CN2297564Y - 双卡式杆式泵 - Google Patents

Abstract

双卡式杆式泵是一种有杆泵采油系统中使用的抽油泵,可用于深井、浅井、稀油井和稠油井等各种不同类型的油井,它主要由拉杆扶正部分、上部座卡密封部分、泵筒、柱塞、游动阀总成、固定阀总成、下部座卡密封部分和外工作筒等组成,其优点是:能实现杆式泵的不起油管检泵作业,从而降低采油成本;保护环境;减轻作业工人的劳动强度。双卡式杆式泵的设计特征可以提供足够的座卡力和优良的密封性能,并能提高泵效和寿命。

Description

双卡式杆式泵

本实用新型涉及一种油田上有杆泵采油系统中使用的杆式抽油泵，属于井下抽油泵类。

在现有技术中，有杆泵采油主要使用两个泵种，一种是管式泵，一种是杆式泵，杆式泵和管式泵在结构上的差别是：管式泵主要由泵筒、柱塞、游动阀和固定阀四部分组成，而杆式泵主要由泵筒、柱塞、游动阀、固定阀、座卡密封部分和拉杆部分组成。由于上述结构上的差别，所以在使用中，每当检泵作业时，管式泵必须同时起下油管柱和抽油杆柱，而杆式泵只需起下抽油杆柱。因此使用杆式泵，可大大节省作业时间和作业费用，减少采油井场的地面污染和工人的劳动强度，提高油田的综合经济效益。

虽然杆式泵具有上述诸多优点，但在我国的机械采油井中却用量甚少，其原因是杆式泵的座卡密封部分不可靠，在许多特殊油井中如稠油井、出砂井、含气井中，密封部分经常失效，卡紧部分自动脱出，使油井不能正常生产。即便在一般油井中，由于井下情况复杂，井底压力波动较大，杆式泵在使用上的问题也时有发生。上述情况成为杆式泵推广使用中的一大技术难题。国外杆式泵的座卡密封基本有两种结构形式，一种是三皮碗式，靠弹性材料产生的过盈和摩擦力来座卡密封，适用于浅井和一般井；另一种是机械式座卡密封，适用于井况复杂的井和高温井。但这两种座卡密封形式，国内多个抽油泵制造厂和油田都引用过，现场使用中效果均不理想。国内研制的杆式泵，座卡密封形式采用的是三簧爪加密封环式，靠三簧爪的弹性力支压在泵的台肩上保持座卡，靠密封环密封。但在使用中，簧爪经常折断，且支撑力和恢复力不易控制，密封环也经常失去作用。

本实用新型的目的就是提供一种新型的双卡式杆式泵，该泵在任何油井情况下和任何原油物性下都能保持可靠的座卡密封性能，并且具有较高的泵效和较长的使用寿命。

本实用新型的双卡式杆式泵主要由扶正套、顶部座封、拉杆、上支承接头、泵筒、柱塞、外工作筒、游动阀罩、游动阀、固定阀罩、固定阀、底部座封、下支承接头等组成。其座卡密封采用在泵的上下两端双向座卡密封、双重保险的结构，以增加座卡密封力和工作的可靠性。其具体结构是：上部采用弹性座卡密封，由弹性密封环、隔环、锁紧环、心轴和上座封接头等组成。弹性材料在自身过盈量和油井液柱压力下产生变形，提供计算确定的座卡力和密封性能。下部采用机械座卡密封，由机械卡簧、座封锥环和下部座封接头等组成，靠下放抽油杆柱的重量座卡密封。座封锥环的座封锥面和下座封接头的座封面是经过精加工的表面，在正压力的作用下，产生弹性变形，实现良好的密封。卡紧力由弹性卡簧产生，弹性卡簧由弹簧钢制成，经热处理后，产生足够的刚性和弹性力，提供限定的座卡力。本实用新型的双卡式杆式泵还设计有拉杆扶正机构，保证在抽油过程中、柱塞和泵筒之间不产生偏磨，减少了卡泵、漏失等故障的发生，延长了泵的使用寿命。另外在泵的进油部分和出油部分采用了射流型的结构，减少了泵的进出油阻力，进油阀罩和出油阀罩上还有导向结构，保证了泵阀的快速启闭和泵阀的寿命，上述发明特征使双卡式杆式泵提高了泵效。

该泵在使用中，上、下密封接头用外工作筒连在一起，然后随油管一同下井，而泵由抽油杆柱送到井下。到位后，为了分散座卡力，上部座卡密封先入上密封接头，接着下部座卡密封入下部座封接头。双卡式杆式泵的入卡力为8-12kN，解卡力为20-24kN，密封百分之百的可靠。在现场使用中，入卡顺利，解卡可靠，在任何情况下，都未发生过作业施工中入卡和解卡困难的问题，更未发生过工作中自动脱卡和密封中泄漏的现象，保证了杆式泵的正常工作和采油中增产措施的顺利实施。

双卡式杆式泵与常规杆式泵相比具有如下优点：

1.该泵可提供足够的座卡力和密封性能，其双向座卡、密封的结构，保证了座卡密封的可靠性。

2.该泵进、出油阀的射流和导向结构能减少泵的进出油阻力，使泵阀能快速启闭，因此，双卡式杆式泵具有较高的泵效和较长的泵阀使用寿命。

3.该泵具有拉杆扶正机构，避免了泵柱塞和泵筒在使用中的偏磨，减少了泵的砂卡，延长了泵的使用寿命。

4.泵外工作筒的设计可保证泵筒不受水击等因素的损伤，防止了泵筒被沉砂埋死。

下面结合附图1至附图5所给出的实施例，对本实用新型做进一步的描述。

附图1是双卡式杆式泵的结构图。

附图2是双卡式杆式泵阀罩结构的主视图。

附图3是附图2双卡式杆式泵阀罩A-A截面的剖视图。

附图4是液力启动式密封的结构示意图。

附图5是无外工作筒双卡式杆式泵的结构图。

实施例1中的双卡式杆式泵由拉杆扶正部分、上部座卡密封部分、泵筒、柱塞、游动阀总成、固定阀总成、外工作筒和下部座卡密封部分等组成。拉杆扶正部分包括抽油杆接头(1)、扶正套(2)和拉杆(3)等零部件，扶正套与拉杆之间设计间隙为0.6-1mm。上部座卡密封部分包括心轴(4)、弹性密封环(5)、隔环(6)、锁紧环(7)和上支承接头(8)等零部件。弹性密封环(5)由具有一定硬度，并能耐磨、耐油的橡胶或塑料制成，装配后与上支承接头(8)的过盈量为0.8-1mm。双卡式杆式泵的泵筒(9)、柱塞(10)、阀球(12)和阀座(13)都是按有关国家标准制造的，但在阀罩(11)中设计了导向结构(19)和射流结构(20)。外工作筒(14)为上、下两端制有油管螺纹的钢管，装配中与上、下座卡密封接头连在一起，形成连续封闭的部分、工作中与油管柱相连。下部座卡密封部分包括固定阀短节(15)、座封锥环(16)、机械卡簧(17)和下部座封接头(18)等零部件。机械卡簧(17)上部制有螺纹与固定阀短节(15)相连，下部开有弹性开口。为了减少应力集中，提高弹簧强度，开口为不等深开口。在固定阀短节(15)与机械卡簧(17)之间设计有座封锥环(16)，座封锥环(16)用具有一定塑性和耐磨性并能耐高温和腐蚀的材料制成。

当井下压力情况无法确定或其变化幅度很大时，实施例1中的上部座卡密封部分采用液力启动式弹性密封的结构。该结构可以提供相对更大的座卡力和更可靠的密封。液力启动式弹性密封机构由心轴(21)、加强套(22)、传压孔(23)、压力腔(24)和弹性套(25)等组成。工作中座封后，油管柱中的液柱压力将通过传压孔进入压力腔，压迫弹性套产生正压密封。

实施例2中的双卡式杆式泵为无外工作筒的结构形式，与实施例1的区别是在设计中减去了外工作筒，以降低制造成本。无外工作筒式双卡杆式泵除上部座卡密封部分之外，其余结构均相同。它的上部座卡密封部分主要由上部接头(26)、弹性套(27)、心轴(28)、承托环(29)和承压接头(30)等部分组成。其工作原理是当泵下到工作位置后，下部座卡密封部分座封。座封后，抽油杆重量作用在上部接头(26)上，上部接头压缩弹性套(27)，弹性套(27)在心轴(28)产生滑动位移的同时，封隔油管空间，并产生很大的正压力，达到座卡密封的目的。

Claims (5)

1.一种油田有杆泵采油中使用的抽油泵，包括泵筒、柱塞、游动阀总成和固定阀总成，其特征在于：该泵采用了在上下两端双向座卡密封和双重保险的结构，座卡密封结构用螺纹与泵体相连，座卡密封接头用螺纹与外工作筒相连，同时该泵的最上部还设计有由抽油杆接头、扶正套和拉杆等零件组成的拉杆扶正机构，抽油杆接头与拉杆用螺纹连接在一起，再用螺纹连接在柱塞上，扶正套则用螺纹连接在泵筒的最上端。

2.根据权利要求1所述的双卡式杆式泵，其特征在于：该泵的上部座卡密封部分由心轴(4)、弹性密封环(5)、隔环(6)、锁紧环(7)和上支承接头(8)等组成，弹性密封环(5)由具有一定硬度的耐磨、耐油橡胶或塑料制成，下部座卡密封部分由座封锥环(16)、机械卡簧(17)和下支承接头(18)等组成，机械卡簧(17)下部开出不等深的弹性开口，座封锥环(16)用具有塑性、耐磨性和耐高温的材料制成，上部座卡密封部分和下部座卡密封部分用外工作筒连在一起。

3.根据权利要求1所述的双卡式杆式泵，其特征在于：该泵的上部座卡密封部分设计有液力启动式弹性密封机构，该机构由心轴(21)、加强套(22)、传压孔(23)、压力腔(24)和弹性套(25)等组成。

4.根据权利要求1所述的双卡式杆式泵，其特征在于：该泵的上部座卡密封部分由上部接头(26)、弹性套(27)、心轴(28)、承托环(29)和承压接头(30)等组成。

5.根据权利要求1至4所述的双卡式杆式泵，其特征在于：该泵的游动阀罩和固定阀罩都设计有射流结构(19)和扶正结构(20)。

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