一种井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵制造技术

一种井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵，用于油田采油；该装置依靠地面液压泵提供动力，使活塞往复运动，实现采出液举升，其包括动力液管路、乏动力液管路、换向阀、活塞、活塞缸、换向针、单流阀；该泵通过地面液压提供动力实现无杆采油，动力液一方面传递动力，同时实现降温润滑，确保泵效85％-90％；该泵彻底改变了普通液压泵存在的砂卡现象，大大延长了检泵周期，适用于斜井、深井以及油田后期采油等各种复杂井况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油无杆采油
，特别涉及一种依靠地面泵站提供动力液，在井下实现自动换向的液力防砂卡抽油泵。
技术介绍
常规游梁式抽油机效率低，但多年来因其性能可靠，管理方便等特点始终在石油开采领域中占据主导地位。随着定向井和水平井技术的快速发展，以及油田进入后期采油，油井产出液含水量上升，出砂增多，油井液面下降，使采油难度逐年增加。常规游梁式抽油机带动的有杆抽油泵不能适应定向井、水平井和采油进入后期油井采油。常规抽油机在斜井采油中，因抽油杆与油管产生摩擦造成整机效率下降到不足20％；更严重的是因抽油杆偏磨造成抽油杆脱断或油管磨漏，导致检泵频繁。有关专家断定，依靠提高抽油杆强度的办法来解决本技术问题的希望非常渺茫，加之有杆抽油泵无法在深井中发挥作用，采油领域的有杆抽油泵面临着严重的考验。无杆采油泵，如电潜泵、喷射泵等均有自身固有的无法消除的缺陷，致使难以在斜井采油中发挥主导作用。本来在井下实现换向的液力抽油泵是研制无杆抽油泵最佳技术路线，但是80年代从美国引进的水力活塞泵设计方案存在严重不足，在泵内管路流阻就高达3.8-5.3MPa，相当于下泵2000-3000m时的液体管内往返流阻；另外换向阀和控制机构与动力缸同步运动，这种控制方式致命的缺陷是：即使动力缸的运动速度再低，换向阀动密封的耐磨、耐腐蚀性能再强，较短的动密封面也很难达到连续工作几个月的工作寿命。对此当初该泵的设计者已有认识，但并未从根本上解决问题。为了适应泵的短寿方便打捞，专门设计了反循环装置，把泵从井下冲出来，最终方便了检泵，却导致本来有限的空间变得更小，最后只能靠提高驱动缸的运动速度到1.2-2.5m/s来获得所需排量。然而换向阀的密封面始终处在快速运动时的磨损和液体冲蚀始终没有解决。其结果不言而喻，造成该泵节能优势未能充分体现，还在应用中受到以下种种限制：例如采用配制简单、投资小、直接用原油作动力液的开时回路时，规定了作为动力液的原油含水＜10％，含砂＜0.01％，粘度＜300厘泊。如此严格的技术指标，使水力活塞泵几乎处于没有井可达到的困境；在采用闭式回路时，为了实现对专门配制的高质量动力液的独立循环而不受外部影响，又必须增加几千米的耐高压同心管或平行管；同时用净水配制的动力液应加入定量的润滑剂和防腐剂，才能缓解摩擦时的磨损和腐蚀以延长使用寿命。综上所述，现有的水力活塞泵从八十年代引进几年后，便基本退出市场就不足为奇了。近两年，国内已有多个地面控制的无杆液压抽油泵专利申请，例如公告号1234654.这种无杆液压抽油泵虽具有优点，但不足之处也显而易见：1、只能单井实施控制，管理不便；2、配制设备复杂、操作麻烦；3、采用液压油作动力液，运行费用高；4、液压元件在野外环境下工作可靠性难以保证；5、井下信号传递滞后，泵的无效行程加大等。因此，这种无杆液压抽油泵的使用前景仍不乐观。面对以上国内外采油设备的现状，急待研究一种结构简单、可靠性能好、使用面宽、运行成本低，使用寿命长的井下控制液力抽油泵，在斜井、深井和水平井采油中发挥主导作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种井下液力自动转向防砂卡抽油泵，利用液压泵输送的液压油作动力，在井下实现换向阀的自动换向和往复运动，带动活塞运动把油举升到地面。本设备具有结构简单，使用寿命长，可操控性强，维护成本低，磨损率低，可靠性高，运行功率小以及防砂卡等优点。本专利技术的技术方案是：液力防砂卡抽油泵，包括采出液出口1、出口单向阀2、乏动力液管路(b)3、动力液管路(b)4、动力液管路(c)5、动力液管路(d)6、采出液管路7、采出液入口8、动力液进口9、乏动力液出口10、换向阀11、换向阀芯12、乏动力液管路(a)13、顶部换向针14、动力液管路(a)15、活塞筒16、活塞17、底部换向针18、入口单向阀19、泵筒20；采出液出口1与出口单向阀2连接，出口单向阀2与泵筒20连接并密封；采出液入口8与入口单向阀19连接，入口单向阀19与泵筒20连接并密封。动力液入口9与换向阀11的“C”口相连，动力液入口9经动力液管线(b)4与顶部换向针14连接；乏动力液出口10与换向阀11的“B”口相连，乏动力液出口10经乏动力液管线(a)13与底部换向针18连接。换向阀11是一中空的腔，分为左右两个腔，有五个口“A”、“B”、“C”、“D”、“E”，腔内有换向阀芯12；“A”口经动力液管路(a)15与底部换向针18相连，“D”口经动力液管路(c)5与活塞筒16顶部相连，“E”口经动力液管路(d)6与活塞筒16底部相连；换向阀芯12是两位三通阀，有两个连通的口“M”和“N”以及一个凹型流道“O”，左面部分与换向阀11的左腔相适应，只能在其内部左右滑动，同样换向阀芯12的右边部分与换向阀11的右腔相适应，当换向阀芯12位于腔左面时，换向阀11的“B”口经换向阀芯12的凹型流道“O”与“D”口连通，换向阀11的“C”口与“E”口连通；当换向阀芯12位于腔右面时，换向阀11的“B”口经换向阀芯12的凹型流道“O”与“E”口连通，换向阀11的“C”口经换向阀芯12的“N”口、“M”口与“D”口连通。顶部换向针14位于“开”位时，动力液管路(b)4、换向阀11的“A”口以及活塞筒16的上部三者相互连通；顶部换向针14位于“关”位时，动力液管路(b)4、换向阀11“A”口以及活塞筒16上部三者均不连通。底部换向针18位于“开”位时，动力液管路(a)15、乏动力液管路(a)13以及活塞筒16下部三者相互连通；底部换向针14位于“关”位时，动力液管路(a)15、乏动力液管路(a)13以及活塞筒16下部三者均不连通。活塞筒16和泵筒20相连，内有活塞17，活塞17的内径分别与活塞筒16和泵筒20的外径相适应并很好地密封。附图说明图1是井下液力自动换向无杆液压防砂卡抽油泵的上冲程结构示意图。图2是井下液力自动换向无杆液压防砂卡抽油泵的下冲程结构示意图。图3是井下液力自动换向无杆液压防砂卡抽油泵的换向阀结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例进行详述。井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵，包括采出液出口1、出口单向阀2、乏动力液管路(b)3、动力液管路(b)4、动力液管路(c)5、动力液管路(d)6、采出液管路7、采出液入口8、动力液进口9、乏动力液出口10、换向阀11、换向阀芯12、乏动力液管路(a)13、顶部换向针14、动力液管路(a)15、活塞筒16、活塞17、底部换向针18、入口单向阀19、泵筒20。...

【技术保护点】
一种井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵，其特征在于：包括采出液出口(1)、出口单向阀(2)、第二乏动力液管路(3)、第二动力液管路(4)、第三动力液管路(5)、第四动力液管路(6)、采出液管路(7)、采出液入口(8)、动力液进口(9)、乏动力液出口(10)、换向阀(11)、换向阀芯(12)、第一乏动力液管路(13)、顶部换向针(14)、第一动力液管路(15)、活塞筒(16)、活塞(17)、底部换向针(18)、入口单向阀(19)、泵筒(20)。

【技术特征摘要】
1.一种井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵，其特征在于：包括采出液出口(1)、出口单向阀(2)、第二乏动力液管路(3)、第二动力液管路(4)、第三动力液管路(5)、第四动力液管路(6)、采出液管路(7)、采出液入口(8)、动力液进口(9)、乏动力液出口(10)、换向阀(11)、换向阀芯(12)、第一乏动力液管路(13)、顶部换向针(14)、第一动力液管路(15)、活塞筒(16)、活塞(17)、底部换向针(18)、入口单向阀(19)、泵筒(20)。
2.如权利要求1所述的井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵，其特征在于：所述的采出液出口(1)与出口单向阀(2)连接，出口单向阀(2)与泵筒(20)连接并密封；采出液入口(8)与入口单向阀(19)连接，入口单向阀(19)与泵筒(20)连接并密封。
3.如权利要求1所述的井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵，其特征在于：所述的动力液进口(9)与换向阀(11)的口(24)相连，动力液进口(9)经第二乏动力液管线(4)与顶部换向针(14)连接；乏动力液出口(10)与换向阀(11)的口(22)相连，乏动力夜出口(10)经第一乏动力液管路(13)与底部换向针(18)相连。
4.如权利要求1所述的井下液力自动换向无杆防砂卡抽油泵，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周汉国，曲险峰，李静，王建东，高长海，张玉，孟宪波，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司投资发展处，中国石油大学华东，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司油气勘探管理中心，
类型：发明
国别省市：山东;37