CN203175816U - 液力驱动柱塞抽油泵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种液力驱动柱塞抽油泵,它可以用地面动力液驱动,也可以用井下液压泵驱动,控制往复运动的换向装置包括阀座、空心阀体、凡尔座、凡尔球、捅杆及滑杆,滑杆的一端装在空心阀体内,滑杆与阀体内孔之间形成环形通道,换向装置的初始动作由滑杆提供,然后由液压力推至换向位置,关闭和开启液流通道,使柱塞变换运动方向,由于换向装置采用了锥阀与球阀的组合结构,使其能够在低冲次运行状态下平稳换向,使得运动件磨损小,泵的工作寿命数倍增加,由于阀座和阀体是线密封,工作中不泄漏。
Description
所属技术领域:
本实用新型涉及液力驱动柱塞抽油泵,尤其涉及一种控制液力驱动柱塞抽油泵往复运动的换向装置。
背景技术:
水力活塞泵是通过地面泵向井下泵注入高压动力液通过液压滑阀控制动力端活塞上下运动,从而带动抽油泵活塞做往复运动,将井下液体举升至地面。由于它采用液压直接传动,属无杆泵系列,最适合斜井及水平井的开采,它不仅效率高,扬程大,还可利用高温动力液保持井筒温度解决稠油、高凝油流动问题。但由于水力活塞泵采用滑套阀控制活塞的往复换向造成水力活塞泵存在以下缺点和不足:一、要求动力液具有良好的润滑性,滑套换向阀无法实现低冲次换向(额定冲次为58次/分)为了降低运动件的磨损速度需要动力液润滑性能好。二、要求动力液具有良好的清洁度,滑套换向阀的配合间隙十分精密,为了防止滑套卡死,动力液必须进行精细过滤。三、要求动力液具有适当的粘度,滑套阀是间隙配合如果用水作动力液不仅运动件磨损快,滑套阀的漏失也会很严重。上世纪国内各油田使用的水力活塞泵都是用原油做动力液,也就是将采出液经过脱水、精细过滤、加热后作为动力液使用,由于地面处理动力液的工作量太大,生产成本太高,到上世纪末全国已没有用水力活塞泵作为人工举升的油井(详见《石油钻采工艺》第33卷第五期,2011年9月刊登的《国内水力活塞泵应用分析》)。
发明内容:
本使用新型提供一种带有换向装置的液力驱动柱塞抽油泵该泵能在低于5次/分的运动速度下实现平稳换向,以达到提高泵的可靠性和增加工作寿命的目的。
本实用新型的另一目的是提供一种带有换向装置的液力驱动柱塞抽油泵,该泵可以使用同井采出液或水作为动力液以降低系统的运行成本。
本实用新型的另一目的是提供一种带有换向装置的液力驱动柱塞抽油泵,该泵不仅可以用地面动力液驱动,它还可以由井下潜油电机带动的液压泵提供的液压油驱动。
本实用新型提供的液力驱动柱塞抽油泵的换向装置是将现有水力活塞泵的滑套换向阀改成锥阀与球阀组合的结构以实现本实用新型的目的。该液力驱动柱塞抽油泵包括第一泵筒70、第二泵筒71分别同心连接在凡尔壳体84上,在两个泵筒之间的凡尔壳体84上安装有第一吸入凡尔82、第二吸入凡尔83,第一排出凡尔80和第二排出凡尔81,第一泵筒70内装有第一柱塞72a,第二泵筒71内装有第二柱塞72b,第一柱塞72a及第二柱塞72b由空心柱塞杆72c同心连接,空心柱塞杆72c与凡尔壳体84内圆柱面是动密封配合,空心滑杆33从空心柱塞杆72c的中心穿过,空心滑杆33的外表面与空心柱塞杆72c的内表面之间有动密封(图中未表现),第一柱塞72a和第二柱塞72b在第一泵筒70和第二泵筒71内同步作往复运动促使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭,交替将井液吸进和排出上泵腔73和下泵腔74经油管90内通道91输送至地面。在第一泵筒70的上端安装有控制柱塞往复运动的换向装置,该换向装置包括阀座10、空心阀体20、滑杆30、滑套50和支撑套51,阀座10上装有第一密封圈13a和第二密封圈13b,滑套50上装有第三密封圈13c,支撑套51上装有第四密封圈13d,阀座10,滑套50及支撑套51固定安装在换向装置的第二壳体61内,在换向装置第二壳体61上连接有第一壳体60,第一壳体60内腔装有带捅杆19b的活塞19a、装有第六密封圈13f的第二凡尔座15、设有斜孔16a的球限位套16,装有第五密封圈13e的第一凡尔座14以及凡尔球19c,在阀座10的两个密封圈之间设有第一连通孔12,第一连通孔12与第一腔室流道103连通,第一腔室流道103的两端分别于第一壳体的第五连通孔17b和第一泵筒70上的第九连通孔49连接,滑套50上设有第二连通孔47,第二连通孔47通过乏液流道102与第一壳体上的第六连通孔18b连通,乏液流道102是乏液的排出通道,支撑套51上设有第三连通孔43,第三连通孔43通过动力液流道101与第一壳体上的第七连通孔18a连通,第一泵筒上端还设有第八连通孔48,第八连通孔48通过第二腔室流道104与第一壳体上的第四连通孔17a连接,空心阀体20的下端设有第一圆柱面23,第一圆柱面23与滑套50的小内径部位动配合形成动密封,滑杆30装在空心阀体20内,在空心阀体20与滑杆30之间形成第二环形通道42,同时在空心阀体20与阀座10的内通径之间形成环形通道41,滑杆30与支撑套51的小内径部位配合形成动密封,滑杆30上装有第一触发挡块31和第二触发挡块32,第一触发挡块上设有过流槽31a,滑杆30的下端与空心滑杆33固定连接空心滑杆33的上端开设有过流圆孔37,空心滑杆33上还装有第一限位挡环34和第二限位挡环35,传导腔45与第二动力腔45a由空心滑杆33的空心通道36连通,第一泵筒70的上端还装第一隔离板52,第一隔离板52的内通径与空心滑杆33外圆形成动密封配合,柱塞运行到行程终点时推动空心滑杆上的限位挡环并带动滑杆上的触发挡块推动空心阀体移动,关闭和开启液流通道以驱动柱塞改变运动方向,从而使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭将井液举升至地面。
本实用新型的液力驱动柱塞抽油泵,由于其换向装置采用了锥阀与球阀的组合结构,使其能够在冲次很低的运行状态下平稳换向,由于阀座和阀体是线密封,工作中不泄漏,同时阀体不会因为动力液不干净而卡死,使该泵不再需要润滑性能好,洁净度高的并具有适当粘度的动力液,由于比现有的水力活塞泵大幅度降低了柱塞的冲次使得运动件磨损小,泵的工作寿命数倍增加。
第一个优选实施方式是地面动力液驱动的液力驱动柱塞抽油泵。
另一个优选实施方式是井下液压泵驱动的液力驱动柱塞抽油泵。
以下结合附图对本使用新型的优选实施方式进行具体描述。
附图说明:
图1是本实用新型的液力驱动柱塞抽油泵换向装置的结构剖视图。
图2是放大阀座与空心阀体结构剖视图。
图3A是本实用新型的液力驱动柱塞抽油泵在上行程时的结构剖视图。
图3B是本实用新型的液力驱动柱塞抽油泵在下行程时的结构剖视图。
图4是本实用新型由井下液压泵驱动的液力驱动柱塞抽油泵的结构剖视图。
具体实施方式:
第一实施方式叙述用地面动力液驱动的液力驱动柱塞抽油泵,首先看图2和图1上,阀座10的上下端面与其内通径之间形成第一密封线11a和第二密封线11b,空心阀体20上设有第一圆锥面21a和第二圆锥面21b,靠近第一圆锥面21a设有第二圆柱面22a,靠近第二圆锥面21b设有第三圆柱面22b,换向装置还包括滑杆30、滑套50和支撑套51,阀座10上装有第一密封圈13a和第二密封圈13b,滑套50上装有第三密封圈13c,支撑套51上装有第四密封圈13d,阀座10、滑套50及支撑套51固定安装在换向装置的第二壳体61内,在换向装置第二壳体61上连接有第一壳体60,第一壳体60内装有带捅杆19b的活塞19a,装有第六密封圈13f的第二凡尔座15,设有斜孔16a的球限位套16,装有第五密封圈13e的第一凡尔座14及在两凡尔座之间的凡尔球19c,在阀座10的两个密封圈之间设有第一连通孔12,第一连通孔12与第一腔室流道103连通第一腔室流道103的两端分别于第一壳体的第五连通孔17b和第一泵筒上的第九连通孔49连接,滑套50上设有第二连通孔47,第二连通孔47通过乏液流道102与第一壳体上的第六连通孔18b连通,乏液流道102是乏液的排出通道,支撑套51上设有第三连通孔43,第三连通孔43通过动力液流道101与第一壳体上的第七连通孔18a连通,第一泵筒上端还设有第八连通孔48,第八连通孔48通过第二腔室流道104与第一壳体上的第四连通孔17a连接,空心阀体的下端设有第一圆柱面23,第一圆柱面23与滑套50的小内径部位动配合形成动密封,滑杆30装在空心阀体20内,在空心阀体20与滑杆30之间形成第二环形通道42,同时在空心阀体20与阀座10的内通径之间形成环形通道41,滑杆30与支撑套51的小内径部位配合形成动密封,滑杆30上装有第一触发挡块31和第二触发挡块32,第一触发挡块上设有过流槽31a,滑杆30的下端与空心滑杆33固定连接,空心滑杆33的上端开设有过流圆孔37,空心滑杆33上还装有第一限位挡环34和第二限位挡环35,传导腔45与第二动力腔45a由空心滑杆33的空心通道36连通,第一泵筒70的上端还装有第一隔离板52,第一隔离板52的内通径与空心滑杆33外圆形成动密封配合,柱塞运行到行程终点时推动空心滑杆上的限位挡环并带动滑杆上的触发挡块推动空心阀体移动,关闭和开启液流通道以驱动柱塞改变运动方向,从而使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭将井液举升至地面。现在看图3A,第一高压腔室40内的高压动力液经第七连通孔18a、动力液流道101、第三连通孔43、第二环形通道42及过流孔31a进入第二高压腔44b,此时空心阀体20处于第一位置状态,第二高压腔室44b与第一环形流道41被关闭。第二高压腔室44b的动力液无路可去,而小活塞下腔室44通过第五连通孔17b、第一腔室流道103、第一连通孔12、第一环形通道41及第二连通孔47与乏液流道102连通,乏液流道102同时通过第六连通孔18b与小活塞上腔44a连通,即小活塞19a上下两端所受的都是乏液压力,此时凡尔球19c在高压动力液压力的作用下将第二凡尔座15的孔道关闭,高压流体经由斜孔16a、第四连通孔17a、第二腔流道104、第八连通孔48、过流圆孔37、空心通道36进入第二动力腔45a,推动第二柱塞72b上行。第一动力腔49a内的乏液经由第九连通孔49、第一腔室流道103、第一连通孔12、第一环形通道41、第二连通孔47返回乏液流道102,此时第二排出凡尔81开启,第一吸入凡尔82开启,下泵腔74内的井液通过第二排出凡尔81进入油管90被举升至地面管线,同时井液通过第一吸入凡尔82被吸入上泵腔73。现在看图3B当柱塞72a上行至上死点并推动第一限位挡环34促使滑杆30上行并通过第二触发挡块32将空心阀体20推到第二位置状态,此时第二高压腔室44b内的动力液经由第一环形通道41、第一连通孔12、第一腔室流道103、第五连通孔17b进入小活塞下腔44,而此时小活塞上腔44a是乏液压力,又由于第二凡尔座15的孔径截面积小于活塞19a的截面积,小活塞19a带动其上的捅杆19b将凡尔球19c推至第一凡尔座14,并与之座封,此时高压动力液经过第一腔室流道103、第九连通孔49进入第一动力腔49a并推动柱塞下行,第二动力腔45a内的乏液则通过空心流道36、过流圆孔37、第八连通孔48、第二腔室流道104、第四连通孔17a、斜孔16a、第六连通孔18b返回乏液流道102,此时第一吸入凡尔83开启,上泵腔73内的井液通过第一排出凡尔80和油管90被举升至地面,与此同时,井液通过第二吸入凡尔83被吸进下泵腔74,当活塞运行至下死点推动第二限位挡环35,促使滑杆30下行并通过第一触发挡块31将空心阀体20推到第一位置状态,重复前述工作过程,从而使柱塞在泵筒内往复运动,完成井液的抽吸和举升。
本实用新型的第二实施方式是用井下液压泵提供的动力液驱动的液力驱动柱塞抽油泵,见图4在第一泵筒70的下端安装有控制柱塞往复运动的换向装置,该换向装置包括阀座10、空心阀体20、滑杆30、滑套50和支撑套51,阀座10上装有第一密封圈13a和第二密封圈13b,滑套50上装有第三密封圈13c,支撑套51上装有第四密封圈13d,阀座10,滑套50及支撑套51固定安装在换向装置的第二壳体61内,在第二壳体61的下部连接有第一壳体60,第一壳体60内装有带捅杆19b的小活塞19a,装有第六密封圈13f的第二凡尔座15,装有第五密封圈13e的第一凡尔座14,设有斜孔16a的球限位套16以及在两凡尔座之间的凡尔球19c,在阀座10的两个密封圈之间设有第一连通孔12,第一连通孔12与第一腔室流道103连通,第一腔室流道103的两端分别与第一壳体60上的第五连通孔17b和第一泵筒70上的第八连通孔48连接,滑套50上设有第二连通孔47,第二连通孔47通过乏液流道102与第一壳体60上的第六连通孔18b连通,支撑套51上设有第三连通孔43,第三连通孔43通过动力液流道101与第一壳体60上的第七连通孔18a连通,第一泵筒70下端还设有第九连通孔49,第九连通孔49通过第二腔室流道104与第一壳体60上的第四连通孔17a连接,空心阀体20的下端设有第一圆柱面23,第一圆柱面23与滑套50的小内径部位动密封配合,滑杆30装在空心阀体20内,空心阀体20与滑杆30之间形成第二环形通道42,同时在空心阀体20与阀座10的内通径之间形成第一环形通道41,滑杆30与第二隔离板52a的小内径部位配合形成动密封,滑杆30上装有第一触发挡块31和第二触发挡块32,第一触发挡块31上设有过流槽31a,滑杆30的上端与空心滑杆33固定连接,空心滑杆33的下端开设有过流圆孔37,空心滑杆33上还有第一限位挡环34和第二限位挡环35,传导腔45与第二动力腔45a由空心滑杆33的空心通道36连通。第一泵筒70的下端还装有第一隔离板52,第一隔离板52的内通径与空心滑杆33外圆形成动密封配合,第一高压腔室40接井下液压泵出口,乏液流道102下端接井下液压泵入口。柱塞运行至行程终点时推动空心滑杆上的限位挡环并带动滑杆上的触发挡块推动空心阀体移动,关闭和开启液流通道,以驱动柱塞改变运动方向,从而使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭将井液举升至地面。
该泵不仅可用于油井开采的井下抽油泵,还可由地面液压泵驱动作为流体输送泵。
以上叙述的仅是本实用新型的实施方式。应当指出在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干变换和改进,这些也应视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种用地面动力液驱动的液力驱动柱塞抽油泵,它包括第一泵筒(70)、第二泵筒(71)、第一柱塞(72a)、第二柱塞(72b)、空心柱塞杆(72c)将两柱塞同心连接,它还包括吸入凡尔和排出凡尔,第一柱塞(72a)和第二柱塞(72b)在第一泵筒(70)和第二泵筒(71)内同步作往复运动促使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭,将井液吸进和排出泵腔,其特征在于:第一泵筒(70)、第二泵筒(71)分别同心连接在凡尔壳体(84)上,在两个泵筒之间的凡尔壳体(84)上安装有第一吸入凡尔(82)、第二吸入凡尔(83),第一排出凡尔(80)和第二排出凡尔(81),第一泵筒(70)内装有第一柱塞(72a),第二泵筒(71)内装有第二柱塞(72b),第一柱塞(72a)和第二柱塞(72b)由空心柱塞杆(72c)同心连接,空心柱塞杆(72c)与凡尔壳体(84)内圆柱面是动密封配合,空心滑杆(33)从空心柱塞杆(72c)的中心穿过,空心滑杆(33)的外表面与空心柱塞杆(72c)的内表面之间有动密封,在第一泵筒(70)的上端安装有控制柱塞往复运动的换向装置,该换向装置包括阀座(10),空心阀体(20)、滑杆(30)、滑套(50)和支撑套(51),阀座(10)上装有第一密封圈(13a)和第二密封圈(13b),滑套(50)上装有第三密封圈(13c),支撑套(51)上装有第四密封圈(13d),阀座(10)、滑套(50)及支撑套(51)固定安装在换向装置的第二壳体(61)内,在换向装置第二壳体(61)上连接有第一壳体(60),第一壳体(60)内装有带捅杆(19b)的活塞(19a)、装有第六密封圈(13f)的第二凡尔座(15),设有斜孔(16a)的球限位套(16),装有第五密封圈(13e)的第一凡尔座(14)以及在两凡尔座之间的凡尔球(19c),在阀座(10)的两个密封圈之间设有第一连通孔(12),第一连通孔(12)与第一腔室流道(103)连通,第一腔室流道(103)的两端分别于第一壳体的第五连通孔(17b)和第一泵筒(70)上的第九连通孔(49)连接,滑套(50)上设有第二连通孔(47),第二连通孔(47)通过乏液流道(102)与第一壳体上的第六连通孔(18b)连通,支撑套(51)上设有第三连通孔(43),第三连通孔(43)通过动力液流道(101)与第一壳体(60)上的第七连通孔(18a)连通,第一泵筒(70)上端还设有第八连通孔(48),第八连通孔(48)通过第二腔室流道(104)与第一壳体(60)上的第四连通孔(17a)连接,空心阀体(20)的下端设有第一圆柱面(23),第一圆柱面(23)与滑套(50)的小内径部位动配合,滑杆(30)装在空心阀体(20)内,在空心阀体(20)与滑杆(30)之间形成第二环形通道(42),在空心阀体(20)与阀座(10)的内通径之间形成环形通道(41),滑杆(30)与支撑套(51)的小内径部位动配合,滑杆(30)上装有第一触发挡块(31)和第二触发挡块(32),第一触发挡块(31)上设有过流槽(31a),滑杆(30)的下端与空心滑杆(33)固定连接,空心滑杆(33)的上端开设有过流圆孔(37),空心滑杆(33)上还装有第一限位挡环(34)和第二限位挡环(35),传导腔(45)与第二动力腔(45a)由空心滑杆(33)的空心通道(36)连通,第一泵筒(70)的上端还装有第一隔离板(52),第一隔离板(52)的内通径与空心滑杆(33)外圆形成动密封配合,柱塞运行到行程终点时推动空心滑杆上的限位挡环并带动滑杆上的触发挡块推动空心阀体移动,关闭和开启液流通道以驱动柱塞改变运动方向,从而使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭。
2.一种用井下液压泵提供的动力液驱动的液力驱动柱塞抽油泵,它包括第一泵筒(70)、第二泵筒(71)、第一柱塞(72a)、第二柱塞(72b)、空心柱塞杆(72c)将两柱塞同心连接,它还包括吸入凡尔和排出凡尔,第一柱塞(72a)和第二柱塞(72b)在第一泵筒(70)和第二泵筒(71)内同步作往复运动,促使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭,将井液吸进和排出泵腔,其特征在于:第一泵筒(70)、第二泵筒(71)分别同心连接在凡尔壳体(84)上,在两个泵筒之间的凡尔壳体(84)上安装有第一吸入凡尔(82)、第二吸入凡尔(83),第一排出凡尔(80)和第二排出凡尔(81),第一泵筒(70)内装有第一柱塞(72a),第二泵筒(71)内装有第二柱塞(72b),第一柱塞(72a)和第二柱塞(72b)由空心柱塞杆(72c)同心连接,空心柱塞杆(72c)与凡尔壳体(84)内圆柱面是动密封配合,空心滑杆(33)从空心柱塞杆(72c)的中心穿过,空心滑杆(33)的外表面与空心柱塞杆(72c)的内表面之间有动密封,第一泵筒(70)的下端安装有控制柱塞往复运动的换向装置,该换向装置包括阀座(10)、空心阀体(20)、滑杆(30)、滑套(50)和支撑套(51),阀座(10)上装有第一密封圈(13a)和第二密封圈(13b),滑套(50)上装有第三密封圈(13c),支撑套(51)上装有第四密封圈(13d),阀座(10)、滑套(50)及支撑套(51)固定安装在换向装置的第二壳体(61)内,在第二壳体(61)的下部连接有第一壳体(60),第一壳体(60)内腔装有带捅杆(19b)的小活塞(19a),装有第六密封圈(13f)的第二凡尔座(15),装有第五密封圈(13e)的第一凡尔座(14),设有斜孔(16a)的球限位套(16)以及在两凡尔座之间的凡尔球(19c),在阀座(10)的两个密封圈之间设有第一连通孔(12),第一连通孔(12)与第一腔室流道(103)连通,第一腔室流道(103)的两端分别与第一壳体(60)上的第五连通孔(17b)和第一泵筒(70)上的第八连通孔(48)连接,滑套(50)上设有第二连通孔(47),第二连通孔(47)通过乏液流道(102)与第一壳体(60)上的第六连通孔(18b)连通,支撑套(51)上设有第三连通孔(43),第三连通孔(43)通过动力液流道(101)与第一壳体(60)上的第七连通孔(18a)连通,第一泵筒(70)下端还设有第九连通孔(49),第九连通孔(49)通过第二腔室流道(104)与第一壳体(60)上的第四连通孔(17a)连接,空心阀体(20)的下端设有第一圆柱面(23),第一圆柱面(23)与滑套(50)的小内径部位动密封配合,滑杆(30)装在空心阀体(20)内,空心阀体(20)与滑杆(30)之间形成第二环形通道(42),在空心阀体(20)与阀座(10)的内通径之间形成第一环形通道(41),滑杆(30)与第二隔离板(52a)的小内径部位动配合,滑杆(30)上装有第一触发挡块(31)和第二触发挡块(32),第一触发挡块(31)上设有过流槽(31a),滑杆(30)的上端与空心滑杆(33)固定连接,空心滑杆(33)的下端开设有过流圆孔(37),空心滑杆(33)上还有第一限位挡环(34)和第二限位挡环(35),传导腔(45)与第二动力腔(45a)由空心滑杆(33)的空心通道(36)连通,第一泵筒(70)的下端还装有第一隔离板(52),第一隔离板(52)的内通径与空心滑杆(33)外圆形成动密封配合,第一高压腔室(40)接井下液压泵出口,乏液流道(102)下端接井下液压泵入口,柱塞运行至行程终点时推动空心滑杆上的限位挡环并带动滑杆上的触发挡块推动空心阀体移动,关闭和开启液流通道,以驱动柱塞改变运动方向,从而使吸入凡尔和排出凡尔交替开启和关闭。
3.如权利要求1或2所述的液力驱动柱塞抽油泵,其特征在于:空心阀体(20)上设有第一圆锥面(21a)和第二圆锥面(21b),靠近第一圆锥面(21a)设有第二圆柱面(22a),靠近第二圆锥面(21b)设有第三圆柱面(22b)。
4.如权利要求1或2所述的液力驱动柱塞抽油泵,其特征在于:阀座(10)的上下端面与其内通径之间形成第一密封线(11a)和第二密封线(11b),分别对应空心阀体(20)的第一圆锥面(21a)和第二圆锥面(21b)。
5.如权利要求1或2所述的液力驱动柱塞抽油泵,其特征在于:该泵可由地面液压泵驱动作为流体输送泵。
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