井分压注水，是今后油田采油注水技术的发展趋势。为此，经过多年潜心研究，一种可实现单井分压注水的结构简单、高效节能、性能可靠、使用方便的地面双压水力增注泵便应运而生。

发明内容

本发明的目的是提供一种地面双压水力增注泵，利用注水泵站提供的压力水流为动力，对泵站压力水流实施增压和减压，即注水泵站提供的高压水流通过本地面双压水力增注泵后，能输出适合欠注井和调压井需要的不同压力水流，一种高于原泵站的压力水流，一种低于原泵站的压力水流。这样可以同时为一口欠注井和一口或多口调压井提供注水。而且该地面双压水力增注泵具有结构简单，外形尺寸小，适用性强等特点。

本发明采用的技术方案是：一种地面双压水力增注泵，主要包括：内部为圆形的壳体，壳体一端螺纹连接进液接头，壳体内有换向阀、动力缸、换向装置、增压缸、平衡杆，壳体另一端螺纹连接增压液出口接头。其特征在于：换向阀、动力缸、带双弹簧的换向装置、增压缸、平衡杆在壳体内的排列顺序为：自左至右，进液接头安装在壳体内的最左方、然后是换向阀、动力缸、带双弹簧的换向装置、增压缸、平衡杆、增压排液接头。动力缸一端与换向阀“B”口连通；动力缸与壳体之间有流道，使动力缸另一端与换向阀“A”口连通，为动力缸活塞提供往复动力。壳体外壁固定有增压缸供液管线、增压液体输送管线和减压液体输出接头。

为了给增压缸提供足够的往复动力液，增压缸供液管线左端采用法兰或接头固定在壳体的左下端，并与壳体及换向阀的“P”或“T”口相通。可根据注水井压力的高或低，流量的大或小，左端选择其中一种接法：

1、与壳体和换向阀的“P”口相通，则壳体“T”口封堵；平衡杆端部有隔套，将平衡杆内液体密封；

2、与壳体和换向阀的“T”口相通，则壳体“P”口封堵；同时增压液出口接头为盲堵；

3、与壳体和换向阀的“T”口相通，则壳体“P”口封堵；同时增压缸供液管线右端与“T”口相连，平衡杆为实芯，增压液出口接头为盲堵；

选择任一种连接方法的同时，增压缸供液管线右端有两处用法兰或接头固定在壳体上，分别与增压缸两端进液口相通，增压缸两端进液口处有单向阀。

为了将增压后的液体向外输出，采用法兰或接头将增压液体输送管线固定在壳体的上方，增压液体输送管线两处分别与增压缸两端排液口相通，增压缸两端排液口处有单向阀。

为使减压后的液体及时输出，减压排液接头固定在壳体的左上方，与体和换向阀排液“T”口相通，固定方法可以采用法兰连接或接头连接。

另外，增压缸活塞右腔尾端连接一个平衡杆，平衡杆外径小于或等于增压缸活塞左端的空心活塞杆直径。

动力缸活塞与增压缸活塞可以采用相同直径的空心活塞杆相连。在活塞杆中心孔内有带双弹簧的换向装置。

为保证带双弹簧的换向装置在工作过程中弹簧单向压缩，换向装置采用两个压缩弹簧。两个压缩弹簧安装在一个前端粗、尾端细的限位杆的尾端细杆部位。

增压后的液体输出，可有两条通道供选择，(1).直接从增压液体输送管线右端接头的“X”口输出，此时需封堵“Z”口；(2).也可通过接头“Z”口进入壳体内，再通过增压液出口接头输出，此时需封堵“X”口。

在本发明的叙述过程中提到“T”口、“P”口、“A”口、“B”口，“A”口和“B”口是控制口；“T”口是回流口；“P”口是进液口。该阀处在不同的两个位置时，四个口是如何连通的，这对液压领域技术人员均是熟知的，在这里不详细叙述。但需要解释的是左端的“T”口压力与右端“T”处压力相等，所以右端有采用“T”表示的部位。

所述的封堵“T”口、封堵“P”口、封堵“Z”口、封堵“X”口，是采用丝堵或焊接钢板封堵。一般技术人员能完成。

本发明的有益效果：地面双压水力增注泵，结构设计有突出的改进，利用注水泵站提供的高压水流为动力，实现对注水泵站来水的增压和减压，即注水泵站提供的压力水流通过本地面双压水力增注泵后，地面双压水力增注泵向外输送两种压力的水流，一种高于原泵站的压力水流，种低于原泵站的压力水流。可以同时为一口欠注井和一口或多口调压井提供注水。这样，低于原泵站的压力水流不需要送回泵站，也不需要调压而直接注入低压注水井，产生了意想不到的效果。打破传统注水做法，节约回水管线，又充分利用能源。而且该地面双压水力增注泵具有外形尺寸小，适用性强的特点。使其实用性和制造成本效益上，完全符合油田注水的需要并产生了好用及实用的效果。是一项新颖、进步、实用的新设计。

工作原理：参阅附图1。序号3为二位四通换向阀，当该阀单独使用时，其中两个控制口A、B分别与动力缸(4)的左腔和右腔相通。当该阀作先导阀使用时，其中两个控制口A、B分别控制主阀(可为滑阀或插装阀均为二位四通)实现换向，而主阀的两个控制口再分别引入动力缸(4)的左右两个腔。

以下用图1来说明该泵的工作原理：按图1所示位置，换向阀(3)的“B”口与压力口“P”相通，推动动力缸中的活塞向左运动，而换向阀(3)的“A”口与回流口“T”即减压出口相通，这样动力缸右腔的流体通过“T”口由减压出口引入低压注水井。与此同时动力缸(4)带动增压缸(6)中的活塞同时向左运动，此时增压缸左腔下端单向阀开启，通过“P”口经输液管线(9)的流体进入增压缸左腔，而增压缸右腔上方单向阀开启，通过增压液体输送管线(10)或增压排液接头(8)把增压液体注入高压注水井。当动力缸(4)中的活塞运动到接近行程终点时，在换向装置(5)的限位杆尾端左边弹簧作用下拉动换向阀(3)阀芯换向，此时该阀的“A”口又与压力口“P”相通，“B”口与回流口“T”相通，于是动力缸(4)和增压缸(6)开始朝反向运动，并重复对注水泵站来水增压与减压的过程。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

附图1为本发明结构剖面示意图。是实施例1结构示意图。

附图2为本发明结构剖面示意图。是实施例2结构示意图。

附图3为本发明结构剖面示意图。是实施例3结构示意图。

附图4为本发明结构剖面示意图。是实施例4结构示意图。

图中，壳体(1)、进液接头(2)、换向阀(3)、动力缸(4)、换向装置(5)、增压缸(6)、平衡杆(7)、增压液出口接头(8)、增压缸供液管线(9)、增压液体输送管线(10)、减压排液接头(11)、隔套(12)、外接管(13)。

具体实施方式

实施例1：参阅附图1。本发明地面双压水力增注泵在圆筒形壳体(1)内自左向右依次装有进液接头(2)、换向阀(3)、动力缸(4)、带双弹簧的换向装置(5)、增压缸(6)、平衡杆(7)、增压液出口接头(8)、隔套(12)。在壳体(1)的下边装增压缸供液管线(9)，每组增压缸供液管线(9)通过三个连接法兰与壳体(1)相连。最左端为供液口，接在壳体(1)的“P”口处，把“T”口用盲法兰封死。中间和右端分别与增压缸(6)两端的进液口相连，连接法兰内有单向阀，通过单向阀为增压缸(6)供液。在壳体(1)的上面通过三组连接法兰与增压液体输送管线(10)相连。增压液体输送管线(10)输出增压后的液体。增压液体输送管线(10)左端和中间通道通过单向阀与增压缸(6)排液口相通；增压后的高压液体通过右上端接头“Z”口，并由增压液出口接头(8)排出。减压排液接头(11)用法兰固定在壳体(1)的左上方与壳体(1)及换向阀(3)的“T”口相通，使减压后的液体由此排出。增压缸(6)活塞右端连接一个平衡杆(7)，平衡杆(7)外径小于增压缸活塞左端的空心活塞杆直径，平衡杆(7)为空心，使右端“T”腔与左端“T”口相通。平衡杆(7)装在隔套(12)内。动力缸(4)活塞与增压缸(6)的活塞采用同一直径的空心活塞杆连接。在活塞杆中心孔内有一个带双弹簧的换向装置(5)。本实施例说明，通过地面双压水力增注泵，能使泵站一部分来水压力提高，也能使泵站一部分来水压力降低，同时提供高、低压两种输出压力的注水。

本实施例供液管线(9)左端还可与“T”口接通。因此，在注水泵站来水压力不变的情况下，可以根据注水井需要压力、流量的要求有此两种选择。

实施例2：参阅附图2。本发明的另一实施例，本实施例增压后液体的出口位置只能用“X”口。其结构基本与实施例1相同，不同点是：取消隔套(12)，增压液出口接头(8)无出液孔，为盲接头。取消附图1中壳体(1)左上方增压液体输送管线(10)的左端的一组连接法兰和通道“Z”口，增压液体由增压液体输送管线(10)中间一组连接法兰“X”口输出。供液管线(9)左端根据需要可与“P”口或“T”口连接。

实施例3：参阅附图3。本发明的另一实施例，其结构基本与实施例2相同，不同点为：增压缸供液管线(9)左端供液口只能与壳体(1)中换向阀(3)的“T”口相连，增压缸供液管线(9)通过四组接头与壳体(1)相连，中间两组接头分别与增压缸(6)两端的进液口相连，通过单向阀为增压缸(6)供液；最右端街头与壳体(1)上的右端“T”腔相连。平衡杆(7)为实心。此时减压排液接头(11)也可由左端位置连接到右端位置与“T”腔相通。

实施例4：参阅附图4。本发明的另一实施例，其结构与前三个实施例主要区别为：壳体(1)取消，动力缸(4)来自换向阀(3)“A”口的压力水流不是从动力缸与泵壳间环空通过而是通过外接管(13)引到动力缸(4)右腔。为此前三个实施例均可按实施例4进行改动，并能保留原有的技术效果。

以上所述，是本发明四个典型实施例，依本方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围，均属于本专利保护范围。

Claims (10)

1、一种地面双压水力增注泵，主要应用于油田井下注水，包括：内部为圆形的壳体(1)，壳体(1)一端螺纹连接进液接头(2)，壳体(1)内部有换向阀(3)、动力缸(4)、换向装置(5)、增压缸(6)、平衡杆(7)，圆筒形壳体(1)另一端螺纹连接增压液出口接头(8)，其特征在于：换向阀(3)、动力缸(4)、带双弹簧的换向装置(5)、增压缸(6)、平衡杆(7)在壳体(1)内的顺序为：自左至右，进液接头(2)安装在壳体(1)内的最左方、然后是换向阀(3)、动力缸(4)、带双弹簧的换向装置(5)、增压缸(6)、平衡杆(7)、增压液出口接头(8)；动力缸(4)一端与换向阀(3)“B”口连通；动力缸(4)与壳体(1)之间有流道，使动力缸(4)另一端与换向阀(3)“A”口连通；壳体(1)外壁固定有增压缸供液管线(9)、增压液体输送管线(10)和减压液体输出接头(11)。

2、如权利要求1所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：增压缸供液管线(9)的左端固定在壳体(1)的左下端，并与壳体(1)及换向阀(3)的“P”口相连，换向阀(3)“T”口封堵；平衡杆(7)端部有隔套(12)，增压缸供液管线(9)右端有两处固定在壳体(1)上，分别与增压缸(6)两端进液口相通，增压缸(6)两端进液口处有单向阀。

3、如权利要求1所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：增压缸供液管线(9)的左端固定在壳体(1)的左下端，并与壳体(1)和换向阀(3)的“T”口相连，换向阀(3)“P”口封堵；增压缸供液管线(9)右端有两处固定在壳体(1)上，分别与增压缸(6)两端进液口相通，增压液出口接头(8)为盲堵，增压缸(6)两端进液口处有单向阀。

4、如权利要求3所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：增压缸供液管线(9)右端下口与壳体左端的“T”口相通，平衡杆(7)为实芯，增压液出口接头(8)为盲堵；增压缸供液管线(9)右端有两处固定在壳体(1)上，分别与增压缸(6)两端进液口相通，增压缸(6)两端进液口处有单向阀。

5、如权利要求1或2或3或4所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：所述的增压液体输送管线(10)固定在壳体(1)的上方，增压液体输送管线(10)与增压缸(6)两端排液口相通，增压缸(6)两端排液口处有单向阀。

6、如权利要求1或2或3或4所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：减压液体输出接头(11)固定在壳体(1)的左上方，并与壳体(1)和换向阀(3)“T”口相通。

7、如权利要求1或2或3或4所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：增压缸(6)活塞右腔尾端连接一个平衡杆(7)，平衡杆(7)外径小于或等于增压缸(6)活塞左端的空心活塞杆直径。

8、如权利要求1或2或3或4所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：动力缸(4)活塞与增压缸(6)活塞采用相同直径的空心活塞杆相连，在活塞杆中心孔内有带双弹簧的换向装置(5)，带双弹簧的换向装置(5)由两个压缩弹簧和一个限位杆组成，两个压缩弹簧安装在一个前端粗、尾端细的限位杆的尾端细杆部位。

9、如权利要求1或2或3或4所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：增压后的液体输出，从增压液体输送管线(10)右端接头的“X”口输出，此时封堵“Z”口；增压后的液体输出，还可以通过接头“Z”口进入壳体(1)内，再通过增压液出口接头(8)输出，此时封堵“X”口。

10、如权利要求1所述的地面双压水力增注泵，其特征在于：来自换向阀(3)“A”口的流体通过动力缸(4)与壳体(1)构成的环形空间引入动力缸(4)右腔或在壳体(1)取消时，直接通过动力缸(4)外接管(13)使“A”口与动力缸(4)的右腔相通。

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