CN2720147Y - 一种无杆采油系统设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油工业使用的一种无杆采油系统设备，特别适用于斜井、定向井抽油，防止杆管偏磨对油井造成的损坏。本实用新型的无杆采油系统包括井下原油举升部分和井下管柱，由抽油机作为地面驱动装置，设有井口动力部分。空心光杆将井口动力部分与抽油机的动力输出端连接，形成动力液传递通道；空心光杆通过井口动力部分连通井下原油举升部分形成地层产液通道。由于井筒内井口动力泵下没有抽油杆运动件，应用于大斜度井、定向井采油，彻底解决了有杆抽油系统的杆管偏，技术可靠。以抽油机作动力，井下泵为常规抽油泵，技术成熟，免修期长。

Description

一种无杆采油系统设备

技术领域

本实用新型涉及石油工业的采油设备，特别是一种无杆采油系统设备，适用于各种油井，特别是斜井、定向井抽油，彻底消除有杆抽油泵采油杆管磨损对油井造成的损坏。

技术背景

在石油工业，有杆泵采油是最主要的采油方式。有杆泵抽油系统发展时间最长，工艺配套，技术成熟。设备装置简单耐用，故障率低。但是用在高含水、深抽、斜井、定向井中，存在杆管偏磨严重、系统效率低、免修期急剧下降等问题。虽然采用了扶正器等辅助部件，效果并不明显，未从根本上解决问题。使用无杆泵采油能够从根本上解决有杆抽油泵采油杆管磨损问题，但目前还没有一种技术简单，工作可靠的无杆采油设备和方法。目前采用的无杆泵主要有水力活塞泵和电动潜油泵。水力活塞泵系统复杂，结构复杂的动力泵、换向系统同时置于井下狭小的井眼内，高冲次、短冲程、短密封面运行，可靠性差。对动力液质量要求高，工作液、产出液必须在井下混合，地面需要庞大的工作液、产出液分离系统，投资成本高，运行成本高。对出砂、含气、稠油适应性差。免修期短，一般不超过半年。而电动潜油泵供液不稳定、润滑油泄漏时，容易发生过热烧毁潜油电机的停产事故。电缆要随潜油电机、泵下入深井内，其下井过程中易于损坏。潜油电机运转速度高，对含砂、含气和稠油井液适应性差，容易磨损，免修期短。系统各部分成本高，维护费用高。

中国专利00212778.4介绍了一种液力杆泵采油装置。工作原理主要是把水力活塞泵的换向控制部分从井下移到地面上来，从而简化井下泵的结构。该装置由供液系统、深达井下泵的双管并行液力管路、井下泵三部分组成。地面供液部分为一液压工作站。井下泵是不带换向机构的常规柱塞抽油泵及阀组组合而成。该装置可使井下泵的结构简化，对动力液要求降低。其缺陷是受技术水平影响，地面液压工作站无故障工作时间短；深达井下泵的双管并行液力管路实现难度大，下入起出困难，可靠性差，难以在矿场实际应用。再者，井下泵及其流道仍然太复杂，增大了故障几率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种无杆采油系统设备，克服现有无杆采油技术的缺陷，采用技术成熟、可靠性高的地面换向技术和井下泵抽技术，采用液力传递动力，延长修井周期，有效解决杆管偏磨的问题，降低生产成本。

本技术解决方案可达上述目的：一种无杆采油系统设备，包括井下原油举升部分和井下管柱，由抽油机作为地面驱动装置，设有井口动力部分。空心光杆将井口动力部分与抽油机的动力输出端连接，形成动力液传递通道；空心光杆通过井口动力部分连通井下原油举升部分形成地层产液通道。

本实用新型与现有无杆采油技术相比具有显著的效果，本实用新型综合了有杆抽油系统的优势，利用常规抽油泵的结构模式和水力活塞泵液力传递工作原理，设计的抽油机驱动的无杆采油系统设备，可在采油领域广泛应用。具有以下特点：

1、由于井筒内井口动力泵以下，没有抽油杆运动件，应用于大斜度井、定向井采油，彻底解决了有杆抽油系统的杆管偏磨。

2、技术简单、可靠。以可靠性高的抽油机作动力，无须进行动力改造，一次性投资大大减少。井下泵结构借鉴高性能常规泵，技术成熟，免修期长，可达一年以上。

3、以产出液作动力液，不必进行动力液的分离，不增加地面流程。

4、在同样下泵深度、相同泵径以及相同工作条件下，悬点负荷可降低。相应地，所用抽油机电机功率和减速箱扭矩也可大大减小，降低能耗。

附图说明

附图1为本实用新型的安装结构、工作原理示意图。

附图2为本实用新型原油举升部分结构示意图的上半图。

附图3为本实用新型原油举升部分结构示意图的下半图。

图中：产出液排出管路1、泄漏回路2、井口动力泵3、补偿阀4、大油管5、导液接头6、小油管7、套管8、井下动力泵9、出油阀10、工作泵11、进油阀12、油管接头13、悬挂接头14、井下动力泵筒15、动力柱塞16、外筒17、连接柱塞18、连接套筒19、工作泵筒20、抽油柱塞总成21、井口密封副22、空心光杆23、盘根盒24

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步的详述：参见附图1，一种无杆采油系统设备，是由抽油机驱动无杆采油系统汲取地下原油。地面抽油机的动力经过能量转换通过液体传递。本实用新型传递动力的动力液是井内的产出液，也可以是来自地面的液体循环系统，如液压动力站系统。如果使用地面液压动力站系统传递动力，需要在井口将地面动力液与大油管5和小油管7之间的环空连通。本实用新型的无杆采油系统设备，包括井下原油举升部分和井下管柱，由抽油机作为地面驱动装置。本实用新型设有井口动力部分，使用的光杆是空心光杆23。如果使用实心光杆，通过改变井口排液管路和动力液传递通道，同样可以达到现有目的。空心光杆23将井口动力部分与抽油机的动力输出端连接，形成动力液传递通道；空心光杆23通过井口动力部分连通井下原油举升部分形成地层产液通道。空心光杆23与抽油机动力输出端的连接方式是由产出液排出管路1与空心光杆23和抽油机的动力输出端连接。井口动力部分由地面装置和井口动力装置组成，地面装置设有产出液排出管路1、泄漏回路2和井口密封组件，产出液排出管路1与空心光杆23和抽油机动力输出端连接，即与抽油机的悬绳器连接。泄漏回路2与产出液排出管路1和空心光杆23连通。泄油回路的作用是将井口动力泵3泄漏的高压动力液泄入排出管线中，降低盘根盒密封压力。井口动力装置具有井口动力泵3、补偿阀4和导液接头6，导液接头6与空心光杆23和小油管7同心安装；井口动力泵3和补偿阀4安装在井口动力泵壳体内，井口动力泵壳体下端连接导液接头6与空心光杆23和小油管7连通，井口动力泵3装于空心光杆23与小油管7和导液接头6形成的空间内；导液接头6设有中心通孔，底端内径有内倒角，中部外径设有环状凹槽，凹槽上部的体壁上设有多个轴向通孔；补偿阀4安装在导液接头6体壁的通孔之上、井口动力泵3的下方。井下管柱包括小油管7、大油管5和套管8，小油管7与大油管5通过油管密封件封隔。小油管7的下端外径安装小油管插接件，其插接件和小油管7的下端设有径向通孔与小油管7的内径连通，小油管7的上端内径也设有径向通孔与井口动力泵3连通。井下原油举升部分由井下动力泵9和工作泵11串联形成，由连接柱塞18和连接套筒19组成的连接件将其连接，见附图2和附图3。井下原油举升部分的上部安装在小油管7内，位于导液接头6的下方，其余部分安装在大油管5内。井下动力泵9具有外筒17、井下动力泵筒15和动力柱塞16，外筒17两端连接油管接头13和下接头，动力柱塞16安装在井下动力泵筒15内，井下动力泵筒15与悬挂接头14连接，动力柱塞16与连接柱塞18连接。工作泵11设有抽油柱塞总成21、进油阀12、出油阀10和工作泵筒20，出油阀10的阀体上部与连接柱塞18连接，其下部顺序连接工作泵内筒、进油阀12和抽油柱塞总成21。井口动力部分通过空心光杆23与抽油机的动力输出端连接后，通过井口动力泵3将抽油机的机械能转变成动力液的压能，并通过小油管7与大油管5间的环形通道，将动力传递到井下动力泵9。动力液传递通道是由空心光杆23与井口动力泵3之间的环形空间、小油管7与大油管5之间的环形空间、油管密封件和小油管7插接件构成。动力液补偿通道是由小油管7、导液接头6和补偿阀4构成。地层产液通道由空心光杆23内腔、导液接头6内腔、小油管7内腔、动力柱塞16内腔、连接柱塞18内腔、出油阀10、工作泵筒20与连接柱塞18之间的环空、抽油柱塞总成21内腔和进油阀12构成。

现场使用时，将本实用新型的产出液排出管路1与空心光杆23连接，空心光杆23上接抽油机的悬绳器。井口由盘根盒24和井口密封副22密封。采出原油从井口动力泵3的内腔、经空心光杆23的内腔、产出液排出管路1输入地面管线。抽油机上行时，带动空心光杆23和井口动力泵3的柱塞上行，压缩井口动力泵3柱塞上腔内的液体沿井下管柱的环型腔下行，经过小油管7与大油管5间的环形动力液通道推动井下动力泵9和工作泵11上行，使工作泵11内的液体举升到动力柱塞16上部的小油管7内。抽油机下行时，工作泵11在连接柱塞18两端压力差形成的液力作用下下行，将动力柱塞16和连接柱塞18之间及环型腔内液体沿同心管柱的环型腔向井口动力泵3方向反向流动，完成一次工作过程。井口动力部分、井下原油举升部分各密封副的漏失由补偿阀4自动补充。

在上冲程时，由井口动力泵3加压的高压液体经外筒17与井下动力泵筒15之间的环形腔进入动力柱塞16下部，推动动力柱塞16并带动与其相连的连接柱塞18和抽油柱塞总成21一起上行。当抽油柱塞总成21上行时，压缩抽油柱塞总成21上方工作泵筒20内的环形腔，使环形腔内的液体压力升高打开出油阀10。产出井液沿连接柱塞18内腔、经小油管7内腔上行，穿过井口动力泵3的内腔，通过空心光杆23、产出液排出管路1排至地面，进入地面集输管线。

下冲程时，井口动力泵3下行，动力液压力被释放，使动力柱塞16下端压力降低并达到与动力柱塞16上方平衡。此时，由于连接柱塞18上部压力为整个液柱压力，下部压力为动液面压力，远小于上部压力。在此压差作用下，推动连接柱塞18并带动动力柱塞16和抽油柱塞总成21下行。使抽油柱塞总成21上方抽油泵筒20内的环形腔逐渐扩大，进油阀12打开，井内液体经进油阀12进入环形腔内，完成进油过程。反复上述工作过程，完成无杆液力采油工程。

Claims (9)

1、一种无杆采油系统设备，包括井下原油举升部分和井下管柱，其特征是：

a：由抽油机作为地面驱动装置；

b：设有井口动力部分；

c：空心光杆(23)将井口动力部分与抽油机的动力输出端连接，形成动力液传递通道；

d：空心光杆(23)通过井口动力部分连通井下原油举升部分形成地层产液通道。

2、根据权利要求1所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于井口动力部分由地面装置和井口动力装置组成，地面装置设有产出液排出管路(1)、泄漏回路(2)和井口密封组件，产出液排出管路(1)与空心光杆(23)和抽油机动力输出端连接，泄漏回路(2)与产出液排出管路(1)和空心光杆(23)连通。

3、根据权利要求2所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于井口动力装置具有井口动力泵(3)、补偿阀(4)和导液接头(6)，导液接头(6)与空心光杆(23)和小油管(7)同心安装；井口动力泵(3)和补偿阀(4)安装在井口动力泵壳体内，井口动力泵壳体下端连接导液接头(6)与空心光杆(23)和小油管(7)连通，井口动力泵(3)装于空心光杆(23)与小油管(7)和导液接头(6)形成的空间内；导液接头(6)设有中心通孔，底端内径有内倒角，中部外径设有环状凹槽，凹槽上部的体壁上设有多个轴向通孔；补偿阀(4)安装在导液接头(6)体壁的通孔之上、井口动力泵(3)的下方。

4、根据权利要求1所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于井下管柱包括小油管(7)、大油管(5)和套管(8)，小油管(7)与大油管(5)通过油管密封件封隔，小油管(7)的下端外径安装小油管插接件，其插接件和小油管(7)的下端设有径向通孔与小油管(7)的内径连通；小油管(7)的上端内径也设有径向通孔与井口动力泵(3)连通。

5、根据权利要求1所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于井下原油举升部分具有井下动力泵(9)和工作泵(11)，由连接柱塞(18)和连接套筒(19)组成的连接件将其连接；井下原油举升部分的上部安装在小油管(7)内，位于导液接头(6)的下方，其余部分安装在大油管(5)内。

6、根据权利要求5所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于井下动力泵(9)具有外筒(17)、井下动力泵筒(15)和动力柱塞(16)，外筒(17)两端连接油管接头(13)和下接头，动力柱塞(16)安装在井下动力泵筒(15)内，井下动力泵筒(15)与悬挂接头(14)连接，动力柱塞(16)与连接柱塞(18)连接。

7、根据权利要求5所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于工作泵(11)设有抽油柱塞总成(21)、进油阀(12)、出油阀(10)和工作泵筒(20)，出油阀(10)的阀体上部与连接柱塞(18)连接，其下部顺序连接工作泵内筒、进油阀(12)和抽油柱塞总成(21)。

8、根据权利要求1所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于动力液传递通道是由空心光杆(23)、井口动力泵(3)、小油管(7)与大油管(5)之间的环形空间、油管密封件和小油管7插接件构成；地层产液通道由空心光杆(23)、导液接头(6)、小油管(7)、动力柱塞(16)和工作泵(11)构成。

9、根据权利要求8所述的一种无杆采油系统设备，其特征在于动力液传递通道还设有动力液补偿通道，由小油管(7)、导液接头(6)和补偿阀(4)构成。

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