專利名稱：一種無桿液壓抽油系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油開采技術領域中的一種無桿液壓抽油系統(tǒng)，特別是采用地面液壓動力系統(tǒng)產生高壓動力，通過井內環(huán)空通道，傳遞到井下液壓抽油泵，驅動液壓抽油泵工作。油井產液通過中心油管內孔輸送到地面；乏動力液通過原進入的環(huán)空通道返回。該液壓抽油泵依靠地面液壓動力能將油井中的井液抽汲到地面，而成為一種具有實用性的新設計，可以在采油產業(yè)廣泛推廣應用。
本發(fā)明
背景技術：
在油田抽油技術領域中，分為有桿采油和無桿采油。以液壓為動力的水力活塞泵屬于無桿采油，它具有泵掛深、揚程高、排量大等優(yōu)點，得到采油現場的應用。目前，現場所應用比較多的是開式水力活塞泵采油系統(tǒng)。開式水力活塞泵采油系統(tǒng)有二條通道與地面相連通。第一條是動力液通過油管到井下活塞泵的通道；第二條是井液與乏動力液混合后輸送到地面的環(huán)空通道。其不足之處是該采油系統(tǒng)必須配合使用井下封隔器，這樣使井下管線復雜化。其次，最大的缺點是井液與乏動力液混合輸送到地面后，必須經過油、水分離，分離后的原油才能做為動力液加壓后輸送到井下，為活塞泵提供動力。油、水分離處理的費用相當昂貴，這是阻礙井下水力活塞泵推廣應用的最大障礙。第三，現有水力活塞泵的換向機構設置在井下活塞泵內，換向機構磨損，維修時必須將活塞泵從井下起出，工作難度大。
另外，中國專利申請?zhí)枮?3203725.2，是本公司申請的一種液壓抽油泵，該液壓抽油泵由外筒、固定凡爾、游動凡爾、上缸筒、下缸筒組成。上缸筒下部有動力液進出口，上缸筒內有上活塞，動力液推動上活塞向上運動。在外筒上有井液進出口，下缸筒下部也有井液進出口。井液進出口的作用是平衡上活塞壓力。上活塞向下運動是依靠活塞上部井液的壓力，推動上活塞向下運動。上活塞上、下往復運動，達到抽油的目的。這一技術方案在井下液壓抽油泵技術領域是一個先例。本公司申請的液壓抽油泵(03203725.2)的上活塞向下運動是靠活塞上部井液的壓力。在制造、實驗過程中發(fā)現，要實現利用井液的壓力推動活塞向下運動方案結構復雜，密封件多。解決活塞向下運動問題還有一個更可靠、更簡便的新結構設計方案。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服現有的井下水力活塞泵液壓系統(tǒng)，在采油過程中，必須有井下封隔器配合使井下復雜的不足；克服現有液壓抽油系統(tǒng)的井液與乏動力液混合輸送到地面，經油水分離才能做為動力液加壓后輸送到井下的不足；克服現有的液壓抽油系統(tǒng)換向機構設置在井下活塞泵內，換向機構維修復雜等缺點，提供一種無桿液壓抽油系統(tǒng)，使其不采用井下封隔器；井液與動力液分路輸送，節(jié)約動力液與井液分離的費用；換向機構設置在地面，由地面液壓控制機構控制抽油泵活塞往復運動。
本發(fā)明所要解決的另一個技術問題是克服液壓抽油泵活塞向下運動依靠活塞上部井液的壓力推動，其結構復雜的不足，提供一種與液壓抽油系統(tǒng)配套使用液壓抽油泵，提高采油效果。
本發(fā)明解決其技術問題的技術方案是液壓抽油系統(tǒng)是由水箱、高壓三柱塞泵、安全閥、蓄能器、換向閥、單向節(jié)流閥、單向閥、液壓抽油泵，以及管線所組成。水箱上有進水管和出水管。高壓三柱塞泵的入口連接水箱出水管。高壓三柱塞泵的出口分別連接兩條管線。一條是通過安全閥與水箱回水管連接；一條是通過單向閥與換向閥P口(動力口)連接，在單向閥與換向閥P口(動力口)之間的管線上有蓄能器。換向閥T口(回水口)通過管線連接回水管線。換向閥A口(工作口)通過單向節(jié)流閥與井口動力管線連接，井口動力管線連接外油管與內油關之間的環(huán)空通道，為抽油泵提供液壓動力。抽油泵上部連接有內油管和外油管。單向節(jié)流閥的作用是調節(jié)通過的流量，以改變抽油泵活塞的工作速度。抽油泵上部連接有兩層油管，即大直徑油管中套有小直徑油管。換向閥的閥芯與凸輪式間歇往復運動裝置連接，控制換向閥換向。
液壓抽油泵是由上泵筒、下泵筒、固定凡爾、游動凡爾等組成，上泵筒內有上液缸，上液缸下部有動力液孔道。上液缸內有活塞，活塞周圍有密封環(huán)?；钊虏窟B接筒狀柱塞。柱塞下部連接游動凡爾。柱塞外部有柱塞缸。下泵筒連接在上泵筒下部。下泵筒下部連接有固定凡爾。本發(fā)明的貢獻部分是在游動凡爾下部懸掛有拉桿，拉桿下部固定有懸重。拉桿的作用是連接游動凡爾和懸重。懸重外形為柱狀，重量在250-850公斤之間。懸重在下泵筒內，懸重與下泵筒之間有井液通道。
本發(fā)明液壓抽油系統(tǒng)的有益效果是利用一條管線為井下環(huán)空提供液壓動力；乏動力液從動力液進入的通道，原路返回。高壓動力液和乏動力液共用一條通道，克服了原有技術中乏動力液與井液混合的缺點。本發(fā)明在采油過程中，不使用封隔器，克服了井下管道復雜的缺點。液壓閥和換向控制機構設置在地面，克服水力活塞泵了換向機構設置在井下的活塞泵內，換向機構使用壽命短，不易維修的缺點。
本發(fā)明液壓抽油泵安裝在油井內，距地面2000米左右深的井下，長時間運行實驗，活塞向上運動靠地面液壓動力，而向下運動靠懸重釋放勢能，活塞上、下運動順利。在井下抽油泵技術領域，從沒有人采用在活塞、柱塞下設置懸重的技術方案，實現游動凡爾向下運動。本發(fā)明是一個創(chuàng)舉，打破了傳統(tǒng)做法。
下面結合申請附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
申請附圖1是液壓抽油系統(tǒng)和抽油泵的安裝示意圖，是本發(fā)明的一個實施例。
申請附圖2是液壓抽油泵的縱剖面圖，也是其結構示意圖。是液壓動力進入推動活塞向上運動的工作流程示意圖。虛線箭頭是動力液流動的方向，實線箭頭所指示的方向是井液流動的方向。
附圖3也是液壓抽油泵的縱剖面圖。是液壓動力返回地面懸重在重力作用下拉動活塞下行的工作流程示意圖。虛線箭頭是動力液流動的方向，實線箭頭所指示的方向是井液流動的方向。
圖中，1.水箱，2.管線，3.安全閥，4.單向閥，5.高壓三柱塞泵，6.蓄能器，7.換向閥，8.往復運動裝置，9.單向節(jié)流閥，10.液壓抽油泵，11.上液缸，12.活塞，13.密封環(huán)，14.柱塞，15.動力液孔道，16.上泵筒，17.靜密封圈，18.游動凡爾，19.柱塞缸，20.拉桿，21.懸重，22.下泵筒，23.固定凡爾，24.套管，25.外油管，26.內油管，27.井口法蘭，28.動力管線，29.產液管線。
具體實施例方式
無桿液壓抽油系統(tǒng)實施例水箱(1)是長方體形，內部容積為3m3。高壓三柱塞泵(5)額定壓力為31.5MPa，排量為50l/min。安全閥(3)的通徑為25毫米。蓄能器(6)是囊式蓄能器，內部容積為40L。換向閥(7)是水介質兩位三通換向閥(7)。換向閥芯與凸輪式間歇往復運動裝置(8)連接，帶動換向閥換(7)向。水箱(1)上一個進水管線(2)和一個出水管線(2)，管線(2)內徑為32毫米。高壓三柱塞泵(5)的入口連接水箱(1)的出水管線(2)。高壓三柱塞泵(5)的出口連接兩條管線。一條是連接安全閥(3)，并通過安全閥(3)與水箱(1)回水管線連接；一條是通過單向閥(4)與換向閥(7)的P口(動力口)連接，在單向閥(4)與換向閥(7)P口(動力口)之間的管線上有囊式蓄能器(6)。換向閥(7)T口(回水口)接回水管線。換向閥(7)A口(工作口)通過單向節(jié)流閥(9)與井口動力管線(28)連接，井口動力管線(28)連接井下內油管(26)與外油管(25)之間的環(huán)空通道。液壓抽油泵(10)上部連接有內油管(26)和外油管(25)。還可以將液壓抽油系統(tǒng)地面部分安裝在一個橇座上，使之成為一個整體，現場移動方便。
抽油泵實施例上泵筒(16)外徑110毫米，長度3800毫米。上泵筒(16)與下液缸(22)之間有連接體，連接體內有限位臺階。限位臺階內有靜密封圈(17)。上泵筒(16)、下液缸(22)和連接體是通過螺紋連接的。在本實施例中，由于下泵筒(16)較長，下泵筒(22)有一部分采用油管替代，在油管下部有固定凡爾(23)。上液缸(11)在上泵筒(16)內。上液缸(11)外徑為73毫米，長度3500毫米。上液缸(11)的下部有4個動力液孔道(15)，每個動力液孔道(15)直徑為10毫米。上液缸(11)下部連接柱塞缸(19)，柱塞缸(19)內部有柱塞(14)。柱塞缸(19)長度為3500毫米?；钊?12)外徑為60毫米?；钊?12)外徑上有6個密封環(huán)(13)。活塞(12)與柱塞(14)為一整體。柱塞(14)下部連接游動凡爾(18)。在游動凡爾(18)下部懸掛有拉桿(20)，拉桿(20)直徑為25毫米，長度1600毫米。拉桿(20)下部采用螺紋固定有懸重(21)。懸重(21)外形為圓柱狀，外徑60毫米，重量為400公斤。懸重(21)在下泵筒(22)內，下泵筒(22)內徑69毫米，懸重(21)與下泵筒(22)之間有4.5毫米的間隙，是井液的通道。固定凡爾(23)、游動凡爾(18)是原有技術中抽油泵的必須部件，多數采用球形凡爾。本發(fā)明采用原有技術的固定凡爾(23)、游動凡爾(18)，不詳細描述。
簡單描述液壓抽油泵(10)的安裝，可以更好地理解本發(fā)明。附圖1，將本發(fā)明抽油泵(10)安裝在油井下數百米或上千米深處，其外部為套管(24)。液壓抽油泵(10)的上部連接外油管(25)，外油管(25)內是內油管(26)。外油管(25)與內油管(26)之間的環(huán)空是動力液通過的通道；內油管(26)中心是井液上升的通道。內、外油管(25)(26)連接到井口法蘭(27)上，動力管線(28)和產液管線(29)與法蘭(27)連接。液壓抽油泵的安裝是一般技術人員和工人能做到的。
簡述液壓抽油泵(10)的工作原理地面高壓動力液經內油管(26)與外油管(25)之間的環(huán)空，并通過上液缸(11)下部的動力液孔道(15)進入活塞(12)下部，推動活塞(12)向上運動?；钊?12)帶動柱塞(14)、游動凡爾(18)和懸重(21)向上行。此時，游動凡爾(18)自動關閉，并推動上液缸(11)內的井液向上流動。同時，固定凡爾(23)自動打開，井液通過固定凡爾(23)進入下液缸(22)(附圖2)。完成第一個工作程序，即排液過程。在排液過程中，懸重(22)位置升高，懸重(22)的勢能增加。當地面液壓動力站換向，乏動力液從上液缸(11)下部動力液孔道(15)返回內油管(26)與外油管(25)之間環(huán)空。懸重(21)釋放勢能，活塞(14)在懸重(21)的重力作用下向下運動?；钊?12)、柱塞(14)、游動凡爾(18)和懸重(21)下行。此時，游動凡爾(18)自動打開，固定凡爾(23)自動關閉，下缸筒(22)內的井液經游動凡爾(18)進入上液缸(11)內(附圖3)。完成第二個工作程序，即進液過程。在地面液壓動力作用下，排液和進液過程不斷交替進行，井液通過液壓抽油泵被采出。
權利要求
1.一種應用于油田采油的無桿液壓抽油系統(tǒng)，是由水箱(1)、高壓三柱塞泵(5)、安全閥(3)、蓄能器(6)、換向閥(7)、單向節(jié)流閥(9)、單向閥、液壓抽油泵(10)，以及管線(2)所組成，水箱(1)上有進水管線和出水管線，高壓三柱塞泵(4)的入口連接水箱(1)出水管，高壓三柱塞泵(4)的出口分別連接兩條管線，一條是通過安全閥(3)與水箱(1)的回水管線連接；一條是通過單向閥(4)與換向閥(7)的P口(動力口)連接，在單向閥(4)與換向閥(7)P口(動力口)之間的管線上有蓄能器(6)，換向閥(7)T口(回水口)通過管線連接回水管線，其特征在于換向閥(7)A口(工作口)通過單向節(jié)流閥(9)與井口動力管線(28)連接，井口動力管線(28)連接井下外油管(25)與內油管(26)之間的環(huán)空通道，抽油泵(10)上部連接有內油管(26)和外油管(25)。
2.一種應用于油田無桿采油的液壓抽油泵，由上泵筒(16)、下泵筒(22)、固定凡爾(23)、游動凡爾(18)等組成，上泵筒(16)內有上液缸(11)，上液缸(11)下部有動力液孔道(15)，上液缸(11)內有活塞(12)，活塞(12)周圍有密封環(huán)(13)，活塞(12)下部連接筒狀柱塞(14)，柱塞(14)下部連接游動凡爾(18)，柱塞(14)外部有柱塞缸(19)，下泵筒(22)連接在上泵筒(16)下部，下泵筒(22)下部有固定凡爾(23)，其特征在于在游動凡爾(18)下部懸掛有拉桿(20)，拉桿(20)下部固定有懸重(21)，懸重(21)外形為柱狀，重量在250-850公斤之間，懸重(21)在下泵筒(22)內，懸重(21)與下泵筒(22)之間有井液通道。
3.如權利要求2所述的液壓抽油泵，其特征在于所述的懸重(22)外形為圓柱形。
4.如權利要求1所述的液壓抽油系統(tǒng)，其特征在于換向閥(7)的閥芯與凸輪式間歇往復運動裝置(8)連接。
5.如權利要求2、或3所述的液壓抽油系統(tǒng)，其特征在于下泵筒(22)的一部分采用油管替代，在油管下部有固定凡爾(23)。
6.如權利要求1所述的液壓抽油系統(tǒng)，其特征在于將液壓抽油系統(tǒng)地面部分安裝在一個橇座上。
全文摘要
本發(fā)明是一種應用于油田采油的液壓抽油系統(tǒng)和抽油泵。特征是采用一條管線為井下抽油泵提供液壓動力，乏動力液從原管道返回。與現有的水力活塞泵相比，克服了現有技術乏動力液與井液混合的缺點。本發(fā)明液壓抽油泵的柱塞下部連接游動凡爾，游動凡爾下部懸掛有拉桿和懸重。將懸重連接在游動凡爾下，具有拉動活塞下行的作用。
文檔編號F04B47/04GK1587706SQ200410074730
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權日2004年9月14日
發(fā)明者崔自力 申請人:北京迪威爾石油天然氣技術開發(fā)有限公司