專利名稱：一種無桿采油系統設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油工業的采油設備，特別是一種無桿采油系統設備，適用于各種油井，特別是斜井、定向井抽油，徹底消除有桿抽油泵采油桿管磨損對油井造成的損壞。
技術背景在石油工業，有桿泵采油是最主要的采油方式。有桿泵抽油系統發展時間最長，工藝配套，技術成熟。設備裝置簡單耐用，故障率低。但是用在高含水、深抽、斜井、定向井中，存在桿管偏磨嚴重、系統效率低、免修期急劇下降等問題。雖然采用了扶正器等輔助部件，效果并不明顯，未從根本上解決問題。使用無桿泵采油能夠從根本上解決有桿抽油泵采油桿管磨損問題，但目前還沒有一種技術簡單，工作可靠的無桿采油設備和方法。目前采用的無桿泵主要有水力活塞泵和電動潛油泵。水力活塞泵系統復雜，結構復雜的動力泵、換向系統同時置于井下狹小的井眼內，高沖次、短沖程、短密封面運行，可靠性差。對動力液質量要求高，工作液、產出液必須在井下混合，地面需要龐大的工作液、產出液分離系統，投資成本高，運行成本高。對出砂、含氣、稠油適應性差。免修期短，一般不超過半年。而電動潛油泵供液不穩定、潤滑油泄漏時，容易發生過熱燒毀潛油電機的停產事故。電纜要隨潛油電機、泵下入深井內，其下井過程中易于損壞。潛油電機運轉速度高，對含砂、含氣和稠油井液適應性差，容易磨損，免修期短。系統各部分成本高，維護費用高。
中國專利00212778.4介紹了一種液力桿泵采油裝置。工作原理主要是把水力活塞泵的換向控制部分從井下移到地面上來，從而簡化井下泵的結構。該裝置由供液系統、深達井下泵的雙管并行液力管路、井下泵三部分組成。地面供液部分為一液壓工作站。井下泵是不帶換向機構的常規柱塞抽油泵及閥組組合而成。該裝置可使井下泵的結構簡化，對動力液要求降低。其缺陷是受技術水平影響，地面液壓工作站無故障工作時間短；深達井下泵的雙管并行液力管路實現難度大，下入起出困難，可靠性差，難以在礦場實際應用。再者，井下泵及其流道仍然太復雜，增大了故障幾率。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種無桿采油系統設備，克服現有無桿采油技術的缺陷，采用技術成熟、可靠性高的地面換向技術和井下泵抽技術，采用液力傳遞動力，延長修井周期，有效解決桿管偏磨的問題，降低生產成本。
本技術解決方案可達上述目的一種無桿采油系統設備，包括井下原油舉升部分和井下管柱，由抽油機作為地面驅動裝置，設有井口動力部分。空心光桿將井口動力部分與抽油機的動力輸出端連接，形成動力液傳遞通道；空心光桿通過井口動力部分連通井下原油舉升部分形成地層產液通道。
本實用新型與現有無桿采油技術相比具有顯著的效果，本實用新型綜合了有桿抽油系統的優勢，利用常規抽油泵的結構模式和水力活塞泵液力傳遞工作原理，設計的抽油機驅動的無桿采油系統設備，可在采油領域廣泛應用。具有以下特點1、由于井筒內井口動力泵以下，沒有抽油桿運動件，應用于大斜度井、定向井采油，徹底解決了有桿抽油系統的桿管偏磨。
2、技術簡單、可靠。以可靠性高的抽油機作動力，無須進行動力改造，一次性投資大大減少。井下泵結構借鑒高性能常規泵，技術成熟，免修期長，可達一年以上。
3、以產出液作動力液，不必進行動力液的分離，不增加地面流程。
4、在同樣下泵深度、相同泵徑以及相同工作條件下，懸點負荷可降低。相應地，所用抽油機電機功率和減速箱扭矩也可大大減小，降低能耗。
附圖1為本實用新型的安裝結構、工作原理示意圖。
附圖2為本實用新型原油舉升部分結構示意圖的上半圖。
附圖3為本實用新型原油舉升部分結構示意圖的下半圖。
圖中產出液排出管路1、泄漏回路2、井口動力泵3、補償閥4、大油管5、導液接頭6、小油管7、套管8、井下動力泵9、出油閥10、工作泵11、進油閥12、油管接頭13、懸掛接頭14、井下動力泵筒15、動力柱塞16、外筒17、連接柱塞18、連接套筒19、工作泵筒20、抽油柱塞總成21、井口密封副22、空心光桿23、盤根盒2具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的詳述參見附圖1，一種無桿采油系統設備，是由抽油機驅動無桿采油系統汲取地下原油。地面抽油機的動力經過能量轉換通過液體傳遞。本實用新型傳遞動力的動力液是井內的產出液，也可以是來自地面的液體循環系統，如液壓動力站系統。如果使用地面液壓動力站系統傳遞動力，需要在井口將地面動力液與大油管5和小油管7之間的環空連通。本實用新型的無桿采油系統設備，包括井下原油舉升部分和井下管柱，由抽油機作為地面驅動裝置。本實用新型設有井口動力部分，使用的光桿是空心光桿23。如果使用實心光桿，通過改變井口排液管路和動力液傳遞通道，同樣可以達到現有目的。空心光桿23將井口動力部分與抽油機的動力輸出端連接，形成動力液傳遞通道；空心光桿23通過井口動力部分連通井下原油舉升部分形成地層產液通道。空心光桿23與抽油機動力輸出端的連接方式是由產出液排出管路1與空心光桿23和抽油機的動力輸出端連接。井口動力部分由地面裝置和井口動力裝置組成，地面裝置設有產出液排出管路1、泄漏回路2和井口密封組件，產出液排出管路1與空心光桿23和抽油機動力輸出端連接，即與抽油機的懸繩器連接。泄漏回路2與產出液排出管路1和空心光桿23連通。泄油回路的作用是將井口動力泵3泄漏的高壓動力液泄入排出管線中，降低盤根盒密封壓力。井口動力裝置具有井口動力泵3、補償閥4和導液接頭6，導液接頭6與空心光桿23和小油管7同心安裝；井口動力泵3和補償閥4安裝在井口動力泵殼體內，井口動力泵殼體下端連接導液接頭6與空心光桿23和小油管7連通，井口動力泵3裝于空心光桿23與小油管7和導液接頭6形成的空間內；導液接頭6設有中心通孔，底端內徑有內倒角，中部外徑設有環狀凹槽，凹槽上部的體壁上設有多個軸向通孔；補償閥4安裝在導液接頭6體壁的通孔之上、井口動力泵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與大油管5通過油管密封件封隔。小油管7的下端外徑安裝小油管插接件，其插接件和小油管7的下端設有徑向通孔與小油管7的內徑連通，小油管7的上端內徑也設有徑向通孔與井口動力泵3連通。井下原油舉升部分由井下動力泵9和工作泵11串聯形成，由連接柱塞18和連接套筒19組成的連接件將其連接，見附圖2和附圖3。井下原油舉升部分的上部安裝在小油管7內，位于導液接頭6的下方，其余部分安裝在大油管5內。井下動力泵9具有外筒17、井下動力泵筒15和動力柱塞16，外筒17兩端連接油管接頭13和下接頭，動力柱塞16安裝在井下動力泵筒15內，井下動力泵筒15與懸掛接頭14連接，動力柱塞16與連接柱塞18連接。工作泵11設有抽油柱塞總成21、進油閥12、出油閥10和工作泵筒20，出油閥10的閥體上部與連接柱塞18連接，其下部順序連接工作泵內筒、進油閥12和抽油柱塞總成21。井口動力部分通過空心光桿23與抽油機的動力輸出端連接后，通過井口動力泵3將抽油機的機械能轉變成動力液的壓能，并通過小油管7與大油管5間的環形通道，將動力傳遞到井下動力泵9。動力液傳遞通道是由空心光桿23與井口動力泵3之間的環形空間、小油管7與大油管5之間的環形空間、油管密封件和小油管7插接件構成。動力液補償通道是由小油管7、導液接頭6和補償閥4構成。地層產液通道由空心光桿23內腔、導液接頭6內腔、小油管7內腔、動力柱塞16內腔、連接柱塞18內腔、出油閥10、工作泵筒20與連接柱塞18之間的環空、抽油柱塞總成21內腔和進油閥12構成。
現場使用時，將本實用新型的產出液排出管路1與空心光桿23連接，空心光桿23上接抽油機的懸繩器。井口由盤根盒24和井口密封副22密封。采出原油從井口動力泵3的內腔、經空心光桿23的內腔、產出液排出管路1輸入地面管線。抽油機上行時，帶動空心光桿23和井口動力泵3的柱塞上行，壓縮井口動力泵3柱塞上腔內的液體沿井下管柱的環型腔下行，經過小油管7與大油管5間的環形動力液通道推動井下動力泵9和工作泵11上行，使工作泵11內的液體舉升到動力柱塞16上部的小油管7內。抽油機下行時，工作泵11在連接柱塞18兩端壓力差形成的液力作用下下行，將動力柱塞16和連接柱塞18之間及環型腔內液體沿同心管柱的環型腔向井口動力泵3方向反向流動，完成一次工作過程。井口動力部分、井下原油舉升部分各密封副的漏失由補償閥4自動補充。
在上沖程時，由井口動力泵3加壓的高壓液體經外筒17與井下動力泵筒15之間的環形腔進入動力柱塞16下部，推動動力柱塞16并帶動與其相連的連接柱塞18和抽油柱塞總成21一起上行。當抽油柱塞總成21上行時，壓縮抽油柱塞總成21上方工作泵筒20內的環形腔，使環形腔內的液體壓力升高打開出油閥10。產出井液沿連接柱塞18內腔、經小油管7內腔上行，穿過井口動力泵3的內腔，通過空心光桿23、產出液排出管路1排至地面，進入地面集輸管線。
下沖程時，井口動力泵3下行，動力液壓力被釋放，使動力柱塞16下端壓力降低并達到與動力柱塞16上方平衡。此時，由于連接柱塞18上部壓力為整個液柱壓力，下部壓力為動液面壓力，遠小于上部壓力。在此壓差作用下，推動連接柱塞18并帶動動力柱塞16和抽油柱塞總成21下行。使抽油柱塞總成21上方抽油泵筒20內的環形腔逐漸擴大，進油閥12打開，井內液體經進油閥12進入環形腔內，完成進油過程。反復上述工作過程，完成無桿液力采油工程。
權利要求1.一種無桿采油系統設備，包括井下原油舉升部分和井下管柱，其特征是a由抽油機作為地面驅動裝置；b設有井口動力部分；c空心光桿(23)將井口動力部分與抽油機的動力輸出端連接，形成動力液傳遞通道；d空心光桿(23)通過井口動力部分連通井下原油舉升部分形成地層產液通道。
2.根據權利要求1所述的一種無桿采油系統設備，其特征在于井口動力部分由地面裝置和井口動力裝置組成，地面裝置設有產出液排出管路(1)、泄漏回路(2)和井口密封組件，產出液排出管路(1)與空心光桿(23)和抽油機動力輸出端連接，泄漏回路(2)與產出液排出管路(1)和空心光桿(23)連通。
3.根據權利要求2所述的一種無桿采油系統設備，其特征在于井口動力裝置具有井口動力泵(3)、補償閥(4)和導液接頭(6)，導液接頭(6)與空心光桿(23)和小油管(7)同心安裝；井口動力泵(3)和補償閥(4)安裝在井口動力泵殼體內，井口動力泵殼體下端連接導液接頭(6)與空心光桿(23)和小油管(7)連通，井口動力泵(3)裝于空心光桿(23)與小油管(7)和導液接頭(6)形成的空間內；導液接頭(6)設有中心通孔，底端內徑有內倒角，中部外徑設有環狀凹槽，凹槽上部的體壁上設有多個軸向通孔；補償閥(4)安裝在導液接頭(6)體壁的通孔之上、井口動力泵(3)的下方。
4.根據權利要求1所述的一種無桿采油系統設備，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)與大油管(5)通過油管密封件封隔，小油管(7)的下端外徑安裝小油管插接件，其插接件和小油管(7)的下端設有徑向通孔與小油管(7)的內徑連通；小油管(7)的上端內徑也設有徑向通孔與井口動力泵(3)連通。
5.根據權利要求1所述的一種無桿采油系統設備，其特征在于井下原油舉升部分具有井下動力泵(9)和工作泵(11)，由連接柱塞(18)和連接套筒(19)組成的連接件將其連接；井下原油舉升部分的上部安裝在小油管(7)內，位于導液接頭(6)的下方，其余部分安裝在大油管(5)內。
6.根據權利要求5所述的一種無桿采油系統設備，其特征在于井下動力泵(9)具有外筒(17)、井下動力泵筒(15)和動力柱塞(16)，外筒(17)兩端連接油管接頭(13)和下接頭，動力柱塞(16)安裝在井下動力泵筒(15)內，井下動力泵筒(15)與懸掛接頭(14)連接，動力柱塞(16)與連接柱塞(18)連接。
7.根據權利要求5所述的一種無桿采油系統設備，其特征在于工作泵(11)設有抽油柱塞總成(21)、進油閥(12)、出油閥(10)和工作泵筒(20)，出油閥(10)的閥體上部與連接柱塞(18)連接，其下部順序連接工作泵內筒、進油閥(12)和抽油柱塞總成(21)。
8.根據權利要求1所述的一種無桿采油系統設備，其特征在于動力液傳遞通道是由空心光桿(23)、井口動力泵(3)、小油管(7)與大油管(5)之間的環形空間、油管密封件和小油管7插接件構成；地層產液通道由空心光桿(23)、導液接頭(6)、小油管(7)、動力柱塞(16)和工作泵(11)構成。
9.根據權利要求8所述的一種無桿采油系統設備，其特征在于動力液傳遞通道還設有動力液補償通道，由小油管(7)、導液接頭(6)和補償閥(4)構成。
專利摘要本實用新型公開了石油工業使用的一種無桿采油系統設備，特別適用于斜井、定向井抽油，防止桿管偏磨對油井造成的損壞。本實用新型的無桿采油系統包括井下原油舉升部分和井下管柱，由抽油機作為地面驅動裝置，設有井口動力部分。空心光桿將井口動力部分與抽油機的動力輸出端連接，形成動力液傳遞通道；空心光桿通過井口動力部分連通井下原油舉升部分形成地層產液通道。由于井筒內井口動力泵下沒有抽油桿運動件，應用于大斜度井、定向井采油，徹底解決了有桿抽油系統的桿管偏，技術可靠。以抽油機作動力，井下泵為常規抽油泵，技術成熟，免修期長。
文檔編號F04B47/02GK2720147SQ20042005279
公開日2005年8月24日 申請日期2004年7月30日 優先權日2004年7月30日
發明者程正全, 姜東 , 徐建禮, 羅燕, 孫衍東 申請人:中國石化勝利油田有限公司采油工藝研究院