CN202914282U - 置换式防气深抽杆式泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种置换式防气深抽杆式泵，该置换式防气深抽杆式泵，包括泵筒（8），其中，泵筒（8）内套装有与阀杆（3）相连的柱塞总成，柱塞总成可在泵筒（8）内自由滑动，泵筒（8）的下部连接有固定阀（9）和锁紧密封支承总成（10），在泵筒（8）的中部形成有置换孔，泵筒（8）的外部套设有上部过桥管（12）和下部过桥管（14），上部过桥管（12）和下部过桥管（14）在置换孔处形成有置换腔室（7），下部过桥管（14）的下端设置有与锁紧密封支承总成（10）相扣合的锁紧密封支承接头（15）。本实用新型的置换式防气深抽杆式泵实现了更大下泵深度、具备较好防气功能，有效解决了生产实践中所面临的技术难题。

Description

置换式防气深抽杆式泵

技术领域

本实用新型涉及一种置换式防气深抽杆式泵，是一种适用于深井油藏开采的抽油泵，尤其是一种适合于含气原油举升的能够实现自动排气功能的新型抽油泵。

背景技术

随着油田勘探开发的不断深入，地层能量随之下降，越来越多的油井转向机采生产，在油田开发中后期，随着油藏产能逐渐下降，动液面随之降低，若要进行深层油藏的开采只能通过进一步加深泵挂来实现。就目前大多数油田情况来看，广泛应用的现有抽油泵几乎无法满足上述要求，主要存在以下几点不足：

1、常规有杆泵最大下深已接近极限下深。据统计，目前大多数油田所采用的常规有杆泵最大下深均不超过3500米，而这也是在现有加工技术条件下常规有杆泵所能够承受的极限下深，这将无法满足油田后期深层开采的要求。

当前油田能够满足下泵深度大于4千米的抽油泵有：深采抽油泵，专利号：ZL02228870.8；侧流式深采抽油泵，专利号：ZL200620097893.7；侧流减载深抽泵，专利号：ZL200820190039.4等，它们的共同特点是都属于管式抽油泵，检泵作业时，需要起下全部的油管。随着下泵深度的延伸，非生产时间不断增加，作业费用剧增，而且不能实现自动泄油，对环境造成污染。

2、西北油田分公司所在塔河油田属于高含气油气藏，原始气油比高达100~200m³/m³，部分生产井气油比高达2000m³/m³，在机抽井日常生产中，气体对油井影响日益明显。一些油井由于产气量大，生产气液比较高，气体影响成为深井抽油泵泵效低的主要原因。尤其在实施机械深抽过程中，由于部分深抽井原始气液比较大，加之液面较低、沉没度小，原油容易脱气，入泵原油气液比增大，容易造成气锁现象，这将加大原油开采及作业成本，给油井的高效生产带来极大的影响。

综上所述，迫切需要研发一种既能满足深抽生产要求又具备良好防气功能的抽油泵，以满足油田后期开发对下泵深度和防气功能的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种实现更大下泵深度、具备较好防气功能的深抽杆式泵，以便有效解决上述生产实践中所面临的技术难题。

本实用新型的一种置换式防气深抽杆式泵的具体技术方案为：

一种置换式防气深抽杆式泵，包括泵筒，其中，泵筒内套装有与阀杆相连的柱塞总成，柱塞总成可在泵筒内自由滑动，泵筒的下部连接有固定阀和锁紧密封支承总成，在泵筒的中部形成有置换孔，泵筒的外部套设有上部过桥管和下部过桥管，上部过桥管和下部过桥管在置换孔处形成有置换腔室，下部过桥管的下端设置有与锁紧密封支承总成相扣合的锁紧密封支承接头。

进一步，柱塞总成由通径分体式上游动阀、柱塞、下游动阀组成，阀杆与通径分体式上游动阀相连。

进一步，泵筒的上部连接有阀杆导向套，阀杆穿过阀杆导向套与通径分体式上游动阀相接。

进一步，上游动阀的外圆周上设有多条出油槽，出油槽的槽底连接处圆滑过渡，每条槽底下部都设有一个出油孔，出油槽通过出油孔与出油阀内腔连通。

进一步，上游动阀的外圆周上具有2~6条出油槽，各出油槽的长度不相等。

进一步，各出油槽上的出油孔沿着上游动阀体轴向和径向相互交错分布。

进一步，上部过桥管、下部过桥管与泵筒之间的空隙中设置有密封环，密封环位于泵筒上的置换孔的两侧。

进一步，下部过桥管下端设置的锁紧密封支承接头为环状结构，锁紧密封支承接头的内部形成有截面为梯形的凸起。

进一步，锁紧密封支承总成由支承锁爪、硬密封环和软密封环组成，支承锁爪的外圆周上形成有与锁紧密封支承接头内的截面为梯形的凸起相配合的凹槽，硬密封环设置凹槽的斜端面上，多件软密封环设在支承锁爪的上部。

进一步，支承锁爪上部设置有2～3件软密封环。

本实用新型的置换式防气深抽杆式泵的技术特征主要有以下几点：

1、设计置换腔室实现入泵气体的自动排除，有效防止气锁现象

本实用新型的置换式防气深抽杆式泵的泵筒中上部设计有置换腔室，上冲程时，当柱塞下端离开置换腔室下端时，随原油入泵的气体会立即进入置换腔室并聚集于此，下冲程时，当柱塞上端离开置换腔室上端时，原来聚集在置换腔室里的气体会自动进入油管中，这样便实现了抽油过程中入泵气体的自动排除，因此，该泵在工作过程中不会发生气锁现象。

2、泵筒中部设计置换孔，过桥管中部设置密封环，实现置换防气功能

本实用新型将置换腔室安置在过桥管上，使得泵体的外径不再受置换腔室影响，泵体最大外径能够达到小于油管内径的要求，在泵筒中部设计了置换孔，在过桥管中部设置了密封环，碰泵作业时，过桥管上密封环可以将置换孔两端密封，使得置换腔室与泵筒内孔连通，而与油管隔断，使得置换防气功能得以在杆式泵上实现。

3、采用泵体插入式结构，方便作业

本实用新型采用了锁紧密封支承总成插入到锁紧密封支承接头内，形成双密封和双锁固，可提供足够的锁紧力和密封性能。需要检泵作业时，不用动油管柱，只需起下抽油杆柱即可完成检泵和泄油，作业方便。

综上可知，本实用新型的置换式防气深抽杆式泵主要有以下几点效果：实现了与普通杆式泵一样的抽汲功能；解决了含气原油举升过程中的频繁气锁现象，很好地适用于油气比较高的原油开采中；承载能力强、泵效高、性能可靠、作业方便环保、作业成本低，能够满足下泵深度大于5千米的深井开采的需求。

附图说明

图1为本实用新型的置换式防气深抽杆式泵的剖视图；

图2为图1中的通径分体式上游动阀的剖视图；

图3为图1中的锁紧密封支承总成的剖视图。

其中：

1阀杆异径接头；2阀杆导向套；3阀杆；4上游动阀；5柱塞；6下游动阀；7置换腔室；8泵筒；9固定阀；10锁紧密封支承总成；11油管接箍；12上部过桥管；13密封环；14下部过桥管；15锁紧密封支承接头；16出油孔；17出油槽；18出油阀内腔；19阀球；20软密封环；21硬密封环；22支承锁爪。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种置换式防气深抽杆式泵做进一步详细的描述。

如图1所示，本实用新型的置换式防气深抽杆式泵包括泵筒8，泵筒8内套装有柱塞总成，柱塞总成由通径分体式上游动阀4、柱塞5、下游动阀6组成，柱塞总成可在泵筒8内自由滑动。另外，泵筒8的上部连接有阀杆导向套2，阀杆3从阀杆导向套2内穿过并与通径分体式上游动阀4连接。

参见图2，示出了柱塞总成中的通径分体式上游动阀4的剖视图。其中，上游动阀4的外圆周上设有二至六条长短不一的出油槽17，出油槽17的数量和宽度可根据出油量具体设定。出油槽17的槽底连接处圆滑过渡，且每条槽底下部都设有一个出油孔16，各出油孔16相互间沿着上游动阀体轴向和径向交错分布，出油槽17通过出油孔16与出油阀内腔18连通。

本实用新型的深抽杆式泵通过上游动阀4的上述结构消除了阀体的应力集中，降低了阀球运动对阀体造成的磨损，使得上游动阀的强度和过流面积都比常规缩径式上游动阀提高了一倍以上，达到了深抽的要求。

另外，重新参见图1，泵筒8的中部形成有置换孔，同时在泵筒8的外部套设有上部过桥管12和下部过桥管14，上部过桥管12和下部过桥管14在泵筒8中部的置换孔处形成有置换腔室7，置换腔室7能够实现抽油过程中入泵气体的自动排除、避免发生气锁现象。

进一步，上部过桥管12、下部过桥管14与泵筒8之间的空隙中设置有密封环13，优选的是，密封环13设置在泵筒8的置换孔的两侧。此外，下部过桥管14的下端还设置有环状的锁紧密封支承接头15，锁紧密封支承接头15的内部形成有截面为梯形的凸起，锁紧密封支承接头15与下述的锁紧密封支承总成10相互配合，从而形成双密封和双锁固，以提供足够的锁紧力和密封性能。

由图1可知，固定阀9和锁紧密封支承总成10连接在泵筒8的下部。参见图3，示出了泵筒8下部连接的锁紧密封支承总成10的剖视图。其中，锁紧密封支承总成10由支承锁爪22、硬密封环21和软密封环20组成。支承锁爪22的外圆周上形成有与锁紧密封支承接头15上的截面为梯形的凸起相配合的凹槽，硬密封环21设置在上述凹槽的斜端面上，软密封环20设在支承锁爪22的上部，软密封环20的数量可根据下井深度的不同设计为2～3件。

当锁紧密封支承总成10插入到锁紧密封支承接头15内时，支承锁爪22发生弹性变形，形成锁紧力，软密封环20发生塑性变形，形成密封和锁紧力，硬密封环21与锁紧密封支承接头15内部的梯形凸起的锥形端面紧密配合，形成密封。

此外，本实用新型的置换式防气深抽杆式泵的上述各组成部件均为现有技术中常用的元件，极大地降低了本实用新型的深抽杆式泵的制造成本，而且各组件之间均采用螺纹连接方式连接，保证了整体的稳定性。

本实用新型的置换式防气深抽杆式泵的工作原理为：

上冲程时，阀杆3带动柱塞总成（包括：上游动阀4、柱塞5、下游动阀6）上行，固定阀总成9打开，原油被抽汲进入泵筒8下部，当柱塞5下端离开置换腔室7下端时，此时从原油中分离出来的气体处于置换腔室7。

下冲程时，柱塞总成向下运动，下游动阀6打开后其下部流体先后经柱塞总成内流道及上游动阀4进入上部油管，随后被排除地面。此过程中，柱塞5与置换腔室7构成的环形空间里聚集了分离出来的大部分气体，当柱塞5上端离开置换腔室7上端时，聚集在置换腔室7中的气体便经泵筒8与柱塞5之间环空排至油套环空，因此，达到了防止气体在泵筒内不断聚集而出现的气锁现象。

在泵筒8中部设计了置换孔，在过桥管中部设置了密封环13，碰泵作业时，过桥管上的密封环13可以将置换孔两端密封，使得置换腔室7与泵筒8内孔连通，而与油管隔断，使得置换防气功能得以在杆式泵上实现。

开抽后，通径分体式上游动阀4承载，柱塞总成随抽油杆柱做上下往复运动完成汲油。需要检泵作业时，上提抽油杆柱，使得锁紧密封支承总成10从锁紧密封支承接头15内解封，将泵体提出地面，即可完成检泵和泄油。

本实用新型的置换式防气深抽杆式泵能够有效解决气体影响和气锁问题，结构简单合理，工作性能可靠、作业方便、成本低。因此，该泵可适用于几乎所有国内外各种性质原油尤其是油气比较高的深井原油开采中。随着各油田持续大规模开发，迫切要求开展深抽的机采井数不断增加，同时越来越多的高含气油藏的进入实质性开发阶段，这就为置换式防气深抽杆式泵提供了广阔的推广应用前景。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (10)

1.一种置换式防气深抽杆式泵，包括泵筒（8），其特征在于，泵筒（8）内套装有与阀杆（3）相连的柱塞总成，柱塞总成可在泵筒（8）内自由滑动，泵筒（8）的下部连接有固定阀（9）和锁紧密封支承总成（10），在泵筒（8）的中部形成有置换孔，泵筒（8）的外部套设有上部过桥管（12）和下部过桥管（14），上部过桥管（12）和下部过桥管（14）在置换孔处形成有置换腔室（7），下部过桥管（14）的下端设置有与锁紧密封支承总成（10）相扣合的锁紧密封支承接头（15）。

2.根据权利要求1所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，柱塞总成由通径分体式上游动阀（4）、柱塞（5）、下游动阀（6）组成，阀杆（3）与通径分体式上游动阀（4）相连。

3.根据权利要求2所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，泵筒（8）的上部连接有阀杆导向套（2），阀杆（3）穿过阀杆导向套（2）与通径分体式上游动阀（4）相接。

4.根据权利要求2所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，上游动阀（4）的外圆周上设有多条出油槽（17），出油槽（17）的槽底连接处圆滑过渡，每条槽底下部都设有一个出油孔（16），出油槽（17）通过出油孔（16）与出油阀内腔（18）连通。

5.根据权利要求4所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，上游动阀（4）的外圆周上具有2~6条出油槽（17），各出油槽（17）的长度不相等。

6.根据权利要求5所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，各出油槽（17）上的出油孔（16）沿着上游动阀体轴向和径向相互交错分布。

7.根据权利要求1所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，上部过桥管（12）、下部过桥管（14）与泵筒（8）之间的空隙中设置有密封环（13），密封环（13）位于泵筒（8）上的置换孔的两侧。

8.根据权利要求1所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，下部过桥管（14）下端设置的锁紧密封支承接头（15）为环状结构，锁紧密封支承接头（15）的内部形成有截面为梯形的凸起。

9.根据权利要求8所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，锁紧密封支承总成（10）由支承锁爪（22）、硬密封环（21）和软密封环（20）组成，支承锁爪（22）的外圆周上形成有与锁紧密封支承接头（15）内的截面为梯形的凸起相配合的凹槽，硬密封环（21）设置凹槽的斜端面上，多件软密封环（20）设在支承锁爪（22）的上部。

10.根据权利要求9所述的置换式防气深抽杆式泵，其特征在于，支承锁爪（22）上部设置有2～3件软密封环（20）。

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