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一種井下液力活塞泵的制作方法

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一種井下液力活塞泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種井下液力活塞泵,其包括工作筒(30)、安裝在工作筒底端的固定凡爾(43)、橫向隔板(45)和位于工作筒(30)內(nèi)部空間內(nèi)的雙活塞結(jié)構(gòu);所述雙活塞結(jié)構(gòu)包括上游動(dòng)凡爾(33)、下游動(dòng)凡爾(39)和空心活塞桿(36);空心活塞桿(36)流體密封穿過(guò)橫向隔板(45)從而連通上、下游動(dòng)凡爾(33、39)。使用本發(fā)明,可以將泵下至大斜度和叢式井的末端,解除了大斜度井、叢式井對(duì)井下泵下井深度的限制,可以最大限度地發(fā)揮油氣井自身的生產(chǎn)潛力,提高油氣田開(kāi)發(fā)的最終采收率;在增加泵效的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種井下液力活塞泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及油氣田生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)液體進(jìn)行舉升泵抽系統(tǒng),尤其涉及一種使用高壓液體作為動(dòng)力介質(zhì)的井下液力活塞泵。
技術(shù)背景
[0002]在油氣開(kāi)采中,常規(guī)活塞泵是最為常用的泵抽系統(tǒng),但這種系統(tǒng)突出的缺陷是:油桿和油管的相互摩擦,從而導(dǎo)致油管穿孔(磨穿)形成井下液體通道短路,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)油管、抽油桿磨斷而造成生產(chǎn)管柱落井的井下事故。此外,有桿泵抽系統(tǒng)理想的工作狀態(tài)是井下管柱全部處于垂直狀態(tài),因此井身越斜,工作過(guò)程中出現(xiàn)的管桿偏磨就越嚴(yán)重,因而在大斜度井、叢式井若要使有桿泵系統(tǒng),均對(duì)其下井深度有明確的要求或限制。
[0003]而現(xiàn)有的以液體作為動(dòng)力介質(zhì)的活塞泵,由于采用的液壓傳輸介質(zhì)與井筒舉升介質(zhì)不同,在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中造成以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:活塞的下行程動(dòng)力不足,嚴(yán)重降低泵效;定時(shí)或不定時(shí)補(bǔ)充液壓動(dòng)力介質(zhì),并需要補(bǔ)充同類型的液壓動(dòng)力介質(zhì);一旦井下發(fā)生液壓動(dòng)力介質(zhì)漏失,動(dòng)力介質(zhì)就會(huì)進(jìn)入到舉升通道,與被舉升液體混合,在地面就不能對(duì)產(chǎn)出液直接進(jìn)行排放(尤其是采出水達(dá)到了可以直接排放標(biāo)準(zhǔn)的氣井),需要進(jìn)行二次分離處理,增加了處理設(shè)備和處理成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明旨在提供一種適用于大斜度井、叢式井的井下液力活塞泵。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提供一種井下液力活塞泵,包括工作筒、安裝在工作筒底端的固定凡爾、橫向隔板和位于工作筒內(nèi)部空間內(nèi)的雙活塞結(jié)構(gòu);所述雙活塞結(jié)構(gòu)包括上游動(dòng)凡爾、下游動(dòng)凡爾和空心活塞桿;橫向隔板設(shè)置在工作筒的中上部,上游動(dòng)凡爾位于橫向隔板的上方,下游動(dòng)凡爾位于橫向隔板的下方,空心活塞桿流體密封穿過(guò)橫向隔板從而連通上、下游動(dòng)凡爾。由于本發(fā)明的井下液力活塞泵將目前油氣田常用的使用抽油桿作為活塞泵動(dòng)力傳輸“介質(zhì)”的方式改為由液體作為井下傳輸介質(zhì),從而避免所有因井下管柱中的抽油桿和油管摩擦造成的問(wèn)題,從而提高了井下泵抽系統(tǒng)的使用壽命,延長(zhǎng)油氣井的檢泵周期;同時(shí),由于該液力活塞泵完全由液體作為動(dòng)力傳輸介質(zhì),整個(gè)井下管柱系統(tǒng)中除了最末端的活塞以外,可以沒(méi)有任何其他的運(yùn)動(dòng)部件,因此尤其適用于大斜度井、叢式井的生產(chǎn)(由于井斜和/或狗腿度的原因,這類井不適合長(zhǎng)期使用以抽油桿做動(dòng)力傳輸?shù)谋贸橄到y(tǒng)),使用該液力活塞泵可以將泵下至大斜度井和叢式井的末端,解除了大斜度井、叢式井對(duì)井下泵下井深度的限制,可以最大限度地發(fā)揮油氣井自身的生產(chǎn)潛力,提高油氣田開(kāi)發(fā)的最終采收率。此外,由于本發(fā)明的井下液力活塞泵可以使用井下產(chǎn)出液(如為氣井,則可為氣水分離后的分離水)作為動(dòng)力介質(zhì),增加泵效的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。
[0006]優(yōu)選地是,在橫向隔板的上方,工作筒的內(nèi)壁上設(shè)置有流體通道;所述工作筒的頂端還具有上行動(dòng)力端口和下行動(dòng)力端口 ;流體通道的上端為上行動(dòng)力端口,下端連通上游動(dòng)凡爾下部腔室;下行動(dòng)力端口下端連通上游動(dòng)凡爾上部腔室。
[0007]上游動(dòng)凡爾與隔板之間具有上游動(dòng)凡爾下部腔室;下游動(dòng)凡爾與隔板之間具有下游動(dòng)凡爾上部腔室。下游動(dòng)凡爾與固定凡爾之間具有固定凡爾上部腔室。
[0008]使用本發(fā)明的井下液力活塞泵可以將泵下至大斜度和叢式井的末端,解除了大斜度井、叢式井對(duì)井下泵下井深度的限制,可以最大限度地發(fā)揮油氣井自身的生產(chǎn)潛力,提高油氣田開(kāi)發(fā)的最終采收率;在增加泵效的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為處于上行工作狀態(tài)的本發(fā)明的井下液力活塞泵示意圖;
[0010]圖2為處于下行工作狀態(tài)的本發(fā)明的井下液力活塞泵示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0012]圖1和圖2示出了本發(fā)明的井下液力活塞泵,使用時(shí),利用撓性管液力傳輸系統(tǒng)將該井下液力活塞泵下入井下套管內(nèi)的環(huán)控內(nèi),因而避免了使用抽油桿帶來(lái)的各種弊端。
[0013]本發(fā)明的井下液力活塞泵包括工作筒30、安裝在工作筒30底端的固定凡爾43、橫向隔板45和能夠在工作筒30內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的的雙活塞結(jié)構(gòu)。橫向隔板45設(shè)置在工作筒30的中上部從而將工作筒分為上下兩個(gè)空腔,上游動(dòng)凡爾33位于上部空腔內(nèi),下游動(dòng)凡爾39位于下部空腔內(nèi),固定凡爾43固定在工作筒30的底端。上游動(dòng)凡爾33和下游動(dòng)凡爾39通過(guò)空心活塞桿36連接,從而將上游動(dòng)凡爾33的凡爾腔和下游動(dòng)凡爾39的凡爾腔連通,這樣就構(gòu)成了能夠在工作筒30內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的雙活塞結(jié)構(gòu)。上游動(dòng)凡爾33的上游動(dòng)凡爾座34相當(dāng)于上活塞,并且上游動(dòng)凡爾座34與隔板45之間則形成了上游動(dòng)凡爾33下部腔室
35;而下游動(dòng)凡爾39的下游動(dòng)凡爾座40則相當(dāng)于下活塞,并且下游動(dòng)凡爾座40與隔板45之間則形成了下游動(dòng)凡爾39上部腔室37。空心活塞桿36與隔板之間流體密封。本發(fā)明中的凡爾與普通抽油泵所用的游動(dòng)凡爾基本相同,這里對(duì)其結(jié)構(gòu)不再贅述。
[0014]在橫向隔板45的上方,工作筒30的內(nèi)壁上設(shè)置有流體通道46。工作筒30的頂部具有上行動(dòng)力端口 16和下行動(dòng)力端口 17,流體可通過(guò)上行動(dòng)力端口 16、流體通道46進(jìn)出上游動(dòng)凡爾33下部腔室35,流體可通過(guò)下行動(dòng)力端口 17進(jìn)出上游動(dòng)凡爾33上部腔室31。
[0015]圖1中,井下液力活塞泵的活塞36處于上行程工作狀態(tài),圖2中活塞36處于下行程工作狀態(tài)。下面結(jié)合附圖1和2詳細(xì)描述本發(fā)明井下液力活塞泵的上行程和下行程工作過(guò)程。
[0016]上行程:
[0017]如圖1所示,當(dāng)高壓液體(可以是高壓油,一般是井下產(chǎn)出液(油水混合物),如果是氣井,也可為氣水分離后的分離水)經(jīng)過(guò)工作筒30的流體通道46進(jìn)入液力活塞泵中上游動(dòng)凡爾座34的下部腔室35時(shí),并在壓力達(dá)到一定程度時(shí),由于上游動(dòng)凡爾座34的上部腔室31的壓力小于上游動(dòng)凡爾座的下部腔室35的壓力,上游動(dòng)凡爾33在壓差作用下會(huì)向上運(yùn)動(dòng),并通過(guò)空心活塞桿36帶動(dòng)下游動(dòng)凡爾36上行,此時(shí),下游動(dòng)凡爾39處于關(guān)閉狀態(tài)(凡爾球座于下游動(dòng)凡爾座40上),下游動(dòng)凡爾39上部腔室37中的液體受到擠壓,通過(guò)下游動(dòng)凡爾的排液孔38進(jìn)入下游動(dòng)凡爾39內(nèi)并沿著空心活塞桿36內(nèi)的中心通道流至上游動(dòng)凡爾33內(nèi),并頂開(kāi)上游動(dòng)凡爾33的凡爾球從而使上游動(dòng)凡爾33處于開(kāi)啟狀態(tài),下游動(dòng)凡爾39上部腔室37就與上游動(dòng)凡爾33上部腔室31連通,兩個(gè)腔室中的液體就隨著空心活塞桿
36的上行而排出下行動(dòng)力端口 17,并最終被舉升至地面,完成液力活塞泵的排液過(guò)程。在此過(guò)程中,由于下游動(dòng)凡爾39始終處于關(guān)閉狀態(tài),固定凡爾43上部腔室41的壓力會(huì)隨著活塞36的向上運(yùn)動(dòng)逐漸降低形成負(fù)壓,工作筒30與套管29之間環(huán)空內(nèi)液體就會(huì)向上頂開(kāi)固定凡爾43的凡爾球,環(huán)空中的液體進(jìn)入固定凡爾43內(nèi)并通過(guò)排液孔42進(jìn)入上部腔室41中,完成固定凡爾43上部腔室41的吸液過(guò)程。
[0018]下行程:
[0019]如圖2所示,當(dāng)高壓液體(可以是高壓油,一般為井下產(chǎn)出液,如果是氣井,則可為氣水分離后的分離水)經(jīng)下行動(dòng)力端口 17進(jìn)入上游動(dòng)凡爾33上部腔室31內(nèi)時(shí),上游動(dòng)凡爾33及固定凡爾43處于關(guān)閉狀態(tài),因此上游動(dòng)凡爾33上部腔室31內(nèi)壓力上升,而上游動(dòng)凡爾33下部腔室35內(nèi)的液體由于失去地面壓力源的動(dòng)力提供,壓力逐漸降低,上游動(dòng)凡爾33上部腔室31的壓力大于上游動(dòng)凡爾33下部腔室35的壓力,上游動(dòng)凡爾33以及下游動(dòng)凡爾39在壓差作用下向下運(yùn)動(dòng),此時(shí),固定凡爾43又處于關(guān)閉狀態(tài),固定凡爾43上部腔室41中的液體受到擠壓,在壓力的作用下,下游動(dòng)凡爾39的凡爾球會(huì)被頂開(kāi)而使下游動(dòng)凡爾39處于打開(kāi)狀態(tài),固定凡爾43上部腔室41中的液體就會(huì)進(jìn)入到下游動(dòng)凡爾39內(nèi)并通過(guò)排液孔38進(jìn)入上部腔室37中,完成液體從吸液腔室向排空腔室的轉(zhuǎn)移。
【權(quán)利要求】
1.一種井下液力活塞泵,其包括工作筒(30)、安裝在工作筒底端的固定凡爾(43)、橫向隔板(45)和位于工作筒(30)內(nèi)部空間內(nèi)的雙活塞結(jié)構(gòu);所述雙活塞結(jié)構(gòu)包括上游動(dòng)凡爾(33)、下游動(dòng)凡爾(39)和空心活塞桿(36);橫向隔板(45)設(shè)置在工作筒(30)的中上部,上游動(dòng)凡爾(33)位于橫向隔板(45)的上方,下游動(dòng)凡爾(39)位于橫向隔板(45)的下方,空心活塞桿(36 )流體密封穿過(guò)橫向隔板(45 )從而連通上、下游動(dòng)凡爾(33、39 )。
2.如權(quán)利要求1所述的井下液力活塞泵,其特征在于:在橫向隔板(45)的上方,工作筒(30)的內(nèi)壁上設(shè)置有流體通道(46);所述工作筒(30)的頂端還具有上行動(dòng)力端口(16)和下行動(dòng)力端口(17);流體通道(46)的上端為上行動(dòng)力端口(16),下端連通上游動(dòng)凡爾(33)下部腔室(35 );下行動(dòng)力端口( 17 )下端連通上游動(dòng)凡爾(33 )上部腔室(31)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的井下液力活塞泵,其特征在于:上游動(dòng)凡爾(33)與隔板(45)之間具有上游動(dòng)凡爾(33)下部腔室(35);下游動(dòng)凡爾(39)與隔板(45)之間具有下游動(dòng)凡爾(39)上部腔室(37)。
4.如權(quán)利要求3所述的井下液力活塞泵,其特征在于:下游動(dòng)凡爾(39)與固定凡爾(43)之間具有固定凡爾(43)上部腔室(41)。
【文檔編號(hào)】F04B47/00GK103821703SQ201410005007
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】潘軍, 里群, 范龍江 申請(qǐng)人:北京萬(wàn)普瑞能源技術(shù)有限公司
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