CN200999717Y - 抽油泵井下作业辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抽油泵井下作业辅助装置，主要部件为带有滑动导向定位座的拨杆和带有环形底盘的固定套；在固定套的空腔内，滑动导向定位座的外圆与固定套的内壁滑动配合：拨杆的底端与滑动定位孔滑动配合；拨杆与固定凡尔座偏心设置；有益效果是结构特别简便、紧凑；当需要时，在地面上就可以控制拨杆完成两个凡尔钢球的顶、挤移位动作，打通冲洗通道，实现了不需移动、拆卸井下设施便可分别、或同时完成清洗、稠油热采、油管清蜡等项作业的设计目的；对于所有油田都具有减少停机时间，减轻工人劳动强度，增加原油产量的优点，相对于一些开采时间很长的老油田的维持开采和深度开发来说更具有特殊的使用价值。

Description

抽油泵井下作业辅助装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种抽油泵井下作业辅助装置。

背景技术

由于油田的长期开采，井下的原油会变得越来越稠，地层出砂也会日趋严重，由此而引发的筛管砂堵、油泵砂卡、油管结蜡等现象自然也会经常发生，其后果都能致抽油泵的效率降低。作为这种现象的处理方法，清洗显然是一种必然的选择。但是由于目前我国油田使用的抽油泵约有90％以上都是管式柱塞泵，这种泵的结构特点是一种只能单向导通的抽汲设备，如果将其原有的正向抽油改变为反向注水，其中的凡尔钢球会顽固地阻塞清洗通道，使该作业根本无法进行。因此现行的清洗方法只能是先将井下的抽油杆、抽油管、抽油泵、防砂筛管等设备全部起出地面，在地面清洗后，再根据采油工艺要求，按顺序再把筛管、抽油泵、油管等需要设备重新投入井中适当位置试行开采。另外，相对于稠油热采、油管清蜡等项作业，上述的烦琐操作现象也同样存在。这些处理过程不仅需要消耗大量的人力、物力，而且造成的停机时间也很长，对正常的生产影响很大，对此，目前还没有发现很好的解决方法。

发明内容

本实用新型的发明目的是在现有的设施基础上再增设一种能够实现不需移动、拆卸井下设施便可完成清洗、稠油热采、油管清蜡等项作业的抽油泵井下作业辅助装置。

上述发明目的实现需要解决以下三个方面的技术问题，第一，该装置要能够打通清洗的通道，更具体一点说就是该装置要能够同时将游动及固定凡尔钢球从凡尔座上移开，而且当清洗完成后，该装置还不能影响凡尔钢球的自动复位。第二该装置的使用状态应该在地面上就能够加以控制。第三就是该装置在处于非工作状态时对井下的正常抽油操作还不能造成影响。

对于以上的三个问题最不好解决的就是该装置的使用状态应该在地面上就能够加以控制。由于井深距离远，本设计又不是一种日常使用的设施，采用通常的地面控制方法会具有很大的难度。而相对最为简单的方法只能是利用原有设备，特别是抽油机柱塞在某种情况下可以形成的某种状态来实现这一功能。我们知道抽油机在正常工作时，柱塞的下端面与泵底间会有约500-700mm的距离，而当抽油机停止工作时，如果在地面上将抽油杆卸载，柱塞就会自然下落至泵底，这是原有设备极有利用价值的一个变化状态。这一点不仅对完成本装置的地面控制有利，也有利于消除本装置对于抽油机正常工作的影响。

利用上述状态如何实现同时将游动及固定凡尔钢球从凡尔座上移开这一功能，这是本实用新型所要考虑的又一个问题。我们知道，在非加压情况下，游动凡尔钢球和固定凡尔钢球都会借助于凡尔座的特殊形状依靠凡尔钢球的重力定位在凡尔座上。如果我们在柱塞中的轴心处设置一根拨杆，当该拨杆从游动凡尔座座孔中心处向上适量伸出时，就可以很轻松地将游动凡尔钢球顶开，相应的通道也即告形成。但是要想借助这同一根拨杆对于下面的固定凡尔也完成同样的动作那就不好实现了。对于固定凡尔来说，最好的方法是将拨杆与其下方的固定凡尔座偏心设置，当拨杆的底端沿凡尔钢球的上表面弧线下行时，借助于其对凡尔钢球产生的一种侧向挤压力将凡尔钢球从凡尔座上挤开，通过这种上顶、下挤的方式来打通清洗通道。完成这些内容的具体操作过程是：当需要对井下设备进行清洗时，抽油机停止工作，将抽油杆卸载，拨杆会随柱塞自然下落，在插杆自身重力和游动凡尔钢球重量的压力下，拨杆的尾端会接触固定凡尔座的上表面，同时将固定凡尔钢球挤开。下落中的拨杆在固定凡尔座的上表面受阻后，立刻会产生一个反向力将拨杆向上推动，使拨杆在保持尾端不离开固定凡尔座的上表面的情况下，顶端上穿游动凡尔座中心孔而将游动凡尔钢球顶开，由于柱塞下落幅度和定位套的限制，游动凡尔钢球和固定凡尔钢球的这种被推开状态得以维持，至此清洗通道完全被打开，这就是上述状态为我们带来的最大好处。

由上述分析可知，本实用新型要解决的技术问题主要有三点，一是要完成拨杆及相关部件的形状、结构设计，二是要完成拨杆的安装设计，三是要完成拨杆与固定凡尔座间的偏心结构设计。

以下是本实用新型具体的设计方案：

在现有的抽油泵的柱塞处再增设一个拨杆，所述的拨杆是一根带有圆滑尾端的直杆，在拨杆的上段还带有一个滑动导向定位座，该滑动导向定位座上设有过油通道，拨杆穿过、并固定在滑动导向定位座的中心处。将现有的固定套尺寸加长，并在其底端设置一个环形底盘，在该环形底盘的中心处设有一个滑动定位孔，在滑动定位孔的周围也设有过油通道。

上述所谓拨杆的圆滑尾端包括锥形尾，圆头尾等能够平滑地完成斜向挤压动作的各种形状。滑动定位孔的形状应与拨杆的外形相匹配。过油通道以能保证油路通畅为准，具体形状不受限制。滑动导向定位座的总体外形轮廓是一个圆柱形，但其外沿可以是连续的，如呈圆形，也可以是均匀间断的，如星形或“十”字形或其它轮辐状、齿轮形等。作为一种常识，既然滑动导向定位座应导向定位作用，那就应该要具有一定的厚度，但又不能过厚，太厚会过多地占用柱塞空腔内过多的空间，影响拨杆的动作区间。

上述部件间的装配关系是通过固定套将游动凡尔座固定在柱塞上端的阶梯孔内，在固定套的空腔内，滑动导向定位座的外圆与固定套的内壁滑动配合：拨杆的底端与滑动定位孔滑动配合。

作为一个很显然的问题，拨杆的长度应该适当，过长井下空间不够，过短则碰不到凡尔钢球，由于柱塞即便是处于下行程的位置时，其底面与泵底间具有很大的距离，所以拨杆的长度可选择的范围很大。

总的来讲，拨杆的长度应以在柱塞下落中，拨杆的尾端与固定凡尔座上表面接触，其上端从游动凡尔座中心孔向上伸出，顶走游动凡尔钢球，并在抽油泵的正常工作中不超出两个凡尔钢球外表间最小距离状态下的长度为准；滑动定位座在拨杆上的安装位置则是以在上述状态下，滑动定位座的上表面与游动凡尔座的底面相接触为准。

更具体一点讲，拨杆的长度最短的应该是在柱塞落至泵底时，拨杆的两端刚好能完成“顶”、“挤”动作时的长度，最长则就是当柱塞处于行程下端的位置时两个凡尔钢球相对外表间的距离。关于拨杆与固定凡尔座间的偏心设置，相对于上部泵筒的轴心，固定凡尔座偏心度取值的范围应该小于固定凡尔钢球的半径再加上拨杆下部半径，大于固定凡尔座中心孔的半径。

本实用新型的有益效果是无论是从原理上分析还是从模拟性试验的效果上来看，本设计都是十分成功的，不仅解决了一个人们长期想解决又没能解决的一大难题，而且设计的结构也是特别的简便、紧凑。实现了不需移动、拆卸井下设施的情况下便可分别、或同时完成清洗、稠油热采、油管清蜡等项作业的发明目的。对于所有油田都具有减少停机时间，减轻工人劳动强度，增加原油产量的优点，相对于一些开采时间很长的老油田的维持开采和深度开发来说具有特殊的使用价值。

附图说明

以下结合附图和具体实话方式对本实用新型加以详细说明

图1为实施例1泵筒下部整体偏心设置使用状态下的结构示意图

图2为实施例2单纯固定凡尔座偏心设置使用状态下的结构示意图

图3是图1的A-A面的剖视图

图4是图1的B-B面的剖视图

图中标号：

1、泵筒         2、柱塞        3、游动凡尔钢球     4、拨杆

5、游动凡尔座   6、固定套      7、泵筒联接偏心套   8、固定凡尔钢球

9、固定凡尔座   10、偏心管箍   11、扩径套筒管      12、滑动导向定位座

13、过油能道    14环形底盘     15、固定凡尔钢球活动空腔

具体实施方式

例1

如图1所示，本实用新型是现有抽油泵部件设置的基础上，在柱塞2处又增加了一个拨杆4，拨杆4是一根带有圆滑尾端的直杆，该拨杆4上为凸形头，下带锥形尾，这样设计显然是更便于其完成对游动凡尔钢球3和固定凡尔钢球8的顶、挤动作。在凸形头下方的拨杆4上还设有一个断面为“十”字形的滑动导向定位座12，其上面所设置的过油通道13为四个扇形孔，详见图2。作为一种常识，滑动导向定位座12应该有足够的强度，以保证其实现对拨杆4滑动中的定向定位作用。拨杆4穿过、并固定在滑动导向定位座12的中心处。固定套6的尺寸加长，并在其底端设置一个环形底盘14，在该环形底盘14的中心处设有一个滑动定位孔，在滑动定位孔的周围也设有过油通道13，本例中过油通道13为多个环形分布的圆孔，详见图3。

上述部件间的装配关系是通过固定套6将游动凡尔座5固定在柱塞2上端的阶梯孔内，在固定套6的空腔内，滑动导向定位座12的外圆与固定套6的内壁滑动配合：拨杆4的底端、与滑动定位孔滑动配合，处在能随柱塞2上下作相对往返运动的状态。

本设计中拨杆的长度以当柱塞2向泵底下落时，其下部锥形尾与固定凡尔座9上表面接触，将固定凡尔钢球8挤走后，其上部凸形头从游动凡尔座5中心向上伸出，刚好能够完成将游动凡尔钢球3顶走状态时的长度为准；在本例中拨杆4的长度为在上述状态下，以其上部凸形头从游动凡尔座5座孔中心向上伸出一个游动凡尔钢球3的半径的高度时的长度。

由于抽油泵重新进入正常工作前，需将柱塞2从泵底向上提起，恢复其下端面与泵底之间的设计距离，此时拨杆4就也会同时被向上提起，锥形底离开固定凡尔座9，并开始浮动，固定凡尔钢球自动复位。这样设计就足以保证在抽油泵正常工作时，拨杆4对游动凡尔钢球3和固定凡尔钢球8不再产生很大的作用力，并处于一种浮动状态，不对抽油泵的正常工作造成影响。

关于插杆4与固定凡尔座9间的偏心设置，本例中采用的是泵筒1下部整体偏心设置，具体设计方案是柱塞2的底端与固定凡尔钢球8之间选择一处将泵筒(1)水平向断开，其上端开口与泵筒联接偏心套7连接，下端开口与偏心管箍10连接，再将泵筒联接偏心套7的下端与偏心管箍10的上端固定连接，固定凡尔座9和固定凡尔钢球8都设在泵筒联接偏心套7内。为了使固定凡尔钢球8的移动具有足够的空间，还需在固定凡尔座9上方泵筒联接偏心套7的内壁上设置一个横径大于固定凡尔座9的固定凡尔钢球活动空腔15。为了便于固定凡尔钢球8的复位，固定凡尔钢球活动空腔15内具有一个圆滑的底部。

上述设计的偏心度应该适当，偏心度过小，通道会不够大，如果过大拨杆4和固定凡尔钢球8又可能碰不上，设计时应即要保证固定凡尔钢球8的偏移程度能够形成足够的清洗通道，又要保证本装置工作任务完成后，固定凡尔钢球8还能够正常复位。按照本领域普通技术人员的水平，显然不会做出偏心度过小的设计，但偏心度设计得过大的情况应该防止。具体的偏心度取值应该小于固定凡尔钢球8的半径与拨杆4下部的半径之和。本例中偏心度取值为固定凡尔钢球8的半径。

例2

如图4所示，关于插杆4与固定凡尔座9间的偏心设置本例中采取的是相对于上部泵筒1的轴心，也就是拨杆4的轴心，固定凡尔座9单独偏心设置方式，具体结构也是将泵筒1下端沿泵底处水平向断开，其上、下端开口分别与一个扩径套管11的上下、端口固定或活动连接，在扩径套管11内固定凡尔钢球8和固定凡尔座9相对于上部泵筒1，及拨杆的轴心偏心设置，固定凡尔座9的上方固定凡尔钢球活动空腔15与例1相同。

Claims (8)

1、一种抽油泵井下作业辅助装置，包括柱塞、固定套、游动凡尔和固定凡尔，其特征在于：该装置还设有一个拨杆(4)，拨杆(4)是一根带有圆滑尾端的直杆，在拨杆(4)的上端还设有一个滑动导向定位座(12)，该滑动导向定位座(12)上设有过油通道(13)，拨杆(4)穿过、并固定在滑动导向定位座(12)的中心处；将固定套(6)的尺寸加长，并在其底端设置一个环形底盘(14)，在环形底盘(14)的中心处设有一个滑动定位孔，在滑动定位孔的周围设有过油通道(13)，上述部件间的装配关系是通过固定套(6)将游动凡尔座(5)固定在柱塞(2)上端的级梯孔内，在固定套(6)的空腔内，滑动导向定位座(12)的外圆与固定套(6)的内壁滑动配合；拨杆(4)的底段与与滑动定位孔滑动配合；拨杆(4)的长度以柱塞(2)向泵底下落时，拨杆(4)的锥尾与固定凡尔座(9)上表面接触，其上端从游动凡尔座(5)中心孔向上伸出，能顶走游动凡尔钢球(3)，并在抽油泵的正常工作中不超出两个凡尔钢球(3、8)相对外表间距状态下的长度为准：滑动导向定位座(12)在拨杆(4)上的安装位置则是以在上述状态下，滑动导向定位座(12)的上表面与游动凡尔座(5)的底面接触为准；拨杆(4)与固定凡尔座(9)采用偏心设置，相对于上部泵筒(1)的轴心，固定凡尔座(9)偏心度的取值范围应大于固定凡尔座中心孔的半径，小于固定凡尔钢球(8)的半径与拨杆(4)下端的半径之和。

2、根据权利要求1所述的一种抽油泵井下作业辅助装置，其特征在于：所述的拨杆(4)与固定凡尔座(9)间的偏心设置采用的是相对于上部泵筒(1)的轴心，即拨杆(4)的轴心，泵筒下(1)下段整体偏心设置。

3、根据权利要求2所述的一种抽油泵井下作业辅助装置，其特征在于：所述的泵筒(1)的下段整体偏心设计的具体方案是在柱塞(2)的底端与固定凡尔钢球(8)之间选择一处将泵筒(1)水平向断开，其上端开口与泵筒联接偏心套(7)连接，下端开口与偏心管箍(10)连接，泵筒联接偏心套(7)的下端和偏心管箍(10)的上端连接，固定凡尔座(9)和固定凡尔钢球(8)都设在泵筒联接偏心套(7)内；在固定凡尔座(9)的上方泵筒联接偏心套(7)的内壁上设置一个横径大于固定凡尔座(9)的固定凡尔钢球活动腔(15)，固定凡尔钢球活动腔(15)内具有一个圆滑的底部。

4、根据权利要求1所述的一种抽油泵井下作业辅助装置，其特征在于：所述的拨杆(4)与固定凡尔座(9)间的偏心结构采用的是相对于上部泵筒(1)的轴心，固定凡尔座(9)单独偏心设计。

5、根据权利要求4所述的一种抽油泵井下作业辅助装置，其特征在于：所述的固定凡尔座(9)单独偏心设计的具体设计方案是在柱塞(2)的底端与固定凡尔钢球(8)之间选择一处将泵筒(1)水平向断开，其上、下端开口分别与一个扩径套管(11)的上、下管口连接，在扩径套管(11)内固定凡尔座(9)和固定凡尔钢球(8)相对于上部泵筒(1)的轴心偏心设置，在固定凡尔座(9)的上方扩径套管(11)的内壁上设置一个横径大于固定凡尔座(9)的固定凡尔钢球活动腔(15)，固定凡尔钢球活动腔(15)内具有一个圆滑的底部。

6、根据权利要求1所述的一种抽油泵井下作业辅助装置，其特征在于：所述的滑动导向定位座(12)其横断面为“十”字形，过油通道(13)为四个扇形孔。

7、根据权利要求1所述的一种抽油泵井下作业辅助装置，其特征在于：所述的滑动导向定位座(12)为圆盘状，过油通道(13)为多个环形分布的圆孔。

8、根据权利要求1所述的一种抽油泵井下作业辅助装置，其特征在于：所述的拨杆(4)的长度以柱塞(2)向泵底下落时，拨杆(4)的尾端与固定凡尔座(9)上表面接触时，其上端从游动凡尔座(5)中心孔向上伸出的长度为一个游动凡尔钢球(3)的半径时的长度。

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