CN108119100B - 油井举升***及其抽油方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井举升***及其抽油方法，属于井下采油技术领域。油井举升***包括：动力液循环总成、井口机构总成、套管、油管总成、螺杆马达总成、传动总成和螺杆泵，油管总成包括第一油管串和第二油管串。本发明实施例避免了在大斜度、低供液油井中使用电潜泵举升***时，生产液的流速达不到电潜泵外壳冷却流速，导致电潜泵温度升高、烧毁、电缆击穿等问题；避免了使用液力驱动举升***时需要配有专门的动力液站的问题，解决了液力驱动螺杆采油装置对地面水和动力液站的依赖性强，使用条件受限的问题；解决了由于动力液和生产液在混合之前的运动方向相反，当混合液中动力液的比例较大时，抑制生产液的输出的问题，提高了举升效率。

Description

油井举升***及其抽油方法

技术领域

本发明涉及井下采油技术领域，特别涉及一种油井举升***及其抽油方法。

背景技术

大斜度油井通常指油井与竖直方向之间存在45度到85度斜角的油井，且随着油田的不断开发，大斜度油井逐年增多。在大斜度油井的开采过程中，需要通过油井举升***将大斜度油井中的生产液抽送至地面，生产液是指大斜度油井中产出的液体，主要包括原油和地下水。

目前，常用的油井举升***有电潜泵举升***和液力驱动举升***，电潜泵举升***中配套有电潜泵，在抽油过程中，生产液流经电潜泵中的电机外壳，用以冷却该电机。液力驱动举升***还可以称为液力驱动螺杆采油装置，如图1所示，该液力驱动螺杆采油装置包括：套管01、油管02、液压马达03、传动部件04和螺杆泵05，油管02位于套管01的内部，且套管01和油管02之间形成有油套环空，液压马达03和螺杆泵05位于油管02的内部，传动部件04的一端和液压马达03，传动部件04的另一端和螺杆泵05连接，油管02上和传动部件04对应的位置上设置有径向过液孔。为了给液力驱动螺杆采油装置提供动力，通常在地面上设置有动力液站，动力液站将地面水加压后作为动力液注入油管02中，以在动力液经过液压马达03被输送至传动部件04的位置时和螺杆泵05输送上来的生产液混合，得到混合液，混合液通过油管02上和传动部件04对应的位置的径向过液孔被输送至油套环空之后，通过油套环空被输送至地面。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

使用电潜泵举升***时，在大斜度低液量油井的抽油过程中，电潜泵中的电机由于油井产液量低，生产液的流速达不到电机外壳冷却流速，会导致电机温度升高、电机烧毁、电缆击穿等问题。使用液力驱动举升***时需要配有专门的动力液站，且动力液站需要将地面水进行加压作为动力液，以驱动液力驱动螺杆采油装置工作，因此，液力驱动螺杆采油装置对地面水和动力液站的依赖性强，使用条件受限，另外，由于动力液和生产液在混合之前的运动方向相反，因此，当混合液中动力液的比例较大时，会抑制生产液的输出，影响举升效率。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种油井举升***及其抽油方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种油井举升***，所述油井举升***包括：动力液循环总成、井口机构总成、套管、油管总成、螺杆马达总成、传动总成和螺杆泵，所述油管总成包括第一油管串和第二油管串；

所述动力液循环总成和所述井口机构总成连接，所述井口机构总成分别与位于油井内的所述套管和所述第一油管串连接，所述第一油管串、所述螺杆马达总成、所述传动总成、所述螺杆泵和所述第二油管串依次连接，所述第一油管串、所述螺杆马达总成、所述传动总成、所述螺杆泵和所述第二油管串位于所述套管内部，且与所述套管之间形成有油套环空；

其中，所述动力液循环总成用于通过所述井口机构总成将动力液通过所述油套环空注入所述传动总成，在所述动力液的作用下，所述螺杆马达总成将所述动力液输送至油管腔室内，并驱动所述传动总成转动，所述传动总成在所述螺杆马达总成的驱动下，带动所述螺杆泵，由所述螺杆泵将所述油井内的生产液通过所述螺杆马达总成输送至所述油管腔室内，以将所述动力液与所述生产液进行混合，得到混合液，所述油管腔室为所述第一油管串、所述螺杆马达总成和所述井口机构总成之间形成的腔室；

在所述混合液通过所述油管腔室输送至所述动力液循环总成之后，所述动力液循环总成还用于从所述混合液中分离出液体，并将分离出的液体作为所述动力液循环使用。

可选的，所述井口机构总成包括：井口机构主体、第一油管闸门、第二油管闸门和套管闸门；

所述井口机构主体分别与所述套管以及所述第一油管串连接，所述第一油管闸门和所述第二油管闸门分别通过所述井口机构主体和所述油管总成连通，所述套管闸门通过所述井口机构主体和所述油套环空连通。

可选的，其特征在于，所述油管总成还包括：封隔器和防转锚定机构；

所述封隔器和所述防转锚定机构分别与所述第二油管串连接，且所述封隔器位于所述防转锚定机构的上方，所述防转锚定机构靠近所述第二油管串底端。

可选的，所述螺杆马达总成包括：马达定子和马达转子；

所述马达定子的顶端与所述第一油管串连接，所述马达定子的底端和所述传动总成连接，所述马达转子位于所述马达定子内部，所述马达转子内部设置有轴向过液通道，且所述马达转子的底端和所述传动总成连接。

可选的，所述传动总成包括：传动总成外壳、传动轴和止推轴承；

所述传动总成外壳的顶端和所述螺杆马达总成的马达定子连接，所述传动总成外壳的底端和所述螺杆泵连接，所述传动总成外壳上设置有第一径向过液孔；

所述传动轴的顶端和所述螺杆马达总成包括的马达转子连接，所述传动轴的底端和所述螺杆泵连接，且所述传动轴上设置有第二径向过液孔和中心孔过液通道，所述第二径向过液孔和所述中心孔过液通道连通，且所述止推轴承位于所述第二径向过液孔的上方，以在所述传动总成中将所述动力液与所述生产液进行隔离。

可选的，所述动力液循环总成包括：气液分离器、除砂装置、储液罐和高压柱塞泵；

所述储液罐的出液口与所述高压柱塞泵的进液口连接，所述高压柱塞泵的出液口与所述井口机构总成连接，所述储液罐内的动力液在所述高压柱塞泵进行加压之后，通过所述井口机构总成输送至所述油套环空内；

所述除砂装置的进液口与所述井口机构总成连接，所述除砂装置的出液口与所述气液分离器的进液口连接，所述气液分离器的出液口与所述储液罐的进液口连接，所述除砂装置对通过所述井口机构输送的混合液进行除砂，并将除砂之后的液体输送至所述气液分离器，所述气液分离器从除砂之后的液体分离出气体，并将分离之后剩余的液体作为所述动力液输送至所述储液罐中。

另一方面，提供了一种油井举升***的抽油方法，所述方法包括：

动力液循环总成通过井口机构总成向油套环空内注入动力液，所述油套环空为第一油管串、螺杆马达总成、传动总成、螺杆泵、第二油管串与套管之间形成的环空；

在所述油套环空内的动力液的作用下，螺杆马达总成将所述动力液输送至油管腔室内，并驱动所述传动总成转动，所述油管腔室为所述第一油管串、所述螺杆马达总成与所述井口机构总成之间形成的腔室；

所述传动总成在所述螺杆马达总成的驱动下，带动所述螺杆泵工作；

所述螺杆泵在工作过程中将油井内的生产液通过所述螺杆马达总成输送至所述油管腔室内，以将所述动力液与所述生产液进行混合，得到混合液，并将所述混合液输送至地面和所述动力液循环总成中；

所述动力液循环总成从所述混合液中分离出液体，将分离出的液体作为动力液，返回所述通过井口机构总成向油套环空内注入动力液的步骤。

可选的，所述动力液循环总成包括：气液分离器、除砂装置、储液罐和高压柱塞泵；

所述动力液循环总成通过井口机构总成向油套环空内注入动力液，包括：

所述高压柱塞泵从储液罐中吸出所述动力液，并给所述动力液加压；

所述高压柱塞泵将加压后的所述动力液以指定排量通过所述井口机构的套管闸门注入所述油套环空内。

可选的，所述动力液循环总成从所述混合液中分离出液体，包括：

所述除砂装置对所述混合液进行除砂，并将除砂之后的混合液被输送至所述气液分离器中；

所述气液分离器将除砂后的所述混合液中的液体和气体进行分离，并将分离出来的液体输送至所述储液罐内。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过液力驱动油井举升***工作，避免了使用电潜泵举升***时，在大斜度低液量油井的抽油过程中，电潜泵中的电机由于油井产液量低，生产液的流速达不到电机外壳冷却流速，会导致电机温度升高、电机烧毁、电缆击穿等问题。通过动力液循环总成实现了动力液的循环使用，避免了使用液力驱动举升***时需要配有专门的动力液站的问题，解决了液力驱动螺杆采油装置对地面水和动力液站的依赖性强，使用条件受限的问题。通过油套环空内的动力液的作用，螺杆马达总成将动力液输送至油管腔室内，传动总成在螺杆马达总成的驱动下，带动螺杆泵工作，螺杆泵将油井内的生产液通过螺杆马达总成输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，并将混合液输送至地面，其中，油管腔室为油管总成中螺杆马达总成与井口机构总成之间形成的腔室，因此，在生产液和动力液混合之前，生产液和动力液分别从螺杆马达总成进入油管腔室，也即是，混合之前生产液和动力液的运动方向相同。解决了由于动力液和生产液在混合之前的运动方向相反，当混合液中动力液的比例较大时，会抑制生产液的输出的问题，提高了举升效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种液力驱动螺杆采油装置的示意图；

图2是本发明一示例性实施例提供的第一种油井举升***的示意图；

图3是本发明一示例性实施例提供的第二种油井举升***的示意图；

图4是本发明一示例性实施例提供的一种传动总成的示意图；

图5是本发明一示例性实施例提供的一种动力液循环总成的示意图；

图6是本发明一示例性实施例提供的另一种动力液循环总成的示意图；

图7是本发明一示例性实施例提供的一种油井举升***的抽油方法的流程图；

图8是本发明一示例性实施例提供的另一种油井举升***的抽油方法的流程图。

附图标记：

01：套管、02：油管、03：液压马达、04：传动部件、05：螺杆泵；

1：动力液循环总成、2：井口机构总成、3：套管、4：油管总成、5：螺杆马达总成、6：传动总成、7：螺杆泵；

11：储液罐、12：高压柱塞泵、13：除砂装置、14：气液分离器、15：流量计、16：第一压力表、17：回流阀、18：第二压力表、19：电磁阀、10：液位计；

21：井口机构主体、22：第一油管闸门、23：第二油管闸门、24：套管闸门；

41：第一油管串、42：第二油管串、43：封隔器、44：防转锚定机构、45：筛管、46：丝堵；

51：马达定子、52：马达转子；

61：传动总成外壳、62：传动轴、63：止推轴承；

131：沉砂箱、132：除砂器、521：轴向过液通道、611：第一径向过液孔、621：第二径向过液孔、622：中心孔过液通道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图2是本发明一示例性实施例提供的一种油井举升***的示意图，如图2所示，该油井举升***包括：动力液循环总成1、井口机构总成2、套管3、油管总成4、螺杆马达总成5、传动总成6和螺杆泵7，油管总成4包括第一油管串41和第二油管串42；

动力液循环总成1和井口机构总成2连接，井口机构总成2分别与位于油井内的套管3和第一油管串41连接，第一油管串41、螺杆马达总成5、传动总成6、螺杆泵7和第二油管串42依次连接，第一油管串41、螺杆马达总成5、传动总成6、螺杆泵7和第二油管串42位于套管3内部，且与套管3之间形成有油套环空；

其中，动力液循环总成1用于通过井口机构总成2将动力液通过油套环空注入传动总成6，在动力液的作用下，螺杆马达总成5将动力液输送至油管腔室内，并驱动传动总成6转动，传动总成6在螺杆马达总成5的驱动下，带动螺杆泵7，由螺杆泵7将油井内的生产液通过螺杆马达总成5输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，油管腔室述第一油管串41、螺杆马达总成5和井口机构总成2之间形成的腔室；

在混合液通过油管腔室输送至动力液循环总成1之后，动力液循环总成1还用于从混合液中分离出液体，并将分离出的液体作为动力液循环使用。

在本发明实施例中，通过液力驱动油井举升***工作，避免了使用电潜泵举升***时，在大斜度低液量油井的抽油过程中，电潜泵中的电机由于油井产液量低，生产液的流速达不到电机外壳冷却流速，会导致电机温度升高、电机烧毁、电缆击穿等问题。通过动力液循环总成实现了动力液的循环使用，避免了使用液力驱动举升***时需要配有专门的动力液站的问题，解决了液力驱动螺杆采油装置对地面水和动力液站的依赖性强，使用条件受限的问题。通过油套环空内的动力液的作用，螺杆马达总成将动力液输送至油管腔室内，传动总成在螺杆马达总成的驱动下，带动螺杆泵工作，螺杆泵将油井内的生产液通过螺杆马达总成输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，并将混合液输送至地面，其中，油管腔室为油管总成中螺杆马达总成与井口机构总成之间形成的腔室，因此，在生产液和动力液混合之前，生产液和动力液分别从螺杆马达总成进入油管腔室，也即是，混合之前生产液和动力液的运动方向相同。解决了由于动力液和生产液在混合之前的运动方向相反，当混合液中动力液的比例较大时，会抑制生产液的输出的问题，提高了举升效率。

其中，套管3和井口机构总成1连接的方式可以是焊接，也可以是螺栓连接，还可以是挤压式接触连接，当其连接方式为螺栓连接或挤压式接触连接时，可以在套管3和井口机构总成2的接触面之间使用密封垫圈，以保证连接的密封性。第一油管串和井口机构总成2的连接方式可以是螺纹连接，也可以是焊接，当然，也可以是其他的连接方式。第一油管串41、螺杆马达总成5、传动总成6、螺杆泵7和第二油管串42依次连接，连接方式可以是螺纹连接，也可以是其他连接方式连接。

需要说明的是，在实际生产中，螺杆马达5、传动总成6和螺杆泵7在油井中的位置由油层的深度决定，在油井举升***被下入油井中后，需要保证螺杆泵7与油层之间的距离处于指定距离范围内，该指定距离范围为当螺杆泵7与油层之间的距离处于指定距离范围内时，通过油井举升***可实现抽油。

可选的，如图3所示，井口机构总成2包括：井口机构主体21、第一油管闸门22、第二油管闸门23和套管闸门24；

井口机构主体21分别与套管3以及第一油管串41连接，第一油管闸门22和第二油管闸门23通过井口机构主体11和第一油管串41连通，套管闸门24通过井口机构主体31和油套环空连通。

其中，当油井举升***工作时，第一油管闸门22、第二油管闸门23和套管闸门24都处于打开的状态，动力液通过套管闸门24被注入油套环空中，混合液通过第一油管闸门22和第二油管闸门23被输送至地面。

可选的，如图2所示，油管总成4还包括：封隔器43和防转锚定机构44；

封隔器43和防转锚定机构44分别与第二油管串42连接，且封隔器43位于防转锚定机构44的上方，防转锚定机构44靠近第二油管串42底端；

其中，当油井举升***被下入油井中的指定位置后，坐封封隔器43，以将油套环空封隔为两部分，动力液位于油套环空中封隔器43上方的环空中。同时，锚定防转锚定机构44，以防止第二油管串42在套管3中转动。

需要说明的是，第一油管串41和第二油管串42可以由多根油管组成，多根油管可以通过油管接头连接。

示例的，封隔器43和防转锚定机构44可以通过螺纹连接的方式与第二油管串42连接，当然封隔器43和防转锚定机构44也可以通过其他连接方式与第二油管串42连接。

可选的，如图3所示，油管总成4还可以包括：筛管45和丝堵46；

其中，筛管45用于过滤生产液，防止生产液中携带的砂石等杂质进入油井举升***，丝堵46用于对筛管45的底部进行密封，以使生产液从筛管45侧方的筛孔进入筛管45内部。

筛管45的一端和第二油管串42的底端连接，其连接方式可以是螺纹连接或焊接等连接方式，筛管45的另一端和丝堵46连接，其连接方式可以是螺纹连接或焊接等连接方式。

可选的，如图3所示，螺杆马达总成5包括：马达定子51和马达转子52；马达定子51的顶端与第一油管串41连接，马达定子51的底端和传动总成6连接，马达转子52位于马达定子51内部，如图4所示，马达转子52内部设置有轴向过液通道521，且马达转子52的底端和传动总成6连接。

其中，动力液通过传动总成6和油管串41之间的空隙进入马达定子51和马达转子52之间，在动力液总成的压力下，动力液上行，带动马达转子52转动，以使动力液最终上行至螺杆马达总成5上方的油管腔室内。

值得注意的是，为了使生产液能通过马达转子52内部的轴向过液通道521到达油管腔室内，轴向过液通道521的内径要大于第一指定内径阈值，第一指定内径阈值为当轴向过液通道521的内径大于第一指定阈值时，生产液能通过马达转子52内部的轴向过液通道521到达油管腔室内，并且抽油产量达到需求的产量，比如，该指定阈值可以是24mm。当然，在实际应用中轴向过液通道521的内径要小于第二指定内径阈值，第二指定内径阈值由马达定子的直径决定，当轴向过液通道521的内径为第二指定内径阈值时，马达定子的强度需要能满足使用需求。

示例的，马达定子51与油管总成4的连接方式为是螺纹连接。

可选的，如图3所示，传动总成6包括：传动总成外壳61、传动轴62和止推轴承63，传动总成外壳61的一端和马达定子51的底端连接，传动总成外壳61的另一端和螺杆泵7连接，传动轴62的一端和马达转子的底端连接，传动轴62的另一端和螺杆泵7的转子连接。

如图4所示，传动总成外壳61上设置有第一径向过液孔611，油套环空内的动力液通过第一径向过液孔611进入传动总成6的内部。传动轴62上设置有第二径向过液孔621和中心孔过液通道622，第二径向过液孔621和中心孔过液通道622连通，生产液通过第二径向过液孔621和中心孔过液通道622进入轴向过液通道521中，且止推轴承63位于第二径向过液孔621的上方，以在传动总成6中将动力液与生产液进行隔离。

其中，止推轴承63将传动总成壳体61和传动轴62之间的空间封隔为上、下两个空间，动力液通过第一径向过液孔611进入上空间，生产液通过螺杆泵7进入下空间。

示例的，传动总成61和马达定子51以及螺杆泵7的连接方式是螺纹连接，传动轴62和马达转子以及螺杆泵7的转子连接方式可以是通过联轴器连接、挠轴等连接方式。

可选的，如图5所示，动力液循环总成1包括：储液罐11、高压柱塞泵12、除砂装置13和气液分离器14；

储液罐11的出液口与高压柱塞泵12的进液口连接，高压柱塞泵12的出液口与井口机构总成1连接，储液罐11内的动力液在高压柱塞泵12进行加压之后，通过井口机构总成2输送至油套环空内；

除砂装置13的进液口与井口机构总成1连接，除砂装置13的出液口与气液分离器14的进液口连接，气液分离器14的出液口与储液罐11的进液口连接，除砂装置13对通过井口机构总成输送的混合液进行除砂，并将除砂之后的液体输送至气液分离器14，气液分离器14从除砂之后的液体分离出气体，并将分离之后剩余的液体作为动力液输送至储液罐11中。

其中，高压柱塞泵12的出液口与套管闸门24通过管线连通，高压柱塞泵12将动力液加压后通过管线经套管闸门24注入油套环空。除砂装置13的进液口与油管闸门22通过管线连通，混合液通过油管闸门22和管线进入除砂装置13中。

可选的，如图6所示，动力液循环总成1还包括：流量计15、第一压力表16、回流阀17、第二压力表18、电磁阀19和液位计10；

流量计15安装在储液罐11和高压柱塞泵12之间，用于检测从储液罐11流入高压柱塞泵12的动力液的流量；

第一压力表16安装在高压柱塞泵12和套管闸门24之间，用于检测高压柱塞泵12与套管闸门24之间的管线中的动力液的压力，高压柱塞泵12和储液罐11之间设置有回流管线，回流阀17安装在该回流管线上，当第一压力表16检测到检测高压柱塞泵12与套管闸门24之间的管线中的动力液的压力大于指定压力阈值时，回流阀17打开，动力液通过回流管线流入储液罐11中；

第二压力表18安装在油管闸门12和除砂装置13之间，用于检测油管闸门12和除砂装置13之间的管线中的混合液的压力；

液位计10安装在储液罐11中，用于检测储液罐11中的液位高度，电磁阀19安装在除砂装置13和气液分离器14之间，当液位计10检测到储液罐11中的也为高度大于第一指定液位高度时，电磁阀19关闭，当液位计10检测到储液罐11中的液位高度小于第二指定液位高度时，电磁阀19打开，如此，储液罐11中的动力液的液位高度始终保持在第二指定液位高度到第一指定液位高度范围内，既保证了安全性，也保证了生产需要。

其中，除砂装置13包括除砂器131和沉砂箱132，沉砂箱132的底部设置有排砂口。

在本发明实施例中，通过液力驱动油井举升***工作，避免了使用电潜泵举升***时，在大斜度低液量油井的抽油过程中，电潜泵中的电机由于油井产液量低，生产液的流速达不到电机外壳冷却流速，会导致电机温度升高、电机烧毁、电缆击穿等问题。通过动力液循环总成实现了动力液的循环使用，避免了使用液力驱动举升***时需要配有专门的动力液站的问题，解决了液力驱动螺杆采油装置对地面水和动力液站的依赖性强，使用条件受限的问题。通过油套环空内的动力液的作用，螺杆马达总成将动力液输送至油管腔室内，传动总成在螺杆马达总成的驱动下，带动螺杆泵工作，螺杆泵将油井内的生产液通过螺杆马达总成输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，并将混合液输送至地面，其中，油管腔室为油管总成中螺杆马达总成与井口机构总成之间形成的腔室，因此，在生产液和动力液混合之前，生产液和动力液分别从螺杆马达总成进入油管腔室，也即是，混合之前生产液和动力液的运动方向相同。解决了由于动力液和生产液在混合之前的运动方向相反，当混合液中动力液的比例较大时，会抑制生产液的输出的问题，提高了举升效率。

图7是本发明一示例性实施例提供的一种油井举升***的抽油方法的流程图，如图7所示，该方法包括：

步骤701，动力液循环总成通过井口机构总成向油套环空内注入动力液，油套环空为第一油管串、螺杆马达总成、传动总成、螺杆泵、第二油管串与套管之间形成的环空。

步骤702，在油套环空内的动力液的作用下，螺杆马达总成将动力液输送至油管腔室内，并驱动传动总成转动，油管腔室为第一油管串、螺杆马达总成与井口机构总成之间形成的腔室。

步骤703，传动总成在螺杆马达总成的驱动下，带动螺杆泵工作。

步骤704，螺杆泵在工作过程中将油井内的生产液通过螺杆马达总成输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，并将混合液输送至地面和动力液循环总成中。

步骤705，动力液循环总成从混合液中分离出液体，将分离出的液体作为动力液，返回步骤701。

在本发明实施例中，通过液力驱动油井举升***工作，避免了使用电潜泵举升***时，在大斜度低液量油井的抽油过程中，电潜泵中的电机由于油井产液量低，生产液的流速达不到电机外壳冷却流速，会导致电机温度升高、电机烧毁、电缆击穿等问题。通过动力液循环总成实现了动力液的循环使用，避免了使用液力驱动举升***时需要配有专门的动力液站的问题，解决了液力驱动螺杆采油装置对地面水和动力液站的依赖性强，使用条件受限的问题。通过油套环空内的动力液的作用，螺杆马达总成将动力液输送至油管腔室内，传动总成在螺杆马达总成的驱动下，带动螺杆泵工作，螺杆泵将油井内的生产液通过螺杆马达总成输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，并将混合液输送至地面，其中，油管腔室为油管总成中螺杆马达总成与井口机构总成之间形成的腔室，因此，在生产液和动力液混合之前，生产液和动力液分别从螺杆马达总成进入油管腔室，也即是，混合之前生产液和动力液的运动方向相同。解决了由于动力液和生产液在混合之前的运动方向相反，当混合液中动力液的比例较大时，会抑制生产液的输出的问题，提高了举升效率。

图8是本发明一示例性实施例提供的另一种油井举升***的抽油方法的流程图，如图8所示，该方法包括：

步骤801，动力液循环总成包括的高压柱塞泵从动力液循环总成包括的储液罐中吸出动力液，并给动力液加压。

其中，高压柱塞泵和储液罐通过管线连通，高压柱塞泵和储液罐之间安装有流量计，用于检测高压柱塞泵和储液罐之间液体的流量。

需要说明的是，在油井举升***开始工作时，储液罐中有预先注入的水，即在第一次工作循环时，动力液为外部注入的水，在后续工作循环中储液罐中的液体为通过井口机构总成进入动力液循环总成中的生产液，即在后续工作循环中，动力液为循环使用的生产液。

步骤802，高压柱塞泵将加压后的动力液以指定排量通过井口机构的套管闸门注入油套环空内。

其中，高压柱塞泵通过套管闸门和油套环空连通，工作时，套管闸门打开，动力液通过套管闸门进入油套环空，储液罐中的动力液经过高压柱塞泵加压后，通过套管闸门被注入油套环空中。

需要说明的是，高压柱塞泵以指定排量通过井口机构总成向油套环空内注入动力液之前，可以根据油井生产层的供液能力，确定螺杆泵所需的转速，进而确定螺杆马达总成所需的排量。螺杆马达总成所需的排量即为高压柱塞泵通过井口机构总成向油套环空中注入动力液的指定排量。

在实际应用中，可以通过安装在储液罐和高压动力泵之间的流量计检测高压柱塞泵的排量，根据检测结果调节高压柱塞泵的变频电机的转速，以使高压柱塞泵的排量与指定排量相同。

值得注意的是，为了保证高压柱塞泵的安全性，需要控制高压柱塞泵和井口机构总成之间的压力，因此在高压柱塞泵的出液口和储气罐的进液口之间设有回流管线，回流管线上安装有回流阀，当第一压力表检测到高压柱塞泵和井口机构总成之间的压力大于指定压力阈值时，回流阀打开，动力液回流到储液罐中，以调节高压柱塞泵和井口机构总成之间的压力。

步骤803，在油套环空内的动力液的作用下，螺杆马达总成将动力液输送至油管腔室内，并驱动传动总成转动，油管腔室为第一油管串、螺杆马达总成与井口机构总成之间形成的腔室。

其中，螺杆马达总成将通过传动总成进入螺杆马达总成中的动力液所携带的压力能转化为机械能，在该机械能的驱动下，马达转子转动。具体的，动力液所携带的压力能转化为机械能的过程为：动力液在动力液循环总成的驱动下，通过油套环空和传动总成外壳上的第一径向过液孔进入马达转子和马达定子之间的空间，动力液在该空间中螺旋上升进入油管腔室，在上升过程中动力液驱动马达转子转动。

步骤804，传动总成在螺杆马达总成的驱动下，带动螺杆泵工作。

其中，马达转子的底端和传动总成中的传动轴的一端连接，传动轴的另一端和螺杆泵连接，当马达转子转动时驱动传动轴转动，传动轴带动螺杆泵工作。

步骤805，螺杆泵在工作过程中将油井内的生产液通过螺杆马达总成输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，并将混合液输送至地面和动力液循环总成中。

其中，螺杆泵包括螺杆和螺杆泵本体，在螺杆泵中螺杆和螺杆泵本体会形成多个封闭的腔体，当螺杆转动时多个腔体的容积会随着螺杆的转动而周期性的变化，开始抽油时，生产液首先进入螺杆泵最底端的封闭的腔体内，随着螺杆的转动螺杆泵最底端的封闭腔体的容积周期性的增大和缩小，当螺杆泵最底端的封闭腔体的容积增大时生产液被吸入该腔体内，当该腔体的容积缩小时生产液被压入该腔体上方相邻的腔体中，生产液在螺杆泵的多个封闭的腔体内依次输送，最终通过螺杆马达总成输送至油管腔室内。

可选的，螺杆泵输送的生产液可以通过传动轴上的第二径向过液孔进入中心孔过液通道，通过中心孔过液通道和轴向过液通道进入油管腔室。

需要说明的是，混合液中的一部分混合液通过第一油管闸门进入除砂装置，作为下一次工作循环的动力液，混合液中另一部分混合通过第二油管闸门被输送至地面输油设备或储油设备中。

步骤806，当混合液被输送至动力液循环总成包括的除砂装置中之后，除砂装置对混合液进行除砂，并将除砂之后的混合液被输送至动力液循环总成包括的气液分离器中。

由于生产液为油井中的产液，因此生产液中会混有油井中的砂石，为了防止在下个工作循环时，作为动力液的混合液中携带砂石，对高压柱塞泵造成破坏，需要除砂装置对混合液进行除砂。其中，除砂装置通过第一油管闸门和油管腔室连通，油管腔室中的混合通过第一油管闸门进入除砂装置，除砂装置对混合液进行除砂。

步骤807，当除砂之后的混合液被输送至气液分离器中之后，气液分离器将除砂后的混合液中的液体和气体进行分离，并将分离出来的液体输送至储液罐内。

由于混合液中可能会混有天然气，如果天然气在下一次工作循环进入螺杆马达总成中后，会直接从马达定子与马达转子之间的孔中逸出，无法带动马达转子转动，影响动力液驱动马达转子的驱动效率。

因此，除砂之后的混合液被输送至气液分离器中，气液分离器将除砂后的混合液中的气体分离，并将剩余液体输送至储液罐，用于下次工作循环。

可选的，液位计检测储液罐中的液位高度，当液位计检测到储液罐中的液位高度大于第一指定液位高度时，电磁阀关闭，当液位计检测到储液罐中的液位高度小于第二指定液位高度时，电磁阀打开，如此，储液罐中的动力液的液位高度始终保持在第二指定液位高度到第一指定液位高度范围内，既保证了安全性，也保证了生产需要。

在本发明实施例中，通过液力驱动油井举升***工作，避免了使用电潜泵举升***时，在大斜度低液量油井的抽油过程中，电潜泵中的电机由于油井产液量低，生产液的流速达不到电机外壳冷却流速，会导致电机温度升高、电机烧毁、电缆击穿等问题。通过动力液循环总成实现了动力液的循环使用，避免了使用液力驱动举升***时需要配有专门的动力液站的问题，解决了液力驱动螺杆采油装置对地面水和动力液站的依赖性强，使用条件受限的问题。通过油套环空内的动力液的作用，螺杆马达总成将动力液输送至油管腔室内，传动总成在螺杆马达总成的驱动下，带动螺杆泵工作，螺杆泵将油井内的生产液通过螺杆马达总成输送至油管腔室内，以将动力液与生产液进行混合，得到混合液，并将混合液输送至地面，其中，油管腔室为油管总成中螺杆马达总成与井口机构总成之间形成的腔室，因此，在生产液和动力液混合之前，生产液和动力液分别从螺杆马达总成进入油管腔室，也即是，混合之前生产液和动力液的运动方向相同。解决了由于动力液和生产液在混合之前的运动方向相反，当混合液中动力液的比例较大时，会抑制生产液的输出的问题，提高了举升效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种油井举升***，其特征在于，所述油井举升***包括：动力液循环总成、井口机构总成、套管、油管总成、螺杆马达总成、传动总成和螺杆泵，所述油管总成包括第一油管串和第二油管串，所述井口机构总成包括：井口机构主体、第一油管闸门、第二油管闸门和套管闸门；

所述动力液循环总成和所述井口机构总成连接，所述井口机构主体分别与所述套管以及所述第一油管串连接，所述第一油管闸门和所述第二油管闸门分别通过所述井口机构主体和所述油管总成连通，所述套管闸门通过所述井口机构主体和油套环空连通，所述井口机构总成与所述套管之间螺栓连接或挤压式接触连接，所述井口机构总成与所述套管之间包括密封垫圈，所述第一油管串、所述螺杆马达总成、所述传动总成、所述螺杆泵和所述第二油管串依次连接，所述第一油管串、所述螺杆马达总成、所述传动总成、所述螺杆泵和所述第二油管串位于所述套管内部，且与所述套管之间形成有油套环空；

其中，所述动力液循环总成用于通过所述井口机构总成将动力液通过所述油套环空注入所述传动总成，在所述动力液的作用下，所述螺杆马达总成将所述动力液输送至油管腔室内，并驱动所述传动总成转动，所述传动总成在所述螺杆马达总成的驱动下，带动所述螺杆泵，由所述螺杆泵将油井内的生产液通过所述螺杆马达总成输送至所述油管腔室内，以将所述动力液与所述生产液进行混合，得到混合液，所述油管腔室为所述第一油管串、所述螺杆马达总成和所述井口机构总成之间形成的腔室；

在所述混合液通过所述油管腔室输送至所述动力液循环总成之后，所述动力液循环总成还用于从所述混合液中分离出液体，并将分离出的液体作为动力液循环使用；

所述动力液循环总成包括：气液分离器、除砂装置、储液罐、高压柱塞泵、流量计、第一压力表、回流阀、第二压力表、液位计和电磁阀；

所述储液罐的出液口与所述高压柱塞泵的进液口连接，所述高压柱塞泵的出液口与所述井口机构总成连接，所述储液罐内的动力液在所述高压柱塞泵进行加压之后，通过所述井口机构总成输送至所述油套环空内；

所述除砂装置的进液口与所述井口机构总成连接，所述除砂装置的出液口与所述气液分离器的进液口连接，所述气液分离器的出液口与所述储液罐的进液口连接，所述除砂装置用于对通过所述井口机构总成输送的混合液进行除砂，并将除砂之后的液体输送至所述气液分离器，所述气液分离器用于从除砂之后的液体分离出气体，并将分离之后剩余的液体作为所述动力液输送至所述储液罐中；

所述除砂装置包括除砂器和沉砂箱，所述除砂器的出液口与所述气液分离器的进液口连接，所述沉砂箱的底部设置有排砂口；

所述流量计位于所述储液罐及所述高压柱塞泵之间，所述流量计用于检测所述高压柱塞泵的排量，所述流量计检测的排量用于调节所述高压柱塞泵的变频电机的转速；

所述第一压力表位于所述高压柱塞泵及所述套管闸门之间，所述第一压力表用于检测所述高压柱塞泵与所述井口机构总成的套管闸门之间的管线中的动力液的压力；所述高压柱塞泵及所述储液罐之间设置有回流管线，所述回流阀位于所述回流管线上，所述回流阀用于当所述第一压力表检测的压力大于指定压力阈值时打开；

所述第二压力表位于所述第一油管闸门和所述除砂装置之间，所述第二压力表用于检测所述第一油管闸门及所述除砂装置之间的管线中的混合液的压力；

所述液位计位于所述储液罐中，所述液位计用于检测所述储液罐中的液位高度；所述电磁阀位于所述除砂装置和所述气液分离器之间，所述电磁阀用于当所述液位计检测的液位高度大于第一指定液位高度时关闭，所述电磁阀还用于当所述液位计检测的液位高度小于第二指定液位高度时打开。

2.如权利要求1所述的油井举升***，其特征在于，所述油管总成还包括：封隔器和防转锚定机构；

所述封隔器和所述防转锚定机构分别与所述第二油管串连接，且所述封隔器位于所述防转锚定机构的上方，所述防转锚定机构靠近所述第二油管串底端。

3.如权利要求1所述的油井举升***，其特征在于，所述螺杆马达总成包括：马达定子和马达转子；

所述马达定子的顶端与所述第一油管串连接，所述马达定子的底端和所述传动总成连接，所述马达转子位于所述马达定子内部，所述马达转子内部设置有轴向过液通道，且所述马达转子的底端和所述传动总成连接。

4.如权利要求1所述的油井举升***，其特征在于，所述传动总成包括：传动总成外壳、传动轴和止推轴承；

所述传动总成外壳的顶端和所述螺杆马达总成的马达定子连接，所述传动总成外壳的底端和所述螺杆泵连接，所述传动总成外壳上设置有第一径向过液孔；

所述传动轴的顶端和所述螺杆马达总成包括的马达转子连接，所述传动轴的底端和所述螺杆泵连接，且所述传动轴上设置有第二径向过液孔和中心孔过液通道，所述第二径向过液孔和所述中心孔过液通道连通，且所述止推轴承位于所述第二径向过液孔的上方，以在所述传动总成中将所述动力液与所述生产液进行隔离。

5.一种油井举升***的抽油方法，其特征在于，所述方法用于权利要求1-4任一所述的油井举升***，所述方法包括：

动力液循环总成通过井口机构总成向油套环空内注入动力液，所述油套环空为第一油管串、螺杆马达总成、传动总成、螺杆泵、第二油管串与套管之间形成的环空；

在所述油套环空内的动力液的作用下，螺杆马达总成将所述动力液输送至油管腔室内，并驱动所述传动总成转动，所述油管腔室为所述第一油管串、所述螺杆马达总成与所述井口机构总成之间形成的腔室；

所述传动总成在所述螺杆马达总成的驱动下，带动所述螺杆泵工作；

所述螺杆泵在工作过程中将油井内的生产液通过所述螺杆马达总成输送至所述油管腔室内，以将所述动力液与所述生产液进行混合，得到混合液，并将所述混合液输送至地面和所述动力液循环总成中；

所述动力液循环总成中的除砂装置对通过所述井口机构总成输送的混合液进行除砂，并将除砂之后的液体输送至所述动力液循环总成中的气液分离器，所述气液分离器从除砂之后的液体分离出气体，并将分离之后剩余的液体作为动力液输送至所述动力液循环总成中的储液罐中；

所述动力液循环总成中的流量计检测所述动力液循环总成中的高压柱塞泵的排量，所述流量计检测的排量用于调节所述高压柱塞泵的变频电机的转速；

所述动力液循环总成中的第一压力表检测所述高压柱塞泵与所述井口机构总成的套管闸门之间的管线中的动力液的压力，当所述第一压力表测量的压力大于指定压力阈值时所述动力液循环总成中的回流阀打开；

所述动力液循环总成中的第二压力表检测所述井口机构总成的第一油管闸门及所述除砂装置之间的管线中的混合液的压力；

所述动力液循环总成中的液位计检测所述储液罐中的液位高度，当所述液位计检测的液位高度大于第一指定液位高度时所述动力液循环总成中的电磁阀关闭，当所述液位计检测的液位高度小于第二指定液位高度时所述动力液循环总成中的电磁阀打开；

所述高压柱塞泵将动力液加压后返回所述动力液循环总成通过井口机构总成向油套环空内注入动力液的步骤。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述动力液循环总成通过井口机构总成向油套环空内注入动力液，包括：

所述高压柱塞泵从所述储液罐中吸出所述动力液，并给所述动力液加压；

所述高压柱塞泵将加压后的所述动力液以指定排量通过所述井口机构总成的套管闸门注入所述油套环空内。

Images