CN208396898U - 一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，与井下自动换向单管输送驱动液往复式油井抽油系统配套的自动换向装置。包括动力液入口、动力液流道、二位四通阀、活塞A、助推蓄能簧A、油缸A、活塞B、助推蓄能簧B和油缸B；所述二位四通阀包括换向阀芯和换向阀座；换向阀座中部横向设置有软磁环A和软磁环B，软磁环A和软磁环B将换向阀座内分隔成上、中、下三个腔体，在换向阀座一侧设置有换向阀动力液入口P,两根滑杆分别安装在换向阀座设置滑杆滑动安装孔中，永磁体环安装在换向阀座中腔内，固定在两根滑杆中部，活塞杆依次穿过活塞杆安装孔，活塞A、助推蓄能簧A安装在活塞杆上部，活塞B、助推蓄能簧B安装在活塞杆21下部。

Description

一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，是与一种井下自动换向单管输送驱动液的往复式油井抽油系统配套的自动换向装置。

背景技术

利用液体压力驱动的油井抽油泵，比有杆抽油泵采油有明显的优势，多年来国内许多公司都在开发该技术，该技术在我国尚处于起步阶段，一些公司已研制出数种形式的液压动力抽油泵，但还存在一些缺陷。例如：中国石油天然气集团公司及中国石油集团钻井工程研究院设计的液压抽油泵申请号：201210339589.9，该申请案公开了一种利用液压为动力，设置两根动力输送管与井下两动力缸联接，换向由地面电动换向，两管被轮流注入动力，使井下抽油泵往复运动抽油并举升至地面。其不足之处是：1、地面换向没有精确换向的条件；2、两条液压管受很大压差的换向冲击，功率损耗很大；3、安装难度大，所需费用高；4、动力液采用液压油增加成本。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，是一种以液压为动力的，换向位置准确控制，上下活塞往复运动的油井抽油系统的自动换向装置。并且动力介质使用产出液即可。

实用新型内容

本实用新型一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置是采取以下技术方案实现：一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置包括动力液入口（驱动液入口）、动力液流道（驱动液流道）、二位四通阀、活塞A 、助推蓄能簧A 、油缸A 、活塞B 、助推蓄能簧B 和油缸B 。

所述的二位四通阀包括换向阀芯和换向阀座。换向阀座纵向中部设置有活塞杆滑动安装孔，用于安装活塞杆，活塞杆滑动安装孔两侧分别设置有滑杆滑动安装孔，用于安装滑杆。换向阀座中部横向设置有软磁环A和软磁环B，软磁环A和软磁环B将换向阀座内分隔成上、中、下三个腔体，分别为上腔、中腔、下腔。在换向阀座一侧设置有换向阀动力液入口P ,换向阀动力液入口P 与上、下腔体连通。在换向阀座另一侧上部设置有乏动力液排出口A，在换向阀座另一侧下部设置有乏动力液排出口B 。

换向阀芯包括两根滑杆、换向推板（推环）A 、换向推板（推环）B （滑杆保持架）、永磁体环、进液阀球A 、进液阀球B 、换向排液阀球A和换向排液阀球B 。换向推板（推环）A 、换向推板（推环）B 和永磁体环中部设置有活塞杆安装孔，用于安装活塞杆。

两根滑杆分别安装在换向阀座设置的滑杆滑动安装孔中，永磁体环安装在换向阀座的中腔内固定在两根滑杆中部，进液阀球A 和进液阀球B 分别安装在换向阀座的上腔、下腔内，并固定在一根滑杆上。

换向排液阀球A 、换向排液阀球B 分别安装在换向阀座的两端外侧，并固定在另一根滑杆上。换向推板（推环）A 、换向推板（推环）B 分别固定安装在两根滑杆两端部。

活塞杆依次穿过换向推板（推环）A 、换向阀座、软磁环A、永磁体环、软磁环B和换向推板（推环）B （滑杆保持架）中部设置有活塞杆安装孔，将活塞A 、助推蓄能簧A 安装在活塞杆上部，活塞B 、助推蓄能簧B 安装在活塞杆21下部，并将活塞A 、活塞B 分别固定在活塞杆两端部。

上述的二位四通阀连同活塞A 、活塞B 和活塞杆安装在油缸（液缸）A 、油缸（液缸）B 中。

工作筒（泵套）中可提供动力液通道、地层液通道、产出液通道等多个液流通道，乏动力液与产出液共用一个流道。活塞杆将活塞A 活塞B 紧固为一体；滑杆将换向推板（推环）A 、换向推板（推环）B 、换向进液阀球A 、换向进液阀球B 、换向排液阀球A 、换向排液阀球B 及永磁体环紧固成换向阀芯、描述时简称“跳子”。为保证有足够大的过流面积，滑杆共有6根，3根滑杆安装进液阀球A、进液阀球B，3根滑杆安装排液阀球A、排液阀球B。换向阀芯（跳子）的永磁体环与软磁环A吸合时为工位一、永磁体环与软磁环B吸合时为工位二。

本实用新型一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，设计合理，结构紧凑，与井下自动换向液体驱动往复式油井抽油泵配套使用，是一种以液压为动力的，换向位置准确控制，上下活塞往复运动的油井抽油泵的自动换向装置，并且动力介质使用产出液即可。油井液驱往复抽油系统安装在油井内，可根据需要安装在任何深度、任何位置（直井段、斜井段、水平段等）处，利用液体动力实现上、下冲程，工作载荷均匀，系统装机功率小且功率利用率高。

本实用新型自动换向装置采用球阀、锥阀、端面阀等密封方式，可以对磨损进行补偿；换向机构放置在井下机组中，使换向响应更加及时，简化了系统结构，节约了成本；采用上、下双动力缸、双泵对称布置结构，增加了系统排液量，动力系统载荷均匀，功率利用率高。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置结构及使用状态示意图；

图2是一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置的二位四通阀结构示意图；

图3是一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置的二位四通阀的换向阀芯结构示意图；

图4是一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置的二位四通阀的换向阀座结构示意图。

具体实施方式

参照附图1-4，一种油井液驱往复抽油系统包括工作筒(6)、油缸A（9）、活塞A(10)、地层液进液阀A（8）、产出液排液阀A(44)、活塞杆(21)、油缸B(23)、活塞B(25)、产出液排液阀B(32)、二位四通换向阀(48)、进排阀座A 7、地层液进液阀A 8、产出液排液阀A 44 、地层液流道（地层液供液流道）26、进排阀座B 31、地层液进液阀B27。

工作筒(6)连接在油管(3)下端并随油管(3)下入油井中，工作筒(6)由多层管柱通过连接装配成一个整体，随油管(3)在地层（1）的油井套管(2)中起下，工作筒设置有动力液流道（5）、地层液流道（26）和产出液、乏动力液流道（35），能提供动力液通道、地层液通道、产出液通道等多个液流通道；除工作筒(6)之外，其余所有零部件装配成另一个整体，能随小直径动力液油管(3)起下，也能采用动力液的正反循环实现不动管柱自由投捞起下；活塞A(10)将油缸A(9)分割成动力液腔A(41)和抽油泵腔A(42)；活塞B(25)将油缸B(23)分割成动力液腔B（36)和抽油泵腔B(34)；活塞A(10)与活塞B(25)用活塞杆(21)加以连接。

一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置包括动力液入口（驱动液入口）（4）、动力液流道（驱动液流道）（5）、二位四通阀（48）、活塞A（10）、助推蓄能簧A（11）、油缸A（9）、活塞B（25）、助推蓄能簧B（24）和油缸B（23）。

所述的二位四通阀（48）包括换向阀芯（47）和换向阀座（14）。换向阀座（14）纵向中部设置有活塞杆滑动安装孔（14-1），用于安装活塞杆（21），活塞杆滑动安装孔（14-1）两侧分别设置有滑杆滑动安装孔（14-2），用于安装滑杆（13）。换向阀座（14）中部横向设置有软磁环A（16）和软磁环B（19），软磁环A（16）和软磁环B（19）将换向阀座（14）内分隔成上、中、下三个腔体，分别为上腔（14-4）、中腔（14-5）、下腔（14-6）。在换向阀座（14）一侧设置有换向阀动力液入口P（17）, 换向阀动力液入口P（17）与上、下腔体连通。在换向阀座（14）另一侧上部设置有乏动力液排出口A（39），在换向阀座（14）另一侧下部设置有乏动力液排出口B（38）。

换向阀芯（47）包括两根滑杆（13）、换向受推环A（12）、换向受推环B（22）、永磁体环（18）、进液阀球A（15）、进液阀球B（20）、换向排液阀球A（40）、换向排液阀球B（37）。换向推板（推环）A（12）、换向推板（推环）B（22）和永磁体环（18）中部设置有活塞杆（21）安装孔，用于安装活塞杆（21）。

两根滑杆（13）分别安装在换向阀座（14）设置的滑杆滑动安装孔（14-2）中，永磁体环（18）安装在换向阀座（14）的中腔内固定在两根滑杆（13）中部，进液阀球A（15）和进液阀球B（20）分别安装在在换向阀座（14）的上腔、下腔内，并固定在一根滑杆（13）上。

换向排液阀球A（40）、换向排液阀球B（37）分别安装在换向阀座（14）的两端外侧，并固定在另一根滑杆（13）上。换向推板（推环）A（12）、换向推板（推环）B（22）分别固定安装在两根滑杆（13）两端部。

活塞杆（21）依次穿过换向推板（推环）A（12）、换向阀座（14）、软磁环A（16）、永磁体环（18）、软磁环B（19）和换向推板（推环）B（22）中部设置有活塞杆安装孔，将活塞A（10）、助推蓄能簧A（11）安装在活塞杆（21）上部，活塞B（25）、助推蓄能簧B（24）安装在活塞杆（21）下部，并将活塞A（10）、活塞B（25）分别固定在活塞杆（21)两端部。

上述的二位四通阀(48)连同活塞A( 10)、活塞B（ 25）和活塞杆（21）安装在油缸A（9）、油缸B（23）中。

当活塞A运动到接近下死点位置时将推动换向推板A，换向推板A通过滑杆进而推动永磁体环与软磁环A分离，并与软磁环B吸合，此时动力液进入动力液腔A，而乏动力液排出动力液腔B；当活塞B运动到接近上死点位置时将推动换向推板B，换向推板B通过滑杆(11)进而推动永磁体环与软磁环B分离，并与软磁环A吸合，此时动力液进入动力液腔B，而乏动力液排出动力液腔A。

所述的换向阀座（14）设置有多个滑杆滑动安装孔座（14-3）作为阀座。滑杆滑动安装孔（14-2）能作为通液孔。

所述的换向阀芯（47）至少设置有两根滑杆（13），滑杆滑动安装孔能作为通液孔。为保证有足够大的过流面积，换向阀芯（47）中能设置有6根滑杆，3根滑杆用于安装进液阀球A 和进液阀球B，3根滑杆用于安装排液阀球A 和排液阀球B。换向推板A 、换向推板B 分别固定安装在全部六根滑杆的两端部。

所述的二位四通换向阀(48)的阀芯为阀球（球阀），阀球随着滑杆运动到死点位置后，阀芯（阀球）坐到换向阀座（14）设置的滑杆滑动安装孔座（阀座）（12-3）上，保证密封。

所述的二位四通换向阀(48)有P、A、B、O四个液流口，P口与动力液相通、A口与油缸A(9) 相通、B口与油缸B(23)相通，O口为乏动力液排出口，与油缸A(9)、油缸B(23)相通，并连接油井产出液通道。

所述的二位四通换向阀(48)的阀芯能用锥阀或端面阀代替。

所述的二位四通换向阀(48)采用永磁体环(18)辅助换向，永磁体环(18)要么与软磁环A(16)吸合，要么与软磁环B(19)吸合，保证换向到位。

所述的活塞A(10)上安装有助推蓄能弹簧A(11)，活塞B(25)上安装有助推蓄能弹簧B(24)，能有效缓冲活塞对推板的冲击，在永磁体离开软磁环之后还能借助助推蓄能弹簧储存的能量将阀芯推向另一个死点位置。

所述的地层液进液阀A（8）（产出液进液阀A (8)）、产出液排液阀A(44)、地层液进液阀B（27）（产出液进液阀B(27)）和产出液排液阀B(32)均为单向阀，是一种强制关闭泵阀，能满足机组在斜井、水平井等特殊井型中使用。

一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置与油井液驱往复抽油系统配套使用，以下讲述工作过程：设换向阀芯处于工位一时，换向进液阀球A（15）打开、换向排液阀球A（40）关闭、换向进液阀球B（20）关闭、换向排液阀球B（20）打开，地面泵站将动力液经输送管导入本抽油泵动力液入口（4），通过动力液流道（5）进入换向阀动力液入口P（17）、流入换向阀座（14）内，动力液通过打开的换向进液阀球A（15）进入油缸动力液腔B（36）推动活塞A（10）上行，活塞B（25）被活塞杆（21）带动同步上行，活塞A（10）上行时油缸汲排油腔A（42）汲入的地层液经产出液排液阀A(产出液单向阀A)（44)排入产出液与乏动力液共享流道（35），活塞B（25）同步上行将油缸动力液腔B（36）内的乏动力液通过打开的换向排液球阀B（37）排到产出液与乏动力液共用流道（35）、同时油缸汲排油腔B（34）通过地层液进液阀B（地层液单向阀B）（27）吸入地层液。油缸A（9）的产出液与油缸B（23）的乏动力液通过共用流道（35）被举向至地面。活塞A（10）、活塞杆（21）、活塞B（25）上行到达上止点附近时，助推蓄能簧A（11）被压缩，继续上行，活塞B （25）推动换向推板（推环）B（22），此时换向阀芯（跳子）上窜，永磁体（18）与软磁环A（16）吸合并保持，换向结束（工位二）。此时进液阀球B（20）打开，换向排液阀球B（37）关闭，进液阀球A (15)关闭，换向排液阀球A（40）打开，动力液进入油缸动力液腔B（36）推动活塞B（25）下行，活塞杆（21）与活塞A（10）被动同步下行。同时油缸动力液腔A（41）的乏动力液排入共享流道（35）并举升、油缸吸排油腔A（42）吸入地层液、油缸吸排油腔B（34）将吸入的地层液在活塞B（25）的推动下排至共享流道（35）并举升。活塞B（25）下行至下止点附近时，助推蓄能簧A（11）被压缩，活塞继续下行，活塞A（10）推动换向推板（推环）A（12），换向阀芯（换向跳子）下跳，永磁体环（18）与软磁环B（19）吸合并保持，换向结束（工位一）。活塞A（10）、活塞杆（21）、活塞B（25）上行到达上止点附近时，助推蓄能簧A（11）被压缩，继续上行，活塞B （25）推动换向推板（推环）B（22），此时换向阀芯（跳子）上窜，永磁体（18）与软磁环A（16）吸合并保持，换向结束（工位二）。本抽油泵在动力液的驱动下不断的作往复运动同时将产出液与乏动力液通过共享流道举升至地面，完成液驱往复式自动换向抽取地层液的目地。

Claims (10)

1.一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：包括动力液入口、动力液流道、二位四通换向阀、活塞A 、助推蓄能簧A 、油缸A 、活塞B 、助推蓄能簧B 和油缸B ；

所述的二位四通换向阀包括换向阀芯和换向阀座；换向阀座纵向中部设置有活塞杆滑动安装孔，用于安装活塞杆，活塞杆滑动安装孔两侧分别设置有滑杆滑动安装孔，用于安装滑杆；

换向阀座中部横向设置有软磁环A和软磁环B，软磁环A和软磁环B将换向阀座内分隔成上、中、下三个腔体，分别为上腔、中腔、下腔；

在换向阀座一侧设置有换向阀动力液入口P , 换向阀动力液入口P 与上、下腔体连通；

在换向阀座另一侧上部设置有乏动力液排出口A，在换向阀座另一侧下部设置有乏动力液排出口B ；

换向阀芯包括两根滑杆、换向推板A 、换向推板B、永磁体环、进液阀球A 、进液阀球B 、换向排液阀球A 和换向排液阀球B ；换向推板A 、换向推板B 和永磁体环中部设置有活塞杆安装孔，用于安装活塞杆；

两根滑杆分别安装在换向阀座设置的滑杆滑动安装孔中，永磁体环安装在换向阀座的中腔内固定在两根滑杆中部，进液阀球A 和进液阀球B 分别安装在换向阀座的上腔、下腔内，并固定在一根滑杆上；

换向排液阀球A 、换向排液阀球B 分别安装在换向阀座的两端外侧，并固定在另一根滑杆上，换向推板A 、换向推板B 分别固定安装在两根滑杆两端部；

活塞杆依次穿过换向推板A 、换向阀座、软磁环A、永磁体环、软磁环B和换向推板B中部设置有活塞杆安装孔，将活塞A 、助推蓄能簧A 安装在活塞杆上部，活塞B 、助推蓄能簧B安装在活塞杆下部，并将活塞A 、活塞B 分别固定在活塞杆两端部；

上述的二位四通换向阀连同活塞A 、活塞B 和活塞杆安装在油缸A 、油缸B 中。

2.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：当活塞A运动到接近下死点位置时将推动换向推板A，换向推板A通过滑杆进而推动永磁体环与软磁环A分离，并与软磁环B吸合，此时动力液进入动力液腔A，而乏动力液排出动力液腔B；当活塞B运动到接近上死点位置时将推动换向推板B，换向推板B通过滑杆进而推动永磁体环与软磁环B分离，并与软磁环A吸合，此时动力液进入动力液腔B，而乏动力液排出动力液腔A。

3.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：所述的换向阀座设置有多个滑杆滑动安装孔座作为阀座。

4.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：所述的换向阀芯至少设置有两根滑杆，滑杆滑动安装孔能作为通液孔。

5.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：所述的二位四通换向阀的阀芯为阀球，阀球随着滑杆运动到死点位置后，阀芯坐到换向阀座设置的滑杆滑动安装孔座上，保证密封。

6.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：所述的二位四通换向阀有P、A、B、O四个液流口，P口与动力液相通、A口与油缸A相通、B口与油缸B相通，O口为乏动力液排出口，与油缸A、油缸B相通，并连接油井产出液通道。

7.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：所述的二位四通换向阀的阀芯能用锥阀或端面阀代替。

8.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：所述的二位四通换向阀采用永磁体环辅助换向，永磁体环要么与软磁环A吸合，要么与软磁环B吸合，保证换向到位。

9.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：所述的活塞A上安装有助推蓄能弹簧A，活塞B上安装有助推蓄能弹簧B，能有效缓冲活塞对推板的冲击，在永磁体离开软磁环之后还能借助助推蓄能弹簧储存的能量将阀芯推向另一个死点位置。

10.根据权利要求1所述的一种油井液驱往复抽油系统的自动换向装置，其特征在于：地层液进液阀A、产出液排液阀A、地层液进液阀B和产出液排液阀B均为单向阀，是一种强制关闭泵阀，能满足机组在斜井、水平井中使用。