一种井下泵机组及井下排液测试系统技术方案

本申请公开了一种井下泵机组和井下排液测试系统，井下泵机组包括下入井下套管内的由油管、泵座和封隔器组成的作业管柱，还包括下入作业管柱内的排液管柱；所述封隔器位于所述泵座下方；所述排液管柱包括坐入泵座内的泵芯和连接在泵芯顶端的空心抽油杆。本申请的技术方案可将动力液与地层液分开，且可实现井下关井和稠油加热。

An Underground Pump Unit and Underground Drainage Testing System

The application discloses a downhole pump unit and a downhole drainage test system. The downhole pump unit comprises an operation string consisting of a tubing, a pump seat and a packer in the downhole casing, and also a drainage string in the downhole operation string. The packer is located below the pump seat. The drainage string comprises a pump core sitting in the pump seat and a hollow sucker rod connected at the top of the pump core. \u3002 The technical scheme of the application can separate the power fluid from the formation fluid, and can realize downhole shutdown and heavy oil heating.

【技术实现步骤摘要】
一种井下泵机组及井下排液测试系统
本公开一般涉及油井试油、测试
，具体涉及采用水力驱动、封闭式循环的井下泵机组及井下排液测试系统。
技术介绍
目前，在油气井试油、测试
，地层排液常采用水力泵排液或螺杆泵排液，其中水力泵主要有水力射流泵和水力活塞泵。目前常用的水力泵，无论是射流泵，还是活塞泵，其工作方式都是在作业管柱内投入泵芯，作业管柱自上而下至少应由油管、泵座和封隔器等组成，通过地面泵将泵芯送入井下的泵座，然后提高泵压，驱动井下泵工作，将地层液与动力液一起从油管与套管之间的环形空间(简称油-套环空)返出地面，经地面分离计量后，将一部分混合液分离出来再用作动力液泵入井下，驱动井下泵工作。起泵时从油-套环空泵入液体，从作业油管内返出，将泵芯冲出井口。也即正循环下泵并排液，反循环起泵。这种工作方式十分简单、方便，所以得到了较普遍的应用。但它们的共同缺点都是地层液与动力液混合在一起排出，这对地层液的真实液性不好判断。螺杆泵排液可获得单纯的地层流体，但由于抽油杆的扭矩限制以及螺杆与泵筒之间的动密封漏失，其举升能力有限，一般不超过10MPa的压差。另外，对稠油热采的应用也有很大的局限性。采用水力活塞泵排液是可以将动力液与地层液分开的，也就是动力液封闭循环，要想将动力液与地层液分开，就必须为动力液再提供一个循环通道。通常的做法是在大油管内再下一层小油管，形成同心管柱，排液时将活塞泵泵芯投入到小油管内并泵送入座，继续增压驱动泵芯内的活塞组往复运动后，乏动力液从小油管与大油管之间的环形空间返回地面，形成动力液封闭循环。地层液则从大油管与套管之间的环形空间排出地面。起泵时需从小油管与大油管之间的环形空间泵入液体就可将泵芯冲出井口。如刊登于《石油机械》杂志2002年第7期上的一篇文章《同心管柱闭式水力活塞泵的开发应用》中介绍的那样。上述同心管柱闭式水力活塞泵主要用于采油工艺，要用于试油、测试排液主要存在以下几方面的问题：一是从中心管内起下泵芯，势必要求中心管具有足够的内通径，如果内通径太小则泵芯将更小，这样不但增加了泵芯的加工难度，而且排液量也势必减小。如果在51/2″套管内作业，中心管最大只能选用23/8″油管(内径50.8mm)，外层管最大只能选用31/2″油管(内径76mm)，泵芯的最大外径不能超过50mm。这样51/2″套管作业最常用的27/8″油管都用不上，需要更换所有的作业油管，成本高、通用性差。二是动力液通道与地层液通道之间隔着一层乏动力液通道，如遇稠油，加热动力液的热能不能直接作用于稠油使其融化。也就是说地层液通道与动力液通道不紧邻，不利于稠油热采的实现。三是泵芯本身不能实现井下关井，不具备测试功能。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可将动力液与地层液分开、泵芯排量大、成本低、能够方便井下关井且可实现稠油加热的井下泵机组及井下排液测试系统。第一方面，本申请提供一种井下泵机组，包括下入井下套管内的由油管、泵座和封隔器组成的作业管柱和下入到作业管柱内的排液管柱；所述泵座位于所述封隔器上方；所述排液管柱包括坐入泵座内的泵芯和连接在泵芯顶端的空心抽油杆。根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵座包括外筒和位于外筒内的滑套；所述滑套的顶端固定有棘爪；所述泵芯外设有用于卡住棘爪的棘爪槽；所述外筒内壁在所述滑套的上方和下方分别设置有用于卡住张开的棘爪的上卡台和用于支撑滑套底端的下台阶，所述滑套和外筒上分别开设有滑套循环孔和外筒循环孔，所述滑套循环孔和外筒循环孔在所述滑套位于其下死点位置时对齐、位于其上死点位置时错开的。根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵芯的底端安装有压力计。根据本申请实施例提供的技术方案，所述封隔器的下方设置有防砂管。根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵芯的顶端设置有与泵座密封连接的转换接头，所述转换接头用于将从空心抽油杆进入到泵芯的动力液导入到泵芯与泵座之间的位于转换接头下方的环形空间、并将从泵芯内抽出的地层液排入到泵芯与泵座之间的位于转换接头上方的环形空间。根据本申请实施例提供的技术方案，所述泵芯包括下活塞缸、位于转换接头下方的上活塞缸、位于上活塞缸与下活塞缸之间的换向短节、换向阀、空心连杆活塞组和固定在所述下活塞缸底端的下接头；所述空心连杆活塞组包括穿过所述换向短节的空心连杆和连接在空心连杆两端并分别与上活塞缸和下活塞缸动密封配合的上活塞和下活塞；所述上活塞和下活塞均为上下通透的空心结构；所述转换接头的内部下端设置有固定阀；所述下接头内设有关井阀；所述上活塞内设有游动阀；所述换向阀可上下滑动地设置在所述换向短节与空心连杆之间。根据本申请实施例提供的技术方案，所述换向阀位于所述换向短节与空心连杆之间的换向腔内并将换向腔径向分隔为动力液腔和乏动力液腔；所述换向短节的上部设置有将从泵座与泵芯之间流入的动力液导入到动力液腔的动力液入口。根据本申请实施例提供的技术方案，所述换向腔的侧壁从上至下分别设置有连通到上活塞缸内的上活塞室入口、连通到外筒循环孔的乏动力液排出口、连通到下活塞缸内的下活塞室入口；所述换向阀的中部径向开设有换向口；当所述换向阀位于其下限位点时，所述上活塞室入口直接与所述动力液腔导通，所述乏动力液排出口和下活塞室入口同时与乏动力液腔导通；当所述换向阀位于其上限位点时，所述下活塞室入口通过换向口与所述动力液腔导通，所述乏动力液排出口和上活塞室入口同时与乏动力液腔导通；所述换向腔的底部紧贴空心连杆向上伸出有阀芯；所述换向阀的下部插入阀芯与换向短节之间；所述阀芯的底部与所述换向短节之间设置有传压孔；所述阀芯面向空心连杆侧面的中部设置有导流槽；所述换向短节在所述阀芯的下方设置有与外筒循环孔连通的泄压孔；所述空心连杆的上部侧壁开有上换向槽、下部开有一对相邻的下换向槽；当所述空心连杆位于其下限位点位置时，所述上换向槽同时连通所述泄压孔与传压孔；当所述空心连杆位于其上限位点位置时，两个所述下换向槽之间的凸起部位与所述导流槽对应，从而使得所述传压孔与所述动力液腔导通。第二方面，本申请还提供一种井下排液测试系统，包括上述任意一种井下泵机组、动力液循环系统和地层液计量系统；所述动力液循环系统包括往所述空心抽油杆内提供动力液的注水泵、与套管和油管之间的环形腔连通的动力液储存罐；所述地层液计量系统包括与空心抽油杆和油管之间的环形腔体连通的地层液储存罐；所述注水泵从所述动力液储存罐内抽取动力液。根据本申请实施例提供的技术方案，所述动力液储液罐与注水泵之间设置有加热装置。本申请通过将泵座与油管、封隔器等配合连接形成作业管柱、通过空心抽油杆与泵芯直接连接的方式实现了在套管内只下入一层油管就形成了动力液输入通道、动力液排出通道和地层液排出通道的闭循环通道；相比于现有技术中的在套管内下入双层油管的方式，泵芯的外径可以做到更大，使得泵芯的排量更大，加工难度更小、从而降低了泵芯的生产成本。根据本申请实施例提供的技术方案，泵座内采用棘爪式滑套设计，实现与泵芯的联动，当泵芯坐入滑套并通过加压推动滑套向下移动时，滑套上的棘爪收缩，卡在泵芯外的棘爪槽里，使滑套与泵芯联动，直到下死点；此时泵座上的循环通道被打开，可实现排液功能；通常情况下也即当泵芯未入泵座时，滑套上的棘爪处于张开状态并通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下泵机组，其特征在于：包括下入井下套管(10)内的由油管(22)、泵座(21)和封隔器(23)组成的作业管柱(20)，还包括下入到作业管柱(20)内的排液管柱(30)；所述封隔器(23)位于所述泵座(21)的下方；所述排液管柱(30)包括坐入泵座(21)内的泵芯(31)和连接在泵芯(31)顶端的空心抽油杆(32)。

【技术特征摘要】
1.一种井下泵机组，其特征在于：包括下入井下套管(10)内的由油管(22)、泵座(21)和封隔器(23)组成的作业管柱(20)，还包括下入到作业管柱(20)内的排液管柱(30)；所述封隔器(23)位于所述泵座(21)的下方；所述排液管柱(30)包括坐入泵座(21)内的泵芯(31)和连接在泵芯(31)顶端的空心抽油杆(32)。2.根据权利要求1所述的井下泵机组，其特征在于：所述泵座(21)包括外筒(28)和位于外筒(28)内的滑套(24)；所述滑套(24)的顶端固定有棘爪(25)；所述泵芯(31)外设有用于卡住棘爪(25)的棘爪槽(33)；所述外筒(28)内壁在所述滑套(24)的上方和下方分别设置有用于卡住张开的棘爪的上卡台和用于支撑滑套(24)底端的下台阶，所述滑套(24)和外筒(28)上分别开设有滑套循环孔(27)和外筒循环孔(26)，所述滑套循环孔(27)和外筒循环孔(26)在所述滑套(24)位于其下死点位置时对齐、位于其上死点位置时错开的。3.根据权利要求1或2所述的井下泵机组，其特征在于：所述泵芯(31)的底端安装有压力计(35)。4.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海库，赵雪峰，
申请(专利权)人：廊坊市华海石油技术开发有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13