CN202645953U - 一种浸入杆式抽稠油泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种浸入杆式抽稠油泵，属于石油行业机械采油领域。本实用新型位于油管(2)的内腔中，并连接在抽油杆(1)的底部，其包括连接在油管(2)内壁的泵座(3)及与抽油杆(1)相连接的泵组，所述泵组通过密封锚定组件(4)悬挂在油管(2)内；所述泵组包括上泵筒(5)、上柱塞(6)、下泵筒(7)和下柱塞(9)；所述上泵筒(5)与下泵筒(7)采用螺纹串联连接，上泵筒(5)的泵径小于下泵筒7的泵径；所述上柱塞(6)和下柱塞(9)串联连接，所述上柱塞(6)与所述上泵筒(5)配合，下柱塞(9)与所述下泵筒(7)配合；所述密封锚定组件(4)坐于泵座(3)上。

Description

一种浸入杆式抽稠油泵

技术领域

本实用新型属于石油行业机械采油领域，具体涉及一种浸入杆式抽稠油泵。

背景技术

油田稠油井采用有杆抽油泵举升时存在的主要问题，一是由于原油粘度高，抽油杆柱摩擦阻力大，下行时抽油机和抽油杆运行不同步，造成抽油杆漂浮，无法正常生产；二是油稠造成进液阻力大，抽油泵的充满系数低，影响泵效。

目前针对稠油举升，现场应用较为成功的是液力反馈抽稠油泵，其结构原理如图1所示，其泵筒由上大下小两级泵筒串联组成，安装于井下油管串下部，对应的柱塞也是上大下小两级串联柱塞，这样可以通过抽油杆柱下入油管内，大小柱塞可以和大小泵筒分别配合，实现密封和举升。它采用上大下小两级泵串联，下行程时利用油管内和套管内的液柱压力差，作用在小柱塞上，帮助抽油杆下行，从而避免抽油杆漂浮。同时它没有固定阀，可实现正反洗井，注蒸汽热采时可实现注采一体化功能，并且还具有自动泄油功能，可防止作业时污染环境。检泵时抽油杆带动柱塞先起出地面，再将油管和泵筒起出。如专利号为002417303就提供了这样一种液力反馈抽稠油泵，其包括大小双泵串联，具有液力反馈、自动泄油、注采一体化功能。

虽然液力反馈抽稠油泵在国内稠油井上得到普遍应用，但是其缺点主要是必须通过下部小泵柱塞内腔进液，其流道狭长细小，进液阻力较大，泵效低。

浸入式抽稠油泵针对普通液力反馈抽稠油泵的缺点进行了改进，其结构原理如图2所示，其和常规液力反馈抽稠油泵结构相反，采用大泵在下、小泵在上的结构，泵筒和柱塞均为上小下大的结构，下冲程时原油通过下泵大柱塞的内腔进油，具有流道大、进液阻力小的特点，同时具有液压反馈力的作用，并在泵下可接加重杆，能够帮助柱塞和抽油杆下行，从而有效解决抽油杆滞后现象。

但是，浸入式抽稠油泵作业起下泵必须配合脱接器使用。由于其大泵在下、小泵在上，其柱塞组件不能提出泵筒，因此柱塞无法随抽油杆自上而下下入，必须提前随泵筒下入，为了和抽油杆对接，需要配套脱接器10，脱接器10连接在柱塞上，和泵筒一起随油管下入井内，随后下入的抽油杆和脱接器10对接相连，从而可以将动力传递到柱塞上，实现举升。检泵时需先将抽油杆和脱接器10脱开，再起出抽油杆，最后将油管和泵筒起出，故起下泵作业较复杂，可靠性差，故障率高，现场应用较少。

有杆抽油泵主要分杆式泵和管式泵两大类，上述液力反馈抽稠油泵和浸入式抽稠油泵都属于管式抽油泵。管式泵的泵筒与油管相连，因此在检泵作业时需起出抽油杆和油管，作业工作量大；而杆式泵泵筒和抽油杆柱连接，作业时只需起出抽油杆柱，不需起下油管，因此作用工作量小，而且由于起下抽油杆载荷较小，小型作业机甚至吊车即可完成，因此作用方便，费用较低，但杆式泵泵筒需和油管锚定密封，而且由于泵筒要在油管内起下，因此需要较大直径油管。国内大部分采用管式泵，而国外人力成本较高，为降低作业工作量，通常不采用管式泵，绝大部分采用杆式泵，近年来国内也在逐步推广使用杆式抽油泵。

现有杆式泵不具备液力反馈功能，因此用于稠油举升时容易发生抽油杆漂浮现象，造成无法正常生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种浸入杆式抽稠油泵，将常规杆式泵和抽稠油泵结构特点相结合，扬长避短，用于稠油举升可具有防止抽油杆漂浮、降低抽稠油泵的进液阻力、提高应用可靠性，同时降低检泵作用的工作量。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种浸入杆式抽稠油泵，所述浸入杆式抽稠油泵位于油管2的内腔中，并连接在抽油杆1的底部，其包括连接在油管2内壁的泵座3及与抽油杆1相连接的泵组，所述泵组通过密封锚定组件4悬挂在油管2内；所述泵组包括上泵筒5、上柱塞6、下泵筒7和下柱塞9；

所述上泵筒5与下泵筒7采用螺纹串联连接，上泵筒5的泵径小于下泵筒7的泵径；泵筒的内腔直径＝柱塞的外径＝泵的公称直径，简称泵径；

所述上柱塞6和下柱塞9串联连接，所述上柱塞6与所述上泵筒5配合，下柱塞9与所述下泵筒7配合；

所述泵座3和常规杆式泵的泵座相同，连接在油管2的下部内壁上，用于和泵组上的密封锚定组件4相配合，所述密封锚定组件4坐于泵座3上从而实现浸入式杆式抽稠油泵的悬挂、密封和锚定。

所述密封锚定组件4安装在所述上泵筒5的外壁上。

所述上柱塞6的上端伸出所述上泵筒5的上端面后与所述抽油杆1的下端连接，其下端伸出所述上泵筒5的下端面后通过接头8与所述下柱塞9连接。

所述上柱塞6在所述上泵筒5内滑动，其外壁与所述上泵筒5的内壁之间形成间隙密封，因为柱塞要在泵筒内滑动，所有的有杆泵都是如此，但间隙非常小，1级泵的间隙通常是0.01mm。

所述上柱塞6开有轴向方向的通孔，在其上端面上开有上泵出流孔，该上泵出流孔使上柱塞6内的通孔与上泵筒5上方的油管空间连通；

在所述上柱塞6的下端壁上开有上泵入流孔，该上泵入流孔使上柱塞6内的通孔与下泵筒7的内腔连通；

在上泵入流孔的上方装有球阀，本实用新型所用的球阀结构属于标准结构，包括凡尔球、凡尔座和凡尔罩，所述凡尔座和凡尔罩从下至上依次固定在所述上柱塞6的内壁上；所述凡尔球位于凡尔座和凡尔罩之间，在所述凡尔罩上开有过流孔，以便液体通过。凡尔罩的作用是防止球跳动过高。流体从所述该上泵入流孔流入上柱塞6的通孔下部，再经过凡尔座和凡尔罩的孔进入上柱塞6通孔的上部，最后从通孔上部的上泵出流孔流入上方的油管内。

所述下柱塞9为两端小中间大的阶梯轴结构，其大径段的外壁与所述下泵筒7之间形成间隙密封；在所述下柱塞9内部开有轴向方向的两端小中间大的阶梯通孔，在与所述上柱塞6连接的一端的小径孔内装有球阀，所述球阀包括凡尔球、凡尔座和凡尔罩，大径段的上端面形成所述凡尔座，靠近上柱塞6的小径孔的孔壁形成凡尔罩，凡尔罩通过接头8与上柱塞6连接，在该段孔壁的侧面上开有下泵出流孔，所述下泵出流孔使下柱塞9的阶梯通孔与下泵筒7的内腔连通；在另一端的小径孔壁上开有下泵入流孔，所述下泵入流孔使下柱塞9的阶梯通孔与下泵筒7下方的油管空间连通。

所述上柱塞6的通孔与所述下柱塞9的阶梯通孔互不相通。

在所述下柱塞9的下端接有加重杆，在下行程时可帮助抽油杆下行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型结合了浸入抽稠油泵和杆式泵两者的优点，采用小泵在上、大泵在下的结构，从下面大泵进液，提高了进液流道，降低了进液阻力，可有效提高抽油泵充满度，从而提高了泵效；

(2)本实用新型具有液压反馈、自动泄油功能，防止了作业污染环境；

(3)本实用新型采用大小双泵串联结构，利用大小双泵的环形面积抽油，下行程时油管内液柱作用在下泵柱塞上，帮助抽油杆下行，可有效防止稠油举升时抽油杆漂浮现象发生；

(4)本实用新型采用杆式泵结构，所有泵组件能随抽油杆柱一起提出井筒，不需采用脱接器，保证了可靠性；

(5)本实用新型检泵时不需起下油管，作业方便、费用低。

附图说明

图1是现有技术中液力反馈抽稠油泵的结构原理示意图。

图2是现有技术中浸入式抽稠油泵的结构原理示意图。

图3是本实用新型浸入杆式抽稠油泵的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

如图3所示，一种浸入杆式抽稠油泵，包括密封锚定组件4、上泵筒5、上柱塞6、接头8(是现有的)、下泵筒7和下柱塞9，密封锚定组件4(是现有的)安装于上泵筒5外，上泵筒的泵径小于下泵筒的泵径，上泵筒和下泵筒串联连接。

浸入杆式抽稠油泵属于杆式抽油泵，API标准的泵座3安装在油管2的内壁上，其随油管2提前下入井内预定深度处，泵筒和柱塞随抽油杆1下入油管2内，泵筒上部的外壁上安装有密封锚定组件4，密封锚定组件4坐于泵座3上实现锚定和密封；泵筒和柱塞分别采用上小下大两级串联结构。

所述密封锚定组件4包括上锥面、密封组件和弹簧爪，密封锚定组件套装在上泵筒外，上下两端用丝扣固定，所述密封锚定组件4执行API标准，和API标准的泵座3配合使用。上锥面下井时坐于泵座3上，起定位、承重和辅助密封作用；密封组件和API标准的泵座3配合形成密封，防止泵上液体回落；弹簧爪通过泵座时收缩，通过后自动张开，卡在泵座下，防止泵组轻易脱出泵筒，起泵时，上提抽油杆柱3-5吨的上提力强迫弹簧爪收回，泵组即可随同抽油杆一同起出。

浸入杆式抽稠油泵利用上下泵的面积差进行抽油，下行程时，上泵球阀关闭，上下泵的环形空间体积增大，压力降低，下泵球阀打开，泵下液体经过下泵内流道进入上下泵的环形空间；上行程时，下泵球阀关闭，上下泵的环形空间内液体被压缩体积，压力增大，上泵球阀打开，环形空间内液体通过上泵进入泵上，完成抽吸过程。

浸入杆式抽稠油泵下泵柱塞下面可以接加重杆10，下行程时可帮助抽油杆下行。相比泵上增加加重杆，可避免使抽油杆处于受压状态，防止抽油杆弯曲变形或脱扣。

根据不同油管内径及排量需求，浸入杆式抽稠油泵的上下泵的泵径可根据API标准进行不同组合。

检泵时直接上提抽油杆即可将整个泵组提出，所述泵组包括泵筒和柱塞。

本实用新型的浸入杆式抽稠油泵大大提高了常规杆式泵对稠油举升的适应性，以1000m的动液面，采用63/44规格的浸入杆式抽稠油泵为例，当量泵径为45.3mm，排量系数为2.32，下行程的液压反馈力15.6KN作用在柱塞上可帮助抽油杆下行，防止抽油杆漂浮。与相同理论排量的抽油泵相比，进液通道增大1.03倍，进液阻力降低45％，约可提高泵效20％。

本实用新型的浸入杆式抽稠油泵检泵不需起下油管，减少了作业工作量和作业占产时间。以某油田为例，采用管式抽稠油泵，需用作业机(Rig)作业检泵，平均检泵占产时间2.5天，作业费用平均17139美元，而采用本发明的浸入式杆式抽稠油泵，作业检泵只需要吊车(Crane)即可平均检泵占产时间1天，作业费用平均673美元，可节约检泵占产时间1.5天，节约作业费用16073美元。

本实用新型属于石油行业机械采油领域的一种抽油泵，主要适用于高粘原油的举升。特别适合国外油田稠油开采举升，如叙利亚Tishrine、Oudeh油田，伊朗雅达油田等。

上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种浸入杆式抽稠油泵，其位于油管(2)的内腔中，并连接在抽油杆(1)的底部；其特征在于：所述浸入杆式抽稠油泵包括连接在油管(2)内壁的泵座(3)及与抽油杆(1)相连接的泵组，所述泵组通过密封锚定组件(4)悬挂在油管(2)内；所述泵组包括上泵筒(5)、上柱塞(6)、下泵筒(7)和下柱塞(9)；

所述上泵筒(5)与下泵筒(7)采用螺纹串联连接，上泵筒(5)的泵径小于下泵筒(7)的泵径；

所述上柱塞(6)和下柱塞(9)串联连接，所述上柱塞(6)与所述上泵筒(5)配合，下柱塞(9)与所述下泵筒(7)配合；

所述密封锚定组件(4)坐于泵座(3)上。

2.根据权利要求1所述的浸入杆式抽稠油泵，其特征在于：所述密封锚定组件(4)安装在所述上泵筒(5)的外壁上。

3.根据权利要求2所述的浸入杆式抽稠油泵，其特征在于：所述上柱塞(6)的上端伸出所述上泵筒(5)的上端面后与所述抽油杆(1)的下端连接，其下端伸出所述上泵筒(5)的下端面后通过接头8与所述下柱塞(9)连接。

4.根据权利要求3所述的浸入杆式抽稠油泵，其特征在于：所述上柱塞(6)在所述上泵筒(5)内滑动，其外壁与所述上泵筒(5)之间形成间隙密封；

所述上柱塞(6)开有轴向方向的通孔，在其上端壁上开有上泵出流孔，该孔使上柱塞(6)内的通孔与上泵筒(5)上方的油管空间连通；

在所述上柱塞(6)的下端壁上开有上泵入流孔；

在所述上泵入流孔的上方装有球阀，其包括凡尔球、凡尔座和凡尔罩，所 述凡尔座和凡尔罩从下至上依次固定在所述上柱塞(6)的内壁上，所述凡尔球位于凡尔座和凡尔罩之间；在所述凡尔罩上开有过流孔。

5.根据权利要求4所述的浸入杆式抽稠油泵，其特征在于：所述下柱塞(9)为两端小中间大的阶梯轴结构，其大径段的外壁与所述下泵筒(7)之间形成间隙密封；

在所述下柱塞(9)内部开有轴向方向的两端小中间大的阶梯通孔，在与所述上柱塞(6)连接的一端的小径孔内装有球阀，其包括凡尔球、凡尔座和凡尔罩，大径段的上端面形成凡尔座，靠近上柱塞(6)的小径孔的孔壁形成凡尔罩，凡尔罩通过接头(8)与上柱塞(6)连接；在该段孔壁上开有下泵出流孔；

在另一端的小径孔壁上开有下泵入流孔。

6.根据权利要求5所述的浸入杆式抽稠油泵，其特征在于：所述上柱塞(6)的通孔与所述下柱塞(9)的阶梯通孔互不相通。

7.根据权利要求1至6任一所述的浸入杆式抽稠油泵，其特征在于：在所述下柱塞(9)的下端接有加重杆(10)。 

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