一種井下液力自動換向無桿防砂卡抽油泵的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油無桿采油技術領域，特別涉及一種依靠地面栗站提供動力液，在井下實現自動換向的液力防砂卡抽油栗。
【背景技術】
[0002]常規游梁式抽油機效率低，但多年來因其性能可靠，管理方便等特點始終在石油開采領域中占據主導地位。隨著定向井和水平井技術的快速發展，以及油田進入后期采油，油井產出液含水量上升，出砂增多，油井液面下降，使采油難度逐年增加。常規游梁式抽油機帶動的有桿抽油栗不能適應定向井、水平井和采油進入后期油井采油。常規抽油機在斜井采油中，因抽油桿與油管產生摩擦造成整機效率下降到不足20%;更嚴重的是因抽油桿偏磨造成抽油桿脫斷或油管磨漏，導致檢栗頻繁。有關專家斷定，依靠提高抽油桿強度的辦法來解決本技術問題的希望非常渺茫，加之有桿抽油栗無法在深井中發揮作用，采油領域的有桿抽油栗面臨著嚴重的考驗。無桿采油栗，如電潛栗、噴射栗等均有自身固有的無法消除的缺陷，致使難以在斜井采油中發揮主導作用。
[0003]本來在井下實現換向的液力抽油栗是研制無桿抽油栗最佳技術路線，但是80年代從美國引進的水力活塞栗設計方案存在嚴重不足，在栗內管路流阻就高達3.8-5.3MPa，相當于下栗2000-3000m時的液體管內往返流阻；另外換向閥和控制機構與動力缸同步運動，這種控制方式致命的缺陷是:即使動力缸的運動速度再低，換向閥動密封的耐磨、耐腐蝕性能再強，較短的動密封面也很難達到連續工作幾個月的工作壽命。對此當初該栗的設計者已有認識，但并未從根本上解決問題。為了適應栗的短壽方便打撈，專門設計了反循環裝置，把栗從井下沖出來，最終方便了檢栗，卻導致本來有限的空間變得更小，最后只能靠提高驅動缸的運動速度到1.2-2.5m/s來獲得所需排量。然而換向閥的密封面始終處在快速運動時的磨損和液體沖蝕始終沒有解決。其結果不言而喻，造成該栗節能優勢未能充分體現，還在應用中受到以下種種限制:例如采用配制簡單、投資小、直接用原油作動力液的開時回路時，規定了作為動力液的原油含水< 1 %，含砂< 0.0I %，粘度< 300厘泊。如此嚴格的技術指標，使水力活塞栗幾乎處于沒有井可達到的困境;在采用閉式回路時，為了實現對專門配制的高質量動力液的獨立循環而不受外部影響，又必須增加幾千米的耐高壓同心管或平行管；同時用凈水配制的動力液應加入定量的潤滑劑和防腐劑，才能緩解摩擦時的磨損和腐蝕以延長使用壽命。
[0004]綜上所述，現有的水力活塞栗從八十年代引進幾年后，便基本退出市場就不足為奇了。
[0005]近兩年，國內已有多個地面控制的無桿液壓抽油栗專利申請，例如公告號1234654.這種無桿液壓抽油栗雖具有優點，但不足之處也顯而易見:1、只能單井實施控制，管理不便;2、配制設備復雜、操作麻煩;3、采用液壓油作動力液，運行費用高;4、液壓元件在野外環境下工作可靠性難以保證;5、井下信號傳遞滯后，栗的無效行程加大等。因此，這種無桿液壓抽油栗的使用前景仍不樂觀。
[0006]面對以上國內外采油設備的現狀，急待研究一種結構簡單、可靠性能好、使用面寬、運行成本低，使用壽命長的井下控制液力抽油栗，在斜井、深井和水平井采油中發揮主導作用。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種井下液力自動轉向防砂卡抽油栗，利用液壓栗輸送的液壓油作動力，在井下實現換向閥的自動換向和往復運動，帶動活塞運動把油舉升到地面。本設備具有結構簡單，使用壽命長，可操控性強，維護成本低，磨損率低，可靠性高，運行功率小以及防砂卡等優點。
[0008]本發明的技術方案是:
[0009]液力防砂卡抽油栗，包括采出液出口1、出口單向閥2、乏動力液管路(b)3、動力液管路(b) 4、動力液管路(c) 5、動力液管路(d) 6、采出液管路7、采出液入口 8、動力液進口 9、乏動力液出口 10、換向閥11、換向閥芯12、乏動力液管路(a) 13、頂部換向針14、動力液管路(a)15、活塞筒16、活塞17、底部換向針18、入口單向閥19、栗筒20;
[0010]采出液出口I與出口單向閥2連接，出口單向閥2與栗筒20連接并密封;采出液入口8與入口單向閥19連接，入口單向閥19與栗筒20連接并密封。
[0011 ]動力液入口 9與換向閥11的“C” 口相連，動力液入口 9經動力液管線(b)4與頂部換向針14連接;乏動力液出口 1與換向閥11的“B” 口相連，乏動力液出口 1經乏動力液管線(a)13與底部換向針18連接。
[0012]換向閥11是一中空的腔，分為左右兩個腔，有五個口“A”、“B”、“C”、“D”、“E”，腔內有換向閥芯12; “A” 口經動力液管路(a)15與底部換向針18相連，“D” 口經動力液管路(c)5與活塞筒16頂部相連，“E” 口經動力液管路(d)6與活塞筒16底部相連;換向閥芯12是兩位三通閥，有兩個連通的口 “M”和“N”以及一個凹型流道“O”，左面部分與換向閥11的左腔相適應，只能在其內部左右滑動，同樣換向閥芯12的右邊部分與換向閥11的右腔相適應，當換向閥芯12位于腔左面時，換向閥11的“B” 口經換向閥芯12的凹型流道“O”與“D” 口連通，換向閥11的“C” 口與?” 口連通；當換向閥芯12位于腔右面時，換向閥11的“B” 口經換向閥芯12的凹型流道“O”與?” 口連通，換向閥11的“C" 口經換向閥芯12的“N” 口、“M” 口與“D” 口連通。
[0013]頂部換向針14位于“開”位時，動力液管路(b)4、換向閥11的“A”□以及活塞筒16的上部三者相互連通;頂部換向針14位于“關”位時，動力液管路(b)4、換向閥11“A” 口以及活塞筒16上部三者均不連通。
[0014]底部換向針18位于“開”位時，動力液管路(a)15、乏動力液管路(a)13以及活塞筒16下部三者相互連通;底部換向針14位于“關”位時，動力液管路(a)15、乏動力液管路(a)13以及活塞筒16下部三者均不連通。
[0015]活塞筒16和栗筒20相連，內有活塞17，活塞17的內徑分別與活塞筒16和栗筒20的外徑相適應并很好地密封。
【附圖說明】
[0016]圖1是井下液力自動換向無桿液壓防砂卡抽油栗的上沖程結構示意圖。
[0017]圖2是井下液力自動換向無桿液壓防砂卡抽油栗的下沖程