CN212671718U - 串联泵举升管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种串联泵举升管柱，包括：油管；柱塞泵，同轴设置在油管内，柱塞泵的上端和下端均与抽油杆连接；螺杆泵驱动装置，同轴设置在油管中并位于柱塞泵的下方，螺杆泵驱动装置包括中心管、驱动杆和单向轴承，中心管通过转动轴承同轴套设在油管内，中心管的内壁设置有固定键，驱动杆上端与抽油杆固定连接，驱动杆的下端置于中心管内部，驱动杆的外周设置有与固定键配合的螺旋槽，单向轴承外圈与中心管下端的内壁固定连接；螺杆泵和油管锚，螺杆泵的转子上端与单向轴承的内圈连接，油管锚与螺杆泵的转子下端连接。本实用新型的有益效果：能够降低现有技术中容易发生断杆事故的问题，提高整体装置的下入深度。

Description

串联泵举升管柱

技术领域

本实用新型涉及抽油泵领域，具体涉及一种串联泵举升管柱。

背景技术

螺杆泵与柱塞抽油泵相比具有可一定程度上防砂卡，可抽吸一定粘度的液体、抽吸平稳有一定控水效果等优点，螺杆泵通过上部抽油杆旋转带动螺杆泵转子旋转从而实现举升井下液体。当螺杆泵下入深度超过1500米以上时，螺杆泵使用的插接式抽油杆承受较大扭矩，极容易发生断杆事故，而井下驱动螺杆泵装置需要在井下下入电机，配套的井下电缆等价格较高，上述问题限制了螺杆泵在深井中的使用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种串联泵举升管柱，以达到消除使用时出现的断杆问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种串联泵举升管柱，包括：油管；柱塞泵，同轴设置在油管内，柱塞泵的上端和下端均与抽油杆连接；螺杆泵驱动装置，同轴设置在油管中并位于柱塞泵的下方，螺杆泵驱动装置包括中心管、驱动杆和单向轴承，中心管通过转动轴承同轴套设在油管内，中心管的内壁设置有固定键，驱动杆上端与抽油杆固定连接，驱动杆的下端置于中心管内部，驱动杆的外周设置有与固定键配合的螺旋槽，单向轴承外圈与中心管下端的内壁固定连接；螺杆泵和油管锚，螺杆泵的转子上端与单向轴承的内圈连接，油管锚与螺杆泵的转子下端连接。

进一步地，油管内间隔设置有上过流短接和下过流短接，上过流短接和下过流短接均设置有用于容纳支撑转动轴承的容纳空间，且上过流短接设置有轴向布置的上过流孔，下过流短接设置有轴向布置的下过流孔。

进一步地，中心管的上端固定设置有径向外凸缘，径向外凸缘挂接于上过流短接处的转动轴承上。

进一步地，柱塞泵包括：外管，下端设置有下接头；泵筒，同轴间隔套设在外管内，且泵筒与外管之间形成沉砂空间；长柱塞总成，包括活塞本体、进液接头和连接杆，活塞本体密封穿设在泵筒中，且活塞本体能够相对于泵筒滑动，进液接头与活塞本体的下端连接，进液接头上设置有进液孔，连接杆的上端与进液接头连接，连接杆的下端用于连接下游的井下工具，且连接杆能够随活塞本体移动；底阀总成，上端与泵筒的下端连接，底阀总成的下端外部与下接头的上端内壁抵接，连接杆的下端穿过底阀总成并置于底阀总成的外侧。

进一步地，底阀总成包括：底阀座，上端与泵筒的下端连接，底阀座沿轴向方向设置有锥形阀孔；锥形游动阀，套设固定在连接杆外周并能够随连接杆移动，锥形游动阀能够坐封在锥形阀孔处。

进一步地，长柱塞总成的长度大于泵筒的长度，且活塞本体的上端始终置于泵筒的上端外侧。

进一步地，活塞本体上设置有：挡砂环，活塞本体的上端和下端均设置有挡砂环，挡砂环能够与泵筒的内壁密封；刮砂环，设置在活塞本体下端处挡砂环与进液接头之间。

进一步地，外管与泵筒之间设置有多个十字花扶正器，多个十字花扶正器间隔设置在沉砂空间处。

进一步地，外管的上端连接有上接头，上接头的下端内壁设置有内径逐渐减小的引导斜面，引导斜面处设置有沉砂孔，沉砂孔的下端与沉砂空间连通，且沉砂孔的轴线与外管的轴线平行。

进一步地，串联泵举升管柱还包括缓冲器，设置在油管内并位于柱塞泵与螺杆泵驱动装置之间。

进一步地，缓冲器下方连接的抽油杆通过脱接器与驱动杆连接。

进一步地，油管锚的下方依次设置有防砂管和丝堵。

本实用新型的有益效果是，当抽油杆进行往复运动时会带动驱动杆做竖直方向的往复运动，从而驱动中心管转动，进而带动与其连接的螺杆泵和油管锚转动，由于驱动杆在驱动中心管转动时是通过固定键与螺旋槽配合产生旋转驱动力，驱动杆本身所受扭矩减小，能够降低现有技术中容易发生断杆事故的问题，提高整体装置的下入深度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为螺杆泵驱动装置的结构示意图；

图3为柱塞泵的结构示意图；

图4为上接头处的局部放大图；

图5为底阀总成处的局部放大图。

图中附图标记：1、油管；2、柱塞泵；3、缓冲器；4、螺杆泵驱动装置；5、螺杆泵；6、油管锚；7、防砂管；8、丝堵；9、抽油杆；10、脱接器；21、上接头；211、引导斜面；212、沉砂孔；22、外管；23、泵筒；231、丝扣；24、十字花扶正器；25、沉砂空间；26、下接头；27、底阀总成；271、锥形游动阀；28、长柱塞总成；281、活塞本体；282、挡砂环；283、刮砂环；284、进液接头；285、进液孔；286、连接杆；41、螺杆泵驱动装置外管；42、中心管；43、转动轴承；44、上过流短接；45、上过流孔；46、驱动杆；47、螺旋槽；48、固定键；49、单向轴承；50、下过流短接；51、下过流孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供了一种串联泵举升管柱，包括油管1、柱塞泵2、螺杆泵驱动装置4、螺杆泵5和油管锚6。柱塞泵2同轴设置在油管1内，柱塞泵2的上端和下端均与抽油杆9连接。螺杆泵驱动装置4同轴设置在油管1中并位于柱塞泵2的下方，螺杆泵驱动装置4包括中心管42、驱动杆46和单向轴承49，中心管42通过转动轴承43同轴套设在油管1内，中心管42的内壁设置有固定键48，驱动杆46上端与抽油杆9固定连接，驱动杆46的下端置于中心管42内部，驱动杆46的外周设置有与固定键48配合的螺旋槽47，单向轴承49外圈与中心管42下端的内壁固定连接。螺杆泵5的转子上端与单向轴承49的内圈连接，油管锚6与螺杆泵5的转子下端连接。

当抽油杆9进行往复运动时会带动驱动杆46做竖直方向的往复运动，从而驱动中心管42转动，进而带动与其连接的螺杆泵5和油管锚6转动，由于驱动杆46在驱动中心管42转动时是通过固定键48与螺旋槽47配合产生旋转驱动力，驱动杆46本身所受扭矩减小，能够降低现有技术中容易发生断杆事故的问题，提高整体装置的下入深度。

需要说明的是，螺旋槽47与水平面的夹角范围在55°～65°，以避免发生无法转动的情况。

具体地，油管1内间隔设置有上过流短接44和下过流短接50，上过流短接44和下过流短接50均设置有用于容纳支撑转动轴承43的容纳空间，且上过流短接44设置有轴向布置的上过流孔45，下过流短接50设置有轴向布置的下过流孔51。上过流短接44和下过流短接50均开设有轴向通孔，且上过流短接44和下过流短接50的轴向通孔处设置有台阶段，用于形成上述容纳空间。转动轴承43固定设置在该台阶段，中心管42穿设在上述轴向通孔内并与转动轴承43抵接，以使中心管42能够相对于油管1转动。

本实施例中，上述的上过流孔45和下过流孔51均至少为两个，对称设置在对应的容纳空间的两侧。

优选地，中心管42的上端固定设置有径向外凸缘，径向外凸缘挂接于上过流短接44处的转动轴承43上。上述径向外凸缘为中心管上端外周设置的环状凸起结构，该凸起结构沿径向方向设置，且该径向外凸缘的下表面与转动轴承43的上端抵接，以将中心管42悬挂于该转动轴承43处。

需要说明的是，本实用新型实施例中油管1包括油管本体和螺杆泵驱动装置外管41，螺杆泵驱动装置外管41与油管本体连接，且螺杆泵驱动装置外管41位于螺杆泵驱动装置4处，上述中心管42等部件均位于螺杆泵驱动装置外管41内部。

进一步地，螺杆泵驱动装置4的中上部设置有限位销，该限位销能够限制螺杆泵驱动装置4的轴向方向位移。

螺杆泵驱动装置4的工作原理如下：当抽油杆9带动驱动杆46在螺杆泵驱动装置内上行时，由于限位销固定在螺杆泵驱动装置上，无法发生纵向位移，此时驱动杆46的螺旋槽47套住固定键48并且上行，从而带动中心管42转动，进而通过其下端单向轴承49使得螺杆泵5的转子转动，使得螺杆泵5正常工作。当抽油杆9带动驱动杆46下行时，由于单向轴承49的作用，此时中心管42反向转动，但是螺杆泵5转子并不跟随转动，从而避免螺杆泵5转子反转。

如图3至图5所示，柱塞泵2包括外管22、泵筒23、底阀总成27和长柱塞总成28。泵筒23同轴间隔套设在外管22内，且泵筒23与外管22之间形成沉砂空间25。长柱塞总成28包括活塞本体281、进液接头284和连接杆286，活塞本体281密封穿设在泵筒23中，且活塞本体281能够相对于泵筒23滑动，进液接头284与活塞本体281的下端连接，进液接头284的侧面上设置有进液孔285，连接杆286的上端与进液接头284连接，连接杆286的下端用于连接下游的井下工具，且连接杆286能够随活塞本体281移动。底阀总成27与泵筒23的下端连接，连接杆286的下端穿过底阀总成27并置于底阀总成27的外侧。

连接在柱塞下端的连接杆286穿过底阀总成27后其下端继续连接在抽油杆9和螺杆泵驱动装置4，通过连接杆286及下部抽油杆9将抽油机往复运动向下传递至需要动力的下部螺杆泵驱动装置4，可以实现将动力传递至下端的井下工具的目的。

本实用新型实施例中，外管22为油管的一部分，外管22的下端设置有下接头26，底阀总成27的上端与泵筒23的下端连接，底阀总成27的下端外部与下接头26的上端内壁抵接。即下接头26上端为丝扣结构，其上端的内外周均设置有对应的丝扣。

如图3所示，底阀总成27包括底阀座和锥形游动阀271。底阀座的上端与泵筒23的下端连接，底阀座沿轴向方向设置有锥形阀孔。锥形游动阀271套设固定在连接杆286外周并能够随连接杆286移动，锥形游动阀271能够坐封在锥形阀孔处，并且流体能够顶开该锥形游动阀271游动阀并继续上行。

本实用新型实施例中，上述长柱塞总成28的长度大于泵筒23的长度，且活塞本体281的上端始终置于泵筒23的上端外侧。在抽吸过程中，柱塞上端永远露出在泵筒23外可以在沉沙过程中尽量减少沙粒落入长柱塞总成28与泵筒23之间，避免造成卡泵。

优选地，活塞本体281的上端和下端均设置有挡砂环282，挡砂环282固定套设在活塞本体281外周并能够与泵筒23的内壁密封。活塞本体281上还包括刮砂环283，设置在活塞本体281下端处挡砂环282与进液接头284之间。设置挡砂环282和刮砂环283可避免在抽吸过程中细小的颗粒进入活塞本体281与泵筒23之间的间隙，造成卡泵，此为该泵的防卡的机理。

如图4所示，外管22与泵筒23之间通过十字花扶正器24连接。十字花扶正器24为多个，间隔设置在沉砂空间25处。该十字花扶正器24不会阻碍沉沙，同时也能避免占据沉砂空间25过多的容积。

井内含砂流体通过吸入口防砂筛管时，较粗的砂粒被防砂筛管阻挡，含较细砂粒的液体通过防砂筛管，再经过下部工具或抽油泵、泵下尾管上行，顶开锥形游动阀271进入防砂泵的泵筒23，并通过进液接头284的进液孔285进入柱塞，并继续上行，在液体上行的过程中，由于重力分异作用，部分砂粒向下沉积进入泵筒23与外管22之间的环形沉砂空间25。

需要说明的是，本实用新型实施例中，上述沉砂空间25由外管22与泵筒23的环空组成，可根据需要通过增加外管22长度的方式增大沉砂空间25，使得该泵可适用与出砂量大的油井。具体如下：在泵筒23上端连接油管，并加长外管22的方式增大沉砂空间，外管22和泵上油管可以是1-10根。其中，泵筒23上端设置丝扣231，可以便于连接延长所需的油管等其他部件。

外管22的上端连接有上接头21，上接头21的下端内壁设置有内径逐渐减小的引导斜面211。引导斜面211沿竖直方向向下倾斜，且直径逐渐减小。引导斜面211处设置有沉砂孔212，沉砂孔212的下端与沉砂空间25连通，且沉砂孔212的轴线与外管22的轴线平行。

上述引导斜面211和沉砂孔212可以对沉淀的沙粒进行导向，使其进入到沉砂空间25中沉积，避免过多沙粒流向活塞本体281与泵筒23之间的间隙造成卡泵。

本实施例中，柱塞泵2为空心泵或者防沙泵。

柱塞泵2的工作原理如下：井内含砂流体通过吸入口防砂筛管时，较粗的砂粒被防砂筛管阻挡，含较细砂粒的液体通过防砂筛管，再经过下部工具或抽油泵、泵下尾管上行，顶开锥形游动阀271进入泵筒23，并通过进液接头284的进液孔285进入活塞本体281，顶开活塞本体281内的游动阀进入泵上油管，并继续上行，在液体上行的过程中，由于重力分异作用，部分砂粒向下沉积进入泵筒23与外管22之间的环形沉砂空间25，此即该泵的沉砂过程和机理。

在抽吸过程中，活塞本体281的上端永远露出在泵筒外，活塞本体281和泵筒23形成间隙密封，活塞本体281上部和下部设有挡砂环282，活塞本体281的下部设置有刮砂环283，可避免在抽吸过程中细小的颗粒进入活塞本体281与泵筒23之间的间隙，造成卡泵，此为该泵另一防卡的机理。

如图1所示，串联泵举升管柱还包括缓冲器3，设置在油管1内并位于柱塞泵2与螺杆泵驱动装置4之间。缓冲器3下方连接的抽油杆9通过脱接器10与驱动杆46连接。此处缓冲器3脱接器10的结构与现有技术中对应装置的结构相同，申请人对此不再进行赘述。

优选地，油管锚6的下方依次设置有防砂管7和丝堵8，上述防砂管7能够进行初步防砂，丝堵8能够对防砂管7进行封堵。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：利用抽油机动力驱动柱塞泵和螺杆泵，解决螺杆泵下入深度过高驱动杆断裂以及螺杆泵扬程不足的问题，提高螺杆泵下入深度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (12)

1.一种串联泵举升管柱，其特征在于，包括：

油管(1)；

柱塞泵(2)，同轴设置在油管(1)内，柱塞泵(2)的上端和下端均与抽油杆(9)连接；

螺杆泵驱动装置(4)，同轴设置在油管(1)中并位于柱塞泵(2)的下方，螺杆泵驱动装置(4)包括中心管(42)、驱动杆(46)和单向轴承(49)，中心管(42)通过转动轴承(43)同轴套设在油管(1)内，中心管(42)的内壁设置有固定键(48)，驱动杆(46)上端与抽油杆(9)固定连接，驱动杆(46)的下端置于中心管(42)内部，驱动杆(46)的外周设置有与固定键(48)配合的螺旋槽(47)，单向轴承(49)外圈与中心管(42)下端的内壁固定连接；

螺杆泵(5)和油管锚(6)，螺杆泵(5)的转子上端与单向轴承(49)的内圈连接，油管锚(6)与螺杆泵(5)的转子下端连接。

2.根据权利要求1所述的串联泵举升管柱，其特征在于，油管(1)内间隔设置有上过流短接(44)和下过流短接(50)，上过流短接(44)和下过流短接(50)均设置有用于容纳支撑转动轴承(43)的容纳空间，且上过流短接(44)设置有轴向布置的上过流孔(45)，下过流短接(50)设置有轴向布置的下过流孔(51)。

3.根据权利要求2所述的串联泵举升管柱，其特征在于，中心管(42)的上端固定设置有径向外凸缘，所述径向外凸缘挂接于上过流短接(44)处的转动轴承(43)上。

4.根据权利要求1所述的串联泵举升管柱，其特征在于，柱塞泵(2)包括：

外管(22)，下端设置有下接头(26)；

泵筒(23)，同轴间隔套设在外管(22)内，且泵筒(23)与外管(22)之间形成沉砂空间(25)；

长柱塞总成(28)，包括活塞本体(281)、进液接头(284)和连接杆(286)，活塞本体(281)密封穿设在泵筒(23)中，且活塞本体(281)能够相对于泵筒(23)滑动，进液接头(284)与活塞本体(281)的下端连接，进液接头(284)上设置有进液孔(285)，连接杆(286)的上端与进液接头(284)连接，连接杆(286)的下端用于连接下游的井下工具，且连接杆(286)能够随活塞本体(281)移动；

底阀总成(27)，上端与泵筒(23)的下端连接，底阀总成(27)的下端外部与下接头(26)的上端内壁抵接，连接杆(286)的下端穿过底阀总成(27)并置于底阀总成(27)的外侧。

5.根据权利要求4所述的串联泵举升管柱，其特征在于，底阀总成(27)包括：

底阀座，上端与泵筒(23)的下端连接，所述底阀座沿轴向方向设置有锥形阀孔；

锥形游动阀(271)，套设固定在连接杆(286)外周并能够随连接杆(286)移动，锥形游动阀(271)能够坐封在所述锥形阀孔处。

6.根据权利要求5所述的串联泵举升管柱，其特征在于，长柱塞总成(28)的长度大于泵筒(23)的长度，且活塞本体(281)的上端始终置于泵筒(23)的上端外侧。

7.根据权利要求6所述的串联泵举升管柱，其特征在于，活塞本体(281)上设置有：

挡砂环(282)，活塞本体(281)的上端和下端均设置有挡砂环(282)，挡砂环(282)能够与泵筒(23)的内壁密封；

刮砂环(283)，设置在活塞本体(281)下端处的挡砂环(282)与进液接头(284)之间。

8.根据权利要求7所述的串联泵举升管柱，其特征在于，外管(22)与泵筒(23)之间设置有多个十字花扶正器(24)，多个十字花扶正器(24)间隔设置在沉砂空间(25)处。

9.根据权利要求8所述的串联泵举升管柱，其特征在于，外管(22)的上端连接有上接头(21)，上接头(21)的下端内壁设置有内径逐渐减小的引导斜面(211)，引导斜面(211)处设置有沉砂孔(212)，沉砂孔(212)的下端与沉砂空间(25)连通，且沉砂孔(212)的轴线与外管(22)的轴线平行。

10.根据权利要求1所述的串联泵举升管柱，其特征在于，所述串联泵举升管柱还包括缓冲器(3)，设置在油管(1)内并位于柱塞泵(2)与螺杆泵驱动装置(4)之间。

11.根据权利要求10所述的串联泵举升管柱，其特征在于，缓冲器(3)下方连接的抽油杆(9)通过脱接器(10)与驱动杆(46)连接。

12.根据权利要求1所述的串联泵举升管柱，其特征在于，油管锚(6)的下方依次设置有防砂管(7)和丝堵(8)。

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