CN109138927A - 单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法，该螺杆泵管柱自下而上包括依次连接的：锚定器、单向开关、螺杆泵、抽油杆；其中，所述单向开关包括：中空的本体，所述本体的上端与所述螺杆泵相连接，其下端与所述锚定器相连接；设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉固定；复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；当下入螺杆泵和抽油杆时，井液被所述单向开关封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关打开。本发明提供的单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法，能够大幅度提高螺杆泵修井作业后起抽成功率。

Description

单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法

技术领域

本发明涉及油田生产工具技术领域，特别涉及一种单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法。

背景技术

在油田生产开发的过程中，需要在井内下入抽油泵进行采油。常用的一种采油用的抽油泵为螺杆泵。采油用的螺杆泵是单螺杆式水力机械的一种，是摆线内啮合螺旋齿轮副的一种应用。螺杆泵设置有转子和定子副，使用时，该转子、定子副利用摆线的多等效动点效应，在空间形成封闭腔室。当转子和定子作相对转动时，封闭腔室能作轴向移动，使其中的液体从一端移向另一端，实现机械能和液压能的相互转化，从而实现举升。目前，螺杆泵已经成为一种实用有效的机械采油设备。

然而，目前螺杆泵采油技术主要集中在地面驱动装置的改进、螺杆泵杆柱防反转技术、地面防护技术等方面，对于螺杆泵修井作业后起抽不成功方面研究较少。

特别是在螺杆泵修井作业完毕后，螺杆泵、油管以及油井仍然三者连通，因此无法对管柱进行试压，无法了解整个管柱的密封情况。

其次，在下螺杆泵定子及油管时，螺杆泵定子下端偶尔遇到井液中的死油、蜡和/或其他杂质，死油、蜡和/或其他杂质会粘附在螺杆泵定子橡胶内。当下入转子时易出现转子入泵不到位的现象，完井起抽容易出现卡井、不出液的情况。尤其是在冬季螺杆泵修井作业时，现象更为明显。

综上所述，非常有必要提供一种螺杆泵修井技术，能够克服现有技术中的缺陷，大幅度提高螺杆泵修井作业后起抽成功率。

发明内容

本发明的目的是提供一种单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法，能够克服现有技术中的缺陷，大幅度提高螺杆泵修井作业后起抽成功率。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种螺杆泵管柱，自下而上包括依次连接的：锚定器、单向开关、螺杆泵、抽油杆；其中，所述单向开关包括：

中空的本体，所述本体的上端与所述螺杆泵相连接，其下端与所述锚定器相连接；

设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉固定；

复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；

当下入螺杆泵和抽油杆时，井液被所述单向开关封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关打开。

在一个优选的实施方式中，所述本体包括外套和连接套，其中，所述外套整体呈中空的回转体，所述外套的上端内侧与所述螺杆泵相连接，所述外套的下端内侧与所述连接套相连接；

所述连接套整体呈中空的回转体，所述连接套的上端外侧与所述外套相连接，所述连接套的下端外侧与所述锚定器相连接，所述连接套上端的内截面小于所述密封件的外截面。

在一个优选的实施方式中，还包括内套，所述内套整体为中空的回转体，所述内套设置在所述外套的中部，其下端能与所述密封件相配合，所述内套与所述外套之间还设置有密封圈。

在一个优选的实施方式中，所述密封件为密封折板的形式，所述密封折板具有预定厚度的板体，所述板体的侧部能同时与所述内套和外套相配合。

在一个优选的实施方式中，所述复位件为弹簧，所述弹簧的一端固定在所述密封折板上，另一端固定在所述外套的内壁上。

在一个优选的实施方式中，所述密封折板的一侧设置有轴销，当所述销钉剪断后，所述密封折板能以所述轴销为中心转动。

一种基于上述的螺杆泵管柱的开井防卡停方法，所述螺杆泵包括定子和转子，所述锚定器、单向开关、螺杆泵定子、油管形成一次管柱，所述螺杆泵转子、抽油杆形成二次管柱，该方法包括：

将设置有单向开关一次管柱下入井内；

向所述管柱内注入水并打压，将所述单向开关打开，所述一次管柱内的液压大于外部液压，所述一次管柱内的水向外排出；

下入所述二次管柱。

一种单向开关，包括：

中空的本体，所述本体的上端与螺杆泵相连接，其下端与锚定器相连接；

设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉固定；

复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；

当下入螺杆泵和抽油杆时，井液被所述单向开关封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关打开。

在一个优选的实施方式中，所述单向开关用于设置在螺杆泵与锚定器之间，所述本体包括外套和连接套，其中，所述外套整体呈中空的回转体，所述外套的上端内侧与所述螺杆泵相连接，所述外套的下端内侧与所述连接套相连接；

所述连接套整体呈中空的回转体，所述连接套的上端外侧与所述外套相连接，所述连接套的下端外侧与所述锚定器相连接，所述连接套上端的内截面小于所述密封件的外截面。

在一个优选的实施方式中，还包括内套，所述内套整体为中空的回转体，所述内套设置在所述外套的中部，其下端能与所述密封件相配合，所述内套与所述外套之间还设置有密封圈；

所述密封件为密封折板的形式，所述密封折板具有预定厚度的板体，所述板体的侧部能同时与所述内套和外套相配合；

所述复位件为弹簧，所述弹簧的一端固定在所述密封折板上，另一端固定在所述外套的内壁上；

所述密封折板的一侧设置有轴销，当所述销钉剪断后，所述密封折板能以所述轴销为中心转动。

本发明的特点和优点是：本申请所提供的单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法，所述单向开关用于设置在螺杆泵管柱的螺杆泵与锚定器之间。在修井作业时，当作业下螺杆泵定子及油管时，由于设置了单向开关，井液无法通过单向开关进入管柱内；在全井管柱下入完毕后，往管柱内灌入清水，并利用泵车打压3-6MPa把单向开关打开，此时由于管柱内清水液柱比油套环形空间液面高。管柱内液压高于油套环形空间压力，根据压力平衡原理，管柱内的清水从螺杆泵定子下端泄出，而井液无法进入管柱内，使管柱内始终保持清洁。最后下入转子、杆柱及地面驱动部分，完成整个修井作业。由于转子下入的管柱内没有井液进入，即不会有能造成卡泵的污染物进入管柱，避免了螺杆泵起抽即卡停的现象出现，从而能够大幅度提高螺杆泵修井作业后起抽成功率。此外，在打压时可以同时实现试压。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种螺杆泵管柱结构示意图；

图2是本申请实施方式中一种单向开关的结构示意图；

图3是本申请实施方式中一种单向开关打开时的状态示意图；

图4是本申请实施方式中一种开井防卡停方法的步骤流程图。

附图标记说明：

1-套管；2-油管；3-锚定器；4-抽油杆；5-杆扶正器；6-定子；7-转子；8-单向开关；81-外套；82-连接套；83-内套；84-第一密封圈；85-第二密封圈；86-密封折板；87-轴销；88-销钉；89-弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明提供一种单向开关、螺杆泵管柱及开井防卡停方法，能够克服现有技术中的缺陷，大幅度提高螺杆泵修井作业后起抽成功率。

请参阅图1至图3，本申请实施方式中提供一种螺杆泵管柱，自下而上包括依次连接的：锚定器3、单向开关8、螺杆泵、抽油杆4；其中，所述单向开关8包括：中空的本体，所述本体的上端与所述螺杆泵相连接，其下端与所述锚定器3相连接；设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉88固定；复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；当下入螺杆泵和抽油杆4时，井液被所述单向开关8封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关8打开。

在本实施方式中，所述螺杆泵管柱自下而上可以包括依次连接的：锚定器3、单向开关8、螺杆泵、抽油杆4。在本实施方式中，所述螺杆泵可以包括定子6和转子7。抽油杆4上间隔一定距离设置有杆扶正器5，以保证整个杆柱的对中性。

整体上，本申请通过在螺杆泵与锚定器3之间设置单向开关8可以控制管柱下入时与井下的连通关系，在打开该单向开关8前，可以进行试压，此外也可以防止井液进入管柱中，从而粘附在螺杆泵的定子6橡胶内。

具体的，该单向开关8可以包括：中空的本体，所述本体的上端与所述螺杆泵相连接，其下端与所述锚定器3相连接；设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉88固定；复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；当下入螺杆泵和抽油杆4时，井液被所述单向开关8封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关8打开。

在本实施方式中，所述本体可以呈中空的回转体，其具有相对的上端和下端。其中，所述本体的上端与所述螺杆泵相连接，其下端与所述锚定器3相连接。具体的，所述本体可以为整体式结构，此外，为了安装方便，同时降低加工难度，可以将该本体设置为分体式。

在一个实施方式中，所述本体可以包括外套81和连接套82，其中，所述外套81整体呈中空的回转体，所述外套81的上端内侧与所述螺杆泵相连接，所述外套81的下端内侧与所述连接套82相连接。所述连接套82整体呈中空的回转体，所述连接套82的上端外侧与所述外套81相连接，所述连接套82的下端外侧与所述锚定器3相连接，所述连接套82上端的内截面小于所述密封件的外截面。

具体的，所述外套81与连接套82可以通过螺纹连接的方式相配合。该外套81和连接套82的外径可以相同。当该外套81下端的内侧与所述连接套82上端的外侧通过螺纹配合时，该连接套82可以在其上端设置有台阶部，所述台阶部用于和所述外套81的下端相配合。该连接套82的上端的内截面小于所述密封件的外截面，当密封件在使用过程中发生脱落时，其能够被该连接套82悬挂住。

在一个实施方式中，该单向开关8还可以包括内套83，所述内套83整体为中空的回转体，所述内套83设置在所述外套81的中部，其下端能与所述密封件相配合，所述内套83与所述外套81之间还设置有密封圈。

在本实施方式中，为了保证所述密封件与本体之间的在销钉88剪断前的密封性，所述本体的内部可以设置有内套83。具体的，该内套83可以整体为中空的回转体，所述内套83设置在所述外套81的中部。该内套83的下端能与所述密封件相配合。所述内套83与外套81之间还设置有密封圈。所述密封圈用于所述内套83与外套81之间的密封性。具体的，所述密封圈可以包括第一密封圈84和第二密封圈85。其中，为了设置所述第一密封圈84，可以在所述外套81的内壁和内套83的外壁上设置对应的开槽。为了设置所述第二密封圈85，可以在所述内套83的外壁上设置对应的开槽。其中，所述第一密封圈84和第二密封圈85的个数可以为一个也可以为多个，本申请在此并不作具体的限定。

在一个实施方式中，所述密封件为密封折板86的形式，所述密封折板86具有预定厚度的板体，所述板体的侧部能同时与所述内套83和外套81相配合。

在本实施方式中，所述密封件可以为密封折板86的形式。具体的，该密封折板86可以为具有预定厚度的板体。该板体的厚度可以根据实际承压情况进行适应性选择设计，本申请在此并不作具体的限定。

在一个实施方式中，所述复位件为弹簧89，所述弹簧89的一端固定在所述密封折板86上，另一端固定在所述外套81的内壁上。

在本实施方式中，所述复位件可以为弹簧89的形式，该弹簧89的一端固定在所述密封折板86上，另一端固定在所述外套81的内壁上。当销钉88在液压下被剪断时，所述密封折板86对所述弹簧89产生一定的压力，积蓄弹性势能。当停止打压时，在弹簧89的弹性势能作用下将所述密封折板86进行复位。

在一个实施方式中，所述密封折板86的一侧设置有轴销87，当所述销钉88剪断后，所述密封折板86能以所述轴销87为中心转动。

请结合参阅图3，在本实施方式中，所述密封折板86通过转动连接的方式设置在所述本体内，具体的，所述密封折板86的一侧设置轴销87，当所述销钉88剪断后，所述密封折板86能以所述轴销87为中心转动，从而打开所述单向开关8。

在修井作业时，当作业下螺杆泵定子6及油管2时，由于设置了单向开关8，井液无法通过单向开关8进入管柱内；在全井管柱下入完毕后，往管柱内灌入清水，并利用泵车打压3-6MPa把单向开关8打开，此时由于管柱内清水液柱比油管2、套管1形成的环形空间液面高。管柱内液压高于油套环形空间压力，根据压力平衡原理，管柱内的清水从螺杆泵定子6下端泄出，而井液无法进入管柱内，使管柱内始终保持清洁。最后下入转子7、杆柱及地面驱动部分，完成整个修井作业。由于转子7下入的管柱内没有井液进入，即不会有能造成卡泵的污染物进入管柱，避免了螺杆泵起抽即卡停的现象出现，从而能够大幅度提高螺杆泵修井作业后起抽成功率。此外，在打压时可以同时实现试压。

请参阅图2和图3，本申请还提供了一种单向开关8，该单向开关8可以包括：中空的本体，所述本体的上端与螺杆泵相连接，其下端与锚定器3相连接；设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉88固定；复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；当下入螺杆泵和抽油杆4时，井液被所述单向开关8封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关8打开。

所述单向开关8为应用在上述螺杆泵管柱实施方式中的单向开关8，其具体的组成、结构、连接关系等可以参照上述螺杆泵管柱实施方式中的具体描述，本申请在此不再赘述。

请参阅图4，针对上述实施方式提供的螺杆泵管柱，所述螺杆泵包括定子6和转子7，所述锚定器3、单向开关8、螺杆泵定子6、油管2形成一次管柱，所述螺杆泵转子7、抽油杆4形成二次管柱；本申请实施方式中还相应提供一种开井防卡停方法，该方法可以包括如下步骤：

步骤S10：将设置有单向开关8一次管柱下入井内；

步骤S12：向所述管柱内注入水并打压，将所述单向开关8打开，所述一次管柱内的液压大于外部液压，所述一次管柱内的水向外排出；

步骤S14：下入所述二次管柱。

在本实施方式中，锚定器3、单向开关8、螺杆泵定子6、油管2形成一次管柱

在修井作业时，当作业下螺杆泵定子6及油管2时，由于设置了单向开关8，井液无法通过单向开关8进入管柱内。全井管柱下入完毕后，往管柱内灌入清水，并利用泵车打压3-6MPa把单向开关8打开，此时由于管柱内清水液柱比油套环形空间液面高。由于管柱内液压高于油套环形空间压力，根据压力平衡原理，管柱内的清水从螺杆泵定子6下端泄出，而井液无法进入管柱内，使管柱内始终保持清洁。最后下入转子7、杆柱及地面驱动部分，完成整个修井作业。此方法可完全杜绝螺杆泵起抽即卡停的现象出现，从而能够大幅度提高螺杆泵修井作业后起抽成功率。此外，在打压时可以同时实现试压。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

本文披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种螺杆泵管柱，其特征在于，自下而上包括依次连接的：锚定器、单向开关、螺杆泵、抽油杆；其中，所述单向开关包括：

中空的本体，所述本体的上端与所述螺杆泵相连接，其下端与所述锚定器相连接；

设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉固定；

复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；

当下入螺杆泵和抽油杆时，井液被所述单向开关封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关打开。

2.如权利要求1所述的螺杆泵管柱，其特征在于，所述本体包括外套和连接套，其中，所述外套整体呈中空的回转体，所述外套的上端内侧与所述螺杆泵相连接，所述外套的下端内侧与所述连接套相连接；

所述连接套整体呈中空的回转体，所述连接套的上端外侧与所述外套相连接，所述连接套的下端外侧与所述锚定器相连接，所述连接套上端的内截面小于所述密封件的外截面。

3.如权利要求2所述的螺杆泵管柱，其特征在于，还包括内套，所述内套整体为中空的回转体，所述内套设置在所述外套的中部，其下端能与所述密封件相配合，所述内套与所述外套之间还设置有密封圈。

4.如权利要求3所述的螺杆泵管柱，其特征在于，所述密封件为密封折板的形式，所述密封折板具有预定厚度的板体，所述板体的侧部能同时与所述内套和外套相配合。

5.如权利要求4所述的螺杆泵管柱，其特征在于，所述复位件为弹簧，所述弹簧的一端固定在所述密封折板上，另一端固定在所述外套的内壁上。

6.如权利要求4所述的螺杆泵管柱，其特征在于，所述密封折板的一侧设置有轴销，当所述销钉剪断后，所述密封折板能以所述轴销为中心转动。

7.一种基于权利要求1所述的螺杆泵管柱的开井防卡停方法，其特征在于，所述螺杆泵包括定子和转子，所述锚定器、单向开关、螺杆泵定子、油管形成一次管柱，所述螺杆泵转子、抽油杆形成二次管柱，该方法包括：

将设置有单向开关的一次管柱下入井内；

向所述管柱内注入水并打压，将所述单向开关打开，所述一次管柱内的液压大于外部液压，所述一次管柱内的水向外排出；

下入所述二次管柱。

8.一种单向开关，其特征在于，包括：

中空的本体，所述本体的上端与螺杆泵相连接，其下端与锚定器相连接；

设置在所述本体内形的密封件，所述密封件的一侧通过转动连接的方式与所述本体的内部相配合，相对的另一侧通过销钉固定；

复位件，所述复位件用于为所述密封件提供回复力；

当下入螺杆泵和抽油杆时，井液被所述单向开关封堵，当螺杆泵管柱下入完毕后，通过打压能将所述单向开关打开。

9.如权利要求8所述的单向开关，其特征在于，所述单向开关用于设置在螺杆泵与锚定器之间，所述本体包括外套和连接套，其中，所述外套整体呈中空的回转体，所述外套的上端内侧与所述螺杆泵相连接，所述外套的下端内侧与所述连接套相连接；

所述连接套整体呈中空的回转体，所述连接套的上端外侧与所述外套相连接，所述连接套的下端外侧与所述锚定器相连接，所述连接套上端的内截面小于所述密封件的外截面。

10.如权利要求9所述的单向开关，其特征在于，还包括内套，所述内套整体为中空的回转体，所述内套设置在所述外套的中部，其下端能与所述密封件相配合，所述内套与所述外套之间还设置有密封圈；

所述密封件为密封折板的形式，所述密封折板具有预定厚度的板体，所述板体的侧部能同时与所述内套和外套相配合；

所述复位件为弹簧，所述弹簧的一端固定在所述密封折板上，另一端固定在所述外套的内壁上；

所述密封折板的一侧设置有轴销，当所述销钉剪断后，所述密封折板能以所述轴销为中心转动。