CN209604223U - 注气防卡抽油泵及采油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种注气防卡抽油泵及采油系统，属于采油工程技术领域。该注气防卡抽油泵包括第一泵筒、柱塞和抽油杆，所述第一泵筒具有第一过油通道，所述柱塞可滑动地设置在所述第一过油通道中，所述柱塞的下端设置有第二凡尔，且所述柱塞设置有第二过油通道，所述第二过油通道的下端通过所述第二凡尔与第一过油通道连通，所述第二过油通道的上端与第一过油通道连通。所述柱塞的上端设置有凡尔罩，所述凡尔罩的上端与所述抽油杆连接，且所述凡尔罩上有将第二过油通道与第一过油通道连通的出油口，且所述凡尔罩上还设置有第一凡尔。本实用新型提供的抽油泵工艺简单、安全可靠，可明显减少卡泵故障，且对碳酸盐岩注气开发油藏井的开发适用性较强。

Description

注气防卡抽油泵及采油系统

技术领域

本实用新型涉及一种注气防卡抽油泵，属于采油工程技术领域，特别涉及一种适于深井和碳酸盐岩油井的注气防卡抽油泵及采油系统。

背景技术

抽油泵是机械采油系统的重要组成部分，也是由抽油机带动把井内原油抽到地面的常用井下装置。普通抽油泵主要由泵筒、吸入凡尔、柱塞、排除凡尔四大部分组成。按照抽油泵在井下的固定方式，可分为管式泵和杆式泵。作业时抽油泵安装于油柱管的下部，沉没于井液中，由地面部分的抽油机及中间部分的抽油杆带动其柱塞作上、下往复运动，从而将井液提升出井。

我国油田普遍地质条件和环境恶劣，尤其是深井超深井开发难度大。油田的开发进入中高含水期，油井的矿化度、腐蚀能力大幅增强，出砂、结垢等情况日益严重，尤其在裸眼完井的碳酸盐岩油藏地层出砂、油泥及结垢极易造成卡泵，严重影响了油井的产量。另外，目前塔里木油田碳酸盐岩油藏开始进入大规模注气开发，常规的悬挂泵无法实施注气；目前使用常规的杆式抽油泵，当注气开发时，解封杆式泵，利用杆式泵和油管间隙进行注气，当进行采油时再坐封杆式泵。

由于常规的杆式抽油泵无法适应碳酸盐岩油井的出砂、油泥、结垢等复杂的井况条件，经常出现卡泵故障。当泵筒内进入油泥导致卡泵时，不能进行洗井处理，造成油井寿命缩短。常规的杆式泵的在泵筒的泵筒底部设置有固定凡尔，固定凡尔用于控制原油从有关流入泵筒的下腔室。卡泵的位置通常发生在固定凡尔与泵筒的下腔室之间，通过高压注气疏通抽油泵的工艺复杂，效率较低。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种注气防卡抽油泵及采油系统，以解决现有技术中疏通柱塞泵的操作较复杂，效率较低的问题。

本实用新型的第一个方面是提供一种注气防卡抽油泵，包括第一泵筒、柱塞和抽油杆：所述第一泵筒具有第一过油通道，所述柱塞可滑动地设置在所述第一过油通道中，所述柱塞的一端与抽油杆的一端连接，所述抽油杆的另一端伸出所述第一泵筒，所述第一过油通道朝向所述抽油杆的上端形成有可供所述柱塞进出第一泵筒的开口。

所述柱塞的下端设置有第二凡尔，且所述柱塞设置有第二过油通道，所述第二过油通道的下端通过所述第二凡尔与第一过油通道连通，所述第二过油通道的上端与第一过油通道连通。

所述柱塞的上端设置有凡尔罩，所述凡尔罩的上端与所述抽油杆连接，且所述凡尔罩上有将第二过油通道与第一过油通道连通的出油口，且所述凡尔罩上还设置有第一凡尔。

可选地，所述柱塞包括柱塞大径段以及柱塞小径段，所述柱塞小径段连接在柱塞大径段下端，且柱塞大径段的外径大于下部的柱塞小径段；所述第一泵筒包括泵筒上段以及泵筒下段，所述泵筒上段连接在所述泵筒下段上端，且所述泵筒上段设置有所述开口，所述泵筒上段的内径大于所述泵筒下段；其中，所述柱塞大径段的外径与泵筒上段的内径相适配，所述柱塞小径段的外径与泵筒下段的内径相适配。

可选地，所述柱塞大径段与泵筒上段之间设置有第一密封件；和/或，所述柱塞小径段与泵筒下段之间设置有第二密封件。

可选地，所述第一泵筒外还套设有第二泵筒，所述第二泵筒的上端用于与油管连接；且所述第二泵筒的下端设置有接箍，所述接箍还与第一泵筒固定连接。

可选地，所述第一泵筒的上端与所述第二泵筒之间还设置有压帽。

可选地，所述压帽与所述第一泵筒的外壁连接，且所述压帽与所述第二泵筒之间形成有环形通道，所述环形通道与所述第二泵筒及第一泵筒之间的环形空间连通。

可选地，所述压帽上设置有沿第一泵筒的轴向延伸的多个通孔，多个通孔间隔设置，且多个通孔均与第二泵筒及第一泵筒之间的环形空间连通；所述通孔的直径大于所述压帽的外壁与所述第二泵筒的内壁之间的距离。

可选地，所述扶正压帽的上端形成向外倾斜的倒角。

可选地，所述第一凡尔和第二凡尔均为单向阀。

本实用新型第二个方面是提供一种采油系统，包括抽油机和抽油泵，所述抽油泵为前述限定的的注气防卡抽油泵。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的注气防卡抽油泵，取消了原先的抽油泵的泵筒上部设置的有出油阀和泵筒下部设置的固定凡尔，直接在柱塞上端设置凡尔罩和柱塞下段设游动凡尔。通过取消泵筒上面设置的出油阀和固定凡尔之后，已经减少了卡泵的概率；另一方面，当发生卡泵时，可利用将柱塞整体提出到第一泵筒的外部，井口接入的高压气体通过油管进入第一泵筒，疏通抽油泵，以进行注气去除杂物，使得发生卡泵时的高压注气疏通工作更便捷。

附图说明

图1为实施例1提供的注气防卡抽油泵；

图2为实施例2提供的注气防卡抽油泵；

图3为实施例3提供的注气防卡抽油泵；

图4为实施例3中高压注气导通抽油泵的示意图；

图5为实施例4中柱塞位于冲程顶部的示意图；

图6为现有技术中抽油泵的注气结构示意图。

附图标记说明：1-第一泵筒、2-第二泵筒、21-泵筒上段、22-泵筒下段、 3-柱塞、31-柱塞大径段、32-柱塞小径段、321-第二凡尔、4-抽油杆、5-扶正压帽、6-泵筒接箍、7-凡尔罩、71-出油口、72-第一凡尔、8-第一过油通道、9-第二过油通道、10-油管。

通过上述附图，已示出本实用新型明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图6所示，现有技术中抽油泵的注气工艺涉及光杆d1、抽油杆悬挂器d2、抽油杆d3、杆式抽油泵d4、杆式泵机械总成d5。光杆d1的上部连接抽油机悬绳器，光杆d1的下部连接抽油杆悬挂器d2。抽油杆悬挂器 d2下部连接抽油杆d3，抽油杆悬挂器d2与抽油杆悬挂器座配合，抽油杆悬挂器本体分布有3个注气孔，用来提供注气通道。抽油杆d3下部连接柱塞。杆式抽油泵d4的上部连接抽油杆d3，杆式抽油泵d4的下部通过杆式泵机械总成d5与杆式泵支撑接头相配合，实现杆式抽油泵d4与油管之间的密封。杆式泵机械总成d5设置在杆式抽油泵d4的泵筒底部，杆式泵机械总成d5的下端与杆式泵支撑接头相配合。

当油井需要注气时，将上述抽油泵的注气结构，即光杆d1、抽油杆悬挂器d2、抽油杆d3、杆式抽油泵d4、杆式泵机械总成d5上提数根抽油杆的高度，使得杆式泵支撑接头和机械总成彼此分开，以解封杆式抽油泵。将抽油杆悬挂器坐在抽油杆悬挂器座上部，通过采油树生产闸门向工艺管柱注气，气体经过抽油杆悬挂器3个注气孔进入油管；由于杆式泵支撑接头和机械总成已经分开，气体通过杆式抽油泵与油管之间的环形空间、防砂管的孔眼进入地层。当注气完毕后需要采油时，上提上述抽油泵的注气结构，卸掉抽油杆悬挂器，再安装数根抽油杆下放上述抽油泵的注气结构，直至杆式泵机械总成下移至支撑接头位置，通过杆柱加压实现杆式泵支撑接头和机械总成之间配合并密封，井口抽油杆再连接光杆，启动抽油机，由抽油机的上下往复运动带动光杆及井下抽油杆柱上下运动实现抽油的目的。

实施例1

如图1所示为本实用新型提供的一种注气防卡抽油泵。该注气防卡抽油泵，包括第一泵筒1、柱塞3和抽油杆4，所述第一泵筒1具有第一过油通道8，所述柱塞3可滑动地设置在所述第一过油通道8中，所述柱塞 3的一端与抽油杆4的一端连接，所述抽油杆4的另一端伸出所述第一泵筒1，所述第一过油通道朝向所述抽油杆4的上端形成有可供所述柱塞3 进出第一泵筒1的开口。

所述第一泵筒1的材质为不锈钢，且第一泵筒1的内壁经过电铬硬化处理，增加了泵筒的抗腐蚀能力。柱塞3的外表面喷焊有镍基合金，且柱塞3的内壁经过镍磷镀处理，增加了柱塞的耐磨、抗腐蚀性能。

第一泵筒1的上端与油管连接，下端与尾管连接或者浸没与井液当中；第一泵筒1上端连接出油管，抽油杆4的另一端连接光杆，光杆和抽油机的驴头上面的悬绳连接。抽油泵在正常工作时，柱塞3的活动范围仅限于冲程范围内。抽油杆4给柱塞3传递动力，使得柱塞3可以一直在第一泵筒1内上下滑动，在柱塞3滑动的过程中，油体从柱塞3下部进入柱塞3，进过柱塞3，到达柱塞3上部的第一泵筒1内，当柱塞3向上滑动时，将其上部的油体举高，通过与第一泵筒3连接的油管达到井上。

抽油泵在井下下方的深度越大，柱塞上下的压力差也越大，要维持柱塞与泵筒之间的密封性和耐磨性，提高抽油泵的效果和使用寿命，就要求泵筒耐压和柱塞的长度要大。柱塞与泵筒之间的密封性要好。

本技术方案取消了原先的抽油泵的筒下部设置的固定凡尔，直接在柱塞3上端设置凡尔罩7和柱塞3下段设游动凡尔。通过取消泵筒上面设置的出油阀和固定凡尔之后，已经减少了卡泵的概率；另一方面，当发生卡泵时，可将柱塞3整体提出到第一泵筒1的外部，井口接入的高压气体通过油管进入第一泵筒1，疏通抽油泵，以进行注气去除杂物，使得发生卡泵时的高压注气疏通工作更便捷。

如图1所示，所述柱塞3的下端设置有第二凡尔322，且所述柱塞3设置有第二过油通道9，所述第二过油通道9的下端通过所述第二凡尔322与第一过油通道8连通，所述第二过油通道9的上端与第一过油通道8连通。

现有技术中的泵筒底部都设置有固定凡尔，在发生卡泵进行高压气体导通抽油泵的过程中，由于泵筒底部固定凡尔的存在，很能进行高压注气导通的工作。本技术方案取消了泵筒底部的固定凡尔，而在柱塞3底部设置游动凡尔。这样当发生卡泵时，可以将柱塞3整体提出到第二泵筒2的外部，将柱塞3与第一泵筒1分离，以进行注气去除杂物，不受固定凡尔的影响。

所述柱塞3的上端设置有凡尔罩7，所述凡尔罩7的上端与所述抽油杆4 连接，且所述凡尔罩7上有将第二过油通道9与第一过油通道8连通的出油口71，且所述凡尔罩7上还设置有第一凡尔72。

所述第一凡尔72与第二凡尔321均为单向阀；即，只能当柱塞外部油体压力大于柱塞内部油体压力时，油体能通过第一凡尔72或第二凡尔 321进入柱塞3内部。凡尔罩7上设置的第一凡尔72和柱塞3上面的第二凡尔321均为游动凡尔，其主要由凡尔球、凡尔座组成。抽油杆拉动活塞向上运动时，第二凡尔321在柱塞3上部油体压力作用下关闭，这时柱塞 3上面的油体就从第一泵筒1内部提升到上面的油管里。当柱塞3在抽油机和抽油杆的带动下向下运动时，第一泵筒1内的油体就顶开第二凡尔，进入柱塞3里面，并通过出油口71进入到柱塞3上面的第一泵筒1内。

凡尔罩是抽油泵内部出油的常设装置，其作用主要是连接柱塞3和抽油杆4，另一个作用就是柱塞3内部油体流出的主要结构。考虑到凡尔罩7的有效性和强度要求，凡尔罩7的外径不得大于柱塞3的外径；凡尔罩7壁厚比柱塞3厚度薄。现有技术中凡尔罩7的实效形式主要表现为断裂和脱扣两种形式，断裂的位置主要有出油口71处、抽油杆与凡尔罩连接处的螺纹根部和凡尔罩三条筋的1/2、1/3处。且断裂面的壁厚远小于设计壁厚，断面有明显的疲劳破坏所特有的贝壳状疲劳裂纹发展区进而粗糙的瞬断区。本技术方案的凡尔罩7有良好的导向性，减少了凡尔球在球室内漂移，有合理的凡尔球会跳高度，适宜的导流面积，减少液力损失，且有足够的强度与耐磨性、抗腐蚀性。

凡尔罩7的材质为高铬不锈钢，防止砂粒不断地磨损凡尔罩内壁，凡尔罩内壁变薄以及油液腐蚀断裂。第一凡尔72和第二凡尔321的材质为硬质合金，其硬度高，抗冲击性能好。

抽油杆4是抽油机井的细长杆件，它上接光杆，下接抽油泵起传递动力的作用。抽油杆4的载荷包括抽油杆自身的重量、活塞以上杆管之间环空液注的重量，杆柱、液柱的惯性力，摩擦力、杆柱弹性变形引起的振动，冲击载荷、回压、沉没压力等。抽油杆4单根长度为7.62或8米、9.14m，材质为低碳合金钢经过调质处理，抽油杆4在油管内用内通过螺纹箍一根根连接起来一直延伸到抽油泵的柱塞上，通过往复运动来泵油。抽油杆上端通过光杆连接抽油机，抽油杆下端连接抽油泵的柱塞，其作用是将地面抽油机悬点的往复运动传递给井下抽油泵。本实用新型的抽油杆的杆体是实心圆形断面的钢杆，其结构简单、易制造、成本低。

实施例2

如图1所示，作为对实施例1的进一步的改进，所述柱塞3包括柱塞大径段31以及柱塞小径段32，所述柱塞小径段32连接在柱塞大径段31下端，且柱塞大径段31的外径大于下部的柱塞小径段32；

柱塞大径段31与柱塞小径段32可以通过螺纹连接，或者柱塞大径段31 与柱塞小径段32为整体结构。

所述第一泵筒1包括泵筒上段11以及泵筒下段12，所述泵筒上段11连接在所述泵筒下段12上端，且所述泵筒上段11设置有所述开口，所述泵筒上段11的内径大于所述泵筒下段12；

其中，所述柱塞大径段31的外径与泵筒上段11的内径相适配，所述柱塞小径段32的外径与泵筒下段12的内径相适配。

其优点为，将柱塞小径段32提升到泵筒上段11内时，泵筒上段11之间的砂子等杂物可以落入泵筒下段12内，以进行简单的卡泵处理。

如图2所示泵筒上段11和泵筒下段12为浇注成的一体结构，且柱塞大径段31与柱塞小径段32为浇注成的一体结构。

如图3所示，也可以是泵筒上段11和泵筒下段12通过螺纹等方式连接在一起，泵筒上段11与泵筒上段12的壁厚相同，且泵筒上段12的上端固定套设在泵筒上段11的下端内。

所述柱塞大径段31与泵筒上段11之间设置有第一密封件；和/或，所述柱塞小径段32与泵筒下段12之间设置有第二密封件。

可以只在所述柱塞大径段31与泵筒上段11之间设置密封环，在柱塞小径段32与泵筒下段12之间不设置密封环；或者在所述柱塞大径段31与泵筒上段11之间不设置密封环，只在柱塞小径段32与泵筒下段12之间设置密封环；也可以在所述柱塞大径段31与泵筒上段11之间设置密封环，且在柱塞小径段32与泵筒下段12之间也设置密封环。其中第一密封件和/或第二密封件不限于密封环，也可以是密封套等起到第一泵筒1内壁和柱塞3的外壁之间密封作用的其他结构。

实施例3

如图3所示，所述第一泵筒1外还套设有第二泵筒2，所述第二泵筒2 的上端用于与油管连接；且所述第二泵筒2的下端设置有泵筒接箍6，所述泵筒接箍6还与第一泵筒1固定连接。所述第一泵筒1的上端与所述第二泵筒2之间还设置有扶正压帽5。

扶正压帽5也可以是通过内螺纹与第一泵筒1上端固定连接，也可以是将扶正压帽5焊接在第一泵筒1上端；扶正压帽5也可以是焊接在第二泵筒的内壁的泵筒上段21位置处，与扶正压帽5第一泵筒外壁接触但不连接。

泵筒接箍6也可以是上端通过内外螺纹与第一泵筒1和第二泵筒2固定连接，泵筒接箍6的下端可以设置有外螺纹，用来连接尾管。

所述外第一泵筒1的上接头与出油管连接，抽油泵底部的泵筒接箍6下部连接有尾管或防砂管。以实现深井采油的目的，抽油泵不需要直接到达井下油体中。在抽油泵下面悬挂足够重量的尾管，使抽油泵以上的油管在抽油的过程中始终承受尾管的拉力，以平衡上行程时油管的弯曲力。悬挂尾管的优点是工艺简单，能消除或者减轻油管的弯曲效应。

在超深井油田中，泵体下端要悬挂尾管，使尾管浸入油液内，从而进行抽油。但是，悬挂的尾管由于其要浸入油液内，油管的长度越大，油管本身的重量也会越大，如果泵体下端悬挂的尾管重量太大，对泵体的长时间的拉伸作用会导致泵体变长，泵体的内径缩短，进而使柱塞与泵体的相对运动受到影响，造成抽油泵的损坏。

其目的为，第一，扶正压帽5的作用是扶正第一泵筒1，使得第一泵筒1 相对于第二泵筒2始终保持同轴、不倾斜。第二，泵筒接箍2下端连接尾管，第二泵筒2与出油管连接，第一泵筒1与第二泵筒2只是下段部固定连接，从而尾管的重量大部分由第二泵筒2承担，减少了第一泵筒1由于尾管重量产生的变形，泵筒拉长内径变小，导致抽油泵损坏的问题，提高了抽油泵的寿命。

如图3所示，所述扶正压帽5与所述第一泵筒1的外壁连接，且所述压帽5与所述第二泵筒2之间形成有环形通道，所述环形通道与所述第二泵筒 2及第一泵筒1之间的环形空间连通。

所述扶正压帽5上设置有沿第一泵筒1的轴向延伸的多个通孔，多个通孔间隔设置，且多个通孔均与第二泵筒2及第一泵筒1之间的环形空间连通；所述通孔的直径大于所述扶正压帽5的外壁与所述第二泵筒2的内壁之间的距离。

其目的为，砂子等杂物可以通过扶正压帽沉积到内筒与外筒之间的环形空腔内，减少杂物在内筒2和柱塞3上部之间沉积。扶正压帽5上间隔设置有多个通孔可以是圆形通孔，也可以是环形通孔等其他形状的通孔。

本技术方案的注气导通抽油泵对的示意图如图4所示，高压气体从油管10依次进入第二泵筒2，将第一泵筒1和第二泵筒2内部的砂子等杂质冲到抽油泵的外部。

实施例4

本实用新型还要求保护一种采油系统，包括抽油机和抽油泵，所述抽油泵为实施例1～5中记载的的注气防卡抽油泵。本实施例将详细描述该采油系统的工作过程。

在使用时，注气防卡抽油泵沉没在井液中，泵底部可悬挂尾管和防砂管，降低油泥砂垢进入泵筒。注气防卡抽油泵安装在油管的下部，抽油杆 4通过光杆与抽油机连接。抽油机通过抽油杆4传递给柱塞3的动力，给抽油泵加压将井下石油抽出。抽油机与注气防卡抽油泵组成抽油系统。井下的液体中常会含有蜡、砂、气、水及腐蚀物质，又在数百米到上千米的井下工作，泵内压力有时高达10MPa以上。

抽油机曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转变为光杆的上下往复运动，用抽油杆4带动柱塞3进行抽油。常见抽油机为游梁式抽油机，其由普通交流异步电动机直接拖动，其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆4，驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，把井下的油送到地面。工作时，动力机将高速旋转通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄轴做低速旋转运动，曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下往摆动，抽油机的驴头上挂着悬绳器，悬绳器连接光杆，光杆连接抽油杆，带动抽油杆作上下往复运动。柱塞3上下运动一次称一个冲程，也称一个抽汲周期，其间完成泵进液和排液的过程。

光杆从最高点运动到最低点之间的距离叫冲程长度。抽油机工作时，柱塞在驴头的带动下，上下往复运动一次叫一个冲程。光杆每分钟上下往复的次数叫冲次。在理想情况下，柱塞上、下一次进入和排除的液体体积都等于柱塞让出的体积。忽略抽油杆、油管不发生弹性变形，光杆冲程等于活塞冲程；地层供液充足，泵能完全充满，排出的液体等于进入泵内的液体。

图5所示为柱塞3位于冲程顶部的示意图。本实用新型的注气防卡抽油泵的作用原理，当柱塞3开始上行时，即在冲程底部位置，柱塞3内部的油体压力与柱塞3上部和下部油体的压力相等；在柱塞3上行的过程中，柱塞3下部的油体压力小于柱塞3内部油体的压力，第二凡尔在柱塞3内部油体的压力作用下关闭；柱塞3上部油体的压力大于柱塞3内部有体的压力，第一凡尔72在柱塞3上部油体压力作用下打开，柱塞3将其上部的油体举高，由上部出油管排出活塞冲程的一段油体。此时，柱塞3通过第一凡尔72和出油口71与柱塞3上部的油体连通，在柱塞3上行的过程中，保持柱塞3内部油体与柱塞3上部油体压力的平衡。当柱塞3上行终止时，即在冲程顶部位置，柱塞3下部油体充满泵筒上段12的空腔，柱塞3内部的油体压力与柱塞3上部和下部油体的压力相等。

在柱塞3下行的过程中，当柱塞3下行开始时，即在冲程顶部位置，柱塞3内部的油体压力与柱塞3上部和下部油体的压力相等；在柱塞3下行的过程中，柱塞3下部的油体压力大于柱塞3内部油体的压力，第二凡尔321受柱塞3下部油体压力作用打开，柱塞3下部的油体进入柱塞3内部，充满柱塞3内部的空腔；第一凡尔上部油体的压力小于柱塞3内部油体的压力，第一凡尔72受柱塞3内部油体的压力作用关闭，同时油体通过出油口71进入柱塞3上部空间，实现柱塞3内部与柱塞3的上部和下部的油体压力的平衡；当柱塞3下行终止时，即在冲程底部位置，柱塞3 内部的油体压力与柱塞3上部和下部油体的压力相等。

其中柱塞3相对于第一泵筒1向上运动的过程称为上冲程；柱塞3相对于第一泵筒1向下运动的过程称为下冲程。P_s为柱塞内油体的压力，P _上为柱塞上部油体的压力，P_下为柱塞下部油体的压力。在冲程顶部位置和冲程底部位置，有P_s＝P_上＝P_下；在上冲程中，有P_上>P_s>P_下；在下冲程中有P_上<P_s<P_下。

由于国内油田大部分已经进入了高含水开发期，加上高含砂、高温蒸气稠油开采、注聚合物开采及强腐蚀的介质环境和井况条件差等因素的影响，抽油泵需要经常检修，严重影响油田开发综合经济效益的提高。泵筒和柱塞摩擦副及周围环境条件构成了一个摩擦系统，这一系统的腐蚀磨损量由泵筒的腐蚀磨损量和柱塞的腐蚀磨损量的总和所决定。而泵筒和柱塞各自的腐蚀磨损量则由构成材料的物理机械化学性能、相互运动关系、工作环境和条件等因素决定。通过抽油泵的实效原因，其有效的防护措施就是优选泵筒和柱塞的材料和表面处理工艺。

实验结果：泵筒材料及表面处理工艺为45钢表面化学镀镍磷合金、303钢表面镀铬、4％～6％铬钢加压氮化等三种；柱塞材料及表面处理工艺为碳钢镀铬、碳钢激光处理、表面化学镀镍磷合金、碳钢表面喷焊镍基合金。将上述材料分别配对进行耐磨性实验，实验用的摩擦副由环和块组成，介质为清水、温度60℃，黏度为0.000653Pa/。试验机为MG-200型告诉高温摩擦磨损试验机。所加载荷1KN，试件总摩擦行程为20km。通过对不同泵筒和柱塞材料及表面处理工艺的配对耐磨性实验研究，选出泵筒和柱塞的左右匹配材料材料。

本实用新型提供的抽油泵工艺简单、安全可靠，可明显减少卡泵故障，且对碳酸盐岩注气开发油藏井的开发适用性较强。具体来说有以下的优点：

(1)由于外泵筒、泵筒不设置无凡尔，油流通道都在柱塞上，当发生卡泵时，可以将柱塞整体提出到外泵筒的外部，将柱塞与泵筒分离，以进行注气去除杂物，而不必将抽油泵整体从油田中取出。当柱塞上行时，柱塞小径段可以进入泵筒上段内，有利于泵筒上段之间的杂物落入泵筒下段内，进而降低抽油泵的卡泵概率；

(2)扶正压帽的作用是扶正内筒，使得内筒相对于外筒始终保持直立、不倾斜；

(3)泵筒接箍下端连接尾管，外泵筒与出油管连接，扶正压帽与外泵筒之间有间隙，从而尾管的重量全部由外泵筒承担，避免了原来与柱塞相配合的泵筒由于尾管重量产生的变形，泵筒拉长内径变小的问题；

(4)杂物可以通过扶正压帽沉积到内筒与外筒之间的环形空腔内，减少杂物在内筒和柱塞上之间沉积；

(5)由于抽油泵的关键零部件采用防腐材质并经过特殊处理，其防腐性能较强，耐用性得到了提高。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种注气防卡抽油泵，包括第一泵筒(1)、柱塞(3)和抽油杆(4)，其特征在于：

所述第一泵筒(1)具有第一过油通道(8)，所述柱塞(3)可滑动地设置在所述第一过油通道(8)中，所述柱塞(3)的一端与抽油杆(4)的一端连接，所述抽油杆(4)的另一端伸出所述第一泵筒(1)，所述第一过油通道朝向所述抽油杆(4)的上端形成有可供所述柱塞(3)进出第一泵筒(1)的开口；

所述柱塞(3)的下端设置有第二凡尔(322)，且所述柱塞(3)设置有第二过油通道(9)，所述第二过油通道(9)的下端通过所述第二凡尔(322)与第一过油通道(8)连通，所述第二过油通道(9)的上端与第一过油通道(8)连通；

所述柱塞(3)的上端设置有凡尔罩(7)，所述凡尔罩(7)的上端与所述抽油杆(4)连接，且所述凡尔罩(7)上有将第二过油通道(9)与第一过油通道(8)连通的出油口(71)，且所述凡尔罩(7)上还设置有第一凡尔(72)。

2.根据权利要求1所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述柱塞(3)包括柱塞大径段(31)以及柱塞小径段(32)，所述柱塞小径段(32)连接在柱塞大径段(31)下端，且柱塞大径段(31)的外径大于下部的柱塞小径段(32)；

所述第一泵筒(1)包括泵筒上段(11)以及泵筒下段(12)，所述泵筒上段(11)连接在所述泵筒下段(12)上端，且所述泵筒上段(11)设置有所述开口，所述泵筒上段(11)的内径大于所述泵筒下段(12)；

其中，所述柱塞大径段(31)的外径与泵筒上段(11)的内径相适配，所述柱塞小径段(32)的外径与泵筒下段(12)的内径相适配。

3.根据权利要求2所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述柱塞大径段(31)与泵筒上段(11)之间设置有第一密封件；和/或，所述柱塞小径段(32)与泵筒下段(12)之间设置有第二密封件。

4.根据权利要求1所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述第一泵筒(1)外还套设有第二泵筒(2)，所述第二泵筒(2)的上端用于与油管连接；且所述第二泵筒(2)的下端设置有接箍(6)，所述接箍(6)还与第一泵筒(1)固定连接。

5.根据权利要求4所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述第一泵筒(1)的上端与所述第二泵筒(2)之间还设置有扶正压帽(5)。

6.根据权利要求5所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述扶正压帽(5)与所述第一泵筒(1)的外壁连接，且所述扶正压帽(5)与所述第二泵筒(2)之间形成有环形通道，所述环形通道与所述第二泵筒(2)及第一泵筒(1)之间的环形空间连通。

7.根据权利要求6所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述扶正压帽(5)上设置有沿第一泵筒(1)的轴向延伸的多个通孔，多个通孔间隔设置，且多个通孔均与第二泵筒(2)及第一泵筒(1)之间的环形空间连通；所述通孔的直径大于所述扶正压帽(5)的外壁与所述第二泵筒(2)的内壁之间的距离。

8.根据权利要求7所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述扶正压帽(5)的上端形成向外倾斜的倒角。

9.根据权利要求1所述的注气防卡抽油泵，其特征在于：所述第一凡尔(72)和第二凡尔(322)均为单向阀。

10.一种采油系统，包括抽油机和抽油泵，其特征在于：所述抽油泵为权利要求1～9中任一项所述的注气防卡抽油泵。