CN201180635Y - 液压双作用无杆泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压双作用无杆泵，为解决现有技术能耗高、易发生掉杆事故的问题而发明。由往复泵和用于控制往复泵作往复运动的液压控制装置组成；其中，液压控制装置，用于通过高压液体驱动往复泵作往复运动，往复泵在液压流的作用下，把液压能转换成机械能，做上下往复运动，促使往复泵往复工作，从而由泵腔带动泵油管路实现吸油举升。本实用新型液压双作用无杆泵属无杆泵采油装置，工作时，从井口到井下泵头，没有往复运动的抽油杆。所以，能够适应大斜度井，水平井，能杜绝偏磨或抽油杆复运动而造成的掉杆等重大机械事故；往复泵是以液压为动力和热源的传输方式，所以，传动可靠性高，操作简单灵活，节省能源。

Description

液压双作用无杆泵

技术领域

本实用新型涉及一种液压泵，特别涉及一种无杆采油液压泵。

背景技术

我国石油开采已逐渐步入中后期，由于地层压力的减少，绝大多数油井都是采用机械提升设备，随着稀油的减少，稠油、特稠油、高凝油的产量增大，就辽河油田而言，稠油产量占总产量60％以上，逐步进入中后期的油井，油井井下的产出液的含水量越来越大。稠油也不例外，稠油的含水量也在日益增加。同时，各油田为了更好的得到渗透率和采收率，大大的增加了水平井，大斜度井的数量，用以提高原油的产量。但是，在现有的采油设备条件下，机械提升的主要设备还是靠抽油机。抽油机在很多条件下不能很好的实现采油。一是稠油，对抽油机来讲需要增加加热系统，使之成为加热和抽油成为两套独立的系统，一次性投入大，耗电量高，采油成本高，管理工作量大，工人劳动强度高。二是斜井、水平井，由于抽油杆在井筒中上下运动，运动的抽油杆在斜井、水平井中很容易造成偏磨、磨杆、磨管及掉杆等机械事故。三是有相当一部分的油井出砂比较严重，抽油机的砂埋卡泵比较严重，影响采油生产。

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能耗低、杜绝掉杆事故的新型液压双作用无杆泵。

为达到上述目的，本实用新型的液压双作用无杆泵，由往复泵和用于控制往复泵作往复运动的液压控制装置组成；

往复泵：包括中空柱状泵体，泵体内中部设有隔断器，将泵体分隔成上下两个大小相等相互隔离的泵腔；还包括一个与隔断器相适配的轴，轴的穿过隔断器、两端分别置于两个泵腔内，轴两端设置有活塞；两个泵腔中远隔断器的一端设置有工作液口，近隔断器的一端设置有泵油口；对应每个泵油口还设置一泵油管路，泵油管路的下端设有进油单向阀，上端设有出油单向阀，泵油管路中部与泵油口相连通；

液压控制装置，用于通过高压液体驱动往复泵作往复运动，由换向阀以及高压液体进、出液管路、两条信号管路组成；其中，

换向阀为两个，分别同轴设置在中空泵体上、下两端，每个换向阀包括一个进液口、一个出液口和一个信号液口，其中，每个进液口与进液管路相连通；每个出液口与出液管路相连通；上换向阀的信号液口通过一信号管路与下换向阀的活塞缸、上侧泵腔的工作液口相连通，下换向阀的信号液口通过另一信号管路与上换向阀的活塞缸、下侧泵腔的工作液口相连通；

每个换向阀内轴向设置有阀芯；阀芯一端设有能伸至中空泵体内的阀芯导杆，另一端设有活塞，在阀体上对应该活塞的行程设有活塞缸；

当泵腔内的活塞受压力液体的压力位于上止点时，位于上端的换向阀的阀芯在活塞的作用下位于上止点，其上的进液口通过换向阀与信号液口相连通；位于下端的换向阀的阀芯在信号液的作用下位于上止点，其上的出液口通过换向阀与信号液口相连通；

当泵腔内的活塞受压力液体的压力位于下止点时，位于下端的换向阀的阀芯在活塞的作用下位于下止点，其上的进液口通过换向阀与信号液口相连通；位于上端的换向阀的阀芯在信号液的作用下位于下止点，其上的出液口通过换向阀与信号液口相连通。

进一步地，上述的进、出液管路、两条信号管路和两条泵油管路一体均设于往复泵和换向阀周侧；

在上换向阀上方一体连接有上连接器柱，其内对应进、出液管路设置有进、出液管路接口用于提供给液压泵高压工作液体，以使轴在泵体内作往复运动；

对应两条泵油管路分别设有与其相连通的泵油管路出口；对应与下换向阀连通的信号管路设置有与上换向阀活塞缸相连通的通道；

在下换向阀上方一体连接有尾座，其内对应两条泵油管路分别设有与其相连通的泵油管路进口；对应与上换向阀连通的信号管路设置有与下换向阀活塞缸相连通的通道。

采用上述结构，利用地面动力泵把加压后的液压流，沿动力液管下至进液管路，往复泵在液压流的作用下，把液压能转换成机械能，做上下往复运动，促使往复泵往复工作，从而由泵腔带动泵油管路实现吸油举升。本实用新型液压双作用无杆泵属无杆泵采油装置，工作时，从井口到井下泵头，没有往复运动的抽油杆。所以，能够适应大斜度井，水平井，能杜绝偏磨或抽油杆复运动而造成的掉杆等重大机械事故；往复泵是以液压为动力和热源的传输方式，所以，传动可靠性高，操作简单灵活，节省能源。

附图说明

图1为本实用新型液压双作用无杆泵结构剖视示意图。

图2为图1所示实施例轴向旋转相位角60度后的剖视示意图。

图3为图1所示实施例轴向逆时针旋转120度后的剖视示意图。

图4为图2所示实施例的A-A向剖视示意图。

图5为图3所示实施例的B-B向剖视示意图。

图6为图1所示实施例中换向阀阀芯套的结构示意图。其中，图6a为其主视示意图；图6b为其俯视示意图；图6c为其剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地说明。

如图1至图6所示，本实用新型的液压双作用无杆泵从上到下依次由连接器柱1、上换向阀2、往复泵3、下换向阀4以及尾座5其五部分组成。

其中，往复泵3：包括中空柱状泵体31，泵体内中部设有隔断器32，将泵体分隔成上下两个大小相等相互隔离的泵腔；还包括一个与隔断器相适配的轴33，轴33穿过隔断器32、两端分别置于两个泵腔内，轴两端设置有活塞34，活塞将泵腔分隔成两个工作腔，远隔断器的为工作液腔，近隔断器的为泵油腔；两个泵腔中远隔断器的一端设置有工作液口35，近隔断器的一端设置有泵油口36；对应每个泵油口还设置一泵油管路61、62，泵油管路的下端设有进油单向阀，上端设有出油单向阀，泵油管路中部与泵油口35相连通；

在中空泵体上、下两端分别设有换向阀2、4，每个换向阀包括一个进液口21、41(图1中近泵腔的)、一个出液口22、42(图1中远泵腔的)和一个信号液口23、43(位于进、出液口之间)，其中，每个进液口21与进液管路63相连通，如图1所示；每个出液口22与出液管路64相连通，如图2；上换向阀2的信号液口23通过一信号管路65与下换向阀3的活塞缸、上侧泵腔的工作液口35相连通，下换向阀4的信号液口43通过另一信号管路66与上换向阀的活塞缸、下侧泵腔的工作液口35相连通；

每个换向阀内轴向设置有阀芯24、44；阀芯一端设有能伸至中空泵体内的阀芯导杆241、441，另一端设有活塞242、442，在阀体上对应该活塞的行程设有活塞缸；

为了便于井下使用，如图1至图5所示，上述的进、出液管路63、64、两条信号管路65、66和两条泵油管路61、62宜一体均设于往复泵3和换向阀2、4周侧；如图4、图5所示，相邻两条管路的相位相差60度。如图1至图5图中，进、出液管路的相位相差180度，两条信号管路65、66的相位相差180度，两条泵油管路61、62相位也是相差180度。在实际使用中，其管路的设置以便于使用为准。

在上换向阀上方一体连接有上连接器柱1，其内对应进、出液管路63、64设置有进、出液管路接口11、12，用于提供给液压泵高压工作液体，以使轴在泵体内作往复运动；对应两条泵油管路分别设有与其相连通的泵油管路出口；对应与下换向阀连通的信号管路设置有与上换向阀活塞缸相连通的通道13；

在下换向阀上方一体连接有尾座5，其内对应两条泵油管路分别设有与其相连通的泵油管路进口；对应与上换向阀连通的信号管路设置有与下换向阀活塞缸相连通的通道51。

作为本实用新型的改进，在上述的阀芯与阀体之间设置阀芯套，所述的阀芯套为中空柱状，在中空柱状的同轴间隔设有三个液流环。每个液流环与阀芯套的中空部之间设有多个液流通道，图中为6个，每个液流环分别与阀体上的进液口、出液口和信号液口相对应。

下面以图1为初始化状态为例，对本实用新型的液压双作用无杆泵的工作过程详述如下：如图1所示，往复泵中的活塞34处于上止点，上换向阀2的阀芯位于上止点，其进液口21与信号液口23相连通；下换向阀2的阀芯也位于上止点，但此时，其出液口42与信号液口43相连通。

当地面液压加压泵把低压介质流体加压为高压介质流体，高压介质流体沿动力液管线下至井下液压双作用无杆泵机组。高压介质流通过连接器柱上的进液管路接口流至进液管路63，在换向阀2的分配下，高压介质流通过进液口、信号液口以及信号管路进入往复泵上半部分的的工作液腔，如图2所示，活塞34在高压介质流的作用下下行，使上半部分往复泵的泵油腔受压，泵油腔中的井液通过泵油口36以及泵油管路61排出，随油管至泵出口，(参见图3)；同时，下半部分往复泵的活塞下行，泵油腔产生负压吸入井下液体，而工作液腔则通过其工作液口以及换向阀4的出液口、信号液口排出乏液至出油管路排出，经油管至地面；当往复泵下半部分中的活塞34下行至阀芯导杆时，阀芯导杆受力朝向下止点被推动，直到至下止点，换向阀4被换向，同时高压介质流通过信号管路、活塞缸4推动阀芯的活塞，致使换向阀2的阀芯复位至下止点。换向后，高压介质流经下换向阀4的进液口、信号液口以及下半部分往复泵的工作液口进入至工作腔，下半部分往复泵内的活塞在高压介质流的作用下上行，泵油腔受压，将泵油腔吸入的井液被通过泵油管路66排出，随油管至泵至地面。上半部分往复泵内的工作液腔则通过信号液口和出液口排出乏液，经出液管路排出，经油管至地面；当上半部分往复泵内活塞被推动至换向阀2的阀芯导杆上进，阀芯导杆被推动，直至达到上止点，换向阀2换向，同时高压介质流经换向阀4使换向阀4的阀芯复位，这样周而复始的动作，实现原油生产。

综上，本实用新型的液压双作用无杆泵是属无杆泵热采油系统，适用于套管内径≥150mm，油管内径≥100mm斜井、水平井等各种石油条件的油井，杜绝了因抽油杆上下往复动作而引起的磨杆，掉杆等重大机械事故。液压双作用无杆泵安装方式可采用开式单管循环，也可采用双管闭式循环。开式循环；采用单管传输动力液，乏液和井液混合出井口，适用于含水量较大的调油、高凝油开采，而双管闭路循环，采用进回油两根液压动力管，能适用于含水量少的稠油和特特稀油开采。

本实用新型的液压双作用无杆泵的优点如下：

1、是一种全新的采油装置，是集加热、抽油为一体的新型无杆采油装置。此设备较好地解决了稠油、高凝油在提升过程中的油降问题，同时也具有很强的防砂性能，此设备与传统的开采稠油、高凝油设备相比，能大大降低采油成本，比传统的稠油、高凝油采油设备省电60％以上。

2、能适应含水量较大的稠油、冷采、稠油(含水量大于40％以上)，该设备的动力介质是水或是经分离粗分离后的井液，工作后的乏液在井下泵出口出于泵出口井液混合，乏液是井下泵排出液的2倍，井筒中混合液的含水量大于75％，是属于水包油的状态，混合液在井筒中的流动性是很好的。所以，稠油含水量≥40％的状态下，可以实现稠油开式循环冷采，无需加热，大大节省了加热成本，能适应各种油质条件的油井。

3、由于井下泵的特殊结构和补偿式的密封方式，该设备有较强的排砂性能。

4、双作用泵和马达连轴，泵效高，适应深井采油。没有抽油杆因井深而拉长，降低泵校的现象，整体工作系统工作有效、效率高。

Claims (2)

1、一种液压双作用无杆泵，其特征在于，由往复泵和用于控制往复泵作往复运动的液压控制装置组成；

往复泵：包括中空柱状泵体，泵体内中部设有隔断器，将泵体分隔成上下两个大小相等相互隔离的泵腔；还包括一个与隔断器相适配的轴，轴的穿过隔断器、两端分别置于两个泵腔内，轴两端设置有活塞；两个泵腔中远隔断器的一端设置有工作液口，近隔断器的一端设置有泵油口；对应每个泵油口还设置一泵油管路，泵油管路的下端设有进油单向阀，上端设有出油单向阀，泵油管路中部与泵油口相连通；

液压控制装置，用于通过高压液体驱动往复泵作往复运动，由换向阀以及高压液体进、出液管路、两条信号管路组成；其中，

换向阀为两个，分别同轴设置在中空泵体上、下两端，每个换向阀包括一个进液口、一个出液口和一个信号液口，其中，每个进液口与进液管路相连通；每个出液口与出液管路相连通；上换向阀的信号液口通过一信号管路与下换向阀的活塞缸、上侧泵腔的工作液口相连通，下换向阀的信号液口通过另一信号管路与上换向阀的活塞缸、下侧泵腔的工作液口相连通；

每个换向阀内轴向设置有阀芯；阀芯一端设有能伸至中空泵体内的阀芯导杆，另一端设有活塞，在阀体上对应该活塞的行程设有活塞缸；

当泵腔内的活塞受压力液体的压力位于上止点时，位于上端的换向阀的阀芯在活塞的作用下位于上止点，其上的进液口通过换向阀与信号液口相连通；位于下端的换向阀的阀芯在信号液的作用下位于上止点，其上的出液口通过换向阀与信号液口相连通；

当泵腔内的活塞受压力液体的压力位于下止点时，位于下端的换向阀的阀芯在活塞的作用下位于下止点，其上的进液口通过换向阀与信号液口相连通；位于上端的换向阀的阀芯在信号液的作用下位于下止点，其上的出液口通过换向阀与信号液口相连通。

2、如权利要求1所述的液压双作用无杆泵，其特征在于，所述的进、出液管路、两条信号管路和两条泵油管路一体均设于往复泵和换向阀周侧；

在上换向阀上方一体连接有上连接器柱，其内对应进、出液管路设置有进、出液管路接口用于提供给液压泵高压工作液体，以使轴在泵体内作往复运动；对应两条泵油管路分别设有与其相连通的泵油管路出口；对应与下换向阀连通的信号管路设置有与上换向阀活塞缸相连通的通道；

在下换向阀上方一体连接有尾座，其内对应两条泵油管路分别设有与其相连通的泵油管路进口；对应与上换向阀连通的信号管路设置有与下换向阀活塞缸相连通的通道。

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