CN204357646U - 油井用往复式多缸活塞co2注入泵及驱油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种原油开采中向井下注入CO₂的泵及驱油装置。油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵的液力端包括泵体（10），在所述泵体（10）内间隔固定有多个活塞缸套（26），泵体（10）与活塞缸套（26）之间具有进液腔（25），泵体（10）上侧设有连通进液腔（25）上部的排气管（5），CO₂在进液腔（25）内气液自动分离，气态CO₂经排气管（5）排出。驱油装置，泵体（10）的进液管（7）连通CO₂储罐（28）出口，泵体（10）的出液管连通伸入油井内的注入管（32），排气管（5）出口连通CO₂储罐（28）上部。具有工作效率高，工作安全可靠，将气体快速排出泵体并回收等优点。

Description

油井用往复式多缸活塞CO2注入泵及驱油装置

技术领域

油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵及驱油装置，涉及一种原油开采中向井下注入CO₂的泵及驱油装置。

背景技术

目前油井用的CO₂（二氧化碳）注入泵大多采用往复式柱塞泵或单缸活塞泵，柱塞泵的结构复杂，成本较高，无法气液分离，需要强制排气不安全，而单缸活塞泵工作效率低，流量小，压力低，不利于原油开采中向井下注入CO₂，而且泵体内的气态CO₂没有合理的气液分离机构，需要强制排气，造成很大的浪费和环境污染，并存在安全隐患，容易冻伤操作人员，强制排气时泵体内高压力的液态或气体具有非常大的危险性，尚无合理的解决办法，还容易生成气蚀，严重降低活塞泵的工作效率。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种工作效率高、使泵体内气液自动分离、气体快速返回储罐，不需要强制排气的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵及驱油装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，由动力端和液力端组成，液力端包括具有进液口和排液口的泵体，进液口连通进液管，排液口通过排液阀组件连通排液管，其特征在于：在所述泵体内间隔固定有多个活塞缸套，活塞缸套内分别滑动设有活塞，活塞的外端与驱动其往复移动的动力端连接，泵体与活塞缸套之间具有进液腔，泵体上侧设有连通进液腔上部的排气管，CO₂在进液腔内气液自动分离，气态CO₂经排气管排出，液态CO₂进入活塞后经排液阀组件排出。多个活塞与活塞缸套同步动作，使泵具有足够的输出压力，且工作稳定，克服目前单杠活塞泵工作效率低的缺点；进液腔内产生气态CO₂由于比重轻，自动上升至进液腔上部，气液自动分离，气态CO₂能够返回至进液腔上部，并通过排气管快速返回储罐，不需要强制排气，减少CO₂浪费，工作安全可靠，而且进液腔内的气体快速排出能够有效提高泵的工作效率。

优选的，所述动力端包括电机、传动轴和固定在传动轴上的多个偏心摆动机构，电机通过传动机构连接并驱动传动轴旋转，多个活塞缸套平行设置，偏心摆动机构通过连接组件连接活塞外端。通过偏心摆动机构实现活塞往复移动，结构简单，工作可靠。

优选的，所述连接组件包括十字头和活塞连杆，十字头通过十字头销铰接偏心摆动机构的动力输出端，活塞连杆两端分别固定连接十字头和活塞；通过十字头推动活塞往复移动，工作稳定可靠；活塞连杆通过一个双头调节螺栓与活塞相连。通过双头调节螺栓便于调节活塞连杆与活塞之间的间距，安装方便。

优选的，所述偏心摆动机构包括偏心轮和摆动连杆，偏心轮固定在传动轴上，摆动连杆的动力输入端为套在偏心轮的外侧的套筒，套筒内侧固定有大铜套。偏心轮驱动套筒发生偏心摆动，套筒带动摆动连杆发生摆动，摆动连杆另一端驱动活塞往复移动，结构简单，利用大铜套的自润滑性和耐磨性能，减少摩擦磨损和发热，提高使用寿命。

优选的，所述传动轴为曲轴，所述偏心摆动机构是与传动轴铰接的连杆，传动轴与所述连杆构成曲轴连杆机构。

优选的，各个活塞缸套的进液腔之间相互密封，泵体上部分别开设有连通各进液腔的进液口，进液口分别连通有进液管，各进液管通过一根横向的进液总管连通，排气管与进液总管上侧连接并相通。各进液腔内产生的气态CO₂由于比重轻上升至集气腔内，各集气腔内的气态CO₂经过进液管和进液总管进入排气管内，最终排出泵体并回收。

优选的，所述活塞包括活塞杆和进液阀芯，活塞杆前端中空构成台阶形的进液阀腔，进液阀轴向滑动设置在进液阀腔内，活塞杆上开设有连通进液阀腔与外部的活塞进液口，活塞杆前端套设有导向套，活塞杆前端外侧还开设有多个环向的密封槽，多个密封槽轴向间隔设置，在密封槽内固定有密封圈。通过多个密封圈提高密封性，增加泵的输出压力，进口采用自由阀，无需大的进口压力，低于0.1 Mp，无需增压泵，也无需将CO₂储罐固定在非常高的位置，降低了成本，便于操作。

优选的，所述密封圈为组合式密封圈。能够泵的工作压力达到100Mp，从而提高工作效率，缩短向油井内注入CO₂的时间。

一种驱油装置，包括CO₂储罐以及上述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，泵体的进液管连通CO₂储罐出口，泵体的出液管连通伸入油井内的注入管，注入管上设有加热装置，排气管出口连通CO₂储罐上部。

优选的，所述加热装置为汽化器，在所述进液管和出液管处分别连接有压力检测装置，在出液管和注入管出口处分别连接有温度检测装置。进口压力过低及出口压力过高报警停机，进口温度过高及气化温度过低后报警停车，工作安全可靠。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、多个活塞与活塞缸套同步动作，使泵具有足够的输出压力，且工作稳定，进液腔内产生气体由于比重轻，气液自动分离，气态CO₂能够返回至进液腔上部，并通过排气管返回储罐，避免了原料CO₂的浪费，从而提高了工作效率。

2、通过十字头推动活塞往复移动，工作稳定可靠。

3、偏心轮驱动套筒发生偏心摆动，套筒带动摆动连杆发生摆动，摆动连杆另一端驱动活塞往复移动，结构简单，利用大铜套的自润滑性和耐磨性能，减少摩擦磨损和发热，提高使用寿命。

4、通过双头调节螺栓便于调节活塞连杆与活塞之间的间距，安装方便。

5、各进液腔内产生的气态CO₂由于比重轻上升至集气腔内，各集气腔内的气态CO₂经过进液管和进液总管进入排气管内，最终排出泵体并回收到储罐，利于将泵内气态CO₂快速排出，提高工作效率。

6、通过多个密封圈提高密封性，增加泵的输出压力，进口采用自由阀，无需大的进口压力，低于0.1 Mp，无需增压泵，也无需将CO₂储罐固定在非常高的位置，降低了成本，便于操作。密封圈为组合式密封圈。能够泵的工作压力达到100Mp，从而提高工作效率，缩短向油井内注入CO₂的时间。

7、加热装置为汽化器，代替了以往的电磁加热器，节省大量的电能，进口压力过低及出口压力过高报警停机，进口温度过高及气化温度过低后报警停车，工作安全可靠。

附图说明

图1为该油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵的结构示意图。

图2为图1所示的俯视图。

图3为曲轴箱的剖视结构示意图。

图4为图3中A-A处的剖视图。

图5为泵体的剖视结构示意图。

图6为图5中B-B处的剖视图。

图7为活塞的结构示意图。

图8为图7中C处密封圈的局部放大图的多种结构。

图9为驱油装置的结构示意图。

图10为泵体的进液腔相互连通的结构示意图。

其中：1、电机  2、皮带  3、皮带轮  4、曲轴箱  5、排气管  6、进液总管  7、进液管  8、排液总管  9、排液管  10、泵体  11、底座  12、偏心轮  13、传动轴  14、摆动连杆  1401、套筒  15、大铜套  16、十字头销  17、小铜套  18、十字头  19、活塞连杆  20、双头调节螺栓  21、排液阀组件  22、进液口  23、集气腔  24、活塞  2401、活塞杆  2402、进液阀芯  2403、密封槽  2404、连接套筒  2405、进液阀腔  2406、密封圈  2407、导向套  25、进液腔  26、活塞缸套  27、排液口  28、CO₂储罐  29、进液压力检测装置  30、进液温度检测装置  31、排液压力检测装置  32、注入管  33、汽化器  34、注入温度检测装置  35、排液温度检测装置  36、预冷回流管  37、加热前温度检测装置。

具体实施方式

图1~9是该油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵及驱油装置的最佳实施例，下面结合附图1~10对本实用新型做进一步说明。

该油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，由动力端和液力端组成，液力端包括具有进液口22和排液口27的泵体10，进液口22连通进液管7，排液口27通过排液阀组件21连通排液管9，其特征在于：在所述泵体10内间隔固定有多个活塞缸套26，活塞缸套26内分别滑动设有活塞24，活塞24的外端与驱动其往复移动的动力端连接，泵体10与活塞缸套26之间具有进液腔25，泵体10上侧设有连通进液腔25上部的排气管5，CO₂在进液腔25内气液自动分离，气态CO₂经排气管5排出，液态CO₂进入活塞24后经排液阀组件21排出。多个活塞24与活塞缸套26同步动作，使泵具有足够的输出压力，且工作稳定，克服目前单杠活塞泵工作效率低的缺点；进液腔25内产生气态CO₂由于比重轻，自动上升至进液腔上部，气液自动分离，气态CO₂能够返回至进液腔25上部，并通过排气管5快速返回储罐，不需要强制排气，减少CO₂浪费，工作安全可靠，而且进液腔25内的气体快速排出能够有效提高泵的工作效率。

本实用新型还提供一种驱油装置，包括CO₂储罐28以及上述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，泵体10的进液管7连通CO₂储罐28出口，泵体10的出液管连通伸入油井内的注入管32，注入管32上设有加热装置，排气管5出口连通CO₂储罐28上部。该驱油装置由于采用了上述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，泵体10的进液口22采用自由阀，无需大的进口压力，低于0.1 Mp，无需增压泵，也无需将CO₂储罐28固定在非常高的位置，降低了成本，便于操作。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

具体的，参照图1～2，动力端包括电机1、曲轴箱4以及固定在曲轴箱4内的传动轴13和偏心摆动机构，电机1通过皮带2和皮带轮3连接并驱动传动轴13，偏心摆动机构固定在传动轴13上，泵体10固定在曲轴箱4的输出端，电机1和曲轴箱4均固定在一个底座11上。动力端将其动力通过液力端转换为液压能，由吸排液阀实现液态CO₂的压力输出。

泵体10上端连通有进液管7，进液管7的上端连接有一个横向的进液总管6，进液总管6的上部固定连接并连通有排气管5。泵体10的一侧连接有多个排液管9，排液管9的出口均连接并连通一个横向的排液总管8。

参照图3～4，偏心摆动机构包括偏心轮12和摆动连杆14，多个偏心轮12分别固定在传动轴13上，摆动连杆14与偏心轮12一一对应，摆动连杆14的动力输入端为套在偏心轮12的外侧的套筒1401，偏心轮12推动套筒1401发生偏心摆动，从而使摆动连杆14发生摆动，较佳的，套筒1401内侧固定有大铜套15，利用大铜套15的自润滑性和耐磨性能，减少摩擦磨损和发热，提高使用寿命。

摆动连杆14的动力输出端通过十字头销16铰接十字头18，十字头18的另一侧固定连接有一个水平的活塞连杆19，活塞连杆19通过一个双头调节螺栓20与活塞24相连。通过十字头18驱动活塞24往复移动，相对导向滑块，活塞24的工作更加稳定；通过双头调节螺栓20便于调节活塞连杆19与活塞24之间的间距，安装方便。摆动连杆14两端分别设有轴用挡圈（图中未画出）。

参照图5，气态CO₂分离后上升至进液腔25上部，可以将进液腔25的上部称为集气腔23，进液口22竖向开设在泵体10上部并与集气腔23连通，进液口22上端与进液管7连通，排液口27水平设置在活塞缸套26的一侧，排液口27通过排液阀组件21连通水平的排液管9。

参照图1、6，各个活塞缸套26的进液腔25之间相互密封，能够使各个活塞缸套26工作更加稳定，泵体10上部分别开设有连通各进液腔25的进液口22，进液口22分别连通有进液管7，各进液管7通过一根横向的进液总管6连通，排气管5与进液总管6上侧连接并相通。

参照图7，活塞24包括活塞杆2401和进液阀芯2402，活塞杆2401前端中空构成台阶形的进液阀腔2405，进液阀轴向滑动设置在进液阀腔2405内，活塞杆2401上开设有连通进液阀腔2405与外部的活塞进液口，活塞杆2401前端外侧还开设有多个环向的密封槽2403，多个密封槽2403轴向间隔设置，在密封槽2403内固定有密封圈2406。在活塞杆2401前端套有导向套2407，通过导向套2407与活塞缸套26滑动设置。

活塞杆2401的前后两端通过一个中空的连接套筒2404固定连接，减小了活塞杆2401的重量，降低能耗，活塞杆2401前端滑动设置在活塞缸套26内，后端通过一个双头调节螺栓20与活塞连杆19连接。

参照图8，本实用新型中的密封圈2406采用组合密封圈，能够泵的工作压力达到100Mp，从而提高工作效率，缩短向油井内注入CO₂的时间。图8中所示C1为RC51/RC52直角组合密封，C2为RC53/RC54脚形组合密封，C3为RC56/RC57 C型组合密封，C4为RC58/RC59加强直角组合密封，C5为RC60 Y形组合密封，C6为RC61格来圈，C7为RC61-B斯特封，C8为RC62重载格来圈，C9为RC62-B重载斯特封，C10为RCEK V形组合密封，活塞24的多个密封槽2403内可以采取C1～C10中一种密封圈2406，也分别可以采用其中的几个组合使用。

参照图9，泵体10的进液管7连通CO₂储罐28出口，泵体10的出液管连通伸入油井内的注入管32，注入管32上设有加热装置，排气管5出口连通CO₂储罐28上部，加热装置为汽化器33，代替了以往的电磁加热器，节省大量的电能。电机1和曲轴箱4均固定在一个底座11上，甚至还可以将CO₂储罐28也固定在底座11上，使得该驱油装置为撬装式，移动方便，使用方便。

在进液总管6上设有进液压力检测装置29，在排液总管8上设有排液压力检测装置31，实时监测泵的进口及出口压力，进口压力过低及出口压力过高报警停机，在进液总管6上设有进液温度检测装置30，在注入管32上设有注入温度检测装置34，汽化器33前部的注入管32上还设有加热前温度检测装置37，通过加热前温度检测装置37检测注入管32内CO₂在汽化器33加热前的温度，保证该段管路内的CO₂是液态的，从而保证油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵的工作效率，而注入温度检测装置34检测汽化器33加热后的CO₂温度，确保注入的是气态CO₂，而且进口温度过高及气化温度过低后报警停车，工作安全可靠；在排液总管8靠近泵体10的一端还设有排液温度检测装置35，且泵体10的出口设有返回CO₂储罐28的预冷回流管36。该驱油装置是全自动，一键开关，具有超压自动停机及紧急停车功能。而且该驱油装置是全数字进出口压力，出口流量，进出口温度，电流电压，冲次采集 储存 打印功能。

工作过程：CO₂储罐28内的液态CO₂通过进液总管6进入油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵内，电机1通过皮带2、皮带轮3带动传动轴13转动，传动轴13上的各偏心轮12分别驱动摆动连杆14摆动，摆动连杆14通过十字头18驱动活塞24在活塞缸套26内做往复移动，进液腔25内的液态CO₂进入进液阀腔2405内，并最终通过进液阀芯2402到达排液口27，液态CO₂经过排液阀组件21和排液管9排出，活塞24工作过程中产生的气态CO₂在进液腔25内气液自动分离，气态CO₂经过排气管5返回CO₂储罐28。

在将液态CO₂注入油井前，需要对油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵及管路进行预冷，使其达到液态CO₂的温度，避免油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵在骤冷的情况下工作，提高使用寿命，具体是CO₂储罐28的液态CO₂经过进液总管6进入泵体10，并经过预冷回流管36再次返回CO₂储罐28，排液温度检测装置35检测排液总管8的温度，当泵体10以及排液总管8的温度降低到液态CO₂的温度后，完成预冷，油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵将液态CO₂输入注入管32内，通过汽化器33将液态CO₂加热成为气态CO₂并注入油井内。

以上是本实用新型的最佳实施例，上述实施例中气态CO₂通过进液口22向上排出，还可以在泵体10上开设排气管路，进液与排气通过不同的管路进行；本实用新型的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵的各进液腔25还可以是相互连通的，参照图10，通过一个进液口22为所有的进液腔25供液态CO₂，泵体上部开设有多个排气通道（图中未画出），各排气通道分别连通各活塞缸套26上方的集气腔23，排气通道出口均连通排气管5，进液腔25内产生的气态CO₂向上集中在集气腔23内，并通过排气通道进入排气管5内。本实用新型中的套筒1401还可以采用偏心槽轮代替。

本实用新型中传动轴13还可以是曲轴，偏心摆动机构是与传动轴13铰接的连杆，传动轴13与所述连杆构成曲轴连杆机构，通过曲轴连杆机构带动活塞24往复移动，结构简单，工作可靠。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，由动力端和液力端组成，液力端包括具有进液口（22）和排液口（27）的泵体（10），进液口（22）连通进液管（7），排液口（27）通过排液阀组件（21）连通排液管（9），其特征在于：在所述泵体（10）内间隔固定有多个活塞缸套（26），活塞缸套（26）内分别滑动设有活塞（24），活塞（24）的外端与驱动其往复移动的动力端连接，泵体（10）与活塞缸套（26）之间具有进液腔（25），泵体（10）上侧设有连通进液腔（25）上部的排气管（5），CO₂在进液腔（25）内气液自动分离，气态CO₂经排气管（5）排出，液态CO₂进入活塞（24）后经排液阀组件（21）排出。

2.根据权利要求1所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，其特征在于：所述动力端包括电机（1）、传动轴（13）和固定在传动轴（13）上的多个偏心摆动机构，电机（1）通过传动机构连接并驱动传动轴（13）旋转，多个活塞缸套（26）平行设置，偏心摆动机构通过连接组件连接活塞（24）外端。

3.根据权利要求2所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，其特征在于：所述连接组件包括十字头（18）和活塞连杆（19），十字头（18）通过十字头销（16）铰接偏心摆动机构的动力输出端，活塞连杆（19）两端分别固定连接十字头（18）和活塞（24）；活塞连杆（19）通过一个双头调节螺栓（20）与活塞（24）相连。

4.根据权利要求2或3所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，其特征在于：所述偏心摆动机构包括偏心轮（12）和摆动连杆（14），偏心轮（12）固定在传动轴（13）上，摆动连杆（14）的动力输入端为套在偏心轮（12）的外侧的套筒（1401），套筒（1401）内侧固定有大铜套（15）。

5.根据权利要求2所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，其特征在于：所述传动轴（13）为曲轴，所述偏心摆动机构是与传动轴（13）铰接的连杆，传动轴（13）与所述连杆构成曲轴连杆机构。

6.根据权利要求1所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，其特征在于：各个活塞缸套（26）的进液腔（25）之间相互密封，泵体（10）上部分别开设有连通各进液腔（25）的进液口（22），进液口（22）分别连通有进液管（7），各进液管（7）通过一根横向的进液总管（6）连通，排气管（5）与进液总管（6）上侧连接并相通。

7.根据权利要求1所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，其特征在于：所述活塞（24）包括活塞杆（2401）和进液阀芯（2402），活塞杆（2401）前端中空构成台阶形的进液阀腔（2405），进液阀轴向滑动设置在进液阀腔（2405）内，活塞杆（2401）上开设有连通进液阀腔（2405）与外部的活塞进液口，活塞杆（2401）前端套设有导向套（2407），活塞杆（2401）前端外侧还开设有多个环向的密封槽（2403），多个密封槽（2403）轴向间隔设置，在密封槽（2403）内固定有密封圈（2406）。

8.根据权利要求7所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，其特征在于：所述密封圈（2406）为组合式密封圈。

9.一种驱油装置，包括CO₂储罐（28）以及权利要求1～8任一项所述的油井用往复式多缸活塞CO₂注入泵，泵体（10）的进液管（7）连通CO₂储罐（28）出口，泵体（10）的出液管连通伸入油井内的注入管（32），注入管（32）上设有加热装置，排气管（5）出口连通CO₂储罐（28）上部。

10.根据权利要求9所述的驱油装置，其特征在于：所述加热装置为汽化器（33），在所述进液管（7）和出液管处分别连接有压力检测装置，在出液管和注入管（32）出口处分别连接有温度检测装置。