CN110905467B - 注采两用管柱结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种注采两用管柱结构，包括：管式泵，管式泵包括壳体和柱塞，柱塞可移动地设置在壳体中以抽吸流体；注气阀，注气阀包括第一筒体和密封结构，第一筒体可拆卸地设置在壳体上，第一筒体上设置有第一注气孔，密封结构可移动地设置在第一筒体中，密封结构具有遮挡第一注气孔的关闭位置以及避让第一注气孔的打开位置；第一抽油杆，穿设在第一筒体中并与柱塞相连，第一抽油杆能够驱动柱塞在壳体中移动，同时，第一抽油杆能够驱动密封结构在关闭位置和打开位置之间移动。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中长柱塞注采两用泵柱塞长、重量大进而导致其运输不便的问题。

Description

注采两用管柱结构

技术领域

本发明涉及油田开采领域，具体而言，涉及一种注采两用管柱结构。

背景技术

新疆及辽河稠油资源丰富，在稠油蒸汽吞吐、SAGD开采过程中需要进行注汽、抽油作业，注采泵由于具有不压井注汽转抽优势，在现场得到了广泛的应用。通过调研发现，油田现场采用的注采泵主要有长柱塞注采两用泵、反馈泵及热采杆式泵。目前这些注采泵存在如下问题：(1)长柱塞注采两用泵用于长冲程生产时存在柱塞长、重量大、加工难度大、成本高、运输不便及注汽时泵筒结垢导致转抽失败的问题；(2)反馈泵由于采用双级泵筒，双级活塞，采用长冲程时存在泵筒、柱塞长、加工、装配难度大、成本高、斜井段难下入的问题；(3)热采杆式泵存在不能准确判断是否不动管柱、杆式泵不能座封、油管结蜡后致内部通道变小修井时杆式泵无法通过油管内部上提的问题。

为解决目前现场注采泵在长冲程生产时存在的问题，满足SAGD对长冲程大排量注采泵的需要，充分发挥注采两用泵的技术优势，设计一种SAGD注采两用管柱结构，利用注汽阀+短柱塞管式泵进行注采作业。该结构可实现利用短柱塞进行采油和注汽的功能，缩短泵的长度及重量，同时还具有注汽时防垢的功能，成功用于现场后，将会减少单井能耗及加工成本，提高泵的可靠性，为油田现场稠油开采提供技术支持与保障。

发明内容

本发明旨在提供一种注采两用管柱结构，以解决现有技术中长柱塞注采两用泵柱塞长、重量大进而导致其运输不便的问题。

为了实现上述目的，本发明的提供了一种注采两用管柱结构，包括：管式泵，管式泵包括壳体和柱塞，柱塞可移动地设置在壳体中以抽吸流体；注气阀，注气阀包括第一筒体和密封结构，第一筒体可拆卸地设置在壳体上，第一筒体上设置有第一注气孔，密封结构可移动地设置在第一筒体中，密封结构具有遮挡第一注气孔的关闭位置以及避让第一注气孔的打开位置；第一抽油杆，穿设在第一筒体中并与柱塞相连，第一抽油杆能够驱动柱塞在壳体中移动，同时，第一抽油杆能够驱动密封结构在关闭位置和打开位置之间移动。

进一步地，密封结构为密封筒，密封筒上设置有第二注气孔，当密封结构位于关闭位置时，第一注气孔和第二注气孔错位，当密封结构位于打开位置时，第一注气孔和第二注气孔对应，以连通密封筒的内腔和第一筒体外侧。

进一步地，当密封结构位于打开位置时，第一注气孔的轴线和第二注气孔的轴线重合。

进一步地，第一注气孔的轴线与第一筒体的轴线呈锐角设置，和/或，第二注气孔的轴线与第一筒体的轴线呈锐角设置。

进一步地，第一抽油杆上设置有第一驱动部和第二驱动部，第一驱动部沿径向突出于第一抽油杆的外表面，第一驱动部能够驱动密封筒从关闭位置向打开位置移动，第二驱动部沿径向突出于第一抽油杆的外表面，第二驱动部能够驱动密封筒从打开位置向关闭位置移动。

进一步地，第一驱动部和第二驱动部之间的距离大于密封筒的长度。

进一步地，第一驱动部上设置有第三注气孔。

进一步地，密封筒和第一筒体之间设置有定位结构，定位结构包括卡簧和卡簧槽，卡簧槽设置在第一筒体的内表面上，卡簧设置在密封筒的外表面上，当密封筒位于关闭位置时，卡簧能够伸入卡簧槽中。

进一步地，密封筒的外表面和第一筒体的内表面相接触，第二注气孔的上游设置有第一密封圈，第二注气孔的下游设置有第二密封圈。

进一步地，注采两用管柱结构还包括至少一个油管结构，油管结构包括第二筒体和第二抽油杆，第二筒体可拆卸地设置在第一筒体上，第二抽油杆穿设在第二筒体中并与第一抽油杆相连。

应用本发明的技术方案，管式泵和注气阀分两节设置，有效地缩短了管式泵的长度，减轻了管式泵的重量，从而降低了管式泵生产成本和运输难度。注气阀的第一筒体可拆卸地设置在壳体上，第一抽油杆与柱塞相连并能够驱动密封结构和柱塞移动，通过控制第一抽油杆控制注气阀的连通和闭合，进而使注采两用管柱结构能够实现注气和采油两种功能。并且在本申请中第一筒体可连接在采油用的油管和壳体之间，提高了注采两用管柱结构的使用灵活性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的注采两用管柱结构的实施例的半剖结构示意图；

图2示出了图1的注采两用管柱结构的注气阀注气时的半剖结构示意图；

图3示出了图2的注气阀停止注气时的半剖结构示意图；

图4示出了图2的A处局部放大结构示意图；

图5示出了图3的B处局部放大结构示意图；

图6示出了图1的注采两用管柱结构的管式泵的半剖结构示意图；以及

图7示出了现有技术中管式泵的半剖结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、油管接箍；2、第一驱动部；3、第三注气孔；4、第一筒体；5、第一密封圈；6、第二注气孔；7、第一注气孔；8、第二密封圈；9、密封筒；10、卡簧槽；11、卡簧；12、泵上接头；13、第二驱动部；14、第一抽油杆；15、壳体；16、出油接头；17、游动阀球；18、游动阀座；19、上游动阀压紧接头；20、柱塞；21、下游动阀总成；22、固定阀总成；23、泵抽油口；15’、壳体；16’、出油接头；17’、游动阀球；20’、柱塞；23’、泵抽油口；24’、泵注气口。

具体实施方式

现有技术中的注采两用管式泵采用如图7所示的长柱塞注采两用泵，泵注气口24’直接设置在壳体15’与柱塞20’对应的位置上，柱塞20’的上端通过出油接头16’与抽油杆连接，当抽油杆往复运动时，游动阀球17’在液体压力差的作用下封堵或避让泵抽油口23’，从而使油通过泵抽油口23’并泵入抽油杆中。在注气作业时，工作人员需要将柱塞20’下推避让泵注气口24’。由于现有技术的注采两用管式泵的柱塞20’长度较长、重量大、加工难度大导致其成本高、不易运输并且下井困难、不易操作。本申请将针对上述问题对注采两用管式泵的结构进行改进。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图6所示，本实施例的注采两用管柱结构包括管式泵、注气阀和第一抽油杆14。其中，管式泵包括壳体15和柱塞20，柱塞20可移动地设置在壳体15中以抽吸流体。注气阀包括第一筒体4和密封结构，第一筒体4可拆卸地设置在壳体15上，第一筒体4上设置有第一注气孔7，密封结构可移动地设置在第一筒体4中。密封结构具有遮挡第一注气孔7的关闭位置以及避让第一注气孔7的打开位置。第一抽油杆14穿设在第一筒体4中并与柱塞20相连以驱动柱塞20在壳体15中移动，同时，第一抽油杆14能够驱动密封结构在关闭位置和打开位置之间移动。

应用本实施例的技术方案，管式泵和注气阀分两节设置，有效地缩短了管式泵的长度，减轻了管式泵的重量，从而降低了管式泵生产成本和运输难度。注气阀的第一筒体4可拆卸地设置在壳体15上，第一抽油杆14与柱塞20相连并能够驱动密封结构和柱塞20移动，通过控制第一抽油杆14控制注气阀的连通和闭合，进而使注采两用管柱结构能够实现注气和采油两种功能。并且在本实施例中第一筒体4可连接在采油用的油管和壳体15之间，提高了注采两用管柱结构的使用灵活性。

需要说明的是，在本实施例的注采两用管柱结构使用时，图1至图3中右侧优先入井、更靠近油层(即地势相对较低)，左侧更靠近地表(即地势相对较高)。如图1至图3所示，本实施例的第一筒体4的上端设置有油管接箍1用于连接油管结构，第一筒体4的下端设置有泵上接头12用于连接壳体15，壳体15的下端与固定阀总成22通过螺纹连接。如图6所示，柱塞20通过出油接头16与第一抽油杆14连接，游动阀座18、上游动阀压紧接头19、柱塞20、下游动阀总成21、固定阀总成22随第一抽油杆14的往复运动而运动，游动阀球17在压差的作用下在游动阀座18中活动，当柱塞20向下(图6中右侧)运动时，游动阀球17向上(图6中左侧)浮起，油能够通过泵抽油口23进入壳体15；当柱塞20向上(图6中左侧)运动时，游动阀球17向下(图6中右侧)落下，壳体15中的油能够随柱塞20的上移提升一定高度，从而实现油的采集。

如图7所示，现有技术的管式泵的壳体15’和柱塞20’等结构之间具有一定缝隙，在注气时气体在压力作用下充满壳体15’，油管中残留的油、杂质等物质可能在气压的作用下进入上述缝隙，久而久之将会在管式泵中形成污垢，对管式泵的结构造成损伤，影响其使用寿命和采油注气效果。

如图1至图5所示，本实施例的密封筒9的外表面和第一筒体4的内表面相接触，第二注气孔6的上游设置有第一密封圈5，第二注气孔6的下游设置有第二密封圈8。第一密封圈5和第二密封圈8分别设置在第二注气孔6的上下游并与第一筒体4过盈配合，对密封筒9和第一筒体4之间的缝隙进行密封，避免热蒸汽注入过程中在第一筒体4和壳体15的内表面流动结成污垢，保证了注气阀的使用寿命和注气效果。优选地，第一密封圈5和第二密封圈8由耐高温材料制成。

如图2和图3所示，本实施例的密封结构为密封筒9，密封筒9上设置有第二注气孔6，当密封结构位于关闭位置时，第一注气孔7和第二注气孔6错位，气体不能通过第一注气孔7和第二注气孔6注入油层，实现密封；当密封结构位于打开位置时，第一注气孔7和第二注气孔6对应，以连通密封筒9的内腔和第一筒体4外侧使气体可以通过第一注气孔7和第二注气孔6注入油层。

优选地，如图2所示，当密封筒9位于打开位置时，第一注气孔7的轴线和第二注气孔6的轴线重合。进一步优选地，如图2所示，在本实施例中第一注气孔7和第二注气孔6的轴线与第一筒体4的轴线呈锐角设置。这样气体在通过第一注气孔7和第二注气孔6向油层注入时方向改变较小。

如图2和图3所示，本实施例的第一抽油杆14上设置有第一驱动部2和第二驱动部13，第一驱动部2和第二驱动部13沿径向突出于第一抽油杆14的外表面。当第一抽油杆14从图3的位置向图2的位置移动时，第一驱动部2能够与密封筒9的上端抵接以驱动密封筒9从关闭位置向打开位置移动。当第一抽油杆14从图2的位置向图3的位置移动时，第二驱动部13能够与密封筒9的下端抵接以驱动密封筒9从打开位置向关闭位置移动。

第一驱动部2既可以在重力作用下驱动密封筒9向打开位置移动，也可以在额外的推力的作用下驱动密封筒9向打开位置移动。当密封筒9位于打开位置时，密封筒9能够与泵上接头12的台阶面抵接定位。

优选地，如图2和图3所示，本实施例的第一驱动部2和第二驱动部13之间的距离大于密封筒9的长度，这样在本实施例的注采两用管柱结构进行采油动作时不会一直驱动密封筒9往复运动。在本实施例中，第一驱动部2上还设置有第三注气孔3，如图1所示，当密封筒9位于打开位置时，气体能够依次通过第三注气孔3、第二注气孔6和第一注气孔7注入油层。

如图4和图5所示，本实施例的密封筒9和第一筒体4之间设置有定位结构，定位结构包括卡簧11和卡簧槽10，卡簧槽10设置在第一筒体4的内表面上，卡簧11设置在密封筒9的外表面上。当密封筒位于打开位置时，如图4所示，卡簧11缩回并抵接在第一筒体4的内壁上；当密封筒9位于关闭位置时，如图5所示，卡簧11能够伸入卡簧槽10中，使第一筒体4保持完整，有利于采油作业。

本实施例的注采两用管柱结构还可以包括至少一个油管结构，油管结构包括第二筒体和第二抽油杆，第二筒体可拆卸地设置在第一筒体4上，第二抽油杆穿设在第二筒体中并与第一抽油杆14相连。油管结构延长了注采两用管柱结构的长度，增加了管式泵的下井深度。

本实施例的注采两用管柱结构的使用，可以解决目前长冲程注采两用泵柱塞过长导致的加工难度大，成本高的问题，同时可以降低单井能耗、在注气过程中防垢、提高泵的可靠性，此外可以实现利用普通管式泵进行注采作业的目的，降低生产作业费用，为油田现场稠油开采提供便利。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

管式泵和注气阀分两节设置，有效地缩短了管式泵的长度，减轻了管式泵的重量，从而降低了管式泵生产成本和运输难度。注气阀的第一筒体可拆卸地设置在壳体上，第一抽油杆与柱塞相连并能够驱动密封结构和柱塞移动，通过控制第一抽油杆控制注气阀的连通和闭合，进而使注采两用管柱结构能够实现注气和采油两种功能。并且在本实施例中第一筒体可连接在采油用的油管和壳体之间，提高了注采两用管柱结构的使用灵活性。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转80度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种注采两用管柱结构，其特征在于，包括：

管式泵，所述管式泵包括壳体(15)和柱塞(20)，所述柱塞(20)可移动地设置在所述壳体(15)中以抽吸流体；

注气阀，所述注气阀包括第一筒体(4)和密封结构，所述第一筒体(4)可拆卸地设置在所述壳体(15)上，所述第一筒体(4)上设置有第一注气孔(7)，所述密封结构可移动地设置在所述第一筒体(4)中，所述密封结构具有遮挡所述第一注气孔(7)的关闭位置以及避让所述第一注气孔(7)的打开位置；

第一抽油杆(14)，穿设在所述第一筒体(4)中并与所述柱塞(20)相连，所述第一抽油杆(14)能够驱动所述柱塞(20)在所述壳体(15)中移动，同时，所述第一抽油杆(14)能够驱动所述密封结构在所述关闭位置和所述打开位置之间移动 ；

所述密封结构为密封筒(9)，所述密封筒(9)上设置有第二注气孔(6)，当所述密封结构位于所述关闭位置时，所述第一注气孔(7)和所述第二注气孔(6)错位，当所述密封结构位于所述打开位置时，所述第一注气孔(7)和所述第二注气孔(6)对应，以连通所述密封筒(9)的内腔和所述第一筒体(4)外侧；

至少一个油管结构，所述油管结构包括第二筒体和第二抽油杆，所述第二筒体可拆卸地设置在所述第一筒体(4)上，所述第二抽油杆穿设在所述第二筒体中并与所述第一抽油杆(14)相连。

2.根据权利要求1所述的注采两用管柱结构，其特征在于，当所述密封结构位于所述打开位置时，所述第一注气孔(7)的轴线和所述第二注气孔(6)的轴线重合。

3.根据权利要求2所述的注采两用管柱结构，其特征在于，所述第一注气孔(7)的轴线与所述第一筒体(4)的轴线呈锐角设置，和/或，所述第二注气孔(6)的轴线与所述第一筒体(4)的轴线呈锐角设置。

4.根据权利要求1所述的注采两用管柱结构，其特征在于，所述第一抽油杆(14)上设置有第一驱动部(2)和第二驱动部(13)，所述第一驱动部(2)沿径向突出于所述第一抽油杆(14)的外表面，所述第一驱动部(2)能够驱动所述密封筒(9)从所述关闭位置向所述打开位置移动，所述第二驱动部(13)沿径向突出于所述第一抽油杆(14)的外表面，所述第二驱动部(13)能够驱动所述密封筒(9)从所述打开位置向所述关闭位置移动。

5.根据权利要求4所述的注采两用管柱结构，其特征在于，所述第一驱动部(2)和所述第二驱动部(13)之间的距离大于所述密封筒(9)的长度。

6.根据权利要求4所述的注采两用管柱结构，其特征在于，所述第一驱动部(2)上设置有第三注气孔(3)。

7.根据权利要求1所述的注采两用管柱结构，其特征在于，所述密封筒(9)和所述第一筒体(4)之间设置有定位结构，所述定位结构包括卡簧(11)和卡簧槽(10)，所述卡簧槽(10)设置在所述第一筒体(4)的内表面上，所述卡簧(11)设置在所述密封筒(9)的外表面上，当所述密封筒(9)位于所述关闭位置时，所述卡簧(11)能够伸入所述卡簧槽(10)中。

8.根据权利要求1所述的注采两用管柱结构，其特征在于，所述密封筒(9)的外表面和所述第一筒体(4)的内表面相接触，所述第二注气孔(6)的上游设置有第一密封圈(5)，所述第二注气孔(6)的下游设置有第二密封圈(8)。

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