WO2009092189A1 - 凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵 - Google Patents

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Xiang Su
Chengzhi Hao
Yuanfang Cheng
Junliang Li
Ming Li
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Heilongjiang Jiaxin Petrochemical Machinery Co., Ltd.
China University of Petroleum (East of China)
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    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121Lifting well fluids
    • E21B43/126Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive
    • E21B43/127Adaptations of walking-beam pump systems

Description

凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵
技术领域:
本发明属于石油开采机械举升领域,具体涉及抽油机的柱塞抽油泵,是一种 小柱塞径、 具有自封功能的液压柱塞抽油泵。 背景技术:
目前,有杆柱塞泵抽油是世界石油工业传统的举升方式之一,也是迄今为止 占主导地位的人工举升方式。 有杆泵抽油技术发展的第一阶段是衬套式柱塞泵, 第二阶段为整筒式柱塞泵, 目前大量采用该方式。而常规柱塞泵存在摩阻大、效 率低、作业复杂等问题,其主要原因是金属柱塞与泵筒存在的直线度与椭圆度误 差造成配合干涉,特别将泵用于含聚流体、稠油和含固相微粒较多时存在较大的 摩擦阻力, 随着间隙变小和聚合物浓度变大, 轴向压力变大, 产生侧向力, 引起 杆、 管弯曲, 使泵的有效冲程缩短、 泵效降低, 最终导致杆、 管偏摩断漏, 泵检 周期缩短等不良影响。排除故障时只能通过作业起出杆柱或油管柱,增加了原油 开采的成本。
另一方面,目前普遍使用的柱塞泵,游动凡尔(阔)是通过螺纹连接在柱塞内, 与柱塞一同在泵筒内相对泵筒运动, 因此泵径较大, 不适用于在小直径、 小排量 的井况。 发明内容:
本发明的目的是提供一种凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵,使其适用于小直 径、 小排量的井中, 并能解决常规柱塞泵摩阻大、 理论排量大效率低、 作业复杂 等问题。
本发明凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 主要包括游动凡尔、柱塞、泵筒和 固定凡尔, 其中: 所述固定凡尔固定连接于泵筒的下部, 游动凡尔置于柱塞外部 上部。
以上所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其中, 所述泵筒下部的固定 凡尔连接一固定锁紧支承, 所述固定锁紧支承插接于一锁紧支承座里。
所述泵筒上端设有一组可伸縮凸台,而柱塞的下部设有供可伸缩凸台伸入 的凹槽, 二者的适时接合形成了将泵拉出地面的提拉机构。
以上所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵,其中,设一外管同轴套设于游 动凡尔、柱塞、 泵筒、 固定凡尔或固定锁紧支承、 以及锁紧支承座之外, 且在所 述固定凡尔或锁紧支承座下连接一分腔过桥接头,其设开孔于所述外管外并连通 固定锁紧支承、 固定凡尔、 泵 、 柱塞、 游动凡尔形成抽油通道。
以上所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵,其中,所述外管下端内部固设 有一反冲洗阀,反冲洗阀的阀座固定连接外管侧壁, 阀座的底部通孔连通外管最 底部,阀座的顶部通孔连通外管与分腔过桥接头形成的冲洗腔以及外管和泵筒之 间的空腔而形成冲洗专用通道。
以上所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其中, 所述泵筒设密封段, 密 封段设有可传导压力的密封段外壳,外壳内装有一个弹性伸缩套,在弹性伸缩套 里面叠装有多个耐磨的密封环。
采用以上设计, 本发明抽油泵将凡尔(阀)外置, 有效地减小了泵径, 使这种 新型泵更适用于井眼尺寸在 Φ34.9 ιηιη 至 Φ50.8 mm 之间的微小井径、 产量为 0. 5 m3 /d至 l m3 /d的小排量的井况。 该泵的泵筒和泵筒下部的固定阀通过固定 锁紧支承插接在锁紧支承座里, 通过柱塞在泵筒里的往复运动 (根据需要也可固 定柱塞, 使泵筒往复运动)来实现泵容积的变化, 从而进行吸液和排液。 由壳体、 弹性套、密封环三层构成的泵筒密封段, 利用其液压自封的功能, 使泵的上行程 无漏失, 下行程无摩阻。泵柱塞设有的凹槽和泵筒设有的可伸缩凸台的接合, 可 将抽油泵方便可靠的拉出地面实施检泵。在抽油泵的底下部设有一个分腔过桥接 头, 使泵形成抽油、 冲洗两条专用通道, 这 设计使冲洗作业干净彻底, 有效的 延长了抽油泵故障周期, 降低了采油成本。 附图说明:
图 1 为本发明凡尔外置式液压自封柱塞泵的结构图;
图 2 为图 1中密封段泵筒的局部放大图;
图 3为本发明凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵工作示意图;
图中: 1.抽油杆、 2.游动凡尔(阀)、 34.柱塞凹槽、 3.柱塞、 4. 泵筒密封段、 41.密封段壳体、 42.弹性伸缩套、 43.密封环、 44.可伸缩凸台、 5.泵筒、 6.固定 凡尔(阀)、 7.固定锁紧支承、 8.锁紧支承座 、 9.分腔过桥接头、 91.水平孔、 92.垂直孔、 10.反冲洗阀 、 11.外管、 12.套管。 具体实施方式:
由图 1 所示, 和现有抽油泵相似, 本发明凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵 从上至下依次装有抽油杆 1、 游动凡尔 2以及置于泵筒 5内的柱塞 3 ; 与现有抽 油泵不同的是:
泵筒 5上部设一密封段 4, 下部固定连接一固定凡尔 6和固定锁紧支承 7, 固定锁紧支承 7插接于锁紧支承座 8里, 固定锁紧支承 Ί中间设与固定凡尔 6 相通的通道; '
锁紧支承座 8下端固定连接一分腔过桥接头 9,分腔过桥接头 9具有相互连 通的水平孔 91和垂直孔 92, 并且垂直孔 92与固定锁紧支承 7中间的通道连通; 设一外管 11用作冲洗管或油管, 该外管 11套设在以上所述各部件之外, 并与分腔过桥接头 9的一侧端连接一起, 外管 11侧壁与分腔过桥接头 9的水平 孔 91相对位置开设一通孔;外管 11与其它套设于其中的部件之间留有间隙而形 成冲洗通道; 外管 11的下部固设有一反冲洗阀 10, 反冲洗阀 10的阀座 13固定 连接外管 11侧壁, 阀座 13的底部通孔连通外管 11最底部, 阀座 13的顶部通孔 连通外管 11与分腔过桥接头 9形成的冲洗腔。
釆用以上本设计, 本发明将固定凡尔(阀) 6置于往复运动的柱塞 3、 泵筒 5 之外, 可以有效地减小泵径。
在本发明优化方案中, 为达到抽油泵的液压自封功能, 泵筒 5 的密封段 4 采用了优化设计, 参见图 2所示, 密封段 4设有可传导压力的密封段外壳 41, 外壳内装有一个弹性伸缩套 42, 在弹性伸缩套里面叠装有若干个耐磨的密封环 43,由于密封段 4内外压差的作用, 泵在上冲程时, 该密封段 4与柱塞 3形成密 合, 实现零漏失; 下冲程时则与柱塞 3存有间隙, 无摩阻。密封段 4部分也可参 见发明人另一专利 200520112641.2中描述的设计。
在本发明另一优化方案中, 为将抽油泵拉出地面进行检修, 如图 1 所示, 泵筒密封段 4上设有一组可伸缩凸台 44, 而柱塞 3的下部设有供可伸缩凸台 44 伸入的凹槽 34, 当抽油杆 1提拉柱塞 3向上时, 凹槽 34行至可伸缩凸台 44位 置而使伸缩凸台 44插入凹槽 34内,从而使柱塞 3和泵筒 5连接,此时再加力上 拉抽油杆 1, 则使与泵筒 5固定连接的固定锁紧支承 7从锁紧支承座 8中脱开, 从而将抽油泵上面部件拉出地面。
在本发明还一优化方案中, 分设抽油通道和清洗通道。 参见图 3所示, 在 外管 (即冲洗管 /油管) 11外再轴向套设一套管 12, 套管 12与外管 11留有间隙 形成洗井通道。所设分腔过桥接头 9的水平孔 91和垂直孔 92向上依次连通固定 锁紧支承 7通道、 固定凡尔 6、 泵筒 5、 柱塞 3、 游动凡尔 2而形成一抽油通道; 而洗井通道、 反冲洗阀 10、 分腔过桥接头 9的外围与外管 1 1 的空腔、 外管 11 与其中内部装设部件 (如泵筒 5 ) 之间的空腔连通而形成冲洗通道。 抽油时, 反 冲洗阀 10关闭, 则液体通过抽油通道被提升至地面; 洗井时, 高压液体经洗井 通道注入井下并进入外管 11的底腔,顶开冲洗阔 10进入冲洗通道,对抽油泵内 的沉於物进行冲洗, 最后经外管 11返回地面, 完成冲洗作业。
以上多种优化设计可以结合使用或者单独使用, 因此, 本发明的抽油泵可 以做出多种实施的变化, 在此恕不一一列举。
采用以上设计, 本发明达到以下有益效果:
该凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵采用上述方案,首次将固定凡尔(阀)置于 往复运动的柱塞、泵筒之外, 可以有效地减小泵径, 使本发明的抽油泵更适用于 井眼尺寸在 0)34.9 mm至 Φ50.8 ηυη之间的微井径、产量为 0.5 m3 /d至 l m3 /d小排 量的井况。 目前己实现的新型泵径为国内外最小泵径,该技术已达到国内外领先 水平。 „
泵筒上设密封段,上冲程泵筒腔外高压,密封段的弹性伸缩套发生弹性形变, 形成良好的密封, 漏失量趋于零, 下冲程弹性伸缩套逐渐恢复原状, 间隙变大, 摩阻趋于零,上冲程所承受的摩擦是已承受载荷的有效摩擦, 降低了对泵筒的磨 损, 专用耐磨密封环提高了泵的使用寿命。 同等情况下有效冲程增加, 下冲程无 摩擦阻力, 减少抽油杆弯曲, 增加有效冲程, 泵效显著提高。
检泵时, 通过柱塞、 泵筒设有的凹槽、 凸台提拉机构, 可顺利将抽油泵拉出 地面, 作业方便省力, 无污染 (起泵时, 泵可自动泄油), 降低采油成本。
洗井时, 于套管内注入高压液体, 高压液体经过井底, 将反冲洗阀顶开, 进 入外管,通过外管返回地面,完成冲洗作业。这种专一通道洗井技术,干净彻底, 可减少作业次数。 工业应用性
本发明抽油泵凡尔 (阀)外置, 有效地减小了泵径, 使这种新型泵更适用于微 小井径和小产量的井况使用,并能解决常规柱塞泵摩阻大、理论排量大、效率低、 作业复杂等问题, 适于工业应用。

Claims

权利要求
1、 一种凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 主要包括游动凡尔、 柱塞、 泵筒 和固定凡尔, 其特征在于: 所述固定凡尔固定连接于泵筒的下部, 游动凡尔置于 柱塞外部上部。
2、 根据权利要求 1所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其特征在于: 所述泵筒下部的固定凡尔连接一固定锁紧支承,所述固定锁紧支承插接于一锁紧 支承座里。
3、 根据权利要求 2所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其特征在于: 所述泵筒上端设有一组可伸缩凸台,而柱塞的下部设有供可伸缩凸台伸入的凹 槽, 二者的适时接合形成了将泵拉出地面的提拉机构。
4、 根据权利要求 1所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其特征在于: 设一外管同轴套设于游动凡尔、 柱塞、 泵筒、 固定凡尔之外, 固定凡尔下连接一 分腔过桥接头, 其设开孔于所述外管外并连通外固定凡尔、 泵筒、 柱塞、 游动凡 尔形成抽油通道。
5、 根据权利要求 3所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其特征在于: 设一外管同轴套设于游动凡尔、 柱塞、 泵筒、 固定凡尔、 固定锁紧支承、 以及锁 紧支承座之外,且所述锁紧支承座下连接一分腔过桥接头,其设开孔于所述外管 外并连通固定锁紧支承、 固定凡尔、 泵筒、 柱塞、 游动凡尔形成抽油通道。
6、 根据权利要求 4或 5所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其特征在 于: 所述外管下端内部固设有一反冲洗阀, 反冲洗阀的阀座固定连接外管侧壁, 阀座的底部通孔连通外管最底部,阀座的顶部通孔连通外管与分腔过桥接头形成 的冲洗腔以及外管和泵筒之间的空腔而形成冲洗专用通道。
7、 根据权利要求 1至 5任一所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其特 征在于: 所述泵筒设密封段, 密封段设有可传导压力的密封段外壳, 外壳内装有 一个弹性伸缩套, 在弹性伸缩套里面叠装有多个耐磨的密封环。
8、 根据权利要求 6所述的凡尔外置式液压自封柱塞抽油泵, 其特征在于: 所述泵筒设密封段,密封段设有可传导压力的密封段外壳,外壳内装有一个弹性 伸缩套, 在弹性伸缩套里面叠装有多个耐磨的密封环。
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